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化纤巨头新凤鸣的智能制造与物流改善|物流痛点与改善专题(四)

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[LV.3]偶尔看看II

发表于 2020-5-27 16:26:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
中国化纤产量已占全球三分之二以上,智能制造成为中国由化纤大国向化纤强国迈进的重要路径。作为化纤行业“智能转型”的代表,新凤鸣在智能制造探索实践中的工作思路、实施步骤和应用技术,特别是其内部物流自动化与智能化升级改造的成功经验值得参考借鉴。
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赵春财
新凤鸣集团股份有限公司副总裁

新凤鸣已实现机器人覆盖生产与物流的关键工艺环节,实现从原料入库、聚合、纺丝、卷绕、包装、入库、出库到物流跟踪的全链条自动化和智能化,保证了高效率、高质量生产。

纺织工业作为我国传统支柱产业,重要的民生产业和创造国际化新优势的产业,正处于转型升级的关键期。新凤鸣集团股份有限公司(以下简称“新凤鸣”)作为国内规模最大的涤纶长丝制造企业之一,是唯一一家入选我国“2019年智能制造标杆企业”的化纤企业,是化纤行业“智能制造转型”的典型代表。为此,我们采访了新凤鸣股份有限公司副总裁赵春财,请他结合新凤鸣的智能制造探索,分享了化纤行业企业向智能制造转型过程中的生产物流痛点、难点,以及新凤鸣的成功变革经验,以期给行业企业提供有价值的参考。

记者:请您介绍一下我国化纤行业的发展概况,以及行业企业普遍面临的发展瓶颈。
赵春财:化纤行业是典型的劳动密集型产业。其中,涤纶长丝是纺织工业的重要原料,2018 年国内总产能超过3100 万吨,占化纤总量60%以上,产值超过2800 亿元。

涤纶长丝生产流程长、产品品质一致性要求高,传统作业模式主要依靠人工。近年来,劳动力成本快速上升,企业用工成本增加,加上新建工厂位置越来越偏僻,生活配套设施、交通配套设施不足,企业面临招工难题,同时高强度体力劳动导致员工离职率高,尤其是春节前后,一线生产人员探亲、离职更是给正常生产带来了很大困难。此外,工人的素质及责任心问题,由人工搬运和码垛造成部分丝饼损坏,人工按级分拣漏误也会造成潜在质量损耗。“缺”(缺员)、“低”(效率低)、“耗”(损耗大)、“散”(管理分散)成为制约化纤行业高质量发展的瓶颈。

记者:针对以上瓶颈,新凤鸣制定并实施了哪些相关发展战略?取得了哪些成效?
赵春财:早在2003年,新凤鸣就开始了自动化生产体系建设;2009年启动了“机器换人”项目,是中国大陆首家在熔体直纺长丝领域开发应用自动落筒和自动包装系统的企业,公司参与的《面向纺织典型行业的机器人自动化生产线示范应用》项目还被列入国家重点研发计划“智能机器人”。

“机器换人”项目,虽然初衷是“换人”,但实则是纺织企业和行业实现结构调整和转型升级的重要手段之一,带来的作用是综合的、多方面的,不仅缓解劳动力成本上涨带来的压力,而且提高了生产效率,降低单位时间内的成本,提升了产品品质,从而增大盈利空间,使生产车间达到了“黑灯车间”标准。

近年来,新凤鸣以打造“行业工业互联网第一品牌”为目标,启动了以“互联网+”为主线的“55211”智能化工程,力争2025年底前全面完成智能工厂建设,打造行业一流的信息化能力。2017年,集团总裁亲自挂帅,CIO具体负责,由78名信息顾问、25名软硬件工程师和39名关键用户组成信息团队,计划到2025年,以工业互联网为主线有序建成经营管理、生产营运、客户服务、基础技术四大平台,构建信息化标准和信息安全2个体系,建立一套信息化管控机制,打造行业一流的信息化能力,最终全面建成智能工厂。

记者:请您结合新凤鸣的升级发展过程,分析总结传统作业模式下,化纤企业的工厂/车间生产物流环节通常会面临的哪些难题?
赵春财:传统作业模式下,大多数化纤企业在工厂/车间生产的物流方面会面临以下问题。

问题一,在涤纶长丝生产前纺车间:主要的生产工艺是不同卷绕头按照生产计划,进行不同品种卷装的成型,卷绕机完成卷装卷绕成型后,由人工进行落丝作业并按批号分类存储并装车送出车间。前纺车间是涤纶长丝生产作业中工人劳动强度大、用工最多、产品损耗最大、作业环境最差的车间之一。新凤鸣的整个前纺车间每天3班生产,单个卷装的重量为8或15公斤,一套60万吨装置每天生产60多个批号合计10万个以上的卷装,传统作业模式下,除卷绕成型由卷绕头自动完成以外,其余作业包括生产任务下达,产品质量管理、产品信息管理、落丝作业、物流作业全部由人工完成。

问题二,在涤纶长丝生产包装车间:主要的生产工艺是根据丝饼不同的品种、批号、等级进行包装作业。包装作业包括:丝饼分级、存储、转运、拣选、丝饼套袋、码托盘、放置隔板等工序。包装完成后,由人工对托盘裹膜后送入仓储车间。包装作业是涤纶长丝生产作业中工人劳动强度最大、用工多、产品损耗大的车间之一。传统作业模式下,包括生产任务下达,产品质量管理、产品信息管理、包装作业、物流作业全部由人工完成。

问题三,在仓储环节:化纤产品的产品销售季节性明显,工厂一般均采用面积很大的平面仓库进行原料和成品的存放或是厂区露天下的随机堆放,土地利用率很低,成品包装易受损。入库的作业方式是通过叉车将包装后成品从包装车间运送到平库,出库也是由人工清点出库,库存管理全部由纸质记录或者简单的电脑登记,人工处理完成,用工量大,工作繁重,效率低下。这样传统的储存方式还会因储存过程中的货物倒塌、木架损坏等原因带来的非生产性产品降等,带来额外的损失。传统的平库存储方式存在场地占用大,库存记录不准确,信息化水平低,人工成本高,效率低下,仓储损耗高等诸多弊端。

问题四:多个车间连续协同生产,各个车间管理分散,产品信息流、物流不连续、容易出错。

记者:针对以上生产与物流方面的难题,新凤鸣采取了哪些高效的解决方案?达到了怎样的效果?

赵春财:以智慧物流为抓手,实现涤纶长丝工艺设计、卷装作业、质量管控、生产管理、动力工程等生产关键工序环节的自动化、数字化、智能化是解决以上难题的有效途径。但由于化纤生产为连续性生产行业,物流环节主要在后端,后端自动化物流系统出问题将会造成车间/工厂停产,对公司造成极高损失,因此对自动化物流系统的稳定性要求非常高。

经过谨慎的选择,我们近年来与北自所(北京)科技发展有限公司(以下简称“北自科技”)一起研制了涤纶长丝智能化生产关键技术与装备,形成了长丝卷装作业的全流程一体化解决方案。针对上述各个难题的解决方案细分如下:

解决方案1:
应用北自科技创新设计的贯通前纺车间落丝、转运、装车全过程的全自动落丝工艺流程,通过专用的全自动落丝机、转运存储设备、自动装车设备、同纺丝设备卷绕机软硬件接口、丝饼信息处理、排产、落丝机智能调度软件等,实现了多批号产品自动排产、自动落丝、装运、分批存储、装车、自动生成并传递卷装信息、实时采集设备运行信息和产品生产信息进行存储、分析实现质量控制,完成了单线多机、多线多品种协同运行的统一调度、管理,实现了涤纶长丝前纺的稳定自动化、数字化生产。其中,定制化的MES和专家系统软件让我们能够及时获取生产运行维护指导,并可以实现远程运行维护。
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AGV自动落筒(5G车间)
解决方案2:
丝饼加工完成后,满载丝饼的丝车经过丝车上线区,由上线机器人将丝车上面的丝饼抓取到入库输送线体上,入库区控制系统将丝饼存入立体仓库。在车间智能MES指导下执行出库作业,出入库机器人对丝饼指定出库拣选作业,在出库区将丝饼分类输送。再由装箱机器人在纸箱包装区进行丝饼包装,纸箱进入码垛区后,由码垛机器人对多品种纸箱码垛。在车间各个工位,系统实现生产信息跟踪、记录和传递自动化。

在生产过程中,这个解决方案可实现数十种品种丝饼同时包装,装载数十种批号、不同等级丝饼的丝车可在调度系统和MES的管理下交替上线。丝车上线前采用人工复检,检验信息无错误后,丝车由链式机运送到机器人抓取位置,丝饼信息与置纱盘信息自动绑定。在置纱盘经过自动称量系统时,置纱盘信息和丝饼重量信息绑定,然后在外检台,完成外观自动检测,判定丝饼等级并提交到车间智能MES。出入库的机器人将丝饼抓取到立体仓库的托盘上,将丝饼信息与立体仓库托盘信息绑定,完成丝饼的入库作业。待染色判定等级后即可出库包装。

在车间智能MES安排生产任务后,由缓存自动化立体仓库调度及监控系统调度堆垛机执行出库任务,堆垛机同时执行入库和出库任务。出入库机器人可拣选出库,出库的丝饼分成五个等级,部分丝饼由裹膜机自动裹膜,装箱机器人完成自动装箱,满箱自动称重、贴标、封箱、打包后,纸箱按丝饼级别自动分道,码垛机器人将满箱抓取到对应的托板上,码垛作业完成后,由智能分配车完成自动满垛下线和运送空托板任务。
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北自科技为新凤鸣打造的自动落筒系统
解决方案3:
应用于数字化车间的智能仓储物流系统,结合了从生产包装线-产品-储存-销售出库;生产线-临时存储-生产线;原料-生产线-成品等方面的工艺技术流程,以及自动化立体仓库的技术特点,满足不同原料、成品、半成品等快速、高效和准确的生产储存需求。这对行业传统仓储方式来说是一个新变革。
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北自科技为新凤鸣打造的智能仓储系统
解决方案4:
应用了卷装作业全流程实时智能管控系统。解决了长丝卷装作业全流程海量信息高效实时处理与高准确率难题,实现了落卷、转运、检测、包装、仓储等全流程均衡协同作业和智能调度,以及生产对象、装备和信息智能管控的高效生产运行等 。
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记者:除了生产物流改善外,新凤鸣还进行了哪些相关探索?取得了怎样的成果。未来还有哪些发展规划?
赵春财:智能车间的高效运行离不开高带宽、低时延、可靠性高、部署简单的网络,车间设备需要端到端低时延、高稳定性及可靠性的网络,尤其是高清视频监控,机器视觉等对带宽要求高,传统网络性能不足,加上结构复杂,布线、运行和维护成本高、安全管理能力不足等问题一定程度上阻碍了智能车间高效运行。

新凤鸣在智能生产车间应用了 5G 技术方案,对车间网络的带宽、时延、安全性保障方面带来飞跃式的提升,例如,与传统的网络相比,在5G网络下, AGV小车的掉线率大幅降低,运行更加稳定,运输效率得到了提升;在生产车间内有大量的传感器数据需要回传到数据中心,从而监控生产过程是否正常,借助5G网络的大带宽和低延时特性,实时传输传感器数据到本地数据中心,提升了数据采集的效率,减少了布线和维护成本,缩短了工程周期。

新凤鸣还建成了一个集“主数据、实时数据、ERP、MES、大数据及辅助决策和工业APP”等于一体的工业互联网平台“凤平台”,依托“凤平台”,实现内外部互联互通,打通了业务链、数据链和决策链,实现了智能+办公、生产、经营、能源、销售和辅助决策等应用。

基于此,“5G+凤平台”将逐步替代工厂内传统的有线布线方式,实现5G全厂广覆盖、深覆盖数据采集和一体化融合通讯。此外,“丝路易达”(智慧物流)、“敦煌易购”(电子商务及供应链金融)和“五疆发展”(信息科技)三个平台也正在完善,以更好地支撑向上拓展产业链、横向打通供应与物流链、向下延伸金融与服务链,有序构建以互联网+化纤的数字新生态,持续推进公司高质量发展。


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