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在全球科技革命的大背景下,工程机械行业作为多品种、中批量、按订单生产的离散型技能密集型产业,要想向高端制造发展,必须依靠信息化建立先进的制造和管理系统.
三一重工作为重工领域的标杆,其18号厂房成为应用基础的示范.这间总面积约十万平方米的车间,成为了行业内亚洲最大最先进的智能化制造车间.在这里,厂房更像是一个大型计算系统加上传统的操作工具、大型生产设备的智慧体.
18号厂房的“智慧”运转
18号厂房是三一重工总装车间,有混凝土机械、路面机械、港口机械等多条装配线,是工程机械领域内颇负盛名的智慧工厂.
在18号厂房,厂区旁边有两块电视屏幕,它们是一线工人的“老师”——不熟悉装配作业的工人,通过电子屏幕里的数字仿真和三维作业指导,可以学习和了解整个装配工艺.三一重工的三维作业现场指导模式,成为了著名3D技术开发公司达索的全球最佳案例.
这里,厂房更像是一个大型计算系统加上传统的操作工具、大型生产设备的智慧体,每一次生产过程、每一次质量检测、每一个工人劳动量都记录在案.装配区、高精机加区、结构件区、立库区等几大主要功能区域都是智能化、数字化模式的产物.
“泵送系统部装班组需要两个水箱.”收到物料需求后,泵送物料员立刻网上报给立体仓库,不到15分钟,自动配送物料的AGV小车（自动导引小车）即带着两个水箱,停在指定工位.
这一自动化过程是如何实现的呢?当有班组需要物料时,装配线上的物料员就会报单给立体仓库,配送系统会根据班组提供的信息,迅速找到放置该物料的容器,然后开启堆高机,将容器自动输送到立体库出库端液压台上.此时,AGV操作员发出取货指令,AGV小车自动行驶至液压台取货.取完货后,采用激光引导的AGV小车,将根据运行路径沿途的墙壁或支柱上安装的高反光性反射板的激光定位标志,计算出车辆当前的位置以及运动的方向,从而将物料运送至指定工位.像这样的AGV小车,在三一重工18号厂房有15台.
位于厂房中部的智能立体仓库总占地面积9000平方米,仓库容量约16000个货位,能支持每月数千台产品的生产量.三一重工是目前中国工程机械行业唯——家成功使用该类型仓库的企业.
立体仓库后台运作的自动化配送系统由华中科大与三一重工联合研制,通过这套系统,三一重工打造了批量下架、波次分拣,单台单工位配送模式,实现了从顶层计划至底层配送执行的全业务贯通,大大提高了配送效率及准确率,准时配送率超95%.
从大厂房到智慧工厂,实施智慧化改造后,18号厂房在制品减少8%,物料齐套性提高14%,单台套能耗平均降低8%,人均产值提高24%,现场质量信息匹配率100%,原材料库存降低30%.2014年,18号厂房同比节约制造成本1亿元,年增加产量超过2000台以上,每年同比产值新增60亿元以上.此外,高精加工区也是18号厂房的特色之一.整个机加区集智能化、柔性化、少人化于一体,可以满足多品种、小批量生产要求.
智能背后的生产模式进化
2013年8月,三一重工集团启动新一轮制造变革.在大会上,三一重工董事长梁稳根这样描绘三一重工制造体系的蓝图：“所有结构件和产品都在很精益的空间范围内制造,车间内只有机器人和少量作业员工在忙碌,装配线实现准时生产,物流成本大幅降低,制造现场基本没有存货.”
梁稳根所描绘的正是目前世界上顶级的生产力水平.如果从生产模式变革的角度看,三一重工自动化、标准化和智能化制造,最重要的意义正在于此.
重工机械是典型的离散制造型行业,三一重工过去也是运用离散制造的方式进行加工生产.所谓的离散制造,指的是产品的生产过程通常被分解成很多加工任务来完成,每项任务仅要求企业的一小部分能力和资源,企业一般将功能类似的设备按照空间和行政管理建成一些生产组织,工件从一个工作中心到另外一个工作中心进行不同类型的工序加工.离散制造的产品往往由多个零件经过一系列并不连续的工序的加工最终装配而成.
制造模式的生产方式分散且独立,需要大量的人力物力予以配合,才能完成产品的生产制造,这使得生产效率低下的同时,生产成本还居高不下.因此三一重工开始借助信息化,在生产车间导入自动化制造模式.“部件工作中心岛”就是这样一个尝试.
位于苏州昆山产业园的12号小型挖掘机结构件工厂,被梁稳根称为“想象中的工厂”.在这一工厂的车间,各个结构件生产线呈“中心岛”式布局,这一新型组织方式,打破了传统流程化生产线呈直线布置这一弊端,在保证结构件制造工艺不改变、生产人员不增加的情况下,成功实现了减少占地面积、提高生产效率、降低运行成本的目的.
所谓“部件岛”,即单元化生产,将每一类部件从生产到下线所有工艺集中在一个区域内,犹如在一个独立的“岛屿”内完成全部生产,故称为部件岛,将装配行业中“岛”的概念引入到结构件生产中,这是三一重工重机制造人员的首创.
如果按传统的直线型布局,零部件的生产加工过程十分分散,各个工序分散在不同区域,比如一个零件,在焊接区焊接完,被运送至机加区进行打孔,打孔结束后又要送回焊接区进行焊接,来回之间的运输不仅消耗了大量的人力物力,浪费了时间,还影响到了其产能.
“部件岛”的出现解决了这一问题,它实现了加工机械的分散化和零部件生产的集中化,将每一个零部件从进料生产到产出成品,都在一个区域内进行,免去了许多不必要的中间环节,使工人在工作过程中更加省力,同时产能也大大提升.
目前,12号车间共生产动臂、斗杆、铲斗、上车架、下车架、推土铲六大结构件.据了解,在动臂生产线旁,从最开始的下料到成型、组对、机器人焊接、人工补焊、机加、压套,最后到部件涂装,整个生产线实现单台套配送,布局紧凑,物流通畅快捷,最大程度提高了生产效率及资源利用率.
实际上,18号数字化工厂以及昆山工厂内部的“中心岛”正是三一重工实现从传统制造向智能制造转型的缩影.这种转型的背后是三一重工的信息化战略.
早在1994年,三一重工就开启了信息化建设的大幕.随着三一重工的国际化进程的需要,三一重工通过建造ECC企业控制中心,开始了车联网的应用,将数据化管理进一步向客户端延伸.此后三一重工建立起亚洲最大的数字化工厂.
2013年至今,三一重工进入了一个新的信息化阶段.公司启动了流程信息化变革,以期借此打破信息化发展与业务脱节的问题,实现信息化与工业化的深度融合.信息化建设的主导部门也从IT部变为了流程信息化总部,信息化应用与业务流程开始建立有机的联系.
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参考文献：
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