中冶陕压重工设备有限公司位于老一辈无产阶级革命家习仲勋同志的故乡——陕西省富平县。公司作为国家大力支持的自主民族制造业,致力于打造为国民经济提供重大装备的国内一流、国际知名的专业化绿色精密压延设备的研发、制造基地,并通过铸、锻、焊等基础零件智能制造,逐步向智能化制造新模式工厂转型,以期实现企业规划、生产、运营全流程智能化管理。
公司积极响应中国制造2025的战略规划,结合企业自身典型离散制造的重型装备行业特点,提出智能工厂项目,建设目标是打造企业精益生产能力,通过项目实施,达到优化生产组织的管理,精简管理的中间层次,推进改革实现组织的扁平化;促进生产的均衡化和同步化,努力达到零库存和柔性生产的目标。并以此为契机积极寻求企业转型升级,全面提升企业的核心竞争力。
 
1.  智能工厂建设规划
项目建设内容主要包括:企业工业网基础平台(交换机、服务器、虚拟软件、存储、DNC数据传输网、网络安全等);DNC平台(数据采集卡、监控、接口、看板、仿真验证等);制造执行系统MES(基础数据管理、计划管理、计划排产、协同制造平台、现场信息管理、物料管理、工具管理、设备管理、质量管理、决策支持等);智能铆焊车间(行车定位系统、焊接机器人、自动喷码技术与切割套料软件等等)。
通过项目中的软硬件实施,实现中冶陕压重工设备有限公司基于工艺、制造和现场采集系统的平台化管理,通过数字化制造的建设和相关信息系统的集成,实现对生产制造过程信息的实时采集、管理和反馈,进行计划科学排产,实现质量追溯,控制质量漂移,对物料进行批次管理,对关键设备进行数据采集,并通过多媒体采集技术实现制造资料完整归档,以完成生产过程与管理决策的高效集成。
首先,通过建立生产车间与工艺部门的双向信息传输高效稳定的数据共享平台,将由计算机主机平台、网络平台、数据库平台、生产车间等所组成的系统平台构建成一个高速信息网,即实现生产工位的数字化、高精尖设备加工的数字化、生产指挥的数字化、产品资料的数字化,实现车间执行层控制系统与计划管理层应用系统的生产数据双向传递。现场生产车间的所有工位网络化数字化,将为生产管理提供一个协调环境,成为生产管理数字化的基础。
然后,实现生产过程数字化,生产计划及落实过程、物资消耗过程、质量检验过程以及设备运行过程的每个环节都将通过计算机流程来实现。跟踪记录人、机器和标准加工过程,实现生产过程的跟踪和管理,还原生产过程并通过系统强大的分析运算能力图表化、报表化生产详细数据及加工过程。生产管理人员利用系统提供的各种信息,发现生产过程中的问题,梳理并不断完善业务流程。
最后通过生产车间可视化、生产过程透明化,在生产处的调度平台可清楚看到各车间的设备/装配的实际加工情况,准确掌握生产车间的实际生产能力、生产任务的执行情况和完成率。管理人员利用数据分析平台获取自己管理所需要的数据,制定有效的生产过程控制方案,排产系统将利用当前准确的生产数据进行精准的计划排产,实现分析运用及生产管理数字化。
中冶陕压特色智能铆焊车间的建设,通过行车定位系统,实现物料的自动抓取,通过自动喷码技术与切割套料软件的集成,实现物料的追踪管理,通过切割机的联网通讯,实现程序的自动调用,通过焊接机器人的引进,实现效率和质量的双提升。
目前中冶陕压已经完成BPM、CAPP、PLM、质量平台等两化融合系统的建设,上游信息系统的应用效果初见成效,为下一步智能铆焊车间、车间级DNC系统及MES系统的建设打下了坚实的基础。
 
2.  智能工厂的建设步骤
结合中冶陕压前期两化融合建设情况及管理基础,项目总的周期为两年三个月,建设步骤如下:
第一步继续工业网及数据中心基础平台建设,完善所有车间基础网络,为后续DNC联网及MDC数据采集的建设打下基础。
第二步DNC联网及MDC数据系统的建设,打造车间级物联网系统,实现物理设备的互联互通。通过数字网络化传输,使程序传输更准确、更方便、更高效,进一步提高机床的有效利用率;通过数控程序的集中科学管理,对程序实现严格的流程管理、权限管理、版本管理,并借助于专业的程序编辑、仿真等先进的技术手段,将程序错误发现在实际生产之前,有效避免程序错误,提高产品质量;通过网络自动采集功能,实现对全部机床的实时监控,实时获知每台机床的工件生产数量,实现生产信息的自动、准确、实时采集,形成生产计划的闭环管理,从总体上实现柔性生产管理。
第三步进行MES制造执行系统及智能铆焊车间建设,基于精益生产为主导思想的软件系统,涵盖了我公司所涉及的冷加工车间及热加工车间的方方面面,包括计划管理、高级排产、作业管理、协同制造、程序管理、程序编辑仿真、现场信息管理、程序网络传输、监控与采集、质量管理、物料管理、资料管理、工具管理、设备管理、决策分析等功能,并通过与上游数字化设计平台信息系统如CAPP、PLM、ERP系统的集成,实现厂级生产计划与车间详细加工排产相集成,并且,在数字化车间的项目建设中,对厂内所有的数控设备通过机床联网与机床监控,实现车间的生产管理与机床实时生产信息的有效集成。
三步建设遵循总体规划、分步实施的原则,在具体实施环节上也可交叉同步进行,提高实施效率,压缩实施周期。基于前期已上线的信息化系统,通过此三步建设的补充,实现了企业信息化建设的上下游贯通,实现从设计到工艺到制造执行的全面信息化管理,同时辅以必要的硬件提升、设备改造,最终实现具有中冶陕压特色的重型装备智能工厂。
 
3.  智能工厂效益分析
(注:以下介绍的是中冶陕压智能工厂一车间效益分析模型)
3.1项目收入预算
通过智能工厂项目建设,按照行业标准和其他成熟实施经验,一方面,使企业生产效率提高20%以上,综合运营成本降低20%;产品不良率降低20%;能源利用率提高15%以上,另一方面,由于提前抢占先进制造领域,将赢得更多的市场占有率。据此编制的收入变动预算见表3.1 所示以项目。
表3.1  一车间数字化建设项目收入变动预算(数字略)

序号 项目 金额(万元)
第1年 第 2年 第3年 第4年 第5年
1 项目实施前 产值          
2 收入          
3 废品损失          
4 能耗          
5 项目实施后 产值          
6 收入          
7 废品损失          
8 能耗          
9 收入增加或耗费减少          
3.2运营成本预算
本项目运营成本主要为投资基础设施折旧费用、软件投资摊销费用,基础设施投资资产折旧按照5年直线折旧计算,软件投资按照10年直线摊销费用计算。据此编制的费用成本预算见表3.2 所示。
表3.2  一车间数字化建设项目运营成本预算(数字略)
序号 项目 金额(万元)
第1年 第 2年 第3年 第4年 第5年
1 不动产折旧          
2 软件投资摊销          
3 年预算总成本费用          
3.3利润预算
利润测算涉及到税收以及财务费用问题。该项目税收分为增值税和所得税。增值税一律按照17%缴纳,所得税按照15%缴纳。该项目年利润测算见表3.3所示
表3.3 一车间数字化建设项目年利润测算(万元)(数字略)
序号 项目 金额
第1年 第2年 第3年 第4年 第5年
1 增加收入/降低成本          
2 减:增加收入部分对应成本          
4     不动产折旧费(5年)          
5     设备折旧费用(10年)          
6    折旧摊销费用合计          
7    财务费用1200万元贷款          
8 营业利润          
9     所得税(15%)          
10       净利润          
3.4净现值及内部收益率
该项目的现金流入、净现值及内部收益率测算见表3.4(1)、表3.4(2)。
表3.4(1)项目现金流入分析表货币单位:万元/人民币(数字略)
序号 现金流项目 金    额
建设年 第1年 第2年 第3年 第4年 第5年
1   现金流入            
2  其中:营业总收入            
3        折旧摊销回收            
4 现金流出            
5    基本建设支出            
6  其中:收入对应总成本            
12        财务费用支出            
13        所得税缴纳            
14  现金净流入            
15   累计现金净流入            
从现金流分析,该项目在投入运营后静态投资回收期为2年。该项目具有非常好的资金回收效益。
表3.4(2) 项目净现值及内部收益率分析    单位:万元(数字略)
序号 现金流入 现金流出 现金净流入 贴现率6% 年净现值
建设期          
1          
2          
3          
4          
5          
6          
7          
8          
9          
10          
11    
12    
从净现值分析,该项目10年净现值为3704.41万元,是项目总投资的2.88倍,动态投资回收期1.9年。项目具有很明显的投资回收效益。
从内部收益率分析,该项目IRR(内部收益率)为51%,大大高于社会平均资产报酬率。
由此得出结论,该项目具有很好的经济效益。
3.5社会效益
该项目(一车间)达产后可为国家和地方政府贡献2340万元税收。同时对推动整个装备制造业转型升级起到总要示范作用。
表 3.5   项目企业经济效益和社会效益(数字略)
序号 效益分类 效益指标 指标值
1 企业经
济效益
投资回收期  
2 净现值  
3 内部受益率  
4 社会效益 增值税缴纳  
5 所得税缴纳  
4.  总结
1)   通过项目实施,可为企业带来良好的经济效益
2)   项目环保无污染。
3)   通过项目实施,可取得重要科技成果,促进企业技术进步,树立行业典型,推动本行业乃至制造业的技术进步和两化融合建设,对促进整个装备制造业转型升级起到重要示范作用。
项目达产后可为国家和地方政府贡献预期税收,并可带动革命老区发展,为陕西在2020年完成“全面建成小康社会”的宏伟目标助力。