宁波卷烟厂“智慧工厂”建设纪实

2019-12-13来源:东方烟草报

综合每天工单、温湿度和场地等因子,全厂49组工艺空调自行决定开关机时间;穿梭于制丝车间的IGV小车,定位精度误差在1毫米以内,物料供给更加精准及时;用人工智能、物联网等技术“武装”起来的卷接包机组,不仅能诊断自身运行状态,而且还可对各类工艺质量指标进行智能分析、确保产品生产全过程受控……

这些更具智能感和科技感的镜头,在浙江中烟工业有限责任公司宁波卷烟厂还有不少。

智慧工厂看宁波卷烟厂。历经90多年岁月洗礼,在新一轮技改中赢得新生,“宁烟智造”正成为一张闪亮名片:首批行业智能工厂试点,柔性加工能力国内领先,超高速机组运行效率两连冠……“走进新时代,我们积极践行新发展理念,以建设智慧工厂为目标,打造精益智造平台,全面形成工厂高质量发展新优势。”宁波卷烟厂厂长虞文进说。

抢占先机,“智”绘发展蓝图

未来已来。近几年,以云计算、大数据、物联网、人工智能等为代表的新一代信息技术正在重塑原有制造业态,不断推动商业模式变革,也为企业带来前所未有的发展机遇与挑战。

紧扣时代发展脉搏,得浙江数字经济蓬勃发展之地利,浙江中烟瞄准“国内一流、行业领先”目标,信息化建设悄然提速,并据此提出“以市场驱动为抓手,服务于品牌和管理升级,打造‘智慧型企业’”的战略构想。

“公司信息化建设的重中之重,就是保证市场驱动和‘五大滚动’(滚动预测、滚动生产、滚动供应、滚动维护、滚动服务)的协调顺畅运转。”宁波卷烟厂信息中心副主任钱杰认为,打造智慧烟厂,就是深挖生产环节的潜能,确保市场驱动型复合调度体系的有效运转。

上承企业发展战略,以新一轮技改为依托,宁波卷烟厂积极破题“智慧工厂”建设。

2016年6月,历时不到三年,宁波卷烟厂完成异地技改整体搬迁。此次搬迁不仅带来了装备、工艺和技术的全面升级,也为工厂的未来注入了“智慧基因”。

例如,以智慧MES为核心的一体化集成管控平台,上与“大脑”浙江中烟PDM、ERP以及批次管理系统相连,下与各类“神经组织”制丝、卷包数采和物流、能源系统对接,通过“指令”传输达到对生产、工艺全过程的协同管控,为智能化控制、柔性化生产提供了有力支撑。

在此基础上,宁波卷烟厂多次组织跨部门沟通,广泛听取行业内外专家意见,形成了具有鲜明“宁烟特色”的智慧工厂建设思路——以“云计算、大数据、物联网、移动互联”为技术支撑,提升质量管理、生产运作、设备管理、成本管控四种能力,完善生产、设备、能源、安全、管理五大业务体系,实现精益生产、智能生产、柔性生产的目标。

数据为基,驱动业务升级

万丈高楼平地起。建设智慧工厂,宁波卷烟厂有一个共识:智慧化的数据采集是基础,学会分析数据、利用数据,驱动业务升级是必须坚持的方法论。

数据驱动首先要有海量的数据作支撑。

除能实时数采的自动生产线、工业机器人、AGV小车等设备外,宁波卷烟厂还广泛应用气体监测、图像识别、振动频谱监测、RFID等物联网技术,破除生产设备和物流设备状态数据采集盲区。据统计,该厂主要设备上的实时监控数据采集点达10万余个。

对采集上来的海量数据,宁波卷烟厂制定统一的标准和管理规范,并将其纳入生产管理、制丝集控、能源系统、设备管理等业务应用领域,建立“数入一库、一数一源、数出一门”的实时数据库,进行统一集中管理。如此一来,通过数据的采集和跟踪,宁波卷烟厂实现了对物料和成品从生产、质检、仓储到运输等各环节的数字化管控,达到了全程可视化、安全可监控、质量可追溯、效率可计量的目标。

数据驱动关键是要学会分析利用数据,让数据说话。

在宁波卷烟厂卷包车间,与其他机组相比,ZJ112-ZB47型卷接包机组多了一块电子屏。“这是上线一年多的设备健康状态监测系统。”设备管理员张挺说道。

“卷烟机有8个监测点,包装机有13个监测点,可实时采集到机组关键部位的振动、油液、温度等信息。”张挺介绍说,系统将这些信息与故障发生的特有频率以及零件劣化过程关联,建立故障发生的特征模型,“从而让沉默的数据说话,实现对设备健康的智能诊断”。据悉,系统上线以来,已成功预警烟支推进器传动等故障,为宁波卷烟厂完善设备全生命周期管理提供了有益借鉴。

不只是设备管理,着眼业务应用,宁波卷烟厂用数据驱动,奏响智慧升级进行曲——

智能排产持续优化。以市场需求、设备产能、库存周转率、实际产量为考虑因素,采用上游拉动、分段排程的策略,搭建智能排产模型,将日生产计划细化到每个生产线、工艺段和机台,提高计划的准确性和滚动的及时性。

智慧工艺逐步落地。以ZJ112卷接机为试点,利用大数据处理技术实时运算处理海量数据,实现卷包生产过程中的在线质量过程监控、报警、处理与分析,提高卷包过程质量管控的时效性。

精准供给初见成效。通过数据建模,形成“事前—事中—事后”的能源管控一体化模式,实现精准供给。工厂搬迁后,在工艺空调面积翻倍、产量增加18%的前提下,能源消耗总量反而减少343吨标准煤,降幅达3.33%。

移动办公全面铺开。聚焦“基础管理”,将办公自动化系统、SMES系统、动力管控系统等融入浙江中烟统一的移动平台,实现手机端的移动办公;聚焦“生产应用”,开发设备运维检查、工艺巡检等模块,实现PDA端的移动作业。

步步为营,迈向智能制造

2018年,宁波卷烟厂成为行业首批智能工厂建设试点。这不仅是对宁波卷烟厂智能化生产能力的认可和肯定,也为其在更高水平上推进智慧烟厂建设提供了强大动力。

以此为契机,宁波卷烟厂加大“云大物移”等技术的深度融合力度,选择一些关键问题作为突破口,调动全员参与“智造”的热情。中控室里、机台旁边、生产线上,步步有新景,处处有故事,散发出“宁烟智造”的魅力。

动力车间综合工单、环境温湿度、所在区域等相关因子,为全厂49组工艺空调制定智能“开关机”策略——每组空调可根据生产现场情况,自行算出达到工艺标准温湿度所需时间,“不早开不晚停”,最大程度节省了运行时间。截至10月底,该厂空调正常运行780多天,创下一项新纪录。

针对薄板烘丝工段工艺标准要求高,操作难度大,经常会出现干头、干尾现象,制丝车间联合信息中心运用虚拟仿真技术,搭建烘丝过程控制智能模型。如今,宁波卷烟厂已完成22个批次的智能烘丝生产,偏差值在0.0004以内,达到行业领先水平。

在卷包车间,宁波卷烟厂以国产ZJ116-ZB48型超高速卷接包机组为试点,探索用人工智能技术建立故障模型。模型模拟“蛛网感知”原理,利用数采的300多个测点作为感知神经元,与设备的数百个关键部件、数千个故障之间建立图谱关联,不仅可实时探测设备故障风险度,而且还可对质量缺陷相关参数进行关联分析,为设备维护提供决策参考。从2017年投产起,超高组机组运行速度和有效作业率连续两年位居行业首位。

……

据介绍,智慧工厂建设以来,宁波卷烟厂产能逐年攀升,产品质量保持优良,原辅料消耗、能耗持续下降。特别是2018年,全员劳动生产率达到每人每年887.1箱,行业排名第一。

“智造”探索未有穷期。虞文进表示,未来宁波卷烟厂将继续以行业智能工厂试点为依托,秉承“软件即服务”的理念,探索基于新一代人工智能技术的微服务,通过工业智能感知、智能建模、智能控制、智能优化与智能运维等,建立起共享制造资源的服务平台,实现制造资源与服务的高度开放、协作和共享。

“慧”起甬江入海阔。伴着奔腾不息的甬江水,宁波卷烟厂朝着打造行业一流卷烟工厂的目标奋勇向前。

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