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BDE 系统在北京奔驰冲压工厂的应用
随着“德国工业4.0”和“中国制造2025”的提出,智能工厂的打造成为当今工厂建设追求的高级目标,智能工厂的基础就是数字化、信息化、网络化,一切要以准确透明的数据来说话,整个工厂运营信息要通过网络互联互通,拒绝产生信息孤岛。通过数字量化,客观反映工厂运营各环节存在的问题,进而有针对性地去制定优化方案,逐步持续地解决问题,提高工厂的运营效率。数据的采集、分析及应用成为了第一步,本着为智能制造打基础,逐步解决生产问题的思想,在公司领导和IT 部门的大力支持下,北京奔驰开始在冲压工厂引入BDE(生产数据采集系统)。

技术介绍

冲压工厂引入的BDE 系统,是FORCAM 公司开发的适用于智能制造的工业互联网(IIoT)解决方案的一部分。IIoT 本质上就是基于网络技术搭建的一个工厂框架,该解决方案的优势是其作为一个开放的平台,通过基于Web 的开放API 集成到现有的IT 环境中,不依赖于某个系统,高度灵活且安全性高,该平台预留多个可以用于功能扩展的接口,可以与未来工业4.0 技术无缝对接。这个框架确保信息在工厂内部传输更顺畅,数据更加透明准确,具备可追溯性,各项KPI 指标得到有效控制。它既可以在单一工厂中对少量设备进行数据采集、分析汇总和管理,又可以在全球范围内布局管理,实现多工厂、多时区、多语言、多机器的互联互通,极大地提高管理效率,降低管理成本。
⑴IIoT 的架构主要涉及四个层级,第一层级为数据池,收集各种类型的数据;第二层级涉及数据的采集、处理及关联数据间的逻辑定义;第三层级为展示数据汇总结果;第四层级为组合应用模块,如图1所示。
⑵BDE 系统在工业中的应用思路。对于问题的发现、分析、方案制定、效果评价都以数据为依据展开,更客观、透明。
⑶BDE 系统实现的目标。所有的信息及数据互联互通,提高运营效率,问题解决有据可依,杜绝主观盲目。
⑷应用功能模块与接口。每个功能模块都有预先设置的规则引擎,可按具体工作内容进行修改,创建生产现场需要的业务流程和控制流程,大幅提高应用功能模块的开发效率。

BDE 系统在北京奔驰工厂中的应用

存在的问题

冲压工厂没有IT 系统覆盖,长期以来,生产信息都是通过邮件或者纸质版计划的形式进行传递,这种传递方式效率低。BDE 系统会设有员工终端手持面板,所有信息在BDE 系统更改后,都会直接在员工终端实时反映,现场生产情况也会根据反馈问题类型的预先设置,通过员工终端及时上传给BDE 系统,管理人员和现场信息保持通畅,无死角。
手工统计停机时长及停机原因易导致SPH(每小时冲压次数)/OEE(设备综合利用率)等KPI 分析不够透明。专人进行停机统计,停机或开机时需给人员留有反应时间,且统计记录可能受主观判断影响,造成准确性差。另外,停机情况汇报存在滞后,时效性差,不利于问题的及时暴露,人工工时投入较多,成本高。

第一期BDE 系统应用功能

北京奔驰第一期BDE 系统应用到的功能,同德国戴姆勒工厂基本保持一致,主要涉及图2 所示红色字体按钮指示的功能。
⑴与SAP 接口功能。

BDE 系统设置了SAP 接口,为以后实现全自动信息交互处理打下基础。目前还无法实现自动排定生产计划,需要人工排定后通过EXCEL 表导入SAP 系统,供BDE 系统读取并将生产任务下发到员工终端。自动排产实现后,SAP 接口可以自动下载订单信息,上传自动排产计划。

⑵设备数据采集。
BDE 系统通过PLC 与机床设备连接,实时读取预先设置的需要跟踪的机床信息(包括机床的运行班次、时长、各种零件的生产日期、所属生产线、管理层级),便于对采集到的生产数据进行归类汇总,这些信息包括生产总冲次、每分钟冲次、停机及恢复生产的时间。停机时,现场员工在终端面板上输入停机原因,由于常见的停机原因事先已经以选项形式录入系统,这使得员工录入数据方便快捷,准确度高,具体应用如下。
1)可以选取任意时间点,查看在此时间点时已经完成的冲次或生产数量,如图3 所示,绿色为正常生产,其他颜色代表已定义的不同停机原因。

2)对于一条或几条生产线的实时运行状态,通过表格可以自定义查看任何时间段的状态信息,是停机或生产,还是生产准备等,事先对各种状态进行约定,用不同颜色加以标示,如图4 所示。

3)针对一个订单或几个订单的生产过程,实时追踪进展状况,是正常生产、异常停机、计划停机,还是定义的其他原因停机等,通过不同颜色实时区分,如图5 所示

4)针对任一个班次或每个工作日,可将总的生产冲次、生产停机时长、停机原因、废品数量、返修数量等信息以表格形式汇总到一起,如图6 所示。

⑶报告功能(分析对比,发现问题)。

设备数据采集后,BDE 系统配置了常用的报告格式,用户可以根据汇报习惯,对报告的格式和布局进行自定义。
1)设备综合使用效率。采集的基础数据包括机床等待的可利用时长、使用效率和产品质量等综合因素,通过计算可得出各条生产线的设备综合使用效率,如图7 所示。
2)生产信息报告。可以对同一生产线不同时间段的生产情况,或是不同生产线的同一时间段的生产数量、停机原因、质量情况等参数形成对比报告,寻找到制约生产的问题并制定出合理的解决措施,如图8 所示。

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