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布局
APC全球总裁、首席执行官兼董事会主席Rodger B. Dowdell, Jr.(图左三)等APC总部高管悉数到场参加了这次发
布活动。APC借新生产线投产,完成了其在中国生产布局的调整,原UPS生产从苏州移到厦门,苏州开始生产具有更高技术含量的制冷设备。Dowdell表示,这主要考虑到,一方面苏州工厂也有七八年的历史,工人的技术水平、工厂的管理水平非常高,将比较高端、比较精密的制冷产品可以在此生产;第二个原因是出于成本的考虑。“为了进一步降低低端UPS产品的运营成本,所以我们开始为低端UPS产品的生产寻找其他的地方。当时,厦门就是其中的一个选择。厦门工厂较低的整体运营成本使我们的产品非常具有竞争力,能够使我们生产的产品在世界各地进行销售,所以我们就将低端UPS的生产移到了厦门。”目前苏州工厂已经投产两条制冷设备生产线,产品将供应全球市场。
制冷方案新思维
这次新推出的制冷设备可以为高负载密度机柜提供精确和可预测的制冷,这可以给机房建设带来巨大变化。随着刀片式服务器和其他高负载密度服务器的广泛应用,机柜中的热密度也在持续攀升。在许多情况下,传统的机房制冷解决方案难以有效应付机柜中产生的过多热量。APC公司可用性增强产品部副总裁Rob Johnson说:“在传统的机房环境中,人们通常通过过量制冷来应付过高的温度,这样做不仅浪费,而且费用极高。除了热密度问题外,机房中IT设备负载也在不断变化,这也进一步增加了在机房中保持可接受的‘热变化率’的难度。简单地说,过快地冷却IT设备就和让它过热一样危险。为了有效解决这些现实问题,制冷解决方案不仅要尽量减少冷热通道气流的混和,提供动态的冷却和不断变化的气流,而且要能够很好地与IT设备不断变化的发热量和气流协调配合。”APC的制冷解决方案能够满足各种不同IT环境的需求――从布线间、机房到各种规模的数据中心。这种解决方案包括气流分配单元、便携制冷系统和精密制冷系统,具有很好的可扩展性,能够满足多种不同环境的具体冷却要求。
也正是如此,市场对半导体产品的上市时间、质量、技术和功能的创新以及成本等提出了更高的要求,而这些要求也成了众多半导体公司最大的竞争点。
因此,对于半导体企业而言,除了其赖以生存的核心技术外,不断地改进和控制产品质量和流程至关重要。持续提高产品的质量,提高企业的抗风险性,避免由于质量问题导致产品被召回的一个路径,就是缩短新产品的开发周期和市场投放时间,增加产出,降低成本和减少错误,严格管理生产流程。而MES的出现,正是为了解决这些问题。
卡斯达的先进解决方案
Semicondutor Suite
半导体工厂的整个生产流程始于接收闪存和控制器硅晶圆。这些晶圆被刨(磨)光到适当的厚度,从而能够在单个树脂复合器件中堆叠容纳多个存储器裸片。器件组装好之后,再通过一个高温动态老化流程,以保证最终产品的可靠性,然后进行高低温测试,保证最终产品满足所有的技术指标。在测试成功之后,产品进行封装并交付到遍布全球的大型OEM、零售分销商以及零售店。由此看来,半导体行业不仅整个生产过程非常复杂,而且还要求复杂的供需网络中的订单、产品和材料保持同步状态。
卡斯达先进的MES通过更好地支持业内企业的战略来降低风险:从MES系统中提取数据进行实时的和历史运行情况的计算,随时了解和比较跨企业的循环时间、产出和成本,以此调整企业生产战略;利用跨机构模式可支持产能的规划和跨机构或者合作伙伴之间的负荷平衡,提高产能利用效率、平衡库存。这意味着降低生产和供应链成本以及提高兑现承诺方面的功能。
通过部署卡斯达的Semiconductor Suite,工厂可以最大限度地提高生产效率和生产质量。而且一旦MES完全部署,企业便能更容易更及时地获取中央信息,从而也能更及时地发现和解决问题。例如,可通过互联网获取许多包含多个工厂间作业对比的绩效报告,以制定改善策略。
目前,半导体已经成为高度分布化和全球化的行业。大多数企业同时在几个国家运营,从设计、制造、组装、试验到物料都实现了跨国界的流通。成本和知识的区域性优势可以是巨大的,但是区域之间的可视化和控制功能却往往比较薄弱。语言、时区、文化和运营条件方面的差异,也给同步活动和利润最大化带来了挑战。企业需要采用跨现场、跨国界和跨公司的行之有效的业务流程和信息系统以减小风险。
新一代先进的MES专门为分布式运行而创建,并借助互联网技术提高多个设备运行的可视化和控制功能,从而能降低风险,帮助企业建立顺畅的流程和跨企业的信息流系统,以减小其中的一些风险并获得对生产状况及库存指标的可视化。
卡斯达成功案例
晟碟是全球最大的闪存数据存储产品供应商之一。为了满足全球客户不断增长的需要,晟碟要在上海建立一家半导体后端设备工厂,对其安全数码闪存记忆卡进行组装和测试。该工厂将为晟碟提供额外的生产能力,进一步补充并增加其供应链能力。
该工厂要求具备高度的自动化能力,工厂的设备要求从启动的第一天起便完全地自动化。工厂部署的制造执行系统需要高效的工作效率和持久的工作能力,能够连续、精确地操控和追踪数量庞大的设备,支持高频率的不间断生产,实现大规模生产的控制和可追溯性,以高效、可控的生产驱动高效运营,从而进一步巩固晟碟在产品成本、质量和客户满意度方面的领导地位。
该项目给晟碟的IT商业应用部门提出了严峻的挑战:不仅需要系统地部署一个高质量的制造执行系统,而且整个项目必须在极短的时间内完成,同时要最大限度地降低风险。
SEW集团(以下简称“SEW”)成立于1931年,专业生产各种电机、减速机、变频和伺服控制设备,其生产技术和市场占有率均居世界领先地位。SEW于1995年进入中国市场,以精品、服务、本地化三大发展战略为主线,现已成为中国机械制造业的知名企业,在天津、苏州拥有2个制造中心,以及7家装配及技术服务中心和50余个办事处,服务网络遍布全国各大中城市。
不断扩大的工厂规模
到达位于苏州新加坡工业园的苏州SEW公司,首先映入眼帘的是以减速机为原型设计的办公楼,外形十分独特,其精致、优雅的风姿为苏州工业园增添了一道亮丽的风景线。苏州SEW公司为SEW在华东地区的装配和技术服务中心,可以为客户提供从机械到电子的全套驱动解决方案服务。
苏州SEW公司总经理赵刚告诉记者,早在2002年,为了更好地开拓华东地区市场与服务客户,SEW苏州装配中心建成投产。随着华东地区经济的快速发展,苏州SEW公司业务迅猛增长,原有工厂的产能已经无法满足市场需求。SEW公司于2011年开始进行苏州二期工厂的布局规划,从提高装配效率和产能以及实现工厂现代化等多重因素出发,在新工厂设计中合理地将智能化物流系统融入装配工艺流程,实现了二期工厂的高效率运作和高水平管理,保证了整个华东地区的产品供应。
苏州二期工厂占地面积72000多平方米,总投资3800万美元,于2012年1月1日正式投产运营,具有单班年产30万台的组装能力,是SEW目前在中国产量最大的装配厂。
合理的厂内布局
SEW苏州工厂为典型的按单装配型工厂,其规划布局采用了环形设计,按照生产工艺流程,依次设置了零部件收货区、拆箱入库区、拣选区、零部件缓存区、装配区、测试区、上货站、喷漆烘干区、下线包装区、发货区。工厂内部物流系统不仅应用了自动化立体库、自动输送线,还采用了SEW自主研发的无接触供电自动导引小车(AGV)、无接触供电电动单轨小车(EMS系统)等智能化物流设备。在信息技术方面,从零部件入厂到成品出库整个生产与物流流程,都采用了先进的SAP系统进行统一管理。在现场运营管理方面,不仅采用了看板管理、超市货架管理等先进的物料配送方式,而且现场工程师还在每天的工作中不断地找寻瓶颈工序并进行分析解决,以改善产线布局,减少装配动作。合理的工厂布局、智能化的物流系统、先进的运营管理理念,使SEW苏州二期工厂的装配效率得到极大提升,同时还大幅减少了单位产量的用工数量。
据了解,SEW苏州工厂共有8000多种零件,可以组合生产出超过4000万种成品。为了能够及时完成生产与交付产品,工厂内部必须要有充足的标准化、模块化的零部件库存。采用智能化物流系统、先进的物流设备与信息系统,对实现高效准确的物料管理与配送上线、提高装配效率、保证交货期、降低整体成本尤为关键。见图1。
顺畅的作业流程
本刊记者随同苏州SEW公司总经理助理陶贻新参观了整个工厂。工厂物流作业主要流程如下:
1.零部件接收
零部件到达工厂后,通过手持终端扫描条码信息,收货信息实时自动录入SAP系统,SAP系统与自动化立体库IWMS系统实时关联。
2.零部件入库
IWMS系统为入库零件按不同的重量、高度、规格自动分配货位。不超重但是高度较高的零部件一般存于自动化立体库的上层区域,不超重但高度较低的零部件则存于自动化立体库的下层区域,超重或超高的零部件则存于自动化立体库旁边的普通库。
3.零部件拣选
销售人员签订合同后,将合同录入SAP系统,即自动生成BOM(物料清单)并关联到自动化仓库系统。根据生产计划,BOM零件会自动从立库中被取出,送至拣选区,工作人员扫描托盘或托箱上的条形码,系统会提示相关信息和明确指令,工作人员按指令拣选零部件,然后配送至所需装配工位。
4.零部件补货
为产线进行零部件补货的管理方式有三种:一种为超市货架管理,即当超市货架上的零部件数量低于装配所需数量时,系统自动发出指令,工作人员进行拣选补货;第二种为看板管理,每一种产品装配所需的标准零部件都在产线旁码放两盒,一盒使用,一盒备用。盒子倒过来就说明空了,仓库人员看到倒过来的盒子就要扫描条码进行补货;第三种则为按单补货。见图2。
5.零部件缓存
对于第二天生产才会使用的已经拣选完成的零部件,放置于零部件缓存区。
6.成品输送
装配完成的成品分为小型产品和大型产品。小型产品直接放在输送线上送至EMS上货站,再经长达380米贯穿整个工厂的空中输送线(共20台EMS小车,采用无接触供电和波导通讯)运至喷漆房;大型产品装配完成后,工作人员按下按钮,无接触供电的AGV会自动到达装配工位取走并送到EMS上货站,再送至喷漆房。见图3。
成品在喷漆房内完成喷漆、烘干工序。
7.包装
根据不同的订单需求对成品进行不周的包装,主要采用木箱包装和纸箱包装两类。见图4。
8.成品存储
包装好的成品暂存于成品存储区等待发运。
智能化的物流系统
1.绿色高效的自动化立体库
SEW苏州工厂内的自动化立体库由北京起重运输机械设计研究院与SEW苏州公司合作建成,有着多方面的创新。该立体库由12排货架、6台堆垛机、6条巷道、按灯系统以及IWMS管理系统等主要部分组成,不仅满足了SEW多种规格、类型的零部件的自动入库、出库、先进先出管理、货到人拣选等功能,节省了工厂的仓储面积,提升了存储与分拣效率,还充分体现了节能环保的理念。
一方面,该自动化立体库应用了SEW的能量回馈系统,将堆垛机货叉取货以后在下降过程中产生的势能转化为电能直接为运行机构电机供电,多余的回馈给电网,降低了耗电量,减少CO2排放。
另一方面,该自动化立体库出入库系统的减速电机采用了SEW的现场分散控制技术,这些电机和减速机并未像普通的自动化立体库一样配备控制室,而是通过分散安装方案,省去了配备控制室、电控柜等相关设施,节省了电缆用量,减少了安装调试时间,使用维护方便,也便于线路的延伸和拓展,同时节省了空间。
2.采用感应供电和波导通讯的电动单轨小车(EMS)
电动单轨小车采用无接触供电和波导通讯技术,实现了每一个小车跟计算机之间的无线通讯,该技术为SEW自主研发,实现了智能化的空中运输。同时,感应供电悬挂单轨小车取电的可靠性有了大幅提高,不再担心摩擦磨损;不怕水,不怕灰尘;采用空中输送方式,极大地节省了地面空间;运行速度快,无接触供电允许的最高运行速度每分钟可高达600米,极大地提升了运输效率,比传统的输送线允许的运行速度要快很多。
SEW是首家提供全套EMS解决方案的公司,可提供轻载和重载EMS全套解决方案,包括标准驱动减速电机、无接触能量传输系统、无线通讯技术、车载控制器、系统诊断和监控以及车辆调度系统。当前,该项技术已经成功应用在通用、大众、宝马、菲亚特、长城等国内外汽车工厂,以及烟草等其他行业工厂内。见图5。
3.感应供电AGV
该工厂物流的平面输送导入了感应供电AGV,同样采用无接触供电方式。将电缆设置在地下,AGV可以全天24小时持续使用,提升了作业效率,节省了电瓶维修和更换费用。而普通的电瓶AGV需要不断充电,不能持续使用,更换电池等使用维护成本高。
SEW也是首家提供该技术方案的公司,能够提供包括项目规划、系统仿真、所有电控元件、系统安装调试与监控,以及售后服务在内的全套服务。见图6、图7。
系统效果与未来规划
赵刚告诉记者,二期工厂智能化物流系统的建设给苏州SEW创造了多重价值。
一是自动化立体库的应用大幅节省了仓储面积,对于装配工厂来讲,这意味着更大的生产面积、更多的产量,意味着价值;堆垛机自动存货、取货,更好地替代了人工,降低了人工成本,提升了拣货准确率和物流效率,能够更加精准地保证产线需要。
二是工厂内部平面输送、空中输送、EMS、感应供电AGV等多种智能化物流系统的综合应用,大幅提升工厂的运营效率,提高产量,保证了及时交货,更好地保证了SEW华东地区的产品供应及客户服务。
关键词:自动控制系统;化工厂;除盐水生产;预处理单元;反渗透单元
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)36-0207-01
水是宝贵的资源,为实现对水资源的有效利用,采取措施对废水进行有效处理,防治水污染是不可忽视的工作。自动控制系统的应用,对化工厂运营产生重要影响。同时,在化工厂运营和发展过程中,往往需要消耗大量水资源。为防治水污染,提高水资源利用效率,采取措施对化工厂除盐水进行有效处理是不容忽视的内容。这样既能对污水进行有效处理,确保废水达标排放,还能实现对水资源的回收利用。本文结合化工厂除盐水生产的实际,介绍了自动化控制系统的应用,并提出应用策略,希望能为实际工作的有效开展提供启示。
1 自动控制系统的网络配置
化工厂除盐水生产中,主要工序在污水处理厂和动力厂完成,为提高工作效率,要严格遵循工艺流程进行污水处理,提高除盐水生产效率。在污水处理厂,首先让污水进入调节池,并调节水量和水质,加入药剂,除去污水中的有机物、悬浮物质和胶体等,确保水质符合出水水质的规范标准要求。在动力厂,反渗透产水经过除碳器处理之后,进入中间水池,然后送入阴离子交换器,出水进入除盐水箱,完成一级除盐。然后进入废水池,中和处理后通过泵排放,动力厂设置备用水源入口,让除盐水能够稳定供水,为各项工作开展创造便利。同时,要想提高自动控制系统的工作效率,首先就要完善系统设置,确保综合性能良好。
1)系统构成和性能。自动控制系统的网络配置包括I/O点的数量和PLC系统构件,前者又包括污水处理厂I/O清单和动力厂I/O清单,主要信号类型包括DI、DO、AI、AO。后者包括主站硬件、子站硬件和编程软件STEP7V5.3SP2版本,具体构成内容又可以细分为安装机架、电源模板、同步子模板、电源模板、各种信号模块。实际运行中,系统中的两个CPU同时工作,CPU没有切换时间,切换时期输出保持。下载程序时只考虑单个CPU,程序能自动拷贝至另一个CPU中。在系统运行和操作过程中,工作人员可以结合自身需要,以提高系统性能和运营效率为出发点,适当修改和完善系统设置,健全系统的各项功能。
2)总线的应用。常用PROFIBUS总线,传输速率为9.6Kbps-12Mbps,最大传输距离可达1 000m,在中继器的支持下,可以将传输距离延长至10km。传输介质可以是双绞线或光缆,最多可挂接127个站点。具体来说,为更好满足系统运营需要,现场总线系统的接线十分简单,p绞线或电缆上可以挂接多个设备,进而显著减少电缆、端子、槽盒、桥架的数量,减少连线设计和接头校对的工作量。有利于确保安装和接线质量,降低工作人员劳动强度,节约运行成本。
2 自动控制系统的控制方式
为促进系统有效运营,采用合理的控制方案和控制方式是必要的。
1)控制原则。检查安全、可靠、经济、节约原则,利用电源断路器、可编程马达控制器保护电机。同时,PLC系统还监控与工艺有关的工艺和设备,在工控机屏上显示监控信息,并通过打印机打印记录。
2)控制方案。分别在污水处理厂和动力厂设置控制室和PLC程序控制装置,水处理控制系统采用PLC可编程控制器设备,工艺系统与设备按自动程序控制运行方式设计,并对系统和运行参数实时监控。
3)设备操作的控制方式。设备操作级别分为三级,包括机侧操作、现场控制站操作、中央控制室操作。操作控制方式有自动方式、手动方式和离线方式,系统运行中应该根据具体需要合理选择相应的操作方式,为系统运营创造条件。
3 具体应用
具体应用中,主要有以下几种不同方式。
1)预处理单元的应用。调节池配置高低液位控制开关,并与调节池提升泵联动,调节池液位高,污水提升泵启动;液位低,提升泵停止。曝气池系统的自动功能包括反洗泵、反洗风机、冲洗阀门启动和停止。启动系统后,结合系统出水情况决定是否自动反洗,防止表面沉积污垢,确保系统干净整洁。系统具备自动/手动控制功能,能在不同环境下工作,保证系统安全可靠运行,促进系统运行效率提升。
2)超滤单元的应用。设置不同的超滤产水单元,为避免反洗和冲洗发生冲突,要错开反洗和化学清洗时间。超滤单元运行状态包括运行、化学清洗、备用、停运四种,启动按钮就可以开展相应操作,结合产水时间和产水量设定值判定超滤运行和反洗周期,为系统有效运营创造条件。
3)反渗透单元的应用。系统包括多种不同的反渗透装置,上位机可采用手动或自动方式切换,通过程序控制系统运行方式,满足系统运行需要。加强系统运行检测,及时排除安全隐患,对存在的不足采取措施修复,让反渗透单元有效发挥作用。
4)离子交换单元的应用。设置一级离子交换除盐设备,按预设步骤和程序运行。当离子交换设备失效后,启动再生程序,对再生过程的程序进行有效控制。
4 结束语
总之,自动控制系统满足化工厂除盐水生产需要,不仅能推动除盐水生产顺利进行,还能减少故障的发生概率,确保系统安全可靠,降低工作人员劳动强度,实现节约成本的目的。目前,系统设立就地手动控制、现场监控和远程监控三级控制层,不仅方便对系统的控制,便利操作人员开展各项工作,还能确保系统安全。因此,化工厂除盐水生产过程中,值得推广和应用自动控制系统。
参考文献:
[1] 徐西娥.除盐水站浓水反渗透系统优化改造[J].山东化工,2014,43(5):107-109.
在近日举行的2014施耐德电气数据中心创新峰会上,施耐德电气全球高级副总裁、APC大中华区总裁黄陈宏博士就首次展示了推动能效云的三大力量,以系统化思维破解数据中心能效难题。他表示:“构建能效云的关键在于聚焦云就绪、云能效和云持续三位一体的系统化思维:云就绪关键体现在速度提升,这就包括加快速度运营,方便快捷应对变化,将自动化与IT同步协调;云能效则在于降低成本,包括最小化或延迟资本投入,优化运营成本,最大化机房可用空间等角度;而云持续的重点在于提高性能,专为用户所需的正常运营时间设计的产品方案,需要对正常运行时间进行维护和监控,可以按需部署供电制冷和IT,以及在各个环节应用节能技术等。”
这就需要用户对数据中心进行全生命周期管理,而不是简单地购置节能产品。在峰会上,施耐德电气为了充分落实云就绪、提升云能效和实现云持续,推出了一系列全新举措,涵盖产品、解决方案、服务和认证等各个方面,进一步提升数据中心的整体能效。
预制化方案落实云就绪
数据中心正在从模块化走向预制化,这是十几年前就率先模块化数据中心的施耐德电气给出的又一前瞻性判断。为此,施耐德电气于去年年底收购了预制模块化数据中心领导者西班牙AST公司,并在创新峰会上正式推出预制模块化解决方案。“预制化方案显著改善了云就绪的现状,大大提升了云就绪的关键指标――速度。”施耐德电气信息技术(中国)有限公司副总裁金永哲认为:“由于它为用户简化了规划、设计、建设数据中心的过程,使数据中心的部署更快速、更可预测,同时具有与业务同步扩展、高安全性与高可靠性的特色。”
预制化与模块化都遵循模块化的数据中心设计和建设思路,不同之处就在于,前者采用工厂预制方式,即在工厂完成数据中心相关基础设施的组装、连接和测试,尽量降低数据中心对场地条件的限制,减少建设现场工程量,从而缩短建设周期,提升工程质量。此外,传统的模块化解决方案在实际应用中常更多地强调设备级的模块化,这样很难提高整体可用性和能效。“甚至有的企业将模块化UPS就定义成模块化的数据中心,这完全是误解。”施耐德电气IT事业部大中华区战略市场部总监谢卫刚表示,“预制化数据中心系统的模块化架构,不仅集成了整个解决方案,由于工程预制因此还实现了数据中心工程的产品化。”这也成为从模块化到预制化跨越的高门槛。预制化数据中心需要在企业工程中转化为定制化产品,虽然现场施工难度大大降低,但是却加大了工厂生产和组装的难度,方案、产品、材质、组装都需要进行反复的整体优化、评估和测试,这不仅需要企业对产品和方案有准确的把握,还需要企业对整体数据中心系统、工厂内部运营机制,调试与组装机制,以及客户需求与条件等有丰富的经验和咨询服务的能力。“不仅这种经验要体现在方方面面,技术细节的把握关乎整个系统工程,甚至小到一个特殊的螺母。”金永哲强调说。
预制化将IT设施加物理设施组成集成一体化的架构,其中最为典型的应用当属集装箱式数据中心。虽然它的应用尚在初级阶段,但不少行业和特定环境对它都有强烈的需求。金永哲介绍,集装箱式数据中心的应用环境广阔:第一,企业数据中心需要扩容,但办公地点已经没有空间;第二,诸如石油开采等偏僻地区;第三,诸如武警部队等对数据中心有移动需求的场合;第四,环境辐射较强不适于采用一般机房的数据中心。最近的新趋势则是,在云就绪中对资金投入产出压力较高的托管数据中心用户,最希望分批按需部署,“边运营,边扩建”。比如今年上半年正式启用的国内首个预制模块化数据中心――深圳云基地盐田港数据中心,第一期项目实际建设周期只有三个半月,建设速度快、成本低,质量却没有打折。据悉,全球更大规模的采用集装箱数据中心的案例也越来越多,仅施耐德电气就已经有近500个成功案例。
创新技术提升云能效
云能效重点在于降低成本,施耐德电气新推出的拥有创新技术的不间断电源和制冷产品在最小化投资,优化运营成本,最大化可用空间上可圈可点。
平衡高可用性和高效率历来是数据中心的节能难题,作为施耐德电气数据中心与工业应用能效管理解决方案的关键组成部分,Galaxy VM三相UPS则在这一点上迈出关键一步。它采用三种能效模式实现高可用性,成为市场上唯一使用三种能效模式实现高可用性并满足业务需求的UPS。其创新的ECOnversion超级能效模式可实现高达99%的效率,在达到双变换模式电源净化效果的同时,进一步节约成本、降低风险。创新性的模块化电池架构借助灵活的蓄能方式实现扩容和延长正常运行时间,从而支撑用户“边成长边支付”模式。而施耐德电气新推出的InRow 2代行级制冷产品则是新一代紧靠热源的创新制冷产品。它的最大特色就是“能效高、占地少”,据悉,它可降低单位制冷量投资50%,空间减少50%,并能随负载的变化而调整制冷量和风量,既满足制冷需求,解决了高热密度问题,又大大降低了制冷能耗。
在本土化研发上,施耐德电气和百度合作“天蝎”计划,研发符合行业需求的整机柜等定制产品。随着来自行业的个性化需求渐成趋势,施耐德电气旗下APC还为此进一步加强研发战略。据来自中国研发团队的高级市场经理张亮介绍,去年施耐德电气旗下APC抽出各事业部和产品线的精英力量组建了“China for China”团队,做到协调集团内资源为中国客户定制产品,实现本土决策。今年下半年,将有不少为中国客户定制的产品推出,从而进一步提升云能效。
服务与认证实现云持续
正是因为有了梅赛德斯-奔驰土耳其(MBT)的物流特别工作组的努力,公司才能从容应对挑战,达到最终目标。该工作组通过开展一个名为“Hosdere 2010—物流新概念”的项目,将物流运营与生产运营相结合,而最终获得成功。该项目提出了一个“基于证据的供应链实践”(EBSCP)的概念。简而言之,EBSCP就是将被证实可行的方案或者研究发现应用到日常的供应链管理实践中。这需要对已发现的最佳实践案例和当前研究成果进行检验,并在实际中应用并改进。这一概念有助于日常的运营决策和长期战略规划。
利用已建立起的知识体系,EBSCP能够让供应链管理者在当前这种充满挑战的商业环境中获得成功,并能避免经验不足和主观偏好引起的错误。成功的关键在于雇佣合适的人才。
EBSCP让供应链管理者避免“碰撞测试”的问题,这类问题通常会在公司对复杂供应链采取新措施的时候遇到。供应链管理者能够充分利用广泛的信息,而不是盲目创新。比如,世界各地有许多供应链研究人员正努力编制供应链规则,寻找各种解决方案,供应链管理者们可以从这些人所出版的书籍和发表的期刊文章中学习到有用的理论;供应链从业者会在期刊和商业出版物上通过案例分析来分享他们的经验,供应链管理者还可以从他们身上学习到相关经验;此外,这些管理者们还可以从其他渠道进行学习,比如专业人员协会和专业性网站。
总之,当今供应链从业者面对着这么多复杂的挑战,能充分学习并利用已被检验和出版的信息以及解决方案,是大有裨益的。如此一来,公司可以加强供应链,还能创造更大的利润;同时,产品和服务能及时遍及所需地区,以改善全世界的生活质量。
工作组着手开始工作
梅赛德斯-奔驰土耳其公司(MBT)于1967年由Daimler-Benz AG和他的两个土耳其合伙人Mengerler T. A.、Has Otomotiv A.在伊斯坦布尔创立,当时的名字是“Otomarsan A.”。 起初,该公司在Hosdere的巴士日产量是0.6辆。到1970年,该公司开始出口汽车,主要的出口地区是中东和北非。1986年,该公司在土耳其的阿克萨赖(Aksaray, Turkey)投资建立了货车工厂,并在1990年将公司名称改为“Mercedes-Benz Türk A.”。
多年以来,MBT已经发展成为了一个巴士及货车整车制造商,现在是Daimler AG旗下的一家子公司。出口量不断加大使得MBT于1995年在Hosdere新建了一个巴士工厂,原来的工厂专门为新工厂生产汽车底盘和车身。几年之后,新工厂也扩大生产范围,开始生产巴士底盘和车身,原来的工厂就彻底关闭了。现在,Hosdere工厂主要生产四种基本巴士车型:Travego, Tourismo, Intouro,和 Conecto,日产量为14辆,主要出口地区有欧洲,亚洲和非洲。MBT也向土耳其本地销售奔驰发动机和轻型商用车。
2008年,为了提高生产效率,也为产能提升做好准备,该公司实行了“Hosdere 2010”项目。管理团队首先决定要成立一个由高素质人才组成的物流特别工作组。
尽管在过去的二十年里,制造商在各方面都有很大地改善,但他们仍然把内部物流和仓储看作是“必要之恶”。但MBT的物流特别工作组则持有不同的看法,他们要着更多地关注那些能够提升产量和促进商业成功的活动。
物流工作组意识到该工厂面临着材料短缺,产品过度积压和运输费用高等问题。之前的一些尝试不仅不能完全解决这些问题,有时候反而出现了出乎管理者意料的结果。显然,管理者需要更多有效的信息。物流工作组的人员发现全世界的供应链从业者也面临着相类似的问题,所以他们决定采用“基于证据”的方法,利用所出版的研究成果来帮助他们解决这些问题。
此后,梅赛德斯-奔驰土耳其公司开始实行了一系列供应链措施,这些措施都是由物流工作组通过查阅研究成果咨询,案例以及其他最佳实践而总结出来的。下述两个是应用“基于证据”的供应链措施获得成本和效益提升的例子。
将物料流与生产相匹配。物流工作组应用EBSCP,使装配器件仓库能够适应工厂内物料流运作,以提高生产率。因为仓库中的流程限制了拣货、分类、包装、分段运输、配送到装配线等工序的速度,所以物流工作组提出了一套新的流程。但这个新流程也有一个附带问题,那就是器件在装配线上的可获性只有99.38%。乍一看这个数字挺高,但是这对装配厂来说不太有利,而且会对成本造成较大影响。
工作组集思广益,寻找不仅能够提高吞吐量,还能提高零件可获性和整体效率的方法。但问题是,这些方法有哪些是可行的,什么样才是应用这些方法的最佳手段呢?工作组的成员为了找到答案查阅了各种书籍、文章和文件,并结合自己的理论知识和经验,得出了以下的解决方案。
关键词:总图设计 工艺方案 平面布置 竖向设计 优化创新
中图分类号:F407.6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)04(a)-0055-01
近年来,随着我国经济发展和工业铝材需求的增加,氧化铝项目建设可谓突飞猛进。短短十年时间,全国新建氧化铝项目规模已远超过建国后几十年所建工厂的总和。伴随着铝工业快速发展的大潮,作为设计单位所承担的任务无论从技术难度还是强度上,也有了更高的要求。这就要求我们在平时的设计工作中,要与时俱进,不断的探索和总结工程设计上的新思路、新方法,设计理念不断优化创新。
1 工厂总图设计的内容
工厂总平面设计是对厂区内各建构筑物、露天堆场、运输通道、管线、绿化用地等,全面合理地进行相互配置,并充分结合现场地形、地质等环境条件,设计出符合工厂生产需要的空间布局。工厂厂址所在的场地条件、外部交通条件、环境因素等,对厂区的总图布置有直接的影响。氧化铝厂总平面设计的内容,就用于指导建设施工和最终图纸归档的内容而言,一般包含以下几个方面:(1)总平面布置图;(2)场地整平图;(3)竖向设计图;(4)道路平面图;(5)综合管网图;(6)厂区绿化图。
2 工厂总图设计优化创新
总图设计是对多对象、多因素、多专业学科且综合性极强的创造性思维活动的实践过程,该过程十分复杂,涉及面又相当广泛。外部要考虑地形、地势、地质、气象、水文等自然条件的影响,对内要协调工艺、土建、水电等辅助设施、物料运输等因素,还要控制在用地红线范围内,满足消防、卫生、安全等诸多要求,因此可以说总图设计是一门协调各方面需求、平衡各方面矛盾的技术。
2.1 生产规模及工艺方案的选择
过去为国有企业服务时,业主对工厂的生产规模、工艺方法、主体设备、产品品种等大都有明确的界定;对于氧化铝厂而言,一般是指单线产能多少、吨铝能耗(水、电等)指标、远期预留规模等,可以大范围的地域空间内进行厂址的选择,生产规模决定厂区用地。现在民营经济已经成为铝工业建设的主体力量,在项目生产规模的决定时跟国有企业差别很大,因此我们设计单位在项目建设中的角色和所起作用也发生了相应改变。不少民营企业追求的是在既有限定条件下(厂址地点、用地面积、投资总额等均已确定),要求建设最大的生产规模,从而取得最好的经济效益。可以说是设计程序正好相反,厂区用地条件决定生产规模。在上述因素影响下,每个工厂的单线产能并不一致,虽然产能不一定是最大的,但从实际来看,肯定是最符合场地条件的。
在主要工艺方案选择时,应考虑到厂区用地的限制,如原料的堆存方式、控制过滤及种子过滤等工序是分建还是合建成综合过滤,焙烧炉吨位的选择等,这些都直接影响到厂区的平面布置,进而影响到厂区内能够布置下的最终产能的大小。
2.2 总平面布置的优化
总平面布置图是氧化铝厂总图设计最重要的成果,它综合反映了工厂内部各生产车间之间的工艺关系、物流关系、防洪排水、内外运输等种种相对关系,是总图设计中最能体现技术水平的外在表现。这里所说的总平面布置优化,主要是进行厂区平面布置时所考虑的各功能分区的合理布局。对氧化铝厂来说,功能区一般划分为原料区、溶出区、沉降区、蒸发区、分解区、成品区等六大生产片区和检修区、厂前区等辅助片区。平面的优化,就是在考虑地形地质条件、风向条件、外部接入条件等影响因素下,重点对六大生产片区进行合理的布置。随着技术的进步,现在业主的建厂理念更为先进,处处以生产成本最低化为中心,其它方面则能简则简。例如将化验室、倒班楼、 办公楼等合并成一个综合楼,各车间循环水、配电室合并布置等都体现了尽可能压缩前期建设投资的这一基本理念。
最近几年,我院设计的氧化铝厂车间布置都很紧凑,占地指标很小。我院新设计的氧化铝厂占地指标基本控制在0.3(m2/t)左右,远远低于《铝行业规范条件》要求的0.5规定,走在了设计行业的前列。
2.3 竖向设计的优化
厂区竖向设计具体体现在各生产车间之间的相对标高关系上。当建设场地位于山区地形或其它复杂地质条件时(近年来由于国家土地政策的控制,平坦场地作为厂址的情况逐步建少,厂址更多的选择在山地、荒地),竖向布置的好坏往往成为平面布置是否合理的关键因素。总图专业在进行竖向设计时,首先应考虑使工厂内部的主要物料流向与场地地形的走向一致,尽量利用地形高差,通过重力运输减少生产运营成本。氧化铝厂区内的物料主要通过皮带和管道运输,如果能充分利用地形高差,可就以减少皮带的爬坡高度,实现部分料浆的自流,从而减少生产运营成本,这种情况在设计实例中经常遇到。例如氧化铝厂内的分解车间,是由一组串联的分解槽组成,料浆自第一个分解槽利用位差逐次流向下一个槽子,并在末尾的槽将生成的成品料浆输送至下一工序,这就要求在竖向设计时充分利用自然地形,使一组分解槽(一般十多个)纵向有一个3%~5%的坡度,否则就必须加大槽底基础高度来实现位差,从而增加土建成本。
2.4 交通运输的优化
近年来,工厂物料的外部运输采用铁路运输作为氧化铝厂的主要运输方式的工程越来越少,公路运输或者公路与管道、皮带运输相结合的方式则较为普遍。这不但得益于我国公路建设的迅速发展,而且运输车辆的单车载重与性能相对于过去也有了很大提高,几百万吨的外部运输量只靠公路运输的工程项目在过去根本无法实现,现在比比皆是。因此,规划好相匹配的厂内运输通道和装卸空间是必然要求。另外,为了便于生产管理,厂区物流大门尽量减少,甚至很多业主提出厂区只保留一个物流大门,这也与过去设计中提倡的“一进一出”或“双进一出”的理念有较大差异,在今后的工作中应引起重视。
3 结语
以上几个方面是从近年设计的工程实例的角度对一些新的总图设计理念和方法进行了总结,值得在今后的设计工作中进一步提高、升华。在激烈竞争的市场经济条件下,需要总图设计人员在满足给定条件的基础上,作出科学而又切实可行的设计,提供最佳设计方案,使工程满足使用的安全性、可靠性,提高产品质量,降低企业建设与经营成本,达到费用最省、能耗最低、经济性最好的目的。
参考文献
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在信息技术与制造技术深度整合迈向数字化、智能化制造的进程中,“工业4.0”已成为引发商业模式创新甚至商业革命,催生新兴业态的发酵剂。
“工业4.0”纳入“两化融合”路线图
在2011年的德国汉诺威工业博览会上,“工业4.0”理念被首次提出。它包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。
在这种模式中,传统的行业界限将消失,产业链分工将被重组,并由此产生各种新的活动领域和合作形式。德国学术界和产业界认为,“工业4.0”代表了以智能制造为主导的第四次工业革命,或革命性的生产方法。通过制造新秩序的重新建立,推动传统制造业向智能化转型。
可以看出,“工业4.0”与我国力推的“两化融合”战略具有很高的共通性,两化融合是工业4.0实现的基础,中国版的工业4.0某种程度上即等同于两化深度融合。专家指出,互联网正在推动传统产业实现智能化,并将取代传统的机械和人工生产模式。
工业4.0以生产流程为基础,融合“智能工厂”与“智能生产”,实质是聚焦信息化与自动化技术的高度集成,联动整个制造产业价值链,帮助制造企业提升运营效益,化解生产成本攀升的压力,并以工业智能化推动生产力跃升。
在德国智能工厂典范西门子安贝格工厂,“工业4.0”产生的运作绩效非常显著。分解生产管理指标会发现,在交期承诺上,安贝格已实现100%小量客制化订单以及100%订单24小时内交货;在不扩厂、不加人的基础上,安贝格的生产量提高了8倍,良率高达99.9988%,而同时,安贝格的库存水平接近于0。
将德国提出的“工业4.0”理念纳入中国“两化融合”路线图,消除其水土不服的弊端,无疑更符合中国制造业的发展模式。
互联网重新定义制造产业
有专家曾指出:“互联网进一步向制造环节渗透,并彻底改变制造业。过去的制造只是一个环节,但随着互联网和工业的融合加剧,它的含义已经发生巨大变化,从产品的设计、研发、生产制造到营销、服务,构成了闭环,从而彻底改变了工业的生产模式。”
伴随着“工业4.0”浪潮而来的产业互联网时代,迫使制造业必须重新思考经营战略与商业模式,如制造服务化、定制化。
未来的一切产业市场脉动都将扭转到以消费者为中心,这意味着就连最为传统的制造产业也必须接近顾客才能迅速地响应市场。
如今,在C2B(Customer to Business)和C2M(Customer to Manufactory)模式下,消费者在制造厂商自有的营销平台上直接下单的情境已不再只是脑海中的画面而已。个性化订制、按需制造、众包众设、异地协同设计、微电商等互联网与工业融合的创新应用模式不断涌现,“与用户交互、让用户吐槽、最终由用户定义”对制造业的商业模式是一种彻底的颠覆。
对制造业而言,能否为客户量身订制服务解决方案,逐渐成为企业能否成功,甚至能否存活的关键因素。
正如《风口:把握产业互联网带来的创业新机会》一书中所言,通过与产业上下游族群“合谋”,企业的生产及研发方式得以改变;通过物流智能化、去中间环节化,企业的物流及销售方式得以创新;通过互联网金融,企业的资本获取方式也变得不同。产业互联网时代的到来,正在改变企业价值的创造方式。
建构“工业4.0”驱动变革模型
作为“工业4.0”的两大主题之一,智能生产是当前相当一部分已用先进的自动化设备武装车间的制造企业非常关注的议题。
自动化并不等同于智能化。应用了自动化设备,建立了无人化工厂,企业就实现了工业4.0了吗?答案当然是否定的。
在互联工厂的探索实践中,实现智能化生产,走向智能互联,创造用户全流程最佳体验,是必须恪守的核心。
从工业1.0、2.0、3.0,再到工业4.0,作为服务本土制造业时间最久的ERP厂商,30余年来始终关注中国制造产业的变迁,同时拥有超过5万家的庞大制造客户群体。
在企业信息化领域深耕多年的鼎捷软件认为,在ERP、APS、MES等软件系统支撑下,在自动化设备的基础上实现智能化生产,将会带给制造企业更为智慧的运作,催生更大的生产效益。
据鼎捷软件总裁叶子祯介绍,依据“马斯洛需求层次理论”和“沙锥模型”原理,将企业在不同发展阶段的重点策略划分为不同层次,并对应“工业4.0”理念中的不同驱动变革的类型,针对性的提出解决方案。
从最开始阶段的追求低成本、高质量、高效率,进阶到互联网时代要求的高速度,再到产业领先企业探索创新商业模式,企业必须首先准确定位自身所处发展阶段的关键策略,再找到与“工业4.0”的对接点,才能借用对应的解决方案,准确跨入“工业4.0”的追逐战中。而这也是鼎捷软件现在及未来将要协助制造企业伙伴实现的目标。
在追求“低成本、高质量”的策略指引下,企业可以通过机器自动化转变人工生产实现,这样的策略定位对应“工业4.0”的“智能工厂”驱动类型,可采用设备自动化(FA)的系列解决方案。在实现了设备自动化后,这类企业就具备了智能化的能力。
定位在“高效率、高速度”策略的企业,对应“工业4.0”的“智能生产”驱动类型,在这个阶段,ERP等软件应用成为核心,它能与智能工厂的自动化设备串接起来,很好地连接制造执行系统。
而在最高层次的创新策略阶段,对应“工业4.0”的“智能互联”驱动类型,在这个阶段,“随需而至,随需而制”是核心诉求点。通过互联网的连接,企业实现纵向、横向的全面整合,形成从研发到销售再到售后服务的完整价值链闭环。同时,随着转型为大规模定制化生产,企业的商业模式也从B2C转向C2B。
“智能生产是鼎捷最擅长的领域,也是过去30年一直在钻研的领域。而为了帮助处于不同策略阶段的企业抓住工业4.0的契机,鼎捷的商业模式会相应的向上(智能互联)和向下(智能工厂)延伸,为企业提供创新的价值服务。”叶子祯认为,转型喊了那么多年,这一次对企业而言,真的不一样。
共创智能制造生态圈
在面向“智能工厂”的商业模式拓展上,鼎捷已积极行动,并有所举措。近期,鼎捷与研华科技的战略合作尘埃落定,这意味着鼎捷为企业提供的信息化解决方案将贯穿智能工厂、智能生产及智能互联三大驱动环节,未来交付给用户的将是全周期、一体化的智能制造解决方案。
作为全球智能系统产业的领导厂商,研华科技在中国台湾上市多年,其分支机构分布在全球21个国家、92个主要城市,拥有超过7000名员工,为客户提供完整的系统集成、硬件、软件、以客户为中心的设计服务和全球物流支持等产品与服务。在设备自动化领域,研华科技更拥有覆盖运动控制、机器视觉、人机界面、工控运算平台、PAC运算平台、数据采集及电机驱动等多个种类的丰富产品系列。
此次战略同盟的达成,鼎捷可借助发达的物理信息系统(CPS),弥补自身在物联网层级解决方案的不足,提供给客户完整的智能制造生态圈。而研华科技将会借助鼎捷ERP、ERPII等全系解决方案,弥补其在“工业4.0”智能制造顶层架构中信息化能力上的不足。
在鼎捷与研华这样的外部智能系统厂商共同构建的智能制造生态系统中,生产线的物料将会被快速的标识为信息产品,并通过CPS系统快速在物联网中进行交互,同时将信息提交给MES系统和顶层的ERP、PLM等与生产计划、物流、能耗和经营相关的系统。最后指令通过顶层的智能互联网端快速下达,从而实现无人化的敏捷生产,并达到资源利用及生产效能的最大化。
精进管理 实现更智能的生产运作
必须看到,现阶段的制造企业仅仅有自动化的设备是远远不够的,必须为冷冰冰的机器加上更多的手,更多的眼,更发达的脑,实现“智动化”,才是成为“工业4.0”时代互联工厂的核心。
对此,叶子祯举了一个案例,一家企业利用自动化设备的运行,将生产到储运环节所需的时间大大缩短,可以提升总体运营效益的31%。而通过管理自动化,企业可进一步将从研发到订单达交到生产排程到采购备料的制造前置端所需时间再次缩短,还可继续提升总体效益的31%,从而使得对价值链的整体优化效益达62%。
可见,设备自动化与管理智能化的叠加,在提升制造现场作业效能的同时,将进一步提升企业内外部协同运营管理效能,为制造企业带来更为智慧的运作,催生更大的生产效益。
在“智能生产”这一深耕了30余年的领域,鼎捷将智能生产划分为生产管理智能化、产品开发智能化、供应链管理智能化、售后服务智能化、财务服务智能化和经营管理智能化6大主议题,其下又分解成众多子议题。针对每个主议题及关联的子议题,鼎捷都设计了对应的“4.0成熟模型”,从LV1-LV4,代表了自动化和智能化水准从低到高。
比如,针对生产管理智能化议题,鼎捷从流程自动化和管理智能化两个维度,设定了LV1准确掌握产出-LV2实时掌握进度-LV3实时监控异常-LV4自适应调控这一成熟模型,鼎捷将协助企业在这一模型中定位现状(处于何层级),并提供如何进阶到下一层次的产品与服务,以帮助企业从全人工的传统作业进入全自动的智能化作业。
转型C2B 迈向场景时代的智能互联
在实现了“智能工厂”与“智能生产”两大主题后,诉求创新商业模式的制造企业将开始构建产业互联网下的“智能互联”情境,从B2C转型C2B,这也成为“工业4.0”驱动类型中的顶层架构。
广州一家名为“尚品宅配”的家居企业,凭借其独特的C2B+O2O定制模式,在受房地产行业低迷影响而增长乏力的家具行业,仍能够实现60%的年复合增长,仅广州的一家体验店在2014年就实现了2亿元营业额。
凭借大数据的设计体系加上柔性的供应链,尚品宅配保证了高周转、低库存的核心竞争力,这也使得其可以满足消费者多样的个性化需求,并高效、快速的完成复杂的家具定制。
可见,以C2B模式为核心的“智能互联”离不开“智能工厂”与“智能生产”的双重支撑。“定制”和“规模化”,从来是站在现代消费的两端,势不两立。前者是一个高端消费的代名词,后者则往往意味着平价、大众和标准化。但“智能工厂”与“智能生产”的实现,为两者间的串联提供了可能,“工业4.0”意味着大规模定制化时代的真正到来。
为了协助已走在产业转型前沿的制造企业实现“智能互联”,鼎捷面对“工业4. 0”与“互联网+”共同构成的Prosumer新场景时代,从微企互联聚合到全渠道零售,同时整合智能制造,融合成跨界合作生态系统。
“简单来说,以消费者为中心,辐射到消费者的朋友圈、家庭、工作,围绕衣食住行各方面,通过全渠道零售,直接面对生产工厂。”叶子祯总裁介绍道。
这个生态系统被鼎捷解读为“企业互联的三环一线”,其中“一线”代表了从人工生产作业到智能化生产作业的管理精进过程,“三环”则指制造业的供应链环、流通零售的销售链环、微企的互联网环,并向外拓展到协同设计、协同服务、协同供应、协同生产、协同商业、协同物流等几朵协同云。
鼎捷将“三环一线”的生态系统架构在自身的服务云平台上,在“一线”的层面协助企业持续精进管理,实现智能生产;在“三环”的层面提供信息服务、运营服务,协助企业形成自己的生意运作。这也将全面改变企业的研发模式、生产模式、销售模式、配送模式,协助企业构成智能互联网。
中国的工业化进程远远落后于欧美,追赶需要时间和超乎常人的坚忍。
如果说“工业4.0”是德国在面对美国的信息产业和中国的制造成本双重侵袭下,试图摸索未来工业生产的途径、重建产业优势的战略选择。
那么,融入“两化融合”精神的“工业4.0”路线图,则代表了中国在由制造大国向制造强国转型过程中的顶层设计和路径选择。