看工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)如何讓一家企業(yè)提升設(shè)備運(yùn)行效率！
2020-8-6新聞
全球著名傳動系統(tǒng)供應(yīng)商格特拉克的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實踐案例，供參考！
一、背景介紹
麥格納是北美第一、全球第三大汽車零部件供應(yīng)商，旗下格特拉克（江西）傳動系統(tǒng)有限公司（GJT）設(shè)有四個工廠，分別位于南昌、贛州和于都三地，公司致力于雙離合變速器、手動變速器、變速器元件的開發(fā)與生產(chǎn)。
以往格特拉克的MES中設(shè)備排班計劃以訂單為主線，與實際車間生產(chǎn)差異較大，未考慮到設(shè)備維保計劃時間等因素，同時在計算OEE指標(biāo)時也不能精確到每一類非計劃停機(jī)事件，此外，來自相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)備理論節(jié)拍也只能到工序級別，不能區(qū)分到每臺具體設(shè)備。可想而知，在這種數(shù)據(jù)不夠精準(zhǔn)的情況下，相關(guān)KPI指標(biāo)的統(tǒng)計其實是有很大的疏漏的，給企業(yè)的精細(xì)化管理和效率提升帶來了很大的障礙。
格特拉克明確希望以現(xiàn)有的MES系統(tǒng)作為基本框架推行智能制造，借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新動能，改進(jìn)傳統(tǒng)MES在數(shù)據(jù)實時、真實和粒度等層面的不足，實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的包括OEE、JPH、MTTR、MTBF在內(nèi)的生產(chǎn)關(guān)鍵指標(biāo)的評估和追蹤。
格特拉克與寄云科技展開了深入的合作，目前已經(jīng)完成了第一階段的工作。寄云科技幫助格特拉克打通實時設(shè)備數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)桐廬，同時構(gòu)建起企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，融合IT數(shù)據(jù)和OT數(shù)據(jù)，構(gòu)建了可視化的數(shù)字化車間實時看板，實現(xiàn)了包括設(shè)備狀態(tài)實時指標(biāo)、關(guān)鍵設(shè)備效率指標(biāo)、生產(chǎn)過程可視性、設(shè)備維護(hù)歷史的實時展示和告警。
二、方案架構(gòu)
方案架構(gòu)如下圖所示：
它包括如下幾部分功能：
1) 實時設(shè)備數(shù)據(jù)采集
通過數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)非侵入式、秒級的實時數(shù)據(jù)采集，讀取生產(chǎn)設(shè)備的各種控制和檢測數(shù)據(jù)，構(gòu)建直觀的工藝流程可視化界面，對采集的生產(chǎn)設(shè)備，提供可視化的儀表盤，對狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，并可設(shè)定相應(yīng)的告警或者預(yù)警規(guī)則，在設(shè)備參數(shù)出現(xiàn)越界、或者預(yù)計多長時間之后將出現(xiàn)越界，產(chǎn)生相應(yīng)的告警。
2) ERP數(shù)據(jù)集成
為了獲得不同產(chǎn)品的工藝路線，以及對應(yīng)的節(jié)拍值，需要對接ERP系統(tǒng)，通過實時流接口或者文件的方式，從ERP中獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
3) 設(shè)備狀態(tài)管理
通過對設(shè)備實時狀態(tài)的計算，可以得到關(guān)于生產(chǎn)設(shè)備開機(jī)、停機(jī)、空閑、工作等不同工作狀態(tài)的判定，進(jìn)而實現(xiàn)精細(xì)化的設(shè)備停機(jī)事件溯源。
4) 設(shè)備效率指標(biāo)分析
針對設(shè)備運(yùn)行效率，提供了OEE、JPH、MTTR和MTBF這幾個指標(biāo)的實時計算。通過精準(zhǔn)的指標(biāo)和基線管理，可以幫助企業(yè)量化差距和持續(xù)改進(jìn)。
? OEE
通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，實時（每秒）采集生產(chǎn)設(shè)備（如CNC）的工作參數(shù)。根據(jù)實時的工作參數(shù)，自動計算設(shè)備的開機(jī)、停機(jī)、工作、空閑的時間；同時，通過與MES和ERP的接口，實時獲得特定產(chǎn)品的理論節(jié)拍和實際生產(chǎn)工件數(shù)。
基于上述的實時數(shù)據(jù)，可以實時準(zhǔn)確的計算設(shè)備實際運(yùn)行時間以及可用率等指標(biāo)，進(jìn)而可以準(zhǔn)確實時的計算OEE指標(biāo)。
? JPH
OEE雖然能夠衡量總體的生產(chǎn)效率，但衡量維度較多，對于多品種生產(chǎn)過程的生產(chǎn)效率的衡量，不利于過程追蹤。因此，OEE往往被用作班次級別的匯總和統(tǒng)計。
在制造業(yè)尤其是汽車制造業(yè)中，JPH(Jobs Per Hours)，常常被用來測算和表征生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力。例如適應(yīng)TS16949 標(biāo)準(zhǔn)（汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）的汽車主機(jī)廠企業(yè)，在對其零部件供應(yīng)商進(jìn)行評估時，常常使用JPH來進(jìn)行汽車零部件產(chǎn)能的評估。
JPH的計算方法更為簡單，就是每個小時內(nèi)的實際有效生產(chǎn)的工件數(shù)量(總工件數(shù)-缺陷工件數(shù))，除以按小時計算的生產(chǎn)時間。
JPH一般被用作對每個小時的工作能力進(jìn)行評估，往往會根據(jù)預(yù)先設(shè)計的可用時間，計算出平均的JPH值，而每個小時分別會計算該時間段內(nèi)的實際JPH，和預(yù)計每天的基線JPH進(jìn)行對比，如果發(fā)現(xiàn)沒有達(dá)標(biāo)，則會提示操作員進(jìn)行狀態(tài)補(bǔ)錄。
? MTTR和MTBF
MTTR和MTBF這兩個指標(biāo)通常用于統(tǒng)計在一段時間內(nèi)設(shè)備發(fā)生的故障頻率以及解決問題的效率，計算方法如下：
MTTR=設(shè)備可用時間/設(shè)備故障次數(shù)
MTBF=設(shè)備故障修復(fù)時間/設(shè)備故障次數(shù)
基于采集的設(shè)備實時數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會自動計算設(shè)備可用時間和設(shè)備故障修復(fù)時間，進(jìn)而得到MTTR和MTBF。
5) 狀態(tài)補(bǔ)錄
系統(tǒng)每小時會計算一次JPH，如果某個小時低于基線JPH，就會基于設(shè)備采集的實時數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)，自動給出損失的時間片段，提示員工對損失部分進(jìn)行補(bǔ)錄。
6) 自動報工
根據(jù)看板卡自動判斷工序操作合規(guī)性，異常工序報警，自動比對員工提交完工數(shù)和系統(tǒng)記錄可報工數(shù)。
三、方案特點
相對于傳統(tǒng)的手動抄錄和填報的方式計算OEE指標(biāo)的做法，方案有了很大的改進(jìn)
1) 實時精準(zhǔn)：實時、自動化的采集設(shè)備工作狀態(tài)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)
通過數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)實時采集CNC設(shè)備的工藝參數(shù)，對(機(jī)床轉(zhuǎn)速、機(jī)器循環(huán))等指標(biāo)進(jìn)行秒級的實時采集，可以形成對設(shè)備開機(jī)、停機(jī)、運(yùn)行、空閑等工作狀態(tài)的自動識別；
同時通過數(shù)據(jù)接口和集成，實現(xiàn)對ERP中對于班次、工藝路線、產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)拍的準(zhǔn)確定義。未來將接入物料數(shù)據(jù)，更能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的排程設(shè)計。
通過自動化、實時的數(shù)據(jù)采集，可以避免人工填報帶來的準(zhǔn)確性和實時性問題。
2) 實時過程評估和追蹤：采用JPH作為實時生產(chǎn)效率評價的依據(jù)
根據(jù)自動識別的結(jié)果，每小時計算一次JPH，并且和設(shè)備基線JPH進(jìn)行比對，一旦低于基線JPH，就會讓操作人員手工補(bǔ)錄導(dǎo)致?lián)p失的時間和原因。
通過這種自動計算加人工補(bǔ)錄的方式，可以極大的量化由于生產(chǎn)過程中的各種停產(chǎn)事件的損失時間，如切換、設(shè)備故障、缺料等，有助于實現(xiàn)精準(zhǔn)的改進(jìn)。
3) 持續(xù)改進(jìn)：提供OEE/JPH損失的根因分析
在OEE/JPH低于設(shè)定的目標(biāo)值時，會自動將由操作員填報的損失時間，通過瀑布圖的方式展示出來，便于統(tǒng)計不同類型的損失時間。
因此，基于寄云設(shè)備效率分析方案，用戶不僅可以非常精準(zhǔn)、實時的評估設(shè)備的運(yùn)行效率，更對損失產(chǎn)生的各種原因一目了然，可進(jìn)一步指導(dǎo)精益生產(chǎn)，實現(xiàn)效率的持續(xù)提升。
四、客戶收益
直接的量化收益很明顯，自項目上線之后，實現(xiàn)了班后報表OEE報表 0 秒、工程師手工統(tǒng)計 0 秒，OEE從83%提升到92%，并且減少一個專門做數(shù)據(jù)抄錄和統(tǒng)計的人員編制。
間接的收益意義長遠(yuǎn)。
一方面，優(yōu)秀的企業(yè)從來不會停止腳步，設(shè)備的量化損失分析可以不斷優(yōu)化企業(yè)的設(shè)備管理水平，進(jìn)而持續(xù)達(dá)到更高的OEE要求（二期希望在一期的基礎(chǔ)上再提升1%）。同時，數(shù)據(jù)驅(qū)動的指標(biāo)體系將從設(shè)備延展至過程管理、原材料管理、質(zhì)量和庫存管理等多個方面，通過不斷增加的數(shù)據(jù)集成和指標(biāo)計算能力，提升企業(yè)的精準(zhǔn)決策能力。
另一方面，在具備了對生產(chǎn)能力的實時的評估和決策能力之后，企業(yè)的生產(chǎn)彈性將會得到極大的提高，無論是在單元級別的靈活性，還是全流程的智能排產(chǎn)上，都可以建立在精準(zhǔn)動態(tài)的分析基礎(chǔ)上，實現(xiàn)全方位的智能化。
