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基于大数据的数字化车间关键技术研究应用

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成果主要完成人

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项目概况

立项背景

山西汾西重工有限责任公司隶属于中国船舶集团有限公司,主要产品包括水下装备、船用发电机、风力发电机、特种电动机、直流组网等装备的研制。1953年正式建成投产,是我国“一五”期间156项重点建设项目之一。

公司现有职工2898人,具有高级职称人员298人。

公司拥有各类工艺、精密加工设备,计量检测设备、仪器仪表2500余台(套),百余台(套)设备达到国际领先水平。搅拌摩擦焊、真空电子束焊、大功率电机试验站、导航系统半实物仿真试验室等专用设施国内一流,具有完整的、现代化水平的高端装备制造能力、电机及电气控制系统研制生产能力等。

经过多年的发展,公司在信息化、两化融合和智能制造方面取得了一定的成绩。2011年被认定为“山西省信息化重点实验室”; 2012被国家五部委认定为国家级企业技术中心;2014年被认定为“山西省两化融合示范企业”;2015年被工信部认定为“两化融合体系贯标试点单位”,被中船集团公司认定为“第一批智能制造试点示范企业”;2017年获得中国船级社两化融合管理体系评定证书;2019年被山西省工信厅评定为“山西省智能制造示范企业”;公司“船舶与海洋工程装备工业大数据融合应用试点示范”项目入选工信部2020年大数据产业发展试点示范项目。

内涵

汾西重工基于大数据的数字化车间关键技术研究的创新成果内涵,是针对数字化车间大数据的容量大、多样性、非结构化、冗余度大等特点,以及实际业务中快速开展大数据分析处理的应用需求,进行了支持横向扩展、分布并行、高效运行的基于大数据的数字化车间关键技术研究,主要包括工业物联网技术、车间生产管控技术、车间物流管理技术、车间工艺可视化技术、设备仿真等技术研究。

通过对复杂的生产管控过程、物流过程、工业网络的集成、数字化工艺的设计与现场展示、设备仿真等深入研究与应用,找到一种集成的、全面的大数据解决方案,将功能扩展到海量研制数据、物流数据、仿真数据的存储、多专业大数据的分布式采集和交互、海量研制数据的实时快速访问、统计分析与挖掘,通过技术创新的途径为数字化车间提供支撑。

主要做法

汾西重工基于大数据的数字化车间关键技术研究与应用中,完成产品全过程的数据自动采集与传输,实现制造过程数字化、工业设备网络化;基于工业大数据技术,完成数据集成、存储、分析,实现产品全生命数据的处理、存储及分析;通过大数据与数字化车间技术相融合,探索数字化、网络化、智能化的一体化新模式,实现汾西重工船舶与海洋工程装备全生命过程的大数据创新应用。主要做法具体包括:

(1)通过工业物联网的构建,实现数字化车间设备互联,设备信息采集,设备运行状态与预警,刀具库与切削参数管理,NC代码的传输、存储、管理、利用等,解决数字化车间中设备互联互通与兼容性问题。

(2)通过数字化车间生产管控系统的建设,采用精准化的高级自动排产、集成化的协同制造、自动化的数据采集、透明化的决策支持、图形化的信息展示五大关键技术,将车间人、机、料、法、环等各类数据进行数字化采集、实时管控、分析展示、决策应用,通过与PDM、ERP、DNC等系统纵向集成,实现数字化车间大数据贯通与应用。

(3)对船舶与海洋工程装备生产制造过程中的刀具管理、零件加工检测、设备运行参数等数据的采集、挖掘、分析、优化零部件加工工艺,大大提高加工效率、加工精度及加工精度的一致性,缩短设计周期,降低加工成本;

(4)通过物流技术实现对物流过程的数据实施管控、统计运算与分析挖掘,提升船舶与海洋工程装备物流过程中故障的预警和故障分析能力;

(5)采用设备仿真技术,将数字化车间中产线进行仿真,实现现场的布局优化和流程优化,达到提高设备利用效率的目的;

实施效果

通过本项目的研究应用,实现了数字化车间的数据互联互通,建立了基于数字化车间的大数据集成应用,解决了公司数字化车间建设中的瓶颈问题,实现了数据驱动、数据协同的数字化车间,为公司的运营发展提供有力支撑。

项目运行4年来,产生了很好的经济效益和社会效益。

经济效益

本项目经过近四年的应用,累计产生12865.44万元的经济效益,其中设备有效利用率提高了8.9%,车间生产效率提高约42%,累计设备新增加工工时费用8104.64万元;生产成本降低了27.5%,累计人力成本节约了3340.8万元;库存资金占用降低了24.74%,减少占用资金1420万元。通过项目应用,公司由传统的模式向基于数据管控的模式转变、大幅缩短了产品生产周期,提高了产品质量和一致性,提升了生产效率,有效缩短了交付周期。

(2)社会效益

公司作为工信部两化融合贯标体系试点单位,通过本项目的实施和应用,打造了信息化条件下的精细化制造管控能力,取得了两化融合管理体系证书,所研究的创新成果可以为其他制造企业提供技术支撑和经验积累,具有一定推广和示范作用。