数字化工厂介绍

Company2020年5月17日星期日Location,制造过程管理(MPM),数字化工厂,目录,“数字化工厂”的概念,1,2,3,4,汽车(供应商）解决方案,国内外企业的成功案例,效益分析,“数字化工厂”产生的背景制造业对一个国家的经济和政治地位至关重要,以及它在21世纪工业生产中的决定性的地位和作用，很多国家尤其是美国等西方发达国家都把制造业发展战略列为重中之重。随着各种现代制造技术与软件系统产生、研究与实践的不断深入，“数字化工厂”(MPM)技术与系统也就应运而生了，“数字化工厂”技术与系统作为新型制造技术与系统，是制造业迎接21世纪挑战的有效手段，有助于解决目前存在的以下一些问题:,1.MPM的概念(ManufacturingProcessManagement),1.MPM的概念(ManufacturingProcessManagement),制造系统投资较大，在系统正式建立与运行之前，难以对这些系统建立后所取得的效益及风险进行确实有效的评估；不能在产品设计开发的各个阶段，把握产品制造过程各个阶段的实况，不能确实有效地协调设计与制造各阶段的关系，以寻求企业整体全局最优效益;难以在产品正式投产与上市之前，完成产品的设计与生产规划，模拟出产品的制造、使用等未来全过程，发现可能存在的问题(可制造性、成本、效益与风险等);难以准确评估工厂的制造潜能;,“how”,“数字化工厂”的IT背景结构,PointSolutions,BillofMaterials(BOM)specific“what”,ProductStructurefamilyof“whats”,做什么,怎么做,在哪做，何时做,产品数据管理,企业资源管理,UG,PRO/E,CATIA,工艺规划,生产线规划,MPM,“how”,(eMS),BillofMaterials(BOM)specific“what”,ProductStructurefamilyof“whats”,“数字化工厂”,制造“服务器”,TheeMPowerTM数字化工厂应用软件为制造商及其供应商提供了一个制造工艺平台，使企业能够对整个制造过程进行设计，模拟仿真和管理，并将制造信息及时地与相关部门，供应商共享，传递与发布。虚拟制造并行工程,统一的底层数据库,解决方案的结构体系,时间规划,生产计划,生产线规划,规划管理,工艺规划,变更管理,成本分析,文件传输,制造网络服务器,结构体系,工艺规划包,规划设计包,工艺规划,生产线设计,混产规划,资源平衡,工时管理,变更管理,成本分析等,CADCAM/PDM,MicrostationAutocad,工厂/生产线(工位)资源,工厂布局生产线布局,动态装配,工位仿真人机工程,工程模拟仿真包,生产*在一条生产线上可以同时制造四种车型;*建立生产线从5个月变成了3个月;*程序设计时间缩短25%,优化时间缩短30%;,NISSANSHATAI（日本）,在德国：,VW大众汽车解决方案已成功地全面实施开始进行IT环境的系统集成应用此软件进行供应商系统的评价VW轿车，卡车系列开始使用MPM并应用于生产线物流管理Skoda斯柯达已经开始采购MPM软件解决方案,车身解决方案总装解决方案,在德国：,BMW宝马汽车应用“数字化工厂”的历史：BMW于1997年开始在白车身和总装系统应用TecnomatixeM-Power解决方案。在1998年BMW和Tecnomatix开始成为合作伙伴eM-Planner已经在BMW的最重要的项目部门广泛应用，包括三大产品系列的7个车型和所有的变形车系列.现在有165个eM-Planner的实际应用者在BMW工作此解决方案担负了BMW的所有项目管理和规划工作,在德国：,Audi奥迪已经完成了白车身解决方案第二阶段的实施工作所有的供应商都使用了MPM解决方案来配合奥迪的生产制造,在法国：,PSA集团：标致-雪铁龙汽车公司白车身，总装，发动机解决方案已全面应用雷诺：总装，白车身解决方案,在意大利：,菲亚特：白车身、动力总成解决方案Car-BodySolutionMachiningSolution依维克：装配解决方案：AssemblySolution,在韩国：,现代汽车：白车身、装配和动力总成解决方案Car-BodyAssemblyMachining,KIA企亚完成了用于eDM项目的白车身解决方案的第一阶段采购正计划白车身解决方案第二阶段的采购和总装解决方案的实施,在中国：,上海大众：生产线仿真eM-plant（SiMPLE+)1999年机器人生产线仿真：eM-Workplace(Robcad)2000年发动机解决方案：2001年白车身解决方案：2003年白车身解决方案深化应用：2004上海汽车工业集团：2003-2004年-白车身解决方案,在中国：,一汽集团：2002年5月应用“白车身解决方案”（Bodyinwite)现在一汽集团规划部进行实施工作一汽大众：2004：正在进行“白车身解决方案”的项目一汽解放：2004物流解决方案（西区新总装）一汽轿车：白车身解决方案,实施“数字化工厂”制造过程管理项目将为国内汽车制造企业带来巨大的收益,如何获取最佳效益?,提高制造工艺规划水平对当前的工艺经验进行捕捉并进行重复利用（在将来的项目中）在项目开展的早期对所存在的风险和错误进行检验，沟通和改进可以在5天时间内完成生产线的初步规划，过去则需4-6周减少项目投资成本应用此软件可快速，准确和高效地对项目进行投资评估对典型工艺和资源数据进行重复利用应用标准化的工艺模板和工艺经验减少无效的重复劳动减少项目流程时间用先进的软件解决方案取代了人工的手工劳动在对工装卡具的数据验证后可立即进行这些制造资源的设计制造在项目早期阶段使各个部门的人员进行信息共享,企业将从以下三个方面获得收益,并行工程减少试生产时间缩短生产准备周期减少工艺规划时间,最大限度地减少了工程更改量减少了人工操作量减少了原型车的使用可重复利用生产设备,减少重复工作建立典型工艺，经验库信息共享生产线和工艺摸板的快速拷贝,减少操作成本,提高工艺验证水平通过以下方法提高生产能力:更好的数据管理使用更好的软件工具来提高工艺设计和工艺确认能力利用先进工艺知识库来提高效率和质量对现有工艺进行捕捉和重复利用在生产制造的早期阶段对工艺进行模拟，测试仿真，优化改进在5天的时间内对整条生产线进行设计验证（现在为4-6周）,减少投资成本,缩短生产验证时间对现有的工装卡具进行重复利用更精确的成本评估分析减少因工程更改而发生的制造费用在产品设计的同时进行工艺验证提高产品设计部门与产品制造部门间的协作水平减少产品原型提高虚拟仿真的水平,提高工艺质量,通过以下途径消除工艺缺陷:进行实时的工艺过程跟踪，及时更新工艺数据利用数字化的模拟仿镇对工艺进行早期优化通过各部门协同工作提高工艺规划水平使工艺工程部门与生产车间有更好的信息交流，协作渠道，实现并行制造,减少项目时间,对典型工艺进行重复利用更快更轻松地得到三维数据自动地进行数据传输,减少生产准备时间,提高工艺预显和工艺验证水平在生产准备期间减少工程失误减少重复工作的时间减少工程更改量减少工位调整和卡具调整时间使车间专家在产品设计时对制造工艺进行早期设计和模拟使制造专家早期介入工艺设计与生产线制造商和工厂设计院进行信息共享,价值评估,减少操作成本减少投资成本提高工艺质量减少项目时间减少生产准备时间减少产品转换的制造时间,生产能力由以下因素制约:减少项目时间产品面市时间(从设计冻结到投放市场)生产准备时间(ramp-uptime)在同一条生产线上进行不同车型的制造卓越的物流供应管理瓶颈管理缓冲区容量设计管理,制造费用由以下因素制约:每个项目中的人工时间质量成本投资成本空间利用率生产制造的直接成本厂房建设的生产线运转的成本产品制造速度库存管理水平,生产能力制造费用=利润,产品投放市场的时间变化,资料源于:华尔街周刊&美国密西根管理协会,50,40,30,20,10,产品投放市场的时间(月),Generation,48M36M(很容易达到),2,36M24M(进行工程改进),3,24M12M(应用虚拟制造),1,在生产规划和工程制造阶段获得收益,在生产规划和工程制造阶段的收益,所有的工艺信息有一个统一的数据平台所有的规划根据是高度集成的制造方案可从多个方案中优化选择现有的工艺信息和以前的知识库可被重复利用工艺信息可被所有的过程参与者共享,在生产规划和工程制造阶段的收益,期待的收益:(可避免发生的成本费用)减少15%的项目规划成本以$70M的总装项目为例,可节省$10.5M的项目规划费用15%的总节省费用体现在第一个项目中为=$1.57M,减少项目投资成本,减少5%的项目投资成本,供应商40%=$22.4M,减少工程更改通过网络对设计进行验证典型工艺的重复利用和标准化,-5%-$1M,工装卡具30%$16.8M,对焊枪，卡具的重复利用减少错误发生率进行变更监控提高工装设计的可靠性,-6%-$1M,人工工时25%=$14M,电子工艺过程表减少装配强度将错误率最小化,-5%-$0.6M,场地成本5%=$2.8M,通过仿真提高空间利用率，改善物流设计方案使场地设计与工艺设计同步进行,-2%-$0.5M,例：项目总投资为-$56M,投资费用的节省+缩短生产准备时间,在生产准备期间的汽车生产能力,生产准备,目标产量=1500辆/天,25%TPrate,50%TPrate,75%TPrate,成本,目标,生产准备开始,时间,生产准备+6-9周,生产准备+9-15周,Bestcase,目标,主要原因：工艺不成熟工艺经验需逐步积累大量的工程变更和工艺调整,生产准备,生产,进行优化前的生产准备,StartofRampUp(SRU),SRU+3weeks,进行优化后的生产准备,Ramp-Up,Production,SRU+6-9weeks,SRU+9-15weeks,实际成功案例：1.德国宝马（BMW）汽车：减少工艺规划时间(22%)减少项目规划时间(50%)减少规划工作量(10%)减少规划投资(5%)减少多系列产品规划投资(5%),实际成功案例：德国宝马（BMW）汽车,减少了生产准备时间企业获得的效益:,1减少了一周的生产准备时间，可提前一周（5天）正式投产,2正式投产期间每天生产1500量车，正式投产后每量车比在生产准备时减少制造费用$2000。生产准备期间每天可生产500量车，每量车的制造费用为$3000,采用白车身解决方案后可节省10%，整个生产准备期间节省的投资计算如下：,5X(days)*1500(car/day)*$2,000=$22.500,000+10%*70(days)*500(av.Car/dayduringram-upperiod)*$3,000=$10.500,000共为$33,000,000（三千三百万美圆）,l提高了项目规划效率与能力,企业获得的效益:企业有80位规划人员，每位规划者每年用在工作中的费用为$120,000,因为采用了工艺规划模块，提高了工作效率与质量，每人可节约20%的费用。获得的效益计算如下：,80（planner）*$120,000(plannercost/year)*20%(increaseproductivity)=$1,900,000（一百九十万美圆）,l减少了项目投资,企业获得的效益:每条生产线的投资为$50M到$70M（五千万到七千万美圆）采用新技术后使制造资源得到了重复