推进智能工厂建设,三棵树打造透明化订单交付闭环

发布时间:2021-02-23 来源:e-works

  一、企业简介

  三棵树涂料股份有限公司(简称“三棵树”)创立于2002年,始终关注人类美好生活和家居健康,致力于打造内外墙涂料、防水、保温、地坪、辅材、施工“六位一体”的绿色建材一站式集成系统,打造以高品质涂料为主和家居新材料为辅、基辅材全配套、健康、色彩、品位、服务一体的美好生活解决方案。三棵树2020年跻身全球涂料上市公司市值排行榜10强,成为北京2022年冬奥会和冬残奥会官方涂料独家供应商。三棵树现有员工8000多名,在全球拥有10000多家合作伙伴。

  三棵树国家认定企业技术中心由诺贝尔化学奖得主杰马里·莱恩教授担任首席技术顾问,设有博士后科研工作站、院士专家工作站、CNAS国家认可实验室等,配置了100多台高端科研设备,并在建三棵树(上海)科学研究院。三棵树参与了50项国家和行业标准的制定,现拥有300多件授权专利,研制了30多个一级保密配方,并发表了核心技术期刊论文37篇。推行“极致健康、极致性能、极致应用”的研发理念,打造新材料、新一代、新应用的“三新”产品,三棵树目前已研发8000多支产品,满足用户全屋一站式绿色建材需求。

  二、企业在智能制造方面的现状

  三棵树智能工厂建设与改造项目,主要涉及到了生产业务流程优化、原材料管理业务流程优化、产成品管理业务流程优化、MES生产系统、DCS投料控制系统、WMS仓储系统、乳胶漆成品自动化立库等几个关于工厂生产智能化的重要方面。

  根据三棵树业务实际需求,项目从车间现场作业模式、投料采集、批次不良围控模式、订单追溯、收货、拣货、越库等方面进行了创新,同时降低了成本,减少了原材批次不良围控耗用时间,提升了做账及时率、原材批次准确率和防窜货效率。

  项目试点的车间工艺典型涵盖了涂料行业常见的配方模式,预留了设备数据联动,系统各功能模块可以进行封装,并且支持快速配置推广,具有普适性、代表性、前瞻性、快速复制性等示范作用。

  MES系统以配方指导生产、工单驱动操作为指导思想,通过构建工厂级的信息化总线,成为SAP、DCS、粉料、助剂等各个系统的数据交互中心,对上整合企业生产计划层各个信息化系统,对下集成生产作业执行层的各个控制系统和执行单元。

  通过MES系统实施实现涂料生产过程透明化、配方工艺管控标准化、数据采集自动化、信息共享无缝化、质量管理精细化、物料追溯全程化和运营成本节约化。

  通过WMS项目实施实现成品批次管理、过程控制、资源整合、效率提升等信息化服务,有效控制并跟踪仓库业务管理的全过程,实现企业仓储信息化管理。

  三、参评智能制造项目详细情况介绍

  1.项目背景介绍

  在三棵树智能工厂建设之前,其主要的业务痛点及原因如下:

  1)排产难度大。缺乏销售预测体系,预测数据不准;排产靠人工,不能全面考虑各种因素。

  2)生产不均衡。多工厂产能分配和平衡靠人工协调;预测不准导致紧急订单多、不均衡。

  3)仓储管理粗放。无先进先出,缺乏库位精细化管理和库存批次管理,无法监控作业过程。

  4)替代料影响生产效率。同种物料不同供应商编码不同,影响MRP运算;现场缺料临时调整。

  5)交付及时率和准确性需提高。计划协同性差,不能准确预估交期,过程不透明不利于追踪,影响客户体验。

  6)质量稳定性需提高。替代料影响;检验标准传递不及时;缺乏质量全面分析系统。

  未来三棵树智能工厂建设改进的方向将是打通设计、工艺、制造、检验、物流等制造过程各环节之间的各模块数据,持续进行改进,实现产品全生命周期闭环动态优化,推进企业数字化设计、装备智能化升级、工艺流程优化、精益生产、可视化管理、质量控制与追溯、智能物流等方面的快速提升,为整体业务赋能。

  在规划与实施过程中所遵循的原则主要有以下几点:

  1)高效协同原则:客户、供应商、多工厂、多车间之间的协同效率要大大提高,提升交付及时率。

  2)高效生产原则:车间生产过程的管控要标准化和透明化,使制造资源安排更加合理,生产更加高效,实现柔性化生产。

  3)精准配送原则:实施的仓储物流系统,要使得内部生产物料的配送以及客户订单的送达更加准确,快速,实现按需配送。

  4)全面质量:质量管理体系(QMS)与制造过程与制造执行系统(MES)、企业资源计划系统(ERP)、供应商管理系统(SRM)、客户关系管理系统(CRM)等系统要相互结合,达到数据的互流互通,使产品全生命周期质量管理均被覆盖。

  5)减员增效原则:项目的实施要提高排程的自动化,使得生产等过程更加透明,系统的集成程度更高,设备的自动化程度更高,要降低公司的人员需求,减少人力支出,提高企业的整体效益。

  6)项目的成长性原则:通过各个系统在企业内部的长期磨合,要不断加深数据互流互通的程度,使各个过程愈加透明化,这样可以更好地进行质量等各方面的管控,进行更加合理地安排,提高整体效率,更好地为企业的发展赋能。

  2.项目实施与应用情况详细介绍

  1)智能工厂的建设和改造涉及到的各个流程的优化主要有以下几点:

  (1)生产制造管理流程的优化

  图1生产制造流程优化

  (2)原材料管理业务流程的优化

  图2原材料管理优化

  (3)产成品管理业务流程的优化

  图3产成品入库流程优化

  2)物联网相关产品和服务简介

  (1)二维码系统:实现产品标签二维码赋码,生产关联扫描,仓储扫描出入库,扫描库存盘点;实现在途跟踪,让经销商能够便捷查询货物的发运情况和在途信息;实现经销商签收及满意度,让经销商签收及满意度评价,收货确认过账(微信签收,集成SAP);实现防窜查询,让销售人员快速稽核产品是否发生窜货行为(微信防窜查询);实现防伪查询:使消费者能够便捷查询产品真伪(添加微信关注查防伪);实现微信营销,获取会员。

  (2)MES系统建设:建立高度数字化、智能化的涂料生产基地。通过计划排单、物料备料、生产投料、质量管控、成品收货、设备管理、能源管理、安环管理、实验室管理等模块,来实现对生产现场、质量跟踪和追溯、质量控制、生产设备的管理功能,为生产部、品质保证部、工艺等部门提供车间管理信息服务。

  (3)WMS系统建设:仓储是实现供应链降本增效的重要环节,WMS系统通过入库管理、出库管理、库存管理、报表可视化等功能模块,提供了批次管理、过程控制、资源整合、效率提升等信息化服务,有效控制并跟踪仓库业务管理的全过程,实现企业仓储信息化管理。致力于在有限的仓储资源和运输资源约束下,用方案、精益、流程的创新,以信息化为手段,打造高效物流运作体系,实现智能仓配一体化,提升客户体验。

  (4)TMS系统建设:TMS系统可以解决从仓库发货后对承运商运输过程、客户签收无法实时跟踪,承运商的考核无有效的数据参考以及承运商装车调度信息无法跟踪等问题,使仓库发货后的物流运输过程不再是盲区,实现实时跟踪物流信息,以期建成一套完整的物流跟踪系统。

  3)智能化装备和产线

  三棵树智能工厂的产线设备包括智能机器人、投料/混料、质检、包装、物流搬运、反应设备等,设备自身有标准通信接口协议,同时有数据采集、存储、处理功能,设备自身内嵌工业软件、有PLC,自带数据实时显示器。相关设备和产线的特性如下:

  (1)真石质感与乳胶漆全自动包装线,可以大幅提升涂料包装效率。

  (2)全自动粉料输送设备,可以大大减轻工人的劳动强度。

  (3)自动码垛机,提升现场码垛效率,减轻工作强度。

  (4)旋转RTO废气处理设备,避免环境污染。

  (5)DCS批控系统,自动联动生产设备运作,减少人工干预。

  (6)粉料工控系统,确保大宗物料准确投放,精度控制在±3kg以内,并与MES、批控同步数据。

  图4粉料工控系统

  (7)助剂系统,实现助剂按批备料,误差控制在±10g以内,自动生成和打印二维码,并与MES系统同步数据。

  (8)透过MES系统,实现配方指导生产,确保准确投料。

  (9)通过PDA移动操作,实现人工投料防错,并与设备联动,确保产品品质。

  图5 PDA移动操作

  (10)设备运行状态远端在线监测,方便管理人员实时了解现场运行情况。

  (11)设备管理模块,实现设备台账一体化管理、设备计划性保养管理、设备报修的流程闭环管理。图6设备运行状态远端在线监测

  图6设备运行状态远端在线监测

  (12)生产车间看板,便于管理层实时了解现场状况。

  图7生产车间看板

  (13)批次不良围控,确保产品品质。

  (14)物料耗用分析,为工艺改善提供依据。

  图8物料耗用分析

  (15)通过对库位、托盘、条码化,RF手持对收货、上架、拣货、拣货返库、发货、盘点等过程的管控,实现了库存库位精细化管理,同时能够追溯到批次管理,并能够实时监控每位员工的作业情况。

  图9可视化、透明化的订单交付闭环

  (16)三棵树各工厂各仓库使用同一套系统,支持不同的作业模式,高度可配置型,高度可拓展性(同时也支持自动化智能仓储)。

  4)安全集成创新应用

  (1)监控系统实现服务器、网络、系统、数据库的全面监控,能及时发现异常,并短信或者邮件发送给相关管理人员,快速解决故障,提高信息系统可用性。

  (2)公司核心部门已使用数据防泄密系统,防止机密、敏感数据外泄。

  (3)公司终端电脑统一部署企业版杀毒软件,在后台统一设置病毒防护策略,及时发现并处理受感染电脑,保障终端电脑安全。

  (4)使用垃圾邮件防护系统,对企业邮件进行安全防护,保障企业邮箱的安全。

  (5)通过数据库审计系统,监视并记录对数据库服务器的各类操作行为,实现对目标数据库系统的用户操作的监控和审计。

  (6)通过堡垒机实时收集和监控网络环境中核心系统的系统状态以及操作记录,实现及时处理及审计定责,保障网络和数据不受来自外部和内部用户的入侵和破坏。

  (7)总部、莆田IDC机房、天津IDC机房搭建两地三中心架构:核心系统的数据实现了同城双活数据中心的实时双活,同时为了防止灾难性的事故,在异地建设了第三数据中心,实现数据的异步备份;从架构层面提升了核心信息系统的可用性。

  (8)通过集中备份系统,实现对关键系统的数据和文件系统的定时备份。同时为验证备份文件的可用性,制定并执行了数据库恢复演练计划,最终保障数据安全性。

  5)项目的重点

  (1)普适性

  SMES系统覆盖三棵树同类产品分厂生产现场管理应用,可根据SAP端同步下来的工艺配方,加上系统端的标准配置,快速复制上线,制造单财务端工单收货、投料、报工保持一样的接口模式。

  WMS系统覆盖三棵树所有仓库,所有RF的功能都是支持多个WAREHOUSE,后续推广别的仓库会新增新的WAREHOUSEID,现有的RFAPP针对不同的WAREHOUSEID有不同权限控制,处理的逻辑也是支持多仓库业务场景。

  二维码系统覆盖三棵树所有成品标签、自动化印加贴线接口、防伪功能、防窜查询,均可快速配置,结合分厂车间建设进度推行上线。

  (2)代表性

  涂料投料防错机制试点的质感、乳胶漆调色、多彩三个车间工艺典型,涵盖了标准工艺与非标准工艺两种涂料行业常见配方模式。

  四川三棵树成品仓包含的成品大类齐全,业务场景覆盖面广,RF收货、RF上架、RF拣货、RF装载、RF盘点都是代表三棵树成品仓的业务特征和业务场景设计的。

  二维码系统赋码、防伪、防窜、微信接口等都是根据三棵树业务实绩需求设计开发,并推广应用的。

  (3)前瞻性

  投料防错机制与设备联动是未来的趋势,SMES项目预留的设备数据联动,确保投料准确的同时,确保投料数量的正确,且满足账务的及时性要求,符合涂料行业未来生产精益管控目的。四WMS系统方案专门为三棵树业务量身打造。在仓库新增及权限方面,WMS只要通过配置就可以实现仓库新增与权限控制,所有这些系统方案的设计都可以满足三棵树各个工厂仓库的需求,对其他分厂的实施复制性很强,如果其他分厂有特殊需求也可以灵活开发实现。与SAP接口方面通过配置表扩展WMS的管辖范围,到业务扩展到新的工厂时,只需要SAP修改配置表,WMS接口做仓库号的转换就可以快速进行对接,不要重新开发。

  二维码系统按批与按桶组合防窜需求,符合涂料产品市场端销售特性,且系统可灵活配置自主切换,满足未来的市场变化需求。

  基础设备建设在项目持续深化建设推广过程中,也同步迭代升级,例:a、生产运营数字化支持:将空间关键主体全面数字化,通过AI、5G以及VR结合等技术精确分析各元素特征,为打通生产运营过程中的所有要素提供服务。b、架构支持:不断优化现有硬件架构(系统、网络等),为业务系统(SMES、MES、WMS、二维码等)提供安全、稳健、灵敏、可适应业务发展的IT基础架构服务。

  (4)快速复制性

  莆田SMES、莆田二维码、四川WMS项目各功能模块可封装,针对新建分厂同类业务,均支持快速配置推广,减少项目实施推广成本。

  3.效益分析

  针对目前已成功试点上线的SMES项目、二维码项目、WMS项目,成效如下:

  (1)莆田SMES项目:

  成本面:莆田SMES项目属公司信息部自主设计、委外开发,以约占四川MES项目1/8费用、1/3建设周期顺利推进,水性车间制造单均已成功上线。

  账务面:车间制造单作业模式大变革,基本实现自动做账,做账及时率提升70%以上,车间账务员由录入转检核,提高账务数据准确性。

  质量面:车间原材批次准确率从原有35%提升至99.99%,原材批次不良围控耗用时间从原有4.5小时/批大幅提升到2分钟/批。

  现场面:通过五大标签快速实现信息传递,在改变现场操作的同时,无形中也提升了现场管理整体效率(提升效率待量化)。

  营销面:车间实现生产订单生产端可视化,4W1H全流程生命周期查询,便于事业部订单助理及时了解生产订单车间流转情况(提升效率待量化)。

  (2)莆田二维码项目:

  现场面:防窜货效率提高60倍,每年可节省工时1960小时。

  营销面:营销微信关注用户数提高11倍,防伪查询实现从无到有实现质飞跃。

  (3)四川WMS项目:

  财务面:WMS实现与SAP系统的无缝对接,仅针对生产入库每天节省车间账务员和物流账务员SAP操作时间,每人每天节省2.14小时。

  计划面:能够通过WMS系统实时了解每张包装单成品入库的进度,便于对紧急订单的安排。

  现场面:管理者可以实时有效对个人的效率进行监控,实现库位、批次、SKU、数量四级管理,减低对人员的依赖程度由原来的由人管转变为系统管,作业效能大幅提升。

  图10可量化价值

  WMS系统实现与SAP系统的无缝对接,账务接口自动处理。排单人员无需指定批次生成交货单提高排单效率。2020年四大工厂在单据及账务处理方面共节省18937小时。

  WMS整体效能提升方面:

  安徽2019年5-12月份的出库人效21.76吨/人/天,上WMS后2020年5-12月份出库人效47.52吨/人/天提升118%。经过与业务部门沟通综合按60%效能提升测算,2020年5-12月份共节省130个月的工资。

  莆田2019年10-12月份出库人效24.62吨/人/天,上WMS后2020年10-12月出库人效31吨/人/天提升26%。2020年10-12月份共节省39个月的工资。

责任编辑:刘小瑜