东莞数字化密码丨生益电子的大数据经(附视频)
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在数字经济时代,拥抱数字经济,加快推进数字化转型已成为企业一道绕不开的“必答题”。如今,为实现高质量发展,越来越多莞企投入到数字化转型浪潮中。近日,东莞市工业和信息化局带队走进数字化企业,了解其数字化的进程。
保时捷的新能源汽车、高铁列车的信号系统、5G网络的基站、大型医院的CT机和机……在这些高精尖设备里,均有生益电子股份有限公司(简称“生益电子”)的身影。而这些声名远播的项目背后的“功臣”之一是生益电子的印制电路板(PCB)大数据经。
“我们搭建了一张大数据网络,从客户下单、前期设计、原材料采购、生产制造、产品检测、物流运输等环节实现全数据管理,接下来我们将规划进一步打造数智合一的智慧工厂。”生益电子总经理张恭敬说:“电路板的生产工艺较为复杂,平均涉及50多个环节,我们用MES(制造执行系统)和数字化工业平台等将所有环节串联起来,同时研发设计了车间地图,可实时监测车间的情况。”随后他点开手机APP,手指轻拨,车间里每个环节、每台设备的运行情况以动画的形式清晰地显示在手机屏幕上。
作为一家36岁的制造型企业,生益电子通过数字化建设涅槃再生,不仅为PCB行业的数字化转型提供了实践可行的方案与实施方法,而且为行业提供了可复制的有代表性的数字化转型样本,成为PCB行业可持续智能制造标杆示范企业,还被省工信厅认定为广东省智能制造试点示范项目,入选为全国工业互联网网络安全分类分级管理试点优秀实践案例。
在生益电子10万平方米的生产车间里,尺寸不一、厚度不一的PCB产品从生产线上批量生产,每年数万种共计超过百万平方米的高精度、高密度、高品质的印制电路板从这里销往全世界。然而车间里人影鲜见,只有几个技术工人在操控触摸电子屏实时监测着设备运行情况。
“以前一条生产线个人看着生产线,人力成本大幅降低,生产效率明显提升。”生益电子信息技术部经理郭荣威说。
近几年“机器换人”已经成为行业的共识,但是生益电子起步更早、更有实效,这为其进入数字化建设奠定了良好的基础。
“PCB生产涉及的工业制程复杂、工序繁多、技术要求严格,加工公差要求是微米级别,比一根头发丝还细,若是其中一个步骤出现问题,整块电路板都得报废,行业技术的挑战让企业坚定直面改革的决心。”郭荣威说:“别看PCB产品只是薄薄一张,是由2至40张迥然不同的芯板按特定顺序叠放后压合而成的,这要求每一层板线路和孔高度对准,每张芯板的叠放顺序都不能出错。以前这个工作是由人工完成的,现在通过数字化改造,不仅效率明显提升,还完全避免人为错漏。”
记者看到一张张电路板内层芯板通过机器人手臂向流水线输送,经过视觉传感器扫其二维码后,多张芯板就会按照相对应的顺序叠放在一起。“这是我们自主开发的一种多层PCB 叠板的排序防错装置,系统自动获取PCB产品的各项参数,通过二维码识别芯板的‘身份’,以及其形状、大小等指标,最后将按照相对应的设计顺序来叠板层压。”郭荣威说。
由于车间的智能化、数字化,不仅让生益电子有效提高生产效率、产品良率,降低人工成本,而且其生产出的PCB产品引领了行业技术的发展,也赢得市场的青睐和认可,并为此与众多世界顶尖企业建立了长期稳定的战略合作关系,成长为中国电子元件百强企业。
郭荣威告诉记者,从项目实施前的2017年初到项目实施后的2019年底,营业额从14亿元增长到30亿元,增加了112%;产能提升28%,产量提升35%,劳动生产率提升23%,企业运营成本降低17%,研制周期缩短33%。
智能化的时代,塔式立体停车库备受青睐。生益电子这家老牌的企业也赶上了时髦,为AGV小车和PCB产品修建了一个智能“塔式立体仓库”。
当系统根据生产计划下达指令后,能承重940-1300斤的物品的AGV小车便到智能塔式立体仓库取半成品,随后自行计算选择最优路线送往车间指定的生产线上,当在沿途遇到障碍,或者超过轿箱安全距离的时候,AGV小车发出警告并避让。当完成了相关在任务后,AGV小车将回到固定的仓库的停车位。
生益电子仓库管理人员王生(化名)表示:“仓库放置了近千种型号的半成品,我们要在密密麻麻的半成品中寻找指定型号的产品,费时费力,需要较长时间才能寻找到所需要的材料,间接影响生产的效率而且容易出错。现在车间通过系统直接下达指令,AGV小车领任务后就送往生产线,全流程都是数字化管理。”
值得一提的是,生益电子还为AGV小车修建了专属“电梯”——提升机,这样AGV小车可以穿梭于各个车间。
“车间要实现智能化,购买自动化设备是远远不够的,要打通各个车间的衔接,需要软硬兼施,软硬件交互、配合,AGV小车相当于链接各个车间的载体,驱动其运动的是数字化系统,因此大力发展数字化,通过大数据实现车间的互联互通。”郭荣威表示。
据悉,2017年,生益电子在制造过程自动化、引进AGV自动物流运输系统、仓储管理系统以及国内外先进技术设备的同时,企业开始引入数字化工业平台、能源系统,逐步实现车间仿真、设备实时实际生产状况等工厂数字化功能;自主开发包括智能作业一体机管理系统、钻孔钻机排计划系统、钻孔钻刀智能选择系统等,提升现场生产过程的智能化水平。
2018年,生益电子通过自主开发的工艺管理系统、与多种专业设计软件及ERP系统深度集成构建适用于PCB行业的特色产品生命周期管理系统体系PLM,实现自动化作业流程的数字化设计、工艺仿真和产品仿真,推进产品设计数字化进程。
2017年至2019年,经过设备人员自主研究、供应商协助等方式,生益电子对于主要设备进行改造连网,在网络物理层面实现互联互通。通过SCADA数据采集系统,构建历史实时工业数据库平台并与自动化设备的PLC直接通讯。通过自主高度定制的MES系统的智能作业一体机系统与ERP集成,实现PCB行业中的高级排程功能,并利用此系统实现MES和PLM系统的互联,形成产品从设计到工艺到生产的制造过程自动化信息化闭环。通过不断迭发实现ERP系统与MES等各信息系统间的大量数据交换。与主要客户及供应商合作开发系统和数据库层级的信息对接,实现供应链上下游的数据互联互通和联动。
在检测间里,工人李平(化名)坐在电脑显示屏前,对比AI机器人传输过来的产品自动光学检测结果图片,敲着键盘,检测手中的PCB板。“有了AI机器人后,我们的效率提升了24%,产品良率也大幅提升。”李平告诉记者。
在办公室里,即使不走进工厂,张恭敬也可以在手机数字化工业平台系统的屏幕上,实时看到工厂内的印制电路板从原材料、开料、钻孔等每道工序的运行状态,运行参数、生产效率等数据也一目了然。
全流程数据化、工业互联网思维已经改变了生益电子,也改变了对人的依赖,让人的力量倍增。“作为制造业企业,只有不断加快信息化、数字化、智能化转型步伐,才能寻求企业新的经济增长点。”张恭敬说。
2019年,生益电子启动人工智能、大数据等方面的探索试点,建立制造大数据整合展示平台及引入大数据机器学习预测平台。
2020年起,生益电子陆续引入质检AI、数据仓库、BI等平台。通过随机森林、卷积神经网络等AI人工智能的多种算法和现代科技手段,逐步打造制造大数据从设计、执行、采集、分析、优化的持续改善、不断提升的闭环,让大数据的良性循环驱动公司设计、技术、质量及管理水平上升、促进核心业务及全要素生产率提高。
为了用好数据富矿,生益电子在实现了管理信息化、生产的智能化的同时,在原有的人工决策的基础之上,通过数据的挖掘和学习进一步使用人工智能来辅助乃至于主导决策,最终实现智能制造。
张恭敬表示:“数字化工业平台每天实时下发1600类上万个参数/配方,实时采集5000万行数据,我们将数据融入专业软件搭建的标准化设计平台,帮助工程师建立数字化模型,进行一系列的虚拟工艺化分析和判。