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从苹果到华为,5000台数控机床的数字漂流

发布:2020-03-23  阅读:16

乳白的切削液裹挟着铝屑,四散飞溅。随着刀头在舞蹈般的节奏中上下翻飞,一只只iPhone的零部件即刻被雕琢成型。自2012年起,在金振源公司这家中原智能标杆企业的车间里,数控机床(CNC)就一直这样高速地运转着。


这家拥有6000名员工,总投资60亿元的制造型企业是河南的明星企业,承载了“全村人”的希望。

在那过去的近6年间,金振源一心一意地加工着iPhone内置件中的边框。在这一部件的生产中,它经验丰富;不过,相比工艺更为复杂的手机中板等部件,这些内置件的生产在产业链中价值偏低。

“投资几台CNC就可以做,可替代性高。”陈文兵没有把在生产单一部件上积累的经验视为企业未来的财富。在他看来,这家制造企业坐拥着金矿,却因iPhone业务量的狂飙突进而无暇开采。

在过去的数年间,金振源共计投资25亿元购置了5000台先进的四轴Fanuc CNC精密机床。如果只是专注于手机内置件的生产,金振源将无法依靠规模优势实现内生性的技术或能力突破,例如更宽广的产业链覆盖,或者更高端的柔性生产的能力。


“行业最大的竞争力之一是工序的深度。”陈文兵说,工序不够深的企业最终会被行业抛弃。

这位曾供职华硕、伟创力和通用等企业的经理人最初只想做一名顾问,将多年所学在中国制造业新一轮的智能化升级中推而广之。但是金振源的股东会不想“浪费”了陈文兵在智能制造维度上的视野与能力,于是邀请他直接参与金振源的转型升级。

陈文兵成了金振源的CIO,继而负责质量监控和人力资源,甚至还兼任了总经理助理——智能化升级不是一套或几套IT软硬件的落地,它牵一发而动全身,关乎了企业整体经营理念与能力体系的升级。

在2017年之前的近6年中,iPhone的体量增长为金振源带来了源源不断的利润,这些利润支撑了金振源历史上的规模扩张,却同时也掩盖了单一业务所潜藏的危险。

iPhone无疑至今仍是市场中明星级的存在,不过在2017年时,它对消费者的吸引力已经明显下降。安卓手机的崛起,让中高端智能手机的消费者有了更多的选择,也敲响了产业链的警钟。

金振源敏锐地预知了这场巨变,幸运的是,它迅速做出了反应。

在金振源今天的车间里,CNC机床加工着iPhone、小米、OPPO和华为等品牌手机的零部件,也加工着着联想和华为笔记本电脑产品的零部件。在消费电子产品之外,它的业务甚至还覆盖到了汽车、洁具等领域,细分品类共计超过20个,工序和工艺复杂度,早已今非昔比。


这一翻天覆地式的品类多元化进程,距今满打满算不过只有两年的时间。

在引入OPPO业务的时候,手机中框的生产被纳入了产线。它让金振源业务在铝材CNC加工的基础上,增加了注塑工艺。

数据开始闪光。

注塑需要实验设计(DOE),新品需要工程样机验证(EVT)、设计验证测试(DVT)、可制造性设计(DFM)……这一切都扩展了金振源对数据收集和分析的需求与认知。

“原来3个人做品质数据的采集,多元化之后可能需要30个人。”陈文兵说,大量的数据如果没有系统的管理,整个过程就无法获取精准数据并支撑业务拓展。

伴随着具体业务中数据收集和分析重要性的同步增长,SAP中国研究院和河南省政府围绕制造业转型升级的辅导等外部资源,正是在这时进入了金振源。

陈文兵回忆说,到2018年底时,共识在内部达成了。一个可视化智能工厂的雏形在金振源管理团队的脑海中已隐约可见。

2019年1月9日项目启动会后,金振源开始实施以SAPERP+MES和EAP为核心的工业4.0智能制造整体解决方案,并基于此来构建工厂大脑与神经网络。按照方案蓝图,整个项目以数据采集与监视控制系统(SCADA)为基础,以EAP实现自动化控制,以MES实现智能制造执行,以ERP实现企业资源规划。

方案中的SAP S/4HANA系统将财物模块(FI)、销售模块(SD)、物料模块(MM)等互联起来,构成了企业的计划统筹层。它与11号车间现场作业控制层的制造执行系统(MES)联通,进而构建了一个信息化可视的管理与控制平台。


11号车间是金振源厂区最老的车间,被用来做更进一步的智能化试点。在这个车间里,SAPMES系统向下联通了自动化控制系统(EAP)和自动导引运输车(AGV)调度系统。

数据流随之延伸到了设备物理层——11号车间里每一台CNC都成了系统可见和可控的终端。

人工干预一度是CNC加工中影响成品品质的一个令人尴尬的因素。例如当设计公差定义为正负0.15mm而无法实现时,操作工人“可以”更改参数为0.16mm,甚至0.17mm。只要没有客户投诉,这个不稳定的品质水平就会持续下去。

审批流的出现消灭了不合规更改参数的可能。参数设定后,车间能做的就是通过持续改进生产去实现它。很容易想象,这对于运转5000台CNC的工厂意味着什么——5000个随时可能“失控”的数据孤岛在此时变成了5000个可交互的终端。

事实上,包括所有这些实时生产信息在内,今天的金振源管理层可以随时调取14个看板,5大报表,并实时查看11车间的生产效率和设备利用率。

如果数字化转型可以倒逼管理转型,这显然就是一个例子。在更高的视角中,11号车间智能化项目SAP MES系统实施后,车间管理就完整覆盖了生产管理、品质管理、设备管理和工艺管理等全部管理流程。以上刀具管理的效果,就是工艺管理效果提升的一部分。

就像并不存在某种单一因素促成了这种变化一样,智能化车间的改造最终产生的影响也是泛在的。

金振源提供的一组数据显示,11车间在完成一期改造后,生产效率提升了32%、产品研制周期缩短了41%、能源利用效率提高了39%、成本降低了33%、产品不良率从3000DPPM(每百万缺陷机会中的不良品数)下降到了1500DPPM,综合设备利用率则从92%提升到了98.5%。

陈文兵花了很多精力向同事灌输“精益”思想,现在金振源依托SAP实现了它。

尽管很难直接将这些智能化改造细节和最初业务多元化拓展的目标一一对应起来,但现实中,智能化带来的改变让品牌厂商对金振源“同台对标”的管控能力有了明确的认知,而这为长期合作提供了可能。

2019年4月,金振源拿到了华为的相关认证,正式开始为华为提供包含有上盖A面、键盘C面和底盖D面的笔记本电脑套件。加上联想笔记本的需求,金振源目前每天出货2000套。

基于SAP的MES系统,这些部件上都印有唯一的realID,下游组装厂可以据此看到该部件的全部历史生产信息,直到某一班、某一条产线的某一台设备。

这些生产流程数据的打通,让金振源得以将精力放到工艺流程的持续优化中;产品生产过程的全程可追溯,则让客户对生产链进行完整的数据分析成为了可能。

“哪怕我们2019年不认识SAP,2020年还是要找SAP。”陈文兵说,“联想和华为的产线全部应用了MES系统,不导入(SAP的MES系统)就无法有效集成数据并分析。”他在项目实施前曾参观过瑞声、VIVO、步步高和联想等企业的工厂与MES系统运行情况。

同样的数据价值还体现在工序增多后的管理中。这种价值在生产单一手机内置件时无法察觉,但当工序增加到20道、30道时,数据的价值被瞬间释放了。

“中间的桥接一定要靠MES实现。”陈文兵说,如果依靠人工,繁琐的流程将产生非常大的错误几率,同时准确性也将无法保证。

和数据价值同时被释放的,是繁重的体力劳动。在改造前的11号车间,不同工序间的上下料由两班工人负责,每名工人每班要推着物料车来回走上2万步。现在AGV小车取而代之。这些小车穿梭于一排排的CNC机床边,用滚轴传送等待加工的生料,并带走加工完成的熟料。承担繁重劳动的一线员工因此减少了40%。


有趣的是,这些员工并没有因此而失去工作岗位。“他们流向了有着更高附加值的岗位,”陈文兵说,“金振源自2012年成立至今,没有裁过1个人。”

为了让调度更加智能,例如自动避免运输路线拥堵等问题,一支实施团队用3个月完成了AGV小车的软硬件集成与调优。这支团队来自上海昊声电子信息技术有限公司,他们是SAPMES的金牌合作伙伴。那些穿梭于车间的AGV小车,则由深圳科益展智能公司提供。

如今,11号车间已经实现了无人值守的全自动化生产模式,为金振源呈现了一个省级现代化智能工厂的微缩景象——从工厂接单、下达工令后,工序流程就进入了自动化状态——如自动物流运输物料、自动接驳上下料、自动生产、自动检测和判断、自动组装等。

11号车间MES和EAP系统试点同步上线的效果自此迅速发酵,没到年底,金振源全厂所有车间的MES测试就已经完成,待机上线。

按照规划,金振源将在2020年实现整个园区的智能化,一朵私有云将为整个园区提供底层支撑。转自:https://baijiahao.baidu.com