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【案例剖析】MES系統,新能源汽車新造車勢力的必由之路

2025China.cn   2019年08月20日

  新造車勢力表現靚麗

  經過多年持續高速發展,汽車行業在2018年出現頹勢,根據工信部發布數據,2018年,全國汽車產銷分別完成2780.9萬輛和2808.1萬輛,同比分別下降4.2%和2.8% 。但同期,新能源乘用車表現靚麗,2018年全國銷量達到101萬臺,占世界份額的50%。今年1至6月的全國新能源狹義乘用車零售銷量57萬臺,同比增長66%。其中,新能源車新造車勢力企業開始嶄露頭角,隨蔚來汽車、威馬汽車、小鵬汽車、合眾汽車、國能汽車、速達汽車、零跑汽車等逐步進入量產周期,新能源車新造車勢力逐步成為市場重要參與力量。

  挑戰和痛點

  除了和傳統車企新能源汽車和國際巨頭特斯拉直接競爭外,整個汽車市場容量下降以及國家對新能源汽車補貼門檻的逐步提高,給這些新造成勢力帶了不小的壓力。因此,差異化競爭成了新造車勢力的共同選擇。具體表現在:

  ●更高的可定制化水平:新勢力車企通常可以進行在線定制和下單,可選擇定制化項目大大高于傳統車企(以往通常為幾個固定配置可供選擇)。

  ●更快的產品更新和迭代速度:3個月小改款,6個月大改款,每年新投放一款車型。對市場需求快速響應,吸引年輕用戶的購買意愿。

  ●更高的質量管理水平:從電芯入廠檢測,到PACK組裝,從鈑料入廠到車身最終裝配下線,全流程質量管理,更多的質量采集控制點數和更多的可追溯零件數量保證產品的高質量。

  ●更低的庫存和更高的資金流轉:按定單排產,減小經濟批量,減少成品車庫存。對于中小件盡可能采用單套配送(SPS)和線邊智能料架,減少配套件庫存,減少對資金的占用。

  以上這些需求,對企業精益智能生產水平提出了很高的要求,尤其作為其核心系統的MES系統,介于ERP,PLM,SCM和CRM等上層系統與現場底層控制和自動化系統之間,是位于計劃層和控制層中間位置的功能執行層。其架構是否合理,功能是否完善并容易擴展,運行是否穩定等對這些車企的生產運行起到至關重要的作用。同時,在方案設計或項目實施階段,往往會發現,傳統的MES解決方案或功能模塊已不能滿足這些新的需求。因此,原有的MES軟件平臺是否有足夠的開放性以及國內的項目實施團隊是否具有自主的二次開發能力,并能針對新的需求定制開發新的功能模塊是MES項目是否能成功落地的重要因素。

  施耐德汽車行業MES

  Wonderware是全球HMI/SCADA和企業運營管理軟件領導者,開發了世界上第一個基于Windows操作系統的HMI軟件InTouch。Wonderware MES軟件是一款功能豐富的制造執行系統(MES),包括生產操作管理(Operation)、設備績效管理(Performance)、產品質量管理三大模塊。

  除了已有的這三大模塊和Intouch Scada軟件外,施耐德針對國內車企特定需求進行相關功能定制開發,最終形成了施耐德汽車行業MES解決方案。見下圖:

  其功能模塊囊括沖壓,焊接,涂裝,總裝四大工藝的主要應用,并且有很好的開放性。從簡單的圖標以及配色修改(和車企其他信息系統風格保持一致)到例如APS高級排產模塊的定制化適配甚至全新功能模塊的開發,例如動力電池PACK裝配線MES功能模塊的擴展等。中國項目實施團隊均能自主完成。這種基于成熟MES軟件平臺的穩定性與基于客戶要求功能定制開發的靈活性為施耐德MES系統在眾多新勢力造車企業的順利實施并最終成功應用提供了保證。

案例1:X汽車沖壓MES

  X汽車是互聯網造車行業中率先實現量產的新能源車企之一,也是首家產品取得國家工信部產品公告的新能源車企之一。目前主流車企沖壓車間均具有較高的自動化水平。但由于其基于庫存的生產方式,相對于其他三大工藝車間(焊裝,涂裝和總裝),在信息化和智能化方面一直以來都處于被動局面,尤其是在生產計劃、原料和成品庫存管理、數據采集、生產執行等諸多方面存在一定的短板:

  針對以上問題,施耐德開發了沖壓MES套件并在X汽車實施。該套件包含板料管理,計劃管理,生產過程管理,質量管理,模具管理,ANDON管理,電子看板,報表管理等12個功能模塊。使用RFID技術實現板料以及沖壓件與料箱的綁定,使用移動終端完成叉車路線指導和質量等相關信息電子錄入,使用APS高級排產算法,根據焊裝排產計劃以及庫存和在制件等約束條件自動生成板料供貨計劃和沖壓件生產計劃,總體實現了從板料入廠到沖壓件出車間全工藝鏈的管理以及模具和設備管理。

  質量:

  ●質檢結果在線綁定,不良追溯時間由1小時縮短為5min。

  ●快速生產質量統計報表,解析時間由8小時縮短為5min,且隨時可更新。

  成本:

  ●MES對設備運行數據高頻采集預測,設備備件在庫數降低10%。

  ●通過MES實時監測分配庫位,提高坯料庫區利用率13%。

  效率:

  ●基于沖壓生產原則,聯動上下游系統,自動排產,提高生產調度效率60%以上。

  ●MES對產線運行狀態監控,通過預測維護,預計延長部品壽命10%。

  ●通過LED屏幕、庫位指示等,預計提高叉車工效率30%以上。

  ●通過坯料防錯綁定,預計減少不必要停機約40min/年。

  管理:

  ●實時獲取生產狀況和產線信息,消除人工信息通報時間,提高管理效率10%以上。

  安全/環境:

  ●生產前,設計工藝數據與設備實際配方數據自動對比,防止因設備參數誤修改導致的設備、模具損壞和板料報廢。

  ●重要設備通過指紋進行參數設置權限管理,避免誤修改。

  ●對高危作業環境進行監控,提前消除安全隱患。

案例2:W汽車總裝線邊PTL

  W汽車致力于通過提供高性能的智能電動汽車與極致用戶體驗,打造全球范圍內的 “用戶品牌”。W汽車位于安徽的某工廠是W品牌的先進制造基地,目前已有多款車型在此工廠生產。目前,隨著生產車型的日益增多以及極其靈活的客戶配置選擇,對工廠內物料上線配送帶來了挑戰,也為裝配操作工帶來了很大的困擾。作業人員在分揀時不能做到防錯、造成工時浪費,而且,新進作業人員需進行較長時間的培訓,才能上崗作業。

  因此,除了在總裝車間保持SPS配送方式外,對線邊的物料揀貨和上線進行優化,實施線邊按燈揀選系統Pick To Light(PTL),接收上游系統拉動單,通過亮燈輔助操作工進行零件的揀配上線。且業務流程如下:

  PTL系統是總裝車間MES中常用子系統,施耐德擁有成熟的解決方案并且在多個主機廠順利實施。但由于W汽車產品特性和信息流有傳統車企有很大不同。已有的PTL功能模塊已不能完全滿足需要。針對這些新需求,施耐德對已有PTL功能模塊進行適配,具體表現在:

  ●BOM匹配,W采用高度定制化生產,按不同配置生成的車型種類理論上可達上萬種,且物料代碼,版本經常進行調整,其BOM系統不能直接提供單車BOM清單供PTL系統使用。在此情況下原有的BOM匹配方式已不能滿足要求。施耐德在原有BOM匹配子模塊基礎上開發了一套BOM快速匹配查詢系統,以滿足直接在XBOM(全BOM清單)中進行車型匹配并自行生成單車BOM清單的需求。(待完善)

  ●線邊料架可配置式和標準化,方便后期擴展。

  由于其車型更新速度快同時零件版本升級頻繁,需要PTL系統有較強的可配置性,在新零件上線時能快速通過配置完成相關信息的匹配。并且在W汽車的PTL系統中,除了固定料架(3*3)外,還需要滿足移動料架的揀選需求。

  因此PTL系統需要本系統將具備良好的擴展性,具體表現為:

  硬件可擴展性:在W的按燈揀選系統PTL中,按標準工位硬件進行配置。根據W汽 車實際情況,標準固定料架為3*3。則一個揀選單元按最多9個零件考慮。移動料架按最多一個工位5個零件考慮。

  對于固定料架,每個料架配置1個16點輸入模塊,1個16點輸出模塊,2個集線器(每個集線器8個M12口,16個通道)。對于移動料架,每個料架配置1個集線器(每個集線器8個M12口,16個通道)。輸入,輸出模塊每個點的定義在詳細設計階段完成。保證每個揀選單元標準話和可擴展性的要求。

  軟件可擴展性:工位管理,貨架管理,庫位管理,零件管理全部采用可配置方式進行。在需要增加工位的PTL時,只需要增加(IO站,集線器,撿料燈,及相應輔助材料),不需要再配置CPU,PC站等。并且也不需要進行軟件開發,只需要在揀選系統操作終端上上將相應工位的信息配置好,激活就可使用。第一期按35個料架進行實施,并按最大80個料架擴展能力進行設計。

案例3:H汽車全廠MES

  H汽車在江西建造新能源汽車基地,由于生產所需,我方承接建設H汽車 MES信息系統的項目。通過項目建設,支持H汽車整車廠(沖壓、車身、油漆、總裝)少批量、多品種、多線生產的目標。本次項目建設是生產控制、物料管理、質量管理。并通過信息化、可視化的手段,進一步提高整廠生產效率。通過制造系統的建設,使生產管理信息化、可視化、透明化。以質量為導向,建立過程質量管理體系,以及完整產品檔案追溯流程。自動化、智能化制造,提高工廠效率,提升敏捷制造能力。提高生產資源的有效利用率,提升整個工廠的生產效率。建立供應制造領域數據平臺,提供企業決策分析依據。

  本項目實現與ERP、ILS等多個系統的對接,并實現生產計劃、訂單執行、AVI、RC、ANDON、質量管理、設備管理、聯網設備管理、PMC報表、基礎信息等多個子功能模塊,構成完整的全廠MES系統。

  在項目進行過程中,我們以傳統的MES為本,根據現場客戶的實際需要進行部分模塊的優化、提升,包含:

  1、焊裝車型碼、總裝車型碼生成:H作為新型的汽車企業,編碼規則尚未成熟,我方因地制宜的與客戶探討、設計了編制焊裝車型碼、總裝車型碼,焊裝批量碼,焊裝選配碼等生成規則,并可以自定義配置,從而實現系統只需要將特征發給MES就能轉換出生產所需所有簡短、易用的編碼,實現快速下發。

  2、先進的焊接排產:傳統排產往往按天為單位進行排產,本項目中,我們實現了在焊接自動系統生成的車型批量碼進行批量集中排產,實現最小批量的排產拉動,最大限度的減少焊接計劃的鎖定周期,實現最小少批量排產。

  3、擰緊、加注指導信息下發:本項目直接從BOM中提取擰緊、加注等工藝指導信息,避免有的MES系統的二次維護,減少了工作量。

  4、沖壓排產:利用我方完整可靠的沖壓排產方案,幫助客戶捋清真實的需求,制定可靠的方案并執行。

  5、質量管理:沖、焊、涂、總全工藝的質量管理功能,全面準確的記錄質量問題,集成國家證書管理系統,實現一車一證的打印和校驗。

  6、RC路由:多元的RC路由規則,用戶可以任意對出庫規則進行全面定義,完整的緩沖區信息監控,幫助客戶有效的管理緩沖區車身。

總結:

  施耐德電氣提供從互聯互通的產品到能效管理和數字化解決方案、從工程實施到全生命周期服務,幫助新能源汽車工廠實現智能制造!

標簽:施耐德電氣 新能源汽車 我要反饋 
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