内蒙古爱信达教育印务有限责任公司(以下简称“爱信达印务”)成立于2005年,是内蒙古出版集团独资国有书刊印刷企业。多年来,公司承担着内蒙古自治区教材教辅及统一考试试卷印制的重要政治任务。公司占地面积19万平方米,建筑面积6.5万平方米,拥有一支350余人的专业团队,总投资额近5亿元,年生产能力100万纸令,可满足大规模印刷需求。公司旗下有三家分子公司,业务涉及书刊印刷、包装印刷、试卷印刷三大板块。目前,公司已通过ISO9001质量管理体系认证、ISO14001环境体系认证、中国环境标志产品认证等多项认证,并具备国家秘密载体印制甲级资质。着眼印刷业“数字化、融合化、绿色化、智能化”发展趋势,爱信达印务自2018年以来实施了智能化改造项目。
项目背景与目标
01 项目背景
当前,数字经济和实体经济融合发展已成为助推我国经济高质量发展的重要途径。无论是对于一个行业,还是就企业自身而言,数字化转型永远是一项需要远瞻视角、持续推动的事业,无法一蹴而就。
多年来,爱信达印务坚定做绿色高质量发展的引领者和产业转型升级的探路者,不断探索如何充分利用数字化、智能化技术,提高生产过程和运营的安全、可靠、高效和可持续,以提高企业的核心竞争力。
开启基于工业物联网的全自动无人化智慧印厂试点项目是一个非常好的契机。我们期望通过数字化转变运营理念,优化组织结构和岗位职责,以实现高效运行和管理,并借由工艺技术和智能化技术的深度结合,以数字化转型思想为原点,在印刷行业内探索以设备高效集成使用为核心基础的绿色化、数字化、智能化最佳实践。
基于工业物联网的全自动无人化智慧印厂试点项目总投资约1.2亿元:
2017年12月由内蒙古出版集团提出;
2018年2月申报自治区文化产业发展专项基金项目;
2019年3月得到内蒙古自治区财政专项拨款;
2021年8月完成全部项目招标工作;
2023年7月成功完成整体验收。
经过近三年的持续建设和经营完善,如今我们很欣慰的看到,当时的许多设想都已经走进现实,成为爱信达印务实际生产运营的一部分。
02 项目目标
(1)数智印厂:打造数据化、智能化印厂。
(2)工厂的物联网化改造:构建互联互通的物联网工厂。
(3)生产过程的无人化替代:升级软硬件设施,提高无人化水平。
(4)生产管理的信息化重构:向管理要效益,向管理要质量。
(5)通过自主研发,符合印厂需求:立足实际,突破传统,聚焦创新。通过成立信息技术子公司,完成对所有系统软件的自主研发。
项目建设内容
图1为智慧印厂综合管理平台建设的整体架构,分为自动化硬件升级和定制软件开发两大板块,其中自动化硬件升级包含对印刷、装订及辅助设备的升级,定制软件开发包含ERP(企业资源计划管理系统),MES(生产制造执行系统)、WMS(仓储管理系统)、大数据应用以及三维数字印厂5个软件的开发。因旧厂区空间与结构受限,公司因地制宜,对局部区域进行了改造,利用物联网平台把硬件和软件结合起来,形成了从印刷、装订到成品入库的一条自动化、智能化生产线
图1 智慧印厂综合管理平台建设的整体架构
01 自动化硬件升级
(1)购买先进设备
公司购买了在当时来说比较先进的设备,包括高斯M600 Pro商业轮转印刷机、海德堡八色胶印机、马天尼全自动胶装联动线、马天尼全自动精装联动线等设备,以及格默勒全自动堆积机、马天尼连续飞达、ABB码垛机器人与AGV自动小车等一系列辅助设备。
(2)打造基于工业物联网的全自动智能生产线
基于工业物联网的全自动智能生产线是一条集高效生产、智能物流管理和精准数据分析于一体的现代化生产线,其整合了高斯M600 Pro商业轮转印刷机、格默勒全自动堆积机、ABB码垛机器人与AGV自动小车、托盘堆积机、马天尼全自动胶装联动线等设备,并结合ERP、MES、WMS等软件系统,实现了从原材料到成品的全程自动化、信息化和智能化管理。
(3)构建物联网环境
公司实现全厂区的以太网络覆盖,用于物联网设备或其他设备通过有线与无线接入网络,支持WPA、Web、802.1X认证;
在生产中心增加终端交互设备,包括触摸屏、移动PAD、扫码枪、热敏打印机等应用系统交互支撑硬件;
建设数据机房用于对物联网系统提供软硬件支撑,LED显示器、扩声系统用于日常信息发布,物联平台软件用于对下级进行数据接口对接、获取印刷装订设备的信息、对车间环境进行监测、对异常数据进行报警等。
图2为全厂区以太网络覆盖信息构建通道,上级软件平台包含ERP、MES、WMS以及三维数字印厂、物联网平台等系统,通过印厂内部的局域网,将印装及辅助设备、环境监测设备和终端交互设备等关键的生产设备互联互通。
图2 全厂区以太网络覆盖构建信息通道
(4)设备的物联网化改造,实现设备数据互通
实现海德堡、马天尼、高斯公司信息协议的对接;实现AGV自动小车、格穆勒全自动堆积机、叠盘机等设备的对接;实现设备运行状况、活件信息、生产任务的共享与三维展示;实现设备间的通信、协同与联动。
(5)终端交互设备实现数据采集与信息共享
现场生产人员可以在终端交互设备上对生产任务进行刷卡上下机、产量上报、申请领料等生产过程的执行管理工作。
02 定制软件开发
公司之所以选择自主研发,是因为经过调研发现,国产软件存在协议打通困难(如一家厂商的ERP无法兼容另一家厂商的MES)、局部技术存在垄断现象;而国外软件多为软件商主导,存在不适应实际使用场景和价格高等因素。
定制软件开发包括ERP、MES、WMS、大数据应用、三维数字印厂5个系统(图3),可以对厂内全部工作场景进行协同构建与业务覆盖。
图3 定制软件架构图
(1)ERP+MES+WMS
订单管理:从订单开始,搭建沟通客户与印厂的桥梁。采用合同式的虚拟订单,可应对多种订单形式和变更情况;为市场部量身定做送货管理、开票管理、收款管理等模块;以订单进行采购管理、生产管理,实现按订单核算;可以为用户开放订单生产情况或通过对接共享订单生产数据。
生产管理:系统实现生产的闭环管理,实现螺旋式的生产改进与提升。可视化、拖曳式工艺单的管理与复用,既提高了工艺设计的准确,又提高了工作效率;生产排程、任务反馈与报产,实现生产目标计划与实际生产结果的实施对照;工艺卡管理,实现动态工艺管理,为公司工艺更新提供了长远的保障;半成品管理和标识卡管理,实现生产工艺动态调整和全程可溯源;公开透明的绩效管理模块,实现全方位的生产绩效管理。
采购管理:实现按需采购,既保证生产又提高资金利用率。根据订单以及生产控制采购需求,让采购过程更加精细化;特事特办,通过特批请购管理应对例外,尽最大努力减少例外;请购审批控制,提高库存材料的利用率;实现从请购、采购、到货、验收、入库、开票、付款的全流程多部门数据共享。
仓储管理:仓储管理兼顾传统库存管理功能,同时为智慧仓储提供支撑。多区域多用途仓库按需管理,目前公司有成品库、原料库、临时库等类别;入库赋码、出库扫码、扫码盘库等功能让库管更轻松;库位管理与规划,为AGV自动小车的联合使用提供支撑;库存可以随时查询、可追溯。
设备管理:通过设备台账和检维修模块提升设备维保效率。设备台账支持对生产设备的全面管理,包括各种信息与管理检修故障信息等;检修要求清晰明了,周期性检修保养计划灵活可调,切实减少设备故障;故障报修、故障维修、验收全流程透明管理,提高故障维修响应速度。
质量管理:质检闭环管理,切实把好生产质量关。系统包含自检、抽检、巡检、成品检验、入库检验等多种质检业务;实现检验、质量改善报告、不良品处理的闭环管理;借助平板电脑实现移动办公,质控人员走出办公室走向车间。
质量管理方面,公司还在积极探索智能在线检测系统辅助质控。智能在线检测系统能够杜绝印刷过程中的连续废和严重废,降低对后续工序印刷质量的影响;实时统计好品与坏品数量,为产品翻单提供数据支撑;所有检测数据都可以上传至中心数据库,可进行数据浏览和查询,做好生产管理;可进行声光报警提示,及时提醒领机进行调整,并选配标记系统对废品进行标记。
财务管理:该模块更多聚焦于核算与内控。实现绩效核算、半成品成本核算、材料成本核算等成本自动化核算;财务通过参与各业务审批,能实施监测各业务流程,并且利用大数据决策报表平台来整合数据,提高日常的统计工作;通过数据共享和流程建设,实现财务数据共享、财务单据自动流转。
(2)三维数字印厂
通过三维数字印厂建设,以更直观的方式集中展示数智印厂。
一是精细建模:采用虚拟现实技术的全三维展示方式,建立三维可视化管理环境,在三维可视化管理环境中采用逐级放大进入方式,实现在可视化系统内支持任意角度查看。
二是环境可视化:平台以印厂工作区为中心的区域范围建模环境的虚拟仿真,3D建模结果与真实环境一致。
三是资产可视化:印厂内的资产设备虚拟仿真,包括主要生产设备等独立设备。
(3)大数据决策平台
大数据是智慧印厂建设最终要呈现的结果,也是爱信达印务的核心资产。大数据决策报表与BI,让公司具备了利用数据来呈现结果的能力;伴随着管理精细度的变化,公司对数据的挖掘也在逐渐深入;各个部门都在努力地尝试从数据中发现改善部门工作的方向,学会了从数据的角度去思考。
作为智能印厂建设的践行者,爱信达印务在项目实施过程中遇到过种种困难,总结了诸多经验,取得了一定成效,特别是在装订环节通过机器代人实现了减员、提质、增效。基于当前纸质书刊市场萎缩,特别是学生人数逐年减少,对书刊出版与印刷企业必将带来挑战。我们认为数字化、智能化是印刷企业生死攸关的事情,希望未来与行业同仁一起努力,共同推动印刷行业数字化、智能化更加美好的明天。
作者丨内蒙古爱信达教育印务有限责任公司 满 来