Thực hành xây dựng một nhà máy thông minh phần cứng và phần mềm tích hợp

Thiết kế cấp cao nhất: Tập trung vào lộ trình quy trình

Sự thành công hay thất bại của việc xây dựng một nhà máy thông minh phụ thuộc vào việc liệu-việc lập kế hoạch cấp cao nhất có thực sự phù hợp với quy trình kinh doanh của nhà máy hay không. Dự án Thông minh Yihong Thiên Tân tập trung vào lộ trình quy trình, sử dụng luồng hậu cần làm khuôn khổ, được điều khiển bởi dữ liệu làm bản chất và bao gồm toàn bộ vòng đời từ lưu trữ nguyên liệu thô đến gửi thành phẩm.

Lộ trình quy trình chính như sau: Các cuộn giấy được cắt thành từng tờ bằng máy cắt giấy, sau đó được AGV vận chuyển đến máy cắt để cắt tỉa, sau đó được vận chuyển tiếp đến máy in để in nhiều màu; sau khi in, vật liệu sẽ nghỉ trong 4–6 giờ, sau đó được chuyển qua hành lang đến xưởng xử lý bề mặt, nơi một hoặc nhiều quy trình như cán màng, dập nổi, dập nóng và cắt khuôn-được hoàn thành theo trình tự; cuối cùng, các con lăn được dán với giấy mặt bằng máy cán, gấp thành hộp và bọc để đóng gói để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh (thùng carton sóng) hoặc giấy mặt được vận chuyển lên tầng trên bằng thang máy vận chuyển hàng hóa đến xưởng sản xuất hộp cao cấp, nơi bảng màu xám được tạo rãnh và cắt khuôn-, sau đó ép với giấy hộp màu và được xử lý bằng máy đóng hộp cứng để tạo thành các sản phẩm hộp cao cấp.

Thành phẩm có thể được vận chuyển trực tiếp đến khu vực đệm ở tầng một hoặc có thể được AGV chuyển đến thang máy chở hàng, lưu trữ trong kho căn hộ trên tầng 4, sau đó đưa ra khỏi kho để bốc hàng sau khi lệnh giao hàng được kích hoạt. Toàn bộ tuyến quy trình trải dài trên nhiều tầng và các khu vực chức năng, với các dòng nguyên liệu dài và nhiều nút chuyển đổi. Kế hoạch dự án lấy "để luồng dữ liệu dẫn dắt luồng nguyên liệu động vật và để việc lập kế hoạch hệ thống thay thế sự phối hợp thủ công" làm khái niệm cốt lõi và coi đây là điểm khởi đầu để xây dựng một hệ thống trí tuệ kỹ thuật số "tích hợp phần mềm và phần cứng".

Tái thiết phần cứng: toàn bộ quá trình của hệ thống xử lý tự động

01/ Xưởng in: lĩnh vực cốt lõi của chuyển đổi tự động hóa

Xưởng in là khu vực có cường độ chuyển đổi lớn nhất, thông qua việc chuyển đổi chuẩn hóa ba quy trình tách giấy, máy cắt giấy và máy in, với dây chuyền băng tải và AGV xe nâng, để xây dựng một vòng tuần hoàn pallet tự động khép kín hoàn chỉnh.

Máy tách giấy áp dụng chế độ hoạt động hình chữ U- là "tự động tháo dỡ pallet phía trên → → toàn bộ pallet → Chuyển AGV" và bố cục đối xứng của các đơn vị phía bắc và phía nam giúp thực hiện kết nối liền mạch giữa việc rạch giấy để chuyển. Trong liên kết cắt giấy, xe nâng AGV hoàn thành việc kết nối tự động bốc dỡ vật liệu; Sau khi các pallet trống được tạo ra bằng cách cắt giấy được xếp chồng lên nhau bằng máy xếp chồng, chúng sẽ được AGV đưa trở lại máy phân tách giấy và cổng dỡ giấy của máy cắt giấy để thực hiện việc phân bổ tự động các nguồn lực pallet.

Việc chuyển đổi máy in là phần kỹ thuật nhất của dự án. Lấy máy in UV làm ví dụ: ở phía nạp giấy, xe nâng AGV gửi pallet đầy giấy đến cổng nạp của máy và tự động đi vào vị trí nạp giấy thông qua thiết bị chuyển kích và cơ chế tờ rơi tự động lấy giấy; Ở phía dập phôi, pallet rỗng chạy dọc theo đường băng tải ở phía bên của máy để tiếp nhận giấy in; Hỗ trợ đầy đủ tự động di chuyển đến cuối dây chuyền và được AGV kết nối và chuyển đến khu vực cố định hoặc khu vực kiểm tra lấy mẫu, và toàn bộ đường dẫn nằm trong một vòng khép kín tự động "hình chữ S", thay thế hoàn toàn phương thức vận hành cũ là các chuyến đi khứ hồi thường xuyên của xe nâng tay.

02/ Hậu cần xuyên tầng: Tự động hóa vận chuyển theo chiều dọc

Dự án thông minh đã thực hiện chuyển đổi đặc biệt thang máy chở hàng ở mỗi phía bắc và nam, lắp đặt một băng tải con lăn bên trong toa xe và thiết lập một đường băng tải lắp ghép tại lối vào thang máy trên mỗi tầng, để thang máy chở hàng trở thành một phần mở rộng theo chiều dọc của hệ thống AGV mặt đất.

Sau khi cải tạo, ở tầng một, xe nâng-loại AGV vận chuyển vật liệu đến lối vào thang máy chở hàng. Nguyên liệu được tự động chuyển vào cabin thang máy, sau đó đi lên tầng mục tiêu và được xả ra dây chuyền băng tải sàn thông qua các con lăn thang máy. Việc vận chuyển tiếp theo được hoàn thành bằng xe nâng AGV sàn hoặc xe nâng tay.

Khu vực lưu trữ bằng phẳng ở tầng 4-của công ty có thể lưu trữ hơn 700 pallet thành phẩm. Khi lưu kho, thành phẩm sẽ được nâng lên bằng thang máy chở hàng, sau đó được đón bằng xe nâng AGV ẩn ở tầng 4-và tự động đưa vào kho theo các vị trí được chỉ định-của WMS. Khi lấy hàng, nhân viên điều hành kho ra lệnh trên hệ thống, AGV tự động vận chuyển hàng hóa đến lối vào thang máy chở hàng, xuống tầng 1 chờ xếp hàng. Các pallet trống được tạo ra bởi các đơn hàng gửi đi sẽ được nâng lên bằng thang máy chở hàng để tái chế. Trong toàn bộ quá trình xuất nhập, chỉ cần nhân công để vận hành hệ thống, với cường độ lao động chân tay gần bằng không.

03/ Trao quyền cho RFID: cơ sở trí tuệ kỹ thuật số để theo dõi vật liệu

Khay sử dụng nhãn tích hợp "chip RFID mã vạch", hình thức của mã vạch có thể nhìn thấy được và chip- tích hợp lưu trữ thông tin vật liệu. Xe nâng AGV được trang bị đầu đọc RFID, mỗi khi thực hiện nhiệm vụ xử lý, hệ thống sẽ tự động xác minh xem số pallet có phù hợp với số nhiệm vụ hay không, thực hiện lập bản đồ chính xác nguyên liệu và nhiệm vụ, ngăn ngừa rủi ro vận hành "lấy nhầm hàng, chuyển nhầm địa điểm" từ nguồn và đảm bảo sổ cái nguyên vật liệu trong hệ thống kỹ thuật số và-các đối tượng vật lý tại chỗ được đồng bộ hóa theo thời gian thực, đây cũng là một trong những đầu vào dữ liệu quan trọng để toàn bộ nhà máy đạt được "ổ đĩa thông minh kỹ thuật số".

Trao quyền cho phần mềm: Kiểm soát hợp tác trên bốn nền tảng chính

Nâng cấp phần cứng đặt nền tảng vật chất và cộng tác phần mềm là động cơ thực sự để mở khóa giá trị của trí tuệ kỹ thuật số. Dự án thông minh Yihong Thiên Tân triển khai bốn nền tảng chính: MES, WMS, WCS và LES, đồng thời xây dựng một hệ thống điều khiển và quản lý trí tuệ kỹ thuật số liên kết đầy đủ- bao gồm thực hiện sản xuất, quản lý kho hàng, kiểm soát thiết bị và lập kế hoạch hậu cần.

01/ Hệ Thống Thực Thi Sản Xuất MES

Thực hiện gọi tài liệu tự động và báo cáo công việc tự động. Khi dây chuyền cấp liệu của máy không hoạt động, hệ thống sẽ tự động giao nhiệm vụ bổ sung cho AGV. Sau khi in xong, hệ thống sẽ tự động ghi lại số lượng lệnh sản xuất đã hoàn thành dựa trên việc thu thập-dữ liệu theo thời gian thực và thông tin sản xuất được truyền trực tuyến trong suốt quá trình, giúp giảm đáng kể thời gian nhập thủ công của nhân viên.

02/ Hệ thống quản lý kho WMS

Hệ thống là công cụ cốt lõi để giải quyết vấn đề cứng đầu “tài khoản không nhất quán”. Sau khi hệ thống được triển khai, tất cả nguyên liệu thô ra vào kho phải được bộ phận vận hành hệ thống lưu giữ, mỗi hồ sơ đều có thời gian và người chịu trách nhiệm rõ ràng. Hệ thống cung cấp bảng cảnh báo trước{2}}hàng tồn kho một cách đồng bộ, tự động kích hoạt lời nhắc đối với lượng hàng tồn kho thấp và các quyết định mua sắm được nâng cấp từ "ước tính theo kinh nghiệm" lên "dữ liệu-theo định hướng".

03/ Hệ thống điều khiển thiết bị WCS

Chịu trách nhiệm lập kế hoạch thống nhất cho AGV, dây chuyền băng tải, kích và chuyển tải, thang máy chở hàng và các thiết bị tự động hóa khác trong toàn bộ nhà máy, đó là "trung tâm thần kinh" kết nối logic kinh doanh phía trên và việc thực hiện thiết bị cơ bản, đảm bảo rằng mọi hướng dẫn hậu cần được chuyển đổi chính xác và kịp thời thành các hoạt động của thiết bị.

04/ Hệ Thống Thực Thi Logistics LES

Thực hiện xếp hàng thống nhất và quản lý ưu tiên các nhiệm vụ hậu cần khác nhau như gọi nguyên vật liệu, bổ sung nguyên liệu, vận chuyển và quay trở lại kho để tránh xung đột tài nguyên khi nhiều nhiệm vụ diễn ra đồng thời, đồng thời đảm bảo nhịp độ hậu cần suôn sẻ và trật tự của toàn nhà máy.

Chia sẻ dữ liệu-theo thời gian thực giữa bốn nền tảng và đồng thời gắn với thông báo phân phối ERP của nhà máy, thực hiện việc thâm nhập dữ liệu từ đầu đến cuối từ đơn đặt hàng của khách hàng đến phân phối thành phẩm, để khái niệm "được thúc đẩy bởi trí tuệ kỹ thuật số" có thể thực sự được triển khai ở mọi nút kinh doanh.

Thu thập dữ liệu: Máy được nối mạng đầy đủ

Dự án trí tuệ kỹ thuật số của công ty đã hoàn thành quá trình chuyển đổi kỹ thuật số của 32 thiết bị sản xuất chính trong xưởng ở tầng một, bao gồm tất cả các thiết bị cốt lõi như máy tách giấy, máy in, máy cán, máy cán, máy dập nổi, máy dập nóng, máy cắt khuôn-và dây chuyền dán hồ sơ.

Trạng thái vận hành, số lượng sản xuất, cảnh báo lỗi và các dữ liệu khác của từng máy được nhập vào MES theo thời gian thực để tạo thành bảng điều khiển kỹ thuật số của xưởng trực quan. Ban quản lý có thể nắm bắt dữ liệu năng lực sản xuất, tỷ lệ sử dụng thiết bị và thông tin bất thường mà không cần dựa vào số liệu thống kê thủ công, cung cấp nền tảng trí tuệ kỹ thuật số vững chắc để thúc đẩy liên tục sản xuất tinh gọn.

Thay đổi quản lý: từ vệ sinh cơ sở đến tiêu chuẩn hóa quy trình

01/ Giao diện của trang web đã được cải thiện toàn diện

AGV yêu cầu vật liệu phải được xếp gọn gàng trên các pallet tiêu chuẩn theo vị trí lưu trữ được chỉ định, điều này buộc phải có-các thông số kỹ thuật vận hành tại chỗ. Trước đây, môi trường xưởng xếp chồng ngẫu nhiên đã được thay đổi căn bản, địa điểm sạch sẽ và ngăn nắp không chỉ là điều kiện tiên quyết để vận hành hệ thống mà còn là sự đảm bảo cơ bản cho sản xuất an toàn.

02/ Hợp tác logistics hoàn toàn trực tuyến

Việc sử dụng nguyên liệu thô trước đây dựa vào giao tiếp bằng lời nói ngoại tuyến giữa thuyền trưởng và người quản lý kho, tình trạng chậm trễ thông tin và trách nhiệm không rõ ràng là chuyện bình thường. Sau khi hệ thống được triển khai, tất cả các yêu cầu nguyên vật liệu sẽ được gửi trực tuyến thông qua MES và ban quản lý kho thực hiện kho theo nhiệm vụ của hệ thống và mỗi lần lưu thông nguyên liệu đều có một chứng từ điện tử hoàn chỉnh, thực hiện sự chuyển đổi cơ bản từ "thỏa thuận bằng lời nói" sang "kiểm soát hệ thống".

03/ Ra quyết định mua sắm-dựa trên dữ liệu toàn diện

Dữ liệu kiểm kê-theo thời gian thực của WMS và các bảng cảnh báo trước{1}}cho phép bộ phận mua hàng tạm biệt lịch sử mua giấy bằng cảm tính, đồng thời hạn chế hiệu quả sự lãng phí khi mua sắm lặp lại và tồn đọng nguyên vật liệu, đồng thời hiệu quả luân chuyển hàng tồn kho được cải thiện.

Giá trị cốt lõi và nguồn cảm hứng trong ngành

Giá trị của dự án thông minh Thiên Tân Yihong có thể được tóm tắt từ bốn khía cạnh sau:

(1) Cải thiện hiệu quả và tốc độ tăng trưởng: toàn bộ quy trình được nâng cấp tự động, loại bỏ các tắc nghẽn chuyển giao thủ công, rút ​​ngắn chu kỳ sản xuất và làm cho chu kỳ dòng chảy của dây chuyền sản xuất ổn định hơn.

(2) Giảm chi phí và giảm mức tiêu thụ: Chuyển giao tự động AGV giúp giảm đáng kể cường độ lao động chân tay của-công nhân tuyến đầu, tiết kiệm chi phí lao động một cách hiệu quả và giảm lãng phí nguyên liệu thô thông qua báo cáo tự động.

(3) Quản lý được tiêu chuẩn hóa: Hệ thống AGV buộc địa điểm phải sạch sẽ và chuẩn hóa, tạo ra một xưởng trí tuệ kỹ thuật số được chuẩn hóa và trực quan.

(4) Liên kết với tổng thể: Dữ liệu MES, WMS, WCS, LES và ERP được kết nối, mở ra toàn bộ liên kết sản xuất, hậu cần và kho bãi, đồng thời tăng cường toàn diện khả năng quản lý và kiểm soát chuỗi cung ứng.

Từ góc độ tầm quan trọng của ngành, dự án trí tuệ kỹ thuật số Thiên Tân Yihong chứng minh rằng trong một nhà máy in và đóng gói phức tạp có nhiều tầng, nhiều quy trình và nhiều chủng loại, thông qua thiết kế cấp cao-hợp lý và tích hợp phần mềm và phần cứng, có thể thực hiện lập kế hoạch tự động cho toàn bộ quy trình hậu cần và kiểm soát kho bãi thông minh kỹ thuật số tinh tế.

Nhà máy thông minh do Thiên Tân Yihong xây dựng là sự triển khai hoàn chỉnh khái niệm "trí tuệ kỹ thuật số{0}}được thúc đẩy" trong ngành in ấn và đóng gói. Sản xuất thông minh không phải là việc nâng cấp thiết bị đơn giản, cũng không phải là một phần mềm thuần túy lên đám mây mà là một dự án trí tuệ kỹ thuật số tổng thể với dòng quy trình là bộ xương, thu thập dữ liệu là dây thần kinh, nền tảng phần mềm là bộ não và thiết bị tự động hóa là các chi, tích hợp hữu cơ và vận hành phối hợp.

Đối với các doanh nghiệp ngang hàng có ý định thúc đẩy chuyển đổi, việc xây dựng kế hoạch từ các điểm yếu và triển khai thiết kế đồng thời phần mềm và phần cứng là con đường đúng đắn để đưa trí tuệ kỹ thuật số chuyển từ “khái niệm” sang “giá trị”. Với sự thâm nhập không ngừng của công nghệ trí tuệ nhân tạo vào các lĩnh vực dự đoán chất lượng và tối ưu hóa quy trình, quy trình trí tuệ kỹ thuật số của ngành in ấn và đóng gói sẽ được đào sâu hơn nữa.