铸造工艺

数字化转型案例铜基新材料5G工业互

发布时间:2022/12/25 16:14:05   
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宁波金田铜业(集团)股份有限公司(股票简称:金田铜业,股票代码:)创建于年,专注铜加工三十六年,是全球领先的铜及铜合金材料供应商,致力于为5G通讯、新能源汽车、轨道交通、电力物联网、智慧城市等战略性新兴产业发展提供铜材综合解决方案。公司立足宁波,放眼世界,持续推进全球化布局,在宁波、江苏、广东、重庆、包头、越南等建设七大生产基地,形成了产业链完整、规模优势显著、产品种类齐全的竞争优势;并在香港、美国、德国、日本等地设立子公司,建立全球供应链体系和销售网络,为国内外客户提供铜产品一站式的采购服务。

一、案例简述

宁波金田铜业(集团)股份有限公司(股票简称:金田铜业,股票代码:,以下简称“金田铜业”、“金田”、“公司”)完成宁波市首个5G+MEC通信专网建设,实现工厂园区5G信号全覆盖,建立5G全连接工厂,解决了工厂内部有线部署成本高、调整困难的难题,同时解决了WIFI不稳定有干扰的问题;通过MEC技术实现了园区设备、生产、视频等数据流转不出厂,解决了办公网、SCADA网、视频网的三网隔离,确保园区网络数据安全。目前已实现5G+MES,5G+SCADA,5G+WMS,5G+设备,5G+PC,5G+PDA,5G+Pinter,5G+能源,实现园区多台设备、6套生产系统、多个视频点位的5G互联互通。

在制造环节,打造5G+工业互联网模式,共部署14台5G工业网关,余台传感器,采用5G网关采集每一个环节的生产数据,对熔炉、轧机、电机等关键生产设备和部件的0多点位的数据采集,完成了80多幅监控画面开发,实现了对设备OEE、尖峰谷能耗等指标的数字化管控,设备预测性维护的智能分析和提醒。

在质量监测环节,通过运用5G+AI技术,在2个场景部署3套工业摄像检测系统,对出铜状态、板材质量行实时监测分析,一旦板材质量异常况,摄像头将借助5G低时延技术将结果反馈给生产管理者,有效确保产品的合格率。

在安环管控上,建立5G+气体自动检测,实现对可燃气体实时在线监测;部署8套5G+AI摄像系统,结合后端MEC算力,建立了5G+安全行为识别,实现对防护装备未佩戴、危险区域停留等异常行为进行识别,通过实时的预警提醒,有效提高生产区域的安全性;

在运维支撑上,基于5G+AR技术,员工通过佩戴AR眼镜,实现远程专家在线指导,大大提升设备运维、故障处理、教学培训的效率;

在数据运营上,建设多层级的数字化运营管控中心,面向高管层的管理驾驶舱,工厂管理层的控制室,现场操作层的终端,通过产销协同排产模型、精细化成本分析、能耗分析模型、产品质量预测、设备预测性维护等应用场景,全员全面全流程开展数字化应用,实现从有数据到用数据的转变。

二、转型工作情况

(1)战略规划

在使命愿景及公司战略目标的牵引下,金田铜业积极构建管理信息化、产线自动化、运营数字化的金田管理新模式,并取得较为显著的成果。每2-3年,金田铜业均会邀请国内、外著名的IT咨询公司(比如IBM中国、年兮易咨询、年BCG),对企业信息化的战略,发展方向进行评估和规划,并和金田铜业20多年的信息化建设经验相结合,形成了“以智慧经营、智能制造为核心,铸造金田价值增长新引擎”的数字化战略。同时积极运用工业互联网、智能制造和大数据技术,打造具有铜加工行业特点的数字化工厂模式,实现工业数据平台化、应用管理模块化的生产运营管理新模式,产销协调化、生产透明化、质量一贯化、工艺标准化、业财一体化,满足客户快速交付、高标准质量和个性化定制的要求,提升运营效率及竞争优势。

(2)业务规划

金田铜业坚持转型升级,不断推进数字化建设。引进ERP、CRM、SRM等管理系统,建立覆盖全业务领域的信息化管理平台;通过自动化升级和SCADA、MES、RFID、WMS等多系统融合应用,建设数字工厂,推进智能制造,先后被评为“市两化融合标杆企业”、浙江省数字化车间、宁波市未来工厂。公司于年在中国有色金属工业协会的牵头下,参与编制了国家工信部的《有色金属行业智能加工工厂建设指南(试行)》,该指南的发布,有助于有色金属行业的智能化升级,有利于促进行业技术进步和规范发展。

本次项目为金田铜业、中国联通双方合作,共同打造铜基新材料行业5G+智能工厂建设作为宁波市推动“5G+工业互联网”在新材料行业第一个重点实施场景,已成为宁波“数字经济”发展的新名片,树立铜基新材料行业的工行业新标杆。

(3)技术架构

本次项目已建设内容主要包括7大模块,具体如下:

1、5G+MEC专网,打造了宁波市第一张独立部署的基于5GSA独立组网的5G专网,实现了5G网络替换原有有线、无线WIFI组网方式;

2、5G+设备预测性维护,提醒并指导设备维保作业,减少非计划停机时间。;

3、5G+AI人员合规,解决了车间安全帽和行车闯入的安全监管问题;

4、5G+AI产品质检,实现出铜状态质量的实时检测与预警;

5、5G+气体泄漏自动化监测,实现钟罩炉、气垫炉等用气的安全监测与预警;

6、5G+设备数采,实现了熔炉、轧机等关键设备5G联网数据实时采集;

7、5G+AR远程运维,提升设备维护效率,缓解运维实时服务压力。

三、转型成效

(1)企业价值

本项目通过5G实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接,推动形成涵盖铜加工企业生产流程、安环监测、质量监测、设备数采等领域的工业化和信息化相融合的生产制造和服务体系,全面提升企业生产过程管控水平、精准满足需求,从整个产业链生态的角度为铜加工行业企业的运行监控、精准运维、能耗管控、调度优化、智能安全等方面提供强有力支撑。具体如下:

1、企业5G专网模式创新

1)通过本项目的成功实施,将为5G专网的建设提供可供复制的成熟案例。通过5G网络代替企业现有有线网络、无线网络,将极大地减少企业网络建设和运维成本,无需过多考虑环境及布局变化,提高网络部署效率和无线网络抗干扰能率。项目完成后,将极大地推动宁波本地制造企业的5G行业专网部署。

2)针对市场上各设备5G模组成熟度不够的问题,变通使用4G模块下沉至5G网络使用,实现电脑、PDA、工业平板、无线打印机、叉车的企业级5G专网使用,较好地挖掘5G专网潜能。

2、安全合规创新

5G+AI行为分析的应用,成功破解了传统模式下生产工人在工厂现场穿戴合规,行车危险作业,危险区域站位走动等安全隐患大的难题,从主动预防+实时预警方面确保了员工的行为安全。

3、工业数采创新

5G+数采的应用,充分发挥了5G低时延、广连接、大带宽的特点,首创性实现西马克扎机、钟罩炉等设备的数据采集,并和原有SCADA平台实现实时对接,有效提升设备过程管控能力,降低风险和人员维护成本。

4、5G+设备维护预测创新

通过给车间重点生产设备主电机加装智能传感器,可对电机振动状态、轴承状态、运行参数进行监控。利用5G网关实时反馈电机健康度,提醒并指导电机维保,减少非计划停机时间。共计安装余台传感器,涉及余测点。

通过以上建设,在企业经营上也带来了较显著效益,尤其是在以下方面成效显著,也带来的一行的社会示范效用。

1)综合生产效率提升36.12%

项目实施前,人均日产量10.35吨,项目实施后,预计人均日产量达到14.09吨,综合生产效率提升36.12%。

2)能源综合利用率(单位产值能耗)降低22.23%

本项目主要能源消耗为水、电、天然气,项目实施前吨产品能源消耗为0.吨标煤,项目实施后吨产品能源消耗预计降低到0.吨标煤,能源利用率提高22.23%。

3)运营成本降低25.15%

项目实施前运营成本.99元/吨,实施后运营成本预计达到.39元/吨,运营成本降低25.15%。(注:这里的运营成本不包括原材料成本。)

4)产品研制周期降低33.33%

项目实施前研制周期天,实施后研制周期天,产品研制周期降低33%。

5)产品综合成材率提升10.5%

产品综合成材率是铜加工行业反映生产技术水平的一个重要技术经济指标,反映了生产过程中金属收得的情况。本项目实施前,产品综合成材率为63.98%,项目实施后,预计成材率达到70.7%,综合成材率提升10.5%。

(2)社会价值

通过项目建设,对于铜加工行业的的5G+工业互联网工厂的建设思路,形成了一套成功的推进理论:即整体规划、网络先行、深挖场景。整体项目的策划,由IT、智能装备、生产业务三方人员共探讨,深度融合,同时结合外部专家意见,通过5G+MEC专网建设,连接人员、设备、仪表、原料和系统,在此基础上,结合企业痛点和难点,深挖场景应用,在以下方面成效显著,共计接待经信组织、各企业代表参观20余次,给相关行业、企业带来了较好的借监示范作用。

五、面临的痛点、难点及建议

1、5G+工业互联网,在铜加工行业乃至于有色金属加工行业,还处于摸索阶段,几乎没有成熟数字化转型案例可供参考,需要企业自己摸索出一条适合行业、企业发展的智能制造之路。

2、5G+工业互联网的模式、架构对于传统制造业的改变非常大,无论是基础网络,设备互联、还是整个行业的生态配套,都处于发展阶段,还不够全面,对于企业来说,可选择性不多。

3、整个市场上数字化转型的说法、概念、理念众多,鱼龙混杂,缺少权威限评定和发布,需要政府加以规范和引导;相应市场上数字化人才较少,有成功落地经验且符合企业文化的更少,在产教结合、人才培养上可以有更多政策和方式。

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