上海步科自動化股份有限公司（以下簡稱“步科”）專(zhuan) 注於(yu) 自動化控製核心部件和工業(ye) 物聯網軟硬件產(chan) 品的研發、生產(chan) 與(yu) 解決(jue) 方案的提供。公司的自動化核心控製部件包括工業(ye) 人機界麵、伺服係統、步進係統、可編程邏輯控製器、變頻器等，廣泛應用於(yu) 物流設備、機器人、包裝設備、食品設備、服裝設備、醫療設備、環保設備，軌道交通設備等自動化設備行業(ye) ，產(chan) 品遠銷海內(nei) 外60多個(ge) 國家。公司的工業(ye) 人機界麵產(chan) 品市場占有率在本土品牌廠商中多年保持領先地位。

1)解決(jue) 現場BOM、工藝實時性問題

在一條生產(chan) 線平均1小時換線1次的生產(chan) 場景下，需要在現場能根據生產(chan) 訂單快速查詢到對應的BOM、工藝文件，最新的工程變更也需快速傳(chuan) 遞到生產(chan) 現場，有效指導生產(chan) ，提升效率和品質。

2)解決(jue) 計劃編製不準，不及時

多品種、小批量業(ye) 務場景，由於(yu) 批量的降低，排產(chan) 的難度同步上升，傳(chuan) 統手工編製方式不清楚生產(chan) 的實績，計劃不準確，統計不及時，影響生產(chan) 進度。需要對計劃體(ti) 係進行優(you) 化，提升計劃的科學性、準確性，保障小批量多品種準時化生產(chan) 。

3) 解決(jue) 裝配現場物料繁雜現象

步科有物料10000餘(yu) 種，成品物料約3800個(ge) ，常用物料約1500個(ge) ，且生產(chan) 以裝配為(wei) 主，麵對越來越多的個(ge) 性化訂單，現場物料繁雜，管控困難，存在較大浪費，需要對物料進行精細化管控，降低庫存占用，提升物料占用率。

4) 解決(jue) 現場信息流通不暢問題

通過智能終端、看板的應用實時發布生產(chan) 指令，反饋生產(chan) 過程數據，提升信息透明度，提高各環節協同效率。

5)現場防錯、防呆

通過物料防錯、工藝防錯、生產(chan) 首檢防錯、質量漏檢防錯、設備信息監控防止生產(chan) 現場的錯漏裝，提升生產(chan) 品質。

6)解決(jue) 現場追溯困難問題

需實現包括關(guan) 鍵件、原材料、品質、WIP的實時追溯，實現從(cong) 材料、檢驗、生產(chan) 的全過程追溯，為(wei) 產(chan) 品的全生命周期維護提供保障。

步科智慧工廠建設內(nei) 容包括ERP、MES、WMS係統，並與(yu) 硬件進行集成實現軟硬一體(ti) 化，實現了財務、供應鏈、生產(chan) 、倉(cang) 儲(chu) 物流的全方位標準化、智能化管控。

整體(ti) 方案藍圖：

圖2  步科智慧工廠整體(ti) 藍圖

步科智慧工廠建設的核心內(nei) 容如下：

（1） 產(chan) 品全程感知——條碼技術應用

條碼追溯與(yu) 防呆貫穿智能工廠產(chan) 品生產(chan) 的始終，從(cong) 供應商端到產(chan) 品售後維修，實現產(chan) 品的全生命周期追溯，按照質量管理要求結合倉(cang) 庫管理現狀，步科在條碼應用方麵啟用了物料代碼、批號、追溯號、序列號等四種規則：追溯號可以用來生產(chan) 追溯但出入庫時可以不記錄對應序列號，對自製成品啟用序列號單品管理，對每個(ge) 序列號所耗用材料，生產(chan) 過程進行記錄。

圖3  步科現場打印標簽

（2） 智能排程

生產(chan) 訂單排程係統自動將訂單分配生產(chan) 線、更新計劃訂單計劃開工時間、更新子項物料的需求時間，實現對生產(chan) 線產(chan) 能預警並拉動生產(chan) 備料。

 步科使用柔性生產(chan) 功能，通過柔性產(chan) 線中工作日曆，考慮柔性產(chan) 線與(yu) 物料關(guan) 係中優(you) 先級及柔性工藝路線中工序對應作業(ye) 時間，對生產(chan) 訂單進行有限產(chan) 能排程。

生產(chan) 訂單排程讓生產(chan) 係統變得有序透明，排程直接下發到生產(chan) 小組，小組工作不需要再由組長安排，讓小組員工具有充分的自主性。出現異常不能得到及時處理時，員工有權利切換工單，而物流係統隨員工切換而拉動。在正常情況下，物料根據現場消耗情況，亦實現按需拉動。

（3） 生產(chan) 過程數字化加強生產(chan) 過程管控

生產(chan) 現場使用智能終端與(yu) 連接現場人員、設備，通過打通ERP與(yu) MES數據鏈路，實現數據實時下發至到工位智能終端，用戶能過智能終端進行作業(ye) 。在終端上用戶能方便的進行條碼掃描、上料、報工、報警、切換工單、首檢、完工送檢、打印、查看作業(ye) 指導書(shu) 等操作，讓車間用戶通過智能終端就能實現所有業(ye) 務。

圖3  步科現場智慧終端應用

同時，通過人工采集數據與(yu) 設備采集數據結合，實現工業(ye) 現場人機料法環數據的有效獲取（附圖為(wei) 產(chan) 品老化數據的獲取）。

圖5  老化設備數據采集

獲取的數據用於(yu) 步科產(chan) 品的持續改善，如生產(chan) 進度數據，我們(men) 用於(yu) 製造周期改善。通過過程數據采集，能夠清晰的確認到生產(chan) 物流數據：倉(cang) 庫什麽(me) 時間開始備料，工單什麽(me) 時間完成，成品檢驗什麽(me) 時候開始等。通過生產(chan) 工序節拍數據的分析，我們(men) 很清楚的知悉，我們(men) 製造過程中間存在的問題點。未達成產(chan) 能的原因。

數據亦通過智能電子看板進行實時呈現。產(chan) 品實時狀態、進度等信息的多維可視化，可深入到問題的背後，找到關(guan) 聯的數據信息，幫助客戶快速解決(jue) 現場的異常問題。

圖6  步科現場看板應用

（4） 智能物流

智能物流方案，通過軟硬件的充分結合，保證物流及時性。

圖7  步科倉(cang) 儲(chu) 物流管理

智能立體(ti) 倉(cang) 庫將WMS智能算法、創新的機械手設計與(yu) 揀貨人員完美結合，實現人機數據的協同作業(ye) 。智能立體(ti) 倉(cang) 庫將貨架的下麵三層定義(yi) 為(wei) 揀貨區，上麵層次定義(yi) 為(wei) 存貨區。機械手通過WMS智能優(you) 化算法驅動，自動進行庫位的上下調整。保證揀貨區物料滿足訂單需求。而當訂單到達倉(cang) 管員的移動智能終端時，倉(cang) 管員隻需要點擊觸發工單，係統會(hui) 獲取到相應物料信息，在揀貨區對應庫位進行亮燈，作業(ye) 人員隻需要按照亮燈的庫位依次進行揀貨。揀貨人員的效率達到最優(you) 水平。

圖8  智能亮燈揀貨

智能揀貨小車，結合多品種小批量的特點，由智能終端、條碼槍、無線模塊、移動電池；配置好WIFI後，在倉(cang) 庫範圍內(nei) 跟隨倉(cang) 庫人員進行現場操作；生產(chan) 工單下達後，需要備貨的信息傳(chuan) 達到揀貨小車上，根據亮燈係統的指引，實際揀貨後用條碼槍進行匯報；實現零距離、零等待的數據處理，解決(jue) 庫存不準的頑疾。

基於(yu) 步科的戰略要求，本次項目首先搭建了智慧工廠頂層設計方案，並配合軟硬件研發一次性的推動整體(ti) 方案的落地。

1） 軟件平台建設

新一代信息技術、雲(yun) 平台的應用是智能製造轉型的重要一環。以步科智慧工廠頂層設計為(wei) 指導方針，步科智慧工廠首先建設了一套涵蓋ERP、MES、WMS的軟件平台，助力步科構建強有力的內(nei) 部管理體(ti) 係，讓其內(nei) 部信息流在各個(ge) 業(ye) 務環節高效流轉共享，實現企業(ye) 經營管理、生產(chan) 執行、倉(cang) 儲(chu) 物流的高效協同。其中雲(yun) ERP的搭建，從(cong) 財務、銷售、計劃、成本、供應鏈幾個(ge) 方麵實現資源優(you) 化、將流程標準化；MES係統的搭建，實現生產(chan) 過程現場數字化，讓生產(chan) 執行敏捷、高效、透明；WMS係統的搭建，保證物料準時化供應，提高倉(cang) 儲(chu) 物流效率及透明度，快速響應生產(chan) 各工序的即時配送要求；並通過 ERP+MES+WMS一體(ti) 應用提升其內(nei) 部經營、生產(chan) 的效率，優(you) 化成本管控。

2） 硬件平台構建

智慧工廠建設，軟硬一體(ti) 才能讓智能製造係統發揮其最大的效能。在軟件係統建設的同時，步科發揮其自動化廠商優(you) 勢，同步進行了硬件平台的構建。為(wei) 適應多品種、小批量生產(chan) 模式下，現場高節拍、換線頻繁、物料種類多配送頻率高等特點，步科智慧工廠項目先後完成構建了智慧終端、數據采集網關(guan) 、電子看板、智能貨架、智能RGV小車、物料輸送滾筒線等硬件設施，並將硬件設備與(yu) 軟件平台進行無縫對接，實現軟件平台與(yu) 硬件設備的生產(chan) 聯動，生產(chan) 指令實時下發至設備，執行數據實時上傳(chuan) 至軟件係統，並實時透明化展示。通過軟硬一體(ti) 化的智慧工廠解決(jue) 方案，以提升生產(chan) 現場的執行效率和品質，降低整體(ti) 成本。

3） 精益改善  持續優(you) 化

在數字化基礎上，結合精益管理思想，不斷對生產(chan) 現場進行精益改善，發揮智慧工廠的最大作用，持續為(wei) 步科的發展注入新的動力。

圖9  利用生產(chan) 數據進行工序價(jia) 值流分析

圖10  利用生產(chan) 數據進行車間布局改善