中小企業數字化轉型案例11 南京中遠海運船舶設備配件有限公司基于“5G+工業互聯網”融合應用推動船舶關重件自主可控
時間：2022-03-29
一、案例簡介
南京中遠海運船舶設備配件有限公司（以下簡稱南京船配）基于“戰略目標—優勢需求—能力打造”頂層設計，聚焦業務痛點，應用5G、機器視覺、云計算等新一代信息技術，開展數字化研發、制造和服務平臺建設及應用，推進數物融合，構建產銷協同-數字流貫通生產運營體系，提升產品質量、產出效率和效益水平。通過數據挖掘、價值創造延伸，實現數據賦能，推動船舶關重件自主可控。
二、總體規劃
在企業資源和能力有限的條件下，南京船配聚焦高價值競爭優勢，選擇“企業戰略目標－優勢需求－能力打造”目標路徑，從業務、運營、組織、技術等各個要素環節的數字化改造著手，圍繞關鍵技術突破、高質量產業化、供應鏈高效協同，應用5G等新一代信息技術，開展關鍵工序建模仿真、專家系統建設，搭建數字化設計平臺；開展智能單元/數字車間建設，搭建數字化制造平臺；開展產供銷流程信息化，搭建數字化服務平臺。全面打造設計研發、生產制造、協同服務能力，逐步推進產品創新數字化、生產運營智能化、用戶服務敏捷化、產業體系生態化。
圖1 數字化轉型戰略目標導視圖
2015-2020年間，在頂層設計框架下，南京船配通過4個階段循序推進，成功實現數字化轉型：強化精益管理，夯實基礎管理能力；構建互聯互通通訊系統，實現核心業務數據在線、裝備組態監控；開展數據挖掘利用，驅動管理及持續創新；基于產品全生命周期數據管理，開展遠程運維服務，探索共性技術跨界延伸，重構價值鏈。
圖2 數字化轉型頂層設計架構圖
三、具體舉措
（一）基本原則
頂層設計，需求引領。自上而下，全員同頻。聚焦痛點，量力而行。
（二）推進精益管理和標準化作業，夯實數字化應用基礎
隨著先進制造業的快速發展，傳統離散制造的低效、高成本特點已無法滿足和適應市場競爭需求。南京船配選擇全面精益管理，推進貫穿于生產、經營和管理各個環節的標準化工作。通過精益管理和標準化作業，規范生產運營過程，降低不必要的過程浪費損耗，促進生產效率和品質提升，為數字化應用提供良好的氛圍和環境。
（三）開展基礎設施建設，完善網絡通訊系統
建設信息化網絡基礎設施，包括網絡環境、數據庫、信息安全、信息標準化等，為數據信息分布、識別、存儲、交互提供統一的標準和安全保障。通過采用5G、工業以太網、現場總線及分布式控制系統（DCS/PLC），實現設備“接口開放、機器上網”，擴大網絡覆蓋范圍和終端連接數量，構建完整的車間信息通信系統。以車間信息通訊系統為基礎，借助云計算系統，搭建統一計算、存儲資源池，為各項業務信息系統的高可用性提供支撐。
（四）產品數字化、工藝標準化、單據電子化、要素條碼化
規范圖紙、工藝、配方等技術文檔的流轉和管控，借助工藝設計及文檔管理軟件（PDM），完成產品基礎信息及技術資料的數字化。通過產品數據管理系統,將產品基礎信息、技術文檔、工藝路線、工藝卡片、物料BOM信息集成到數字編碼中，形成具有唯一性的產品編碼，實現包括產品識別、工時定額、材料定額、生產參數等工藝數據的標準化。取消現場紙質工單、圖紙等流轉，完成圖紙、生產加工跟蹤卡等表單的電子化。將人員、設備、物料等生產要素信息與產品編碼信息，按照工號批次，進行條碼化。
（五）裝備自動化，作業直接到工位，工藝直接到設備
有序推進裝備自動化、智能化改造/更新，通過裝備自動化集成，將車間內各生產環節設備及監控系統融為一體。圍繞業務實際，量身定制生產制造執行系統（MES），對接ERP與PDM系統，作業人員在MES系統接收生產任務的同時，與工單關聯的作業程序配方號，通過設備組態監控系統（SCADA）自動推送到工段集控平臺，并自動調用工控系統集成的設備動作路徑、程序及各項參數，實現自動化生產的同時，實時反饋生產過程設備狀態、工藝執行參數信息，同步存儲數據庫。實現計劃下達、工藝推送、產能評估、排程排產、作業派工、看板作業、報檢報工、終檢入庫、物流發貨、質量溯源等業務的“數字流”貫通，完成生產過程數據的“人機料單合一”。
（六）生產現場數采、提高產品質量綜合管理水平
深入分析業務場景質量數據的采集、傳輸、記錄、分析、溯源等需求，采用基于5G通訊技術的視覺識別檢驗、無線量具采集、視頻引導監測，搭建基于云計算技術的智慧質量管理平臺，實現產品全流程質量數據的實時采集、動態分析、自動響應、快速預警。應用智能檢測裝備，融合缺陷機理分析、物性成分分析等技術，應用在線檢測、分析和結果判定技術，改善和提高產品質量綜合管理水平。
（七）數據網絡化、流程可視化，數據直接到管理
基于作業源頭全流程數采、數據記錄，通過MES系統報表功能模塊，按崗位角色權限，各級管理層可通過監控大屏、桌面/移動終端、實時查看圖表化的進度、質量、效率等管控數據，進行輔助管理決策，提升異常響應及部門協同效率。
通過產品數字化、工藝標準化、要素條碼化、單據電子化、裝備自動化、數據網絡化、流程可視化，打通各業務信息管理系統，融入各管理體系，完成系統架構搭建，實現各業務系統信息交互共享，數據采集、分析、反饋，透視管理，賦能決策。
四、工作成效
南京船配圍繞關鍵技術突破、高質量產業化、供應鏈高效協同，產學研用結合，從技術創新應用、組織管理變革入手，著力打造數字化設計平臺、數字化制造平臺、數字化服務平臺，通過數據賦能，實現了敏捷反應、迭代優化。
一是通過數字化設計平臺應用，開發了系列多場多尺度動態耦合有限元分析模型，建立了各工序質量免疫系統，數據采集控制系統實時監測、反饋，數據不斷迭代優化，新品開發過程由原始的“試驗分析”，到“有限元分析+試驗分析”，再到“數據分析”的大轉變，助力了核心技術的突破，產品研發周期縮減50%，單一型號產品研發成本降低80%，原材料綜合利用率較韓國同行企業提高8%。
二是基于數據對標分析，改善管理。通過對包括設備利用率、產出及時率、刀具物耗、一次合格率等數據分析挖掘，及時發現計劃編排、質量波動、設備故障、協同效率存在的業務痛點，先后完成18項改進及3項業務流程優化。產品生產周期由之前的平均34天縮短到28天，產能提升約60%，全員勞動生產率提高55%，成品合格率由之前的91.5%提高到94.1%。
三是基于流程優化再造，實現全流程、全要素實時數據分享，生產堵點、管理盲點全面暴露，徹底打破部門條塊分割壁壘，協同效率顯著提升。僅生產輔助耗材采購每月就減少700多張單據、2000多個審批流程點，庫存占比下降到20%，盤活庫存流動資金約800萬元，設備利用率由63%提高到72%。
四是通過建設智慧質量管理系統，實現快速自動判別，改變了在線檢驗模式，取消專職檢驗員首檢，大幅縮短了檢驗等待時間，提升檢驗效率超過200%。自動化無損探傷檢測線應用，降低了職業健康風險，檢驗效率提升超過140%。
五是建成全球領先船用低速機柴油機排氣閥桿數字車間，具備國內自主產業化能力，填補了國內產業空白，擺脫長期依賴進口的被動局面，同時還對日韓壟斷的國內市場給予嚴重沖擊，為國內造機企業節約了1.5億元的生產成本。