上鍋的工藝信息化解決方案

上海鍋爐廠有限公司

上海鍋爐廠有限公司(以下簡稱上鍋)成立於1953年,是中國乃至世界電站鍋爐製造行業的龍頭企業,擁有門類齊全、工藝精良、技術先進的加工、探傷設備、專用設備和生產流水線,電站鍋爐年生產能力突破10000 MW。近50餘年來,爲國內外提供了大量電站鍋爐、工業鍋爐、壓力容器、核電設備。產品遍佈全國各地,行銷美國、加拿大、日本、古巴等30多個國家和地區。300MW級火電、核電等機組已進入國際市場。


隨着計算機應用的不斷普及推廣, 爲適應激烈的市場競爭,上鍋不斷引入先進的管理思想和和管理方式,構建了企業網,實施並全面推廣應用從設計、工藝到管理的集成化信息化解決方案。特別是工藝信息化的全面實施,大大提升了工廠的工藝技術和工藝管理的水平,縮短了技術準備週期,提高了企業加工製造水平和產品質量,增強了訂單交付的能力,並以此爲突破點,帶動了工廠整體信息化的建設。


上鍋實施工藝信息化的背景


1爲企業的快速發展提供支撐


在宏觀形式趨好的形勢下,上鍋近幾年合同的裝機容量增長迅速,並在未來幾年內還將保持較高增長。隨着訂單的猛增,交付能力就是一個相當大的瓶頸。在以產品爲核心的供應鏈協作時代,上鍋一方面通過提高工藝裝備綜合能力在內部挖潛,另一方面採用聯合、兼併、合股、分包等多種形式的橫向經濟聯合來快速提高企業生產能力。生產能力的大幅提高,給產品開發又提出了嚴峻的挑戰,不但要爲上鍋的生產設計圖紙和工藝,還要爲橫向經濟聯合體的生產設計圖紙和工藝。對於整個產品開發而言,工藝環節面臨的壓力更大,上鍋急需藉助工藝信息化來提升產品開發能力。


2快速準確報價,拿下更多的訂單。


對於電站鍋爐、核電設備等產品的投標,在有可靠質量保證的情況下,合理的報價是中標的關鍵。對於電站鍋爐、核電設備等這些“龐然大物”,有上萬個零部件,零部件的結構極其複雜,整個產品要經過複雜的冷作加工、熱處理、焊接、裝配、安裝、調試等工藝流程,而且其中還要穿插多種檢查。在工藝如此複雜的情況下,採用傳統工藝設計方式,約需2個月才能在完成整個產品的工藝文件編制和工藝彙總基礎上給出較合理的報價。激烈的投標競爭中上鍋就只能靠人的經驗進行估算,而作爲電站鍋爐、核電設備,其單臺造價一般都在數千萬元以上,有的甚至高達數億元。經驗估算???價偏差一般都在5%左右,其價格就相差幾百萬到幾千萬。不準確的投標報價可能導致企業利潤的降低甚至虧損。因此如何快速提供準確、全面的工藝信息,以快速準確報價,是上鍋CAPP系統急待解決的關鍵問題之一。


3 嚴格工藝管理,確保產品質量。


鍋爐產品的質量要求非常高,工藝的作業規範非常嚴格。一臺鍋爐產品,零部件種類多達上萬種,結構極其複雜,要保證像電站鍋爐、核電設備等這類“龐然大物”完全滿足訂單的質量要求不是一件容易的事,因此上鍋非常注重從零部件的每道工序控制質量。爲實現從每道工序控制質量,就必須爲每道工序提供完備、正確的工藝文件,包括操作規程、COL卡(履歷卡)等。而一個鍋爐產品完整的工藝文件多達幾千份,要保證所有工藝沒有遺漏、沒有錯誤,採用傳統工藝設計方式是很難辦到的,必須採用智能生成與卡片編輯相結合的方式才能同時提高工藝的質量和效率。


4 提高工藝準備的效率,縮短產品開發和生產準備的週期。


上鍋的產品是“龐然大物”,縮短產品開發和生產準備的週期對於保證整個產品的交貨期是非常重要的。產品開發包括產品設計、工藝設計;生產準備包括原材料和工裝採購等。對於產品設計和工藝設計,在提高各自效率的同時,更重要的是要提高二者的協同和並行性,當完成部件或組件的產品設計時,就開始這些部件或組件的工藝設計,這種協同需要處理好設計與工藝的雙向、多次變更問題。生產準備的原材料採購也是非常複雜的。一臺電站鍋爐需要上千噸的鋼材,其中有些鋼材要求高,廠家少、產量低,甚至有的鋼材需要進口,爲避免出現“停工待料”,就需要工藝部門儘早提供準確、全面的原材料需求信息,採購部門可以儘早制定採購計劃。


上鍋工藝信息化解決方案及特點


基於企業縮短技術準備週期,強化交付訂單的能力的需求,工藝信息化是突破口。根據企業的實際業務需求,開目公司爲上鍋提供了極富行業特色的工藝信息化解決方案。該解決方案面向鍋爐行業,集工藝設計與工藝管理與一體,基於集成化、工具化、智能化的設計思想,實現了上鍋焊接、冷作等專業工藝的智能化生成。上鍋工藝信息化解決方案整體框架如下圖所示。



該解決方案具有如下特點:


1設計與工藝的緊密集成


上鍋的產品比較龐大,交貨期又比較緊,不可能等到產品設計全部完成後纔開始工藝設計,爲此本解決方案採用部件或組件一級的協同設計方式,以大幅提高整個產品的開發效率。採用部件或組件一級的協同設計方式要解決一個關鍵問題:設計的產品結構是不斷成長和完善的,其中經常會發生設計更改,這就要解決工藝與設計的產品結構信息同步問題。在解決方案中提供了批量更改功能,可以在一個部件或組件範圍內批量檢索,對找到的內容進行全部刪除、全部用新值替換,或者依據一定的更改條件把內容成批更改。


2專業化CAPP工具


1)參數化冷作CAPP


參數化冷作CAPP是針對上鍋冷作工藝系列化特徵和工作量大而開發的專用系統,主要應用於集箱、管子、膜式壁等。參數化CAPP系統可定義固化大量的工藝知識及工藝流程,利用參數的變化,自動解釋工藝知識和工藝流程,批量生成一批系列件的工藝文件,能依據冷作工藝過程卡和相應的工藝知識庫智能生成履歷卡(COL),且COL卡表格可自定義和擴充功能;能依據冷作工藝過程卡的內容,質量控制點的字典庫和生成規則,智能生成質量控制點。不但大幅地提高了工藝設計的效率,而且基於專家的經驗和知識進行工藝設計,確保了工藝設計的質量。這套系統是國內首創的成果,在系列化產品的工藝設計上廣泛適用,可極大地提高工藝設計效率。該系統在上鍋獲得全面的使用,深得工藝人員的讚許。


2)智能化焊接CAPP


項目針對上鍋焊接工藝複雜、產品安全性要求高等特點,爲解決經驗豐富的工藝師缺乏的問題,有針對性的開發了智能化的專用CAPP系統。直接從產品結構樹上獲得零件清單;各種工藝焊接資源庫自動掛庫查詢;各類彙總表自動生成;焊接材料定額自動生成。這套CAPP系統是爲國內首創,很好的解決了上鍋的焊接工藝問題,也可推廣到其他鍋爐企業及製造業企業,對工藝複雜、知識規則比較多的企業都非常適用。


3複雜產品的設計管理


上鍋的單個產品零部件種類上萬種,零部件結構層次相當複雜,分產品、部件、一級部件、二級部件、組件、一級組件、二級組件、支組件、一級支組件、二級支組件、零件等諸多層次,給產品設計及數據管理造成很大的困難,現在應用的PDM系統擁有強大的漸進式產品設計管理和產品數據管理功能,基於零部組件的產品拼裝設計功能、以及BOM自動展開功能,優先選用標準件、通用件,明顯提高鍋爐產品的設計效率和質量,並降低了成本。


4開放的產品數據彙總


鍋爐產品和工藝設計完成後,均需要統計彙總各種清單。手工統計彙總,工作量大,計算繁瑣,由於在不同的表格中摘抄關於零部組件的如圖號、名稱、材料等信息,重複工作多,而且容易出錯,造成數據的不一致。PDM系統具有基於產品結構樹的BOM統計功能,BOM是CAPP/PDM系統的增值模塊,是開放的工具,報表格式及彙總方式可以定義和配置。可基於類自然語言的配置,彙總的方法、過程、排序的方法、表格的形式等按照上鍋的習慣執行。產品數據彙總結果可以DBF、Excel、Oracle數據表等格式輸出,以給其它系統使用。


5滿足後續集成要求的的集成化工藝解決方案


上鍋的工藝信息化解決方案,架構在PDM基礎上。設計、工藝、供應、質量等部門可以充分共享產品數據。設計信息可以有權限的共享給工藝人員。工藝人員可以直接獲取設計提供的信息,進行焊接、冷作工藝的設計,以及材料定額、工藝裝備的統計彙總。系統提供了文本、數據庫等各種形式的接口,可以爲採購、供應、財務等部門提供產品的信息,實現了工藝信息的電子化快速發佈,規避了採購、供應、財務、質量等部門數據的重複錄入,確保了工藝信息在多個部門之間的一致性。


項目完成情況及效果


■ 完成符合上鍋特點及要求的KMCAPP系統,包含冷做CAPP、參數化CAPP、焊接CAPP


■ 建立材料庫、設備庫、焊接資源庫等通用標準庫,工藝處管膜工藝組、非受壓件組還在工藝資源管理器中建立了自己的節點,包含了常用的設備、彎管機相關工藝參數、工裝、材料、工藝術語及人員庫,使用方便,信息共享程序高。


■ 工已編制諸如長管接頭、厚壁彎管機、放樣作正、管端加工、集箱管加工、節割餘量、水壓試驗、套料、通球、容器工藝、通球計算、膜式厚壁彎等幾十個工藝流程,已在實際工藝設計中得到運用,大幅提高了工藝編制效率及質量。


■ 完成上鍋組織結構及人員錄入工作並分配了權限


■ 實現對上鍋多種規格圖紙識別及展開功能,建立了梅縣、蘇源電廠、台山電廠及納雍電廠的產品結構樹,數據較規範。


■ 實現對電子圖檔的統一管理功能,其中的版本控制能有效解決圖紙有效性的問題


■ 完成符合上鍋產品特點的產品結構關係配置,實現CAPP與PDM的集成功能。


■  完成物料部门发料单的汇总及打印配置