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本文根據福田康明斯智能制造經理邱國生在CIO發展中心組織的“尋訪燈塔工廠 走進福田康明斯”會議上分享整理
縱觀制造業，自動化、智能化、數字化早已成為降本增效、解放人工的主要手段，智能制造轉型成功，無疑為企業帶來更多機遇和生機。了解成功轉型實踐案例，會對正在進行或即将開展智能制造轉型的企業有諸多啟發。在CIO發展中心舉辦的“尋訪燈塔工廠-走進福田康明斯”活動中，福田康明斯智能制造經理邱國生，做了福田康明斯智能制造轉型專題分享，下文為分享的主要内容。
邱國生 福田康明斯智能制造經理
01
福田康明斯及福康智造簡介
1、福田康明斯介紹
各位行業專家，大家上午好，首先歡迎各位來到福田康明斯（以下簡稱福康）。我叫邱國生，來自福康制造工程部，分管智能制造業務，下面我會從制造工程業務的角度，分享福康這兩年的轉型實踐。
關于福康的一些資料給大家分享一下：
福康是福田和康明斯以50：50的比例成立的合資公司，現在總資産超過了72億元人民币，主要客戶是全球100多家OEM主機廠。國内主要是我們的母公司福田，以及江淮、重汽等。我們擁有的發明專利超過了500項，現在總員工超過1600人。2006年簽合資合同，2009年批量投産，從2009年到2017年，我們完成了第一個100萬台發動機的傳遞。2017年到2021年四年，我們完成了第二個100萬發動機的傳遞，這在商用車柴油機領域是一個很大的成就。我們發動機主要應用在輕卡、中卡，即輕型2.8- 4.5，包括客車、重卡、皮卡以及非道路的發電機組合，非道路的挖機、推土機等工程機械。
在2009年福康建廠時，基于康明斯先進的COS管理理念，我們引入了康明斯的全球标準化的CMES制造學習系統，在這個基礎上我們在2017年、2018年做了很多智能化、數字化轉型的嘗試。目前的制造執行系統覆寫了先進的積壓裝配和關鍵的工序，整個産品的測試是奧地利的AVL李斯特研發的專用的冷熱一體的試驗台架。整個工廠中的房間都是全封閉的，空調微增壓設計保證了清潔度，急加工對溫度很敏感，恒溫工廠中的房間保證了其加工精度。
2、福康智造曆程
目前福康的智能制造，已經進入到了裡程碑的階段。回顧一下整個過程：
- 從2009年建廠到2016年之前，我們依靠最初的建廠基礎，引進先進精密的生産制造裝置，應用MES生産制造執行系統，保證了客戶的大批量、穩定品質的高效率傳遞。
- 2017年之後，我們開始嘗試導入先進的生産技術和資料系統提高效率。
- 2018年，福康入選“北京市智造100工程示範企業”，同時就開始做裝置監控、工廠裝置互通互聯項目，也逐漸整理、打包做得好的案例的材料。
- 2019 年底，申請“燈塔工廠”，并在2020年初通過了評選。2020年公司将數字化戰略列入Goal Tree，自上而下推進，進一步精細化智能化。
- 目前獲得了不錯的認證和榮譽：2021 年，獲得北京市的科學技術進步獎，2021年度榮獲智能制造試點示範工廠揭榜機關，2022年北京市企業100強、2022年度北京市智能工廠，2023年還獲得了機械工業聯防會的科技進步獎等。
02
福康智造的詳細介紹
1、福康智造核心驅動力
福康做智能制造轉型的核心驅動力，展現在兩點，一是效率提升，二是價值發現。
- 工廠的效率提升，目标是實作端到端的轉型，從原材料到成品傳遞全流程，貫穿整個工廠和供應鍊，通過智能化、自動化改造，核心系統的搭建，利用物聯網、大資料、機器視覺、仿真數字雙胞胎、故障預測與健康管理等新一代資訊技術，提高生産效率及過程可控性品質水準，減少人工幹預，以及合理計劃持程，物流配送，實作生産、管理和決策的智能優化。
- 價值發現，我們發現有很多問題在行業内、市場上找不到标準的解決方案，比如資料挖掘、擰緊資料的二次檢查等，這些市場上沒有标準産品。是以我們打算自己摸索，我們把很多工程師、專家的經驗變成了産品的模型，并做了标準化處理，希望這套系統首先能賦能康明斯體系内的工廠，為企業自身業務帶來相關降本增效，提高品質的收益；其次，在整個發動機制造行業乃至離散制造業，能提供通用解決方案、标準化接口、容器化部署，賦能社會企業，推進共同進步。
2、福康智造轉型的認知
通過以上兩點， 2020年初，福康成立了一個跨職能的工廠，包括五個大部門的一個虛拟團隊，還有一個MRG的組織，花了将近兩個月的時間，進行了大量的頭腦風暴，做出了轉型白皮書。白皮書裡介紹了五大内容：
- 第一個是業務子產品：哪些内容需要做數字化轉型，需要提高效率？我們進行了詳細的二級流程梳理，同時去找相應的行業标準作為理論基礎；
- 第二個是體系架構，包括智能制造基礎設施、智能工廠網絡層級、數字化建設與生産仿真、數字化營運、智能物流、智能制造标準體系等；
- 第三個是組織結構，我們重新成立了一個實體組織和一個大的跨職能智能制造虛拟團隊做支援；
- 第四個是資源保證，做這件事情要有投入、有收益、有認可，要做到跨職能打破壁壘的合作；
- 第五個是有收益之後，建立文化意識，擁抱變革，開放合作。
福康做具體項目都是以業務需求為主導，發現工作中的痛點，我們尋求解決方案，在此過程中堅持系統工程、創新驅動和可持續發展，這也是我們BFCEC智能制造推薦的基本原則。
我們評審項目，要看ROI的回報是多少年，對人機工程、環境的影響，都是考慮内容。我們整個改進是從自動化、數字化和智能化三個方向來做，簡單來說就是把人工從繁重的重複的勞動工作中解放出來，用資料做檢測，由系統自動決策。
03
福康智能制造的場景案例
關于福康的智能制造，有幾個經典場景想和大家分享一下：
場景案例1：協作機器人
協作機器人的主要目的，是解放生産操作人員，讓他們去做更有意義的事情，同時保證産品品質、防措一緻性、降低生産成本等。
為什麼選擇協作機器人呢？有四個大的原因：
- 第一，部署靈活，我們的老工廠2009年投産，新工廠是2013年投産，産線的空間比較老舊，這就限制了我們改造産線空間的技術，協作機器人非常靈活，沒有控制器，有一個底座就可以了；
- 第二，簡單易用，它的整個維護、子產品化和拖拽式的程式設計大大降低知識壁壘，我們經過一周的教育訓練，維護技師、生産人員都可以上手做簡單的操作和維護；
- 第三，使用成本低，價格比工業機器人要便宜很多；
- 第四，安全可靠，它可以和人進行同場景、同區域作業，不需要圍欄。像機加工除毛刺有一定危險性是有圍欄的之外，其他的像擰緊、裝配、貼碼等，都不需要圍欄，空間占用更小。
場景案例2：平台标準化
我們現在有兩套标準的平台，一個是IT自研的平台，一個是之前一直用的海康平台，這兩個平台現在都做到了标準化。它的四大功能，包括給機器人做視覺引導定位、零件有無的檢測、缺陷的檢測和錯率的檢測，都實作了标準化。
場景案例3：智慧物流
在智慧物流方面，內建了移動機器人控制系統RCS和倉儲管理系統WMS，連結生産MES系統，以及ERP系統，四者無縫對接，做到生産與物流管理的系統化、一體化、透明化和智能化。我們從2015、2016年就開始引入第一代的AGV，近兩年引用的新型的AGV都是雷射的，同時我們也建了好多原材料和小元件的立體庫，這些排程系統、庫位管理和我們的MES、ERP是無縫連結的，在整個流轉過程中，一部分半成品和零部件已經不需要人工分揀配送了，入場是自動收貨，卡車到了之後貨自動下來，自動掃碼、分揀，由叉車自動運到線上，今年下半年還會有很多物流效率提升的改造。
場景案例4：智慧物流
獨立的系統、資料，對分析、決策是沒有太大的幫助的，需要把生産、裝置、管理資料、供應鍊資料都集合在一起，形成資料的流動和多元度的分析，才能大大提高了工程師的效率。可視化看闆，就是把工廠所有的資料都集中到一起，我們想要哪個次元的資料，工程師就可以擷取。
可視化看闆，可以實作直覺、精确、實時、內建、融合、協同等效果，最自然、全景式、如實地描述和反映生産和裝置等實體的狀态，精确的實體、位置、數據、業務、工藝邏輯的描述等，并實時同步更新資料；基于移動網際網路技術，在手機、PAD等移動終端上實作可視化，基于大資料雲計算的挖掘分析與預測預判，基于BI分析與輔助決策。
場景案例5：标準核心系統
我們的标準核心系統，比如前面提到的品質管理、生産管理系統、能源管理、物流品質系統、裝備全程資料管理和智能工藝開發系統等等。其中裝備全程資料管理和智能工藝開發系統這兩項是依托于第三方定制開發的，其他的都是福康自己設計開發的，整個知識産能在福康，由代碼公司實作産品化。
場景案例6：機器學習
我們現場應用線上監測，實作對品質的把關，将現場很多關鍵工作，通過前端的 PLC、傳感器和素材，建立相應的規則；通過雲端的分析平台，拿到剛才提到的所有标簽資料，比如後市場的回報資料、保養周期的資料等，給它們反向打标簽，優化機器深度學習的資料模型。
場景案例7：機床智能化改造
2019年我們做的比較成功的事情，是把機床智能化改造了，加了很多傳感器，包括溫度、震動、功率等，打通了整個機床的通訊，取到了機床上大量标簽資料，包括員工、訂單、條碼資訊等，類似于坐标，拿到之後我們開發了五大功能：
- 第一個是裝置健康狀态監測，可以實時知道裝置健康狀況，當出現異常時，可以馬上采取措施，避免異常停機帶來的損失。
- 第二個是刀具磨損監控，刀具是我們的生産工具，如何控制它的加工介數，原來都是靠工程師的經驗判斷；現在有了這套系統，就可以通過資料評價，還可以對加工品質進行預測，這是一個大理念的變化。
- 第三個是加工品質預測。之前所有的檢測都是事後檢測，加工完或者裝配完之後再去檢測，這不增值，隻是保障産品100%合格。現在我們把事後的檢測前置到事中了，在加工過程中擷取了很多資料，用模型探測，做到實時品質預測。
- 第四個是加工過程異常檢測。在加工過程中，一般會監測正常的磨損，但是會有異常情況，比如斷刀、鋒刃、調刀不合格等。現在通過這個模型可以實作異常情況監控了。
場景案例8：防碰撞保護
以前福康的現有檢測都是人工來操作的，每年避免不了會有一些機械手、刀具的碰撞。原來的碰撞是靠機床電機的電流環過載引發停機的，損失很嚴重，一般軸承或者機械手的大臂都會損傷、變形。現在我們通過自動化實作了檢測與防碰撞保護，給這些關鍵裝置和部件加了震動的加速度傳感器，在機械碰撞的一瞬間，3毫秒到5毫秒給一個機械信号，就會有IO闆卡引發快速機停，整個機停時間從500毫秒降到30到50毫秒，在此情況下，現在再去修理撞擊，隻需要更換刀具，或者簡單修理一下就行了。
場景案例9：擰緊分析軟體
為了滿足後期修複的維護，整個精加工之後的産品要組裝在一起，95%的零件是螺栓連接配接的，螺栓依靠電動擰緊工具擰緊，通過監控扭距和角度去管理擰緊品質，但最終的監控效果，會因為現場操作人員的習慣、來料多少與品質、塗層有沒有油和異物等因素，影響擰緊的過程品質。福康通過開發的擰緊分析軟體，就可以把這些常見的十幾大問題實時地在雲端再做檢查，實作雙重的檢查稽核。
目前，福康已經有很多監控手段，但是沒法覆寫到所有的環節。是以我們從資料通訊、資料存儲、對模型和應用的低代碼開發，都做了解耦和标準化，友善拆分或者整體打包，賦能給兄弟工廠。
福康是非常傳統的制造業企業，我們期望通過更多的實踐來疊代和優化生産業務與工廠智能化，并在合适的時機場景裡，給到行業可借鑒的成果。
謝謝各位專家，以上就是我的分享。
END
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本文經CIO發展中心授權轉載