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關鍵詞:制造產品;智能集成;報價系統;非結構化;自學習
Research on an intelligent integrated quoting-price system for manufacturing-products
Abstract:Developing a quoted-price system for manufacturing productions is often in relation to many factors between construction and non-construction.Because of the professional limity,its functions was singleness.So this paper proposes a new conception and measure for it,an intelligent integrated quoting-price system for manufacturing-products to discuss.
Key words:manufacturing products;intelligent integrated;quoting-price system;non-construction;self-learning
1 引言
產品報價是指供貨企業(yè)或公司響應客戶詢價,對客戶所詢目標產品報出的價格和對客戶其他要求所作出的答復。產品報價作為一種經濟現象,在市場運行的局部,處在市場活動中的供求雙方由于信息的阻滯,不能順利達成均衡,往往在不均衡狀況下,作出種種選擇?,F實經濟活動中,客戶的詢價請求和廠商的報價之間的談判、平衡、交易等等,就是這種經濟不均衡性的表現,產品報價這一課題則基于這種現象而存在。雙方交易達成的最終報價則是需求價格和供給價格之間的某一變數,是暫時的“平衡價格”,而不是均衡價格。制造產品,特別是比較復雜的產品報價,需要許多領域人員的協調工作,如技術、財力、商務等,必須考慮各種結構化的和非結構化的因素,其中結構化因素如技術參數、結構參數、工藝參數、制造成本、費用分配比例等比較易于確定的因素。而非結構化因素如最終利潤率、贏得定單的幾率等,則需要考慮企業(yè)內外環(huán)境等眾多不確定因素。目前國內外一些研究人員進行了部分產品報價系統的研究與開發(fā),如組合機床、冷庫、工業(yè)爐、通風機等報價系統,這些成果大大促進了這一課題的展開和深入。本文提出一種新的系統結構與方法進行研究。
2 制造產品智能集成報價系統的提出
從信息系統的角度考慮,整個報價過程是一個信息流動和信息處理的過程。包括信息的產生、信息的傳遞、信息的處理、信息的存儲。具有很復雜的信息流,涉及到銷售、經營、設計、會計、生產計劃、采購等等,這種信息流在相關部門或相關人員之間的傳播如圖1所示。
圖1 制造產品報價的信息流
其中的結構化因素,如技術參數、需求批量、價格范圍、質量保證、成本要求等所對應的技術報價和財務報價比較易于確定或決策。而非結構化因素,如競爭對手的報價、利潤率、可能的定單確定率、技術財務風險等,由于資料或信息欠缺難以作出完美或滿意的決策。
目前,國內外所開發(fā)的報價系統依其功能大致可以分為五類,即商務型報價系統、生產型報價系統、工程型報價系統、投標型報價系統和集成型報價系統。工程型報價系統,實際上是產品選型、初步設計加成本估算,其最終報價的形成有待提高;而商務型報價系統,其全部價值是基于產品成本而做的加價判斷或推理。二者各自凸現了自己的重點,如前者對報價的結構化問題處理較好,而后者對報價所涉及的非結構化問題研究得很深刻。然而,制造產品的報價應該是技術報價、財務報價及商務報價的連貫和結合,必須能夠處理報價決策所需確定的結構和非結構化因素。
制造產品智能集成報價系統概念基于智能決策支持系統(IDSS Intelligent Decision Support System),集成產品報價系統的目標,就是要使它能夠根據客戶的詢價請求制定相應的產品報價設計及根據企業(yè)內外復雜因素制定多種可行的報價方案(包括技術、財務、商務的報價方案),并輔助決策者選擇滿意方案,輔助實現企業(yè)的經營目標。同時,在系統接受和處理報價項目的過程中,不斷學習和積累報價知識和經驗,自我完善報價的非結構化部分。
近年來,中車株機十分注重加強創(chuàng)新體系和創(chuàng)新能力建設,先后參與了我國“制造強國戰(zhàn)略研究”、“工業(yè)強基戰(zhàn)略研究”及“中國制造2025”規(guī)劃制訂,以推動“中國制造”向“中國智造”轉型升級。
轉向架智造車間建設
去年,中車株機的軌道交通車輛轉向架智能制造車間項目以全國第一名的身份入選國家2015年智能制造新模式專項。
轉向架作為軌道車輛結構中最為重要的零部件之一,起著導向、支撐車體、減震運行的作用,對軌道交通產品的安全、平穩(wěn)運行至關重要。其轉向架生產主要分布在車輪、車軸、構架及組裝四大區(qū)域。
“實現轉向架智能化制造,總體而言,就是要在中車株機率先建立的三維工程化平臺基礎上,集成MES、ERP等信息系統和智能化硬件設備,實現轉向架研發(fā)、工藝、仿真驗證的數字化,制造過程、信息采集、物料配送、質量管控的智能化。”中車株機投資與規(guī)劃部技術改造主管趙君說。目前,國內的轉向架工藝環(huán)節(jié),主要還是以人工分散作業(yè)為主,在轉向架智能制造項目實施后,轉向架產品的設計、工藝和制造過程,將通過信息化平臺,實現整個制造過程的有機統一。
不僅如此,趙君提到,未來的轉向架智能制造車間,制造工藝只是其一,更重要的是要在生產全過程中,實現有效的監(jiān)控和管理。
“生產設計、設備、模具、物料等信息將自動通過信息化采集,并與后臺系統進行信息連接,實現實時質量管控。”趙君介紹說。按照設想,到2018年4月,智能車間項目竣工后,企業(yè)的生產效率、資源綜合利用率將大幅提升,運營成本和不良產品率將大幅度下降,企業(yè)的整體競爭力將大幅度提升。
實現協同制造
之前,中車株機在BOM信息管理設計階段、制造階段使用了不同系統,系統之間沒有互連互通、順序連動,造成設計、生產信息不暢,增加了不必要的經營成本。另外,還存在BOM多系統管理,數據源不統一、BOM的變更管理采用系統外流轉,導致BOM同步管理失控以及BOM的多工廠協同沒有實現等問題。為了解決這些問題,實現設計、工藝、制造的BOM協同,中車株機制定了詳細計劃。
首先,在TC系統中產品設計員在產品設計階段通過NX工具軟件完成設計BOM的搭建。
其次,工藝部工藝員在工藝流程劃分階段依據設計BOM完成生產項目號與工藝批次設置、多工藝流程編制、工藝流程表輸出與審批、原材料定額編制、工藝消耗定額編制,通過ERP接口程序完成流轉件拆分與工藝BOM輸出。
最后,現場工藝員在結構化工藝編制階段依據工藝BOM完成工藝輔材定額編制、搭建標準工藝路線、工序物料分配、工裝工藝零件分配、工藝規(guī)程輸出與審批,通過ERP接口程序將工序BOM進行調整組合輸出制造BOM。
除了要在BOM上實現生產、工藝、制造的協同之外,中車株機還通過采用EAS系統實現了智能制造過程的全面協同。
EAS系統實現了四個方面的協同,第一是設計的協同,要做設計和制造的一體化。第二,在新的物聯網+領域,C2M是一種常態(tài),如何滿足個性化的定制,計劃層是非常重要的。第三是功能協同,如何更好地與供應商協同。第四是工廠協同,從材料到部件到產品,實現多個工廠之間的協同。EAS要把數據拿到執(zhí)行層和運營層,要把生產運營數據、設備運營數據和質量體現數據集成拿過來,最后形成一個大數據,然后基于這些大數據去優(yōu)化企業(yè)的設計生產。
從高速重載到綠色智能
綠色制造是一種全新的生產方式,是產業(yè)轉型的必由之路。中車株機公司一直致力于綠色軌道交通發(fā)展,運用綠色設計減少碳足跡,開發(fā)綠色產品滿足用戶需求,推行清潔生產,實現節(jié)能減排,研發(fā)中低速磁懸浮列車、超級電容儲能式現代電車、雙能源地鐵工程維護車等綠色產品,打響了軌道交通的綠色品牌,成為綠色制造的先行者。
【關鍵詞】互聯網;信息采集;RFID;條形碼技術
0 引言
物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸,它利用感知技術與智能裝置,對物理世界進行感知識別,通過網絡傳輸互聯,進行計算、處理和知識挖掘,實現人與物、物與物之間的信息交互和連接,達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的。
早年韓國兩大造船企業(yè)大宇造船和三星重工就已經開始在船舶智能化建造技術方面部署了一些具體的實施方案和規(guī)劃。2011年韓國大宇造船開發(fā)了分段制造過程生產管理系統,通過互聯網技術將造船中期計劃系統的包括各個工作子系統、分段運輸系統和質量控制系統的所有信息綜合集為一體,使管理人員能及時、準確地掌握工作過程中的任何偏差,得以迅速采取措施加以糾正。三星重工于2002年提出了“數字化船廠”的發(fā)展目標,擬投資60億韓元建成一套數字化造船系統,可在虛擬化環(huán)境下模擬從開工到下水的整個造船過程。通過與CAD 系統的接口,該系統可在實際生產前對人力負荷、建造方法、物流及自動化應用等建造過程進行快速模擬和優(yōu)化,大幅提高生產效率,預計每年巨濟船廠因此可以削減船塢的成本400 億韓元。但中國目前智能化和數字化程度相對較低,生產節(jié)奏與日韓這些造船強國完全無法相提并論。
本文在前期研究成果的基礎上,通過研發(fā)一套信息采集系統,可實現對于船廠數據的充分準確采集,實現對船廠人員,材料,經濟調動的全局掌控,通過RFID技術及相應傳感器技術記錄工廠操作人及操作人信息、加工參數等,若出現質量問題后,可快速確定責任人和操作歷史數據,方便問題分析。
1 緒論
數據采集的對象是分段裝配預處理,焊接,切割等信息,該信息主要包括操作人員、裝配零部件、施工技術參數等,通常采用傳感器實現信息轉化成數字信號。其中對于操作人員、施工地點信息的采集主要采用RFID無線射頻技術;零部件識別采用條形碼技術;焊機技術參數采集主要是采用專業(yè)傳感器,主要涉及到模數轉換、去噪濾波等技術。同時還需要通過單片機對各采集模塊進行整合,研發(fā)分段加工設備信息采集的下位機。
2 智能建造車間數據采集系統的關鍵技術
2.1 RFID技術在船廠智能車間中的應用
在船廠的船體分段智能建造車間中有三處需要用到RFID技g。第一,鋼材在預處理之前需要對其貼上電子標簽存放在堆場以記錄其在堆場存放位置和鋼材材料、用途等信息,通過射頻無線電波與安裝在堆場入口和出口的電子標簽讀寫器進行數據的交換,并且將數據顯示在上位機上。第二,對鋼板切割后的零部件進行管理,將性質與用途相同的零部件存放在同一托盤,將托盤貼上電子標簽,存放在車間相應的位置上。第三,工人刷采用RFID技術的工作卡工作,當某一工人使用焊機時,用自己的工作卡啟動焊機,工作卡上貼有電子標簽,焊機上裝有對應的讀寫器,當工人啟動焊機時,焊機會自動記錄工人的所有身份信息、當前的工作內容和焊機此時的焊接參數等信息,并且將數據顯示到焊機的顯示屏和上位機上。
2.2 條形碼技術
2.2.1 條形碼技術的定義及優(yōu)點
條形碼是將寬度不等的多個黑條和空白,按照一定的編碼規(guī)則排列,用以表達一組信息的圖形標識符,通常用條形碼掃描儀來讀取其內對應的唯一的信息。由于條形碼技術具有掃描操作方便易行、條碼制作簡單、信息采集速度快、信息采集量極大等優(yōu)點,使其被廣泛應用于諸如物流、醫(yī)學、零售業(yè)等的大領域。
2.2.2 條形碼技術在船廠智能車間中的應用
板材經過前期預處理后,需要在船廠的智能分段建造車間進行下一步的切割工作。由于目前船廠板材切割大都使用傳統方法,效率極低,耗費大量時間。故本系統采用條形碼技術,制作出載有板材類型、板材尺寸參數等信息的條碼,將其貼在對應的板材上,當工人用條形碼掃描儀讀取條碼時可得板材信息,再通過與庫文件中記載的相應板材信息進行對比從而找出板材的切割圖形及切割尺寸等信息。同樣,此技術也被應用于接下來的零部件焊接過程中。通過條形碼掃描儀掃描兩塊零部件采集相應的焊接參數,判斷零部件此時能否被焊接,通過對比不同零部件的焊接參數等信息,判斷兩零部件之間是否有焊接關系,從而避免了焊接順序、焊接過程出現不必要的差錯,對于提高建造車間工作效率有極大的幫助。
2.3 傳感器技術
傳感器技術廣泛應用于各個領域,生活中的各個角落都離不開傳感器,船廠也不例外。作為一種極為方便的信息采集裝置,本系統用到溫濕度傳感器,用于采集在預處理、板材切割、焊接、倉庫管理等各個階段的溫度以及濕度。用到電流及電壓傳感器,采集各個焊接過程中用到的電流及電壓,通過傳輸系統上傳到數據庫進行對比,判斷焊接過程電流及電壓等參數是否合理,從而保證了焊接過程正確進行,減少材料損失。
3 系統總體框架
【參考文獻】
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智能建筑是傳統建筑工程和新興信息技術相結合的產物。
智能建筑是指運用系統工程的觀點:將建筑物的結構(建筑環(huán)境結構)、系統(智能化系統)、服務(住用、用戶需求服務)和管理(物業(yè)運行管理)四個基本要素進行優(yōu)化組合,以最優(yōu)的設計,提供一個投資合理又擁有高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全的環(huán)境空間。智能建筑物能夠幫助建筑物的主人,財產的管理者和擁有者等意識到,他們在諸如費用開支、生活舒適、商務活動和人身安全等方面得到最大利益的回報。
其中結構和系統方面的優(yōu)化是指將4C技術(即Computer計算機技術、Control自動控制技術、Communication通信技術、CRT圖形顯示技術)和集成技術(Integration)綜合應用于建筑物之中,在建筑物內建立一個計算機綜合網絡,使建筑物智能化。
2建設智能建筑的目標
智能建筑要滿足兩個基本要求。
(1) 對使用者來說,智能建筑應能提供安全、舒適、快捷的優(yōu)質服務,有一個有利于提高工作效率、激發(fā)人的創(chuàng)造性的環(huán)境。
(2) 對管理者來說,智能建筑應當建立一套先進科學的綜合管理機制,不僅要求硬件設施先進,軟件方面和管理人員(使用人員)素質也要相應配套,以達到節(jié)省能耗和降低人工成本的效果。
3智能建筑的系統構成
智能建筑是樓宇自動化系統(BAS:Building Management Automation System)、通信自動化系統(CAS:Communication Automation System)和辦公自動化系統(OAS:Office Automation System)三者通過結構化綜合布線系統(SCS:Structured Cabling System)和計算機網絡技術的有機集成,其中建筑環(huán)境是智能建筑的支持平臺。
3.1樓宇自動化系統
BAS的功能是調節(jié)、控制建筑內的各種設施,包括變配電、照明、通風、空調、電梯、給排水、消防、安保、能源管理等,檢測、顯示其運行參數,監(jiān)視、控制其運行狀態(tài),根據外界條件、環(huán)境因素、負載變化情況自動調節(jié)各種設備,使其始終運行于最佳狀態(tài);自動監(jiān)測并處理諸如停電、火災、地震等意外事件;自動實現對電力、供熱、供水等能源的使用、調節(jié)與管理,從而保障工作或居住環(huán)境既安全可靠,又節(jié)約能源,而且舒適宜人。
BAS按建筑設備和設施的功能劃分為十個子系統。
(1) 變配電控制子系統(包括高壓配電、變電、低壓配電、應急發(fā)電等),主要功能有監(jiān)視變電設備各高低壓主開關動作狀況及故障報警;自動檢測供配電設備運行狀態(tài)及參數;監(jiān)理各機房供電狀態(tài);控制各機房設備供電;自動控制停電復電;控制應急電源供電順序等。
(2) 照明控制子系統(包括工作照明、事故照明、舞臺藝術照明、障礙燈等特殊照明),主要功能有控制各樓層門廳及樓梯照明定時開關;控制室外泛光燈定時開關;控制停車場照明定時開關;控制舞臺藝術燈光開關及調光設備;顯示航空障礙燈點燈狀態(tài)及故障警報;控制事故應急照明;監(jiān)測照明設備的運行狀態(tài)等。
(3) 通風空調控制子系統(包括空調及冷熱源、通風環(huán)境監(jiān)測與控制等),主要功能有監(jiān)測空調機組狀態(tài);測量空調機組運行參數;控制空調機組的最佳開/停時間;控制空調機組預定程序;監(jiān)測新風機組狀態(tài);控制新風機組的最佳開/停時間;控制新風機組預定程序;監(jiān)測和控制排風機組;控制能源系統工作的最佳狀態(tài)等。
(4) 交通運輸控制子系統(包括客用電梯、貨用電梯、電動扶梯等),主要功能有監(jiān)測電梯運行狀態(tài);處理停電及緊急情況;語音報名服務系統等。
(5) 給排水設備控制子系統,主要功能有監(jiān)測給排水設備的狀態(tài);測量用水量及排水量;檢測污物、污水池水位及異常警報;檢測水箱水位;過濾公共飲水、控制殺菌設備、監(jiān)測給水水質;控制給排水設備的啟停;監(jiān)測和控制衛(wèi)生、污水處理設備運轉及水質等。
關鍵詞造氣;節(jié)能降耗;優(yōu)化;平衡;操作
前言
湖北省黃麥嶺磷化工有限責任公司30萬t/a磷酸二銨工程配套8萬t/a合成氨裝置于2011年9月投產,設計以型煤為源頭固定床間歇制氣系統,6臺2800固定床造氣爐供滿負荷3機生產(壓縮機型號6M32-180/314)日產合成氨240t。受國內磷化工市場疲軟、產能過剩的大環(huán)境影響,磷酸二銨生產成本控制關系到企業(yè)生存與發(fā)展,中間原材料液氨成本控制是重要途徑之一。煤氣化爐的氣化效率高低直接影響到合成氨節(jié)能降耗效果,合成氨造氣系統節(jié)能降耗成為企業(yè)生產的重要工作之一。
1原料煤質量過程控制
以型煤為源頭的合成氨生產,粉煤成型技術制作煤棒的質量好壞直接影響到煤氣化效果,加強煤棒制作過程控制,提高入爐煤棒質量。1.1多煤種合理搭配根據煤炭市場行情,加大合成氨原料煤庫存量,保證原料煤有效庫存量在5000t以上,以山西大寧煤為主、摻配粘結性好的趙莊煤,按3:1比例搭配,同時消化少量煙道灰和返料,通過科學合理搭配,煤棒質量有明顯提高,原料返料率從13%降至10%以下。1.2穩(wěn)定原料煤水分從貨場調回末煤,睛天先進露天曬場,均勻鋪開晾曬后再進干煤棚,原料煤水分控制在8%以下,防止原料煤水份高,在鼠籠粉碎機內結疤,粉碎粒度粗,降低腐植酸鈉粘結效果。1.3嚴格控制粉碎粒度為保證原料煤棒機擠壓成型,嚴格控制原料煤粉碎粒度,粒度≤3mm顆粒的要達到90%以上,粉碎粒度數據量化跟蹤記錄,及時更換鼠籠。1.4加強煤棒機管理嚴格控制煤棒機電流在380-400A區(qū)間,定期更換棒機螺旋。采用顆粒強度儀測定棒機熱棒強度,使棒機出來的濕棒強度控制在45N以上。1.5多級篩分降粉末量濕棒經烘干窯烘干成干煤,經過一級篩分后含煤粉末量仍較多,經過外出考察學習后,在入爐輸送皮帶下料口至每個入爐煤倉處加裝格篩,二級篩分有效降低入爐煤含粉末量,入爐煤棒有效量大幅提高。
2造氣系統蒸汽平衡控制
在風量一定的情況下,煤氣化爐的入爐蒸汽量大小直接影響造氣爐況、發(fā)氣量及氣體品質。目前合成氨裝置配套1臺25t/h三廢爐供蒸汽,合成氨分廠產耗蒸汽系統不平衡導致供應造氣蒸汽緊張,造氣蒸汽量不充足成為現階段制約合成氨裝置穩(wěn)產、高產的瓶頸。針對這一現實,優(yōu)先從造氣系統內部控制蒸汽平衡。(1)降低入爐蒸汽溫度、增加入爐蒸汽量。造氣入爐蒸汽溫度由220±10℃降為180±10℃,控制在180℃左右,增加供造氣用蒸汽的三廢爐出口減溫、減壓器噴水量,降低蒸汽溫度,增加蒸汽量3-4t/h,彌補造氣蒸汽不足。通過增加造氣入爐蒸汽密度,增加入爐蒸汽量,同時降低上、下行溫度,減少上、下行熱量損失,增加氣化層溫度,降低熱量流失。此關鍵控制點的優(yōu)化,打破原來的入爐蒸汽采用高溫蒸汽的操作控制方法。(2)調整入爐蒸汽用量的平衡。3臺造氣爐為一個單系統,由于造氣蒸汽供應不足,2個系統蒸汽緩沖罐未起到應有的作用。為提高入爐蒸汽用量,造氣入爐蒸汽總管至蒸汽緩沖罐近路閥開4-5圈,造氣爐蒸汽手動門各加1圈,風機出口閥門開啟度由50%調到55%,增加爐子負荷,提高產氣量。(3)適當提高炭層,增加蒸汽在造氣爐內反應時間。將造氣爐空程由1.8-2.0m調整到1.6-1.8m,適當提高炭層,增加蒸汽在造氣爐內反應時間,提高蒸汽分解率和利用率,減小蒸汽損耗,同時降低洗氣塔負荷。
3統一工藝操作方法
一個煤制氣階段可分為兩大部分:吹風和制氣。吹風時,原料煤燃燒,炭層積蓄熱量,氣化層溫度逐漸升高,為制氣階段提供熱量。制氣時,熾熱的炭和蒸汽反應,主要生成H2和CO,其次是CO2??此坪唵蔚幕瘜W反應過程,實際操作控制比較復雜,需要結合實際情況,不斷調整優(yōu)化造氣工藝操作指標,穩(wěn)定爐況,提高單爐產氣量,達到合成氨造氣節(jié)能降耗的目的。(1)采用120s制氣循環(huán)時間。和同行相比,湖北省黃麥嶺磷化工有限責任公司合成氨裝置的型煤烘干能力偏小、干煤棒水分偏高、煤棒質量較差,造氣爐況難以穩(wěn)定。針對這一狀況,首先對造氣DCS控制參數進行調整,每10-15個循環(huán)拉一個完全上吹,解決爐況板結問題;其次將造氣循環(huán)時間140s(吹風為26s、上吹27s、下吹53s、二次上吹8s,吹凈6s)改為120s(吹風為23s、上吹27s、下吹56s、二次上吹8s,吹凈6s),以減少造氣爐上、下行溫度波動,穩(wěn)定爐況。(2)控制上、下行溫度波動、縮小溫差。利用制氣時間分配、查看下灰質量好壞,爐條機轉速控制調節(jié),減少上、下行溫度波動、縮小溫差,減少熱量損失。上行溫度由360℃降到330℃,下行溫度由190℃提高到了250℃以上,上、下行溫差由170℃降到80℃。(3)減小爐條機轉速、調整下灰次數。對造氣爐設置自動炭層測量桿,減小爐條機轉速,穩(wěn)定碳層高度,由原來每班下灰5次改為下灰4次,確保造氣爐下灰的數量與質量,原料消耗大幅降低。通過對合成氨造氣系統操作工藝指標的不斷優(yōu)化,實踐證明其優(yōu)化調整方向是正確的,造氣崗位人員統一操作方法,改變過去“犧牲爐況、不顧煤耗保產量”的錯誤觀念,將“保爐況”放在造氣生產的第一位。
4結語