编者按：中小企业如何实现从自动化到数字化转型，文体用品制造企业都在探索之中。浙江永康的立久佳公司通过实施“跑步机金工产线数字化改造项目”取得了成功经验，并且无私地将项目过程细节与行业同仁分享，协会在2022年第九届会员大会上予以推荐。

一、企业概况

浙江立久佳运动器材有限公司成立于2006年，位于永康城西新区，是专业生产跑步机等健身器材的国家高新技术企业(公司与西安交通大学、浙江大学永康五金研究院等多家大专院校开展校企合作，建有浙江立久佳高新技术企业研究院,拥有授权专利56项，自2021年开始每年至少新增10项以上专利，2020年3项新产品列入省级新产品试制计划项目并通过验收)。公司产品销往全球70多个国家与地区,连续5年在永康市纳税排名百强，2019-2021年连续三年跑步机行业出口排名金华地区首位。公司在数字化转型上敢于创新，定制了体育休闲行业金工数字化流水线，提升改造效益显著，生产效率获得了大大的提升；国际市场利用线上阿里巴巴国际站、脸书等社交媒体提升公司曝光率，主动拓展“一带一路”沿线新客户，外贸客户从60多个国家增长到70多个国家；国内市场新增与行业巨头“荣耀”、“小米”、“华为”等知名品牌达成战略合作伙伴，品质升级的同时，国内市场销量也稳步提升。2021年实现产值7亿，纳税2500万，分别同比增长58.6%和60%，为体育休闲行业增色不少。

公司在获得省市一系列荣誉称号的同时，先后通过了ISO14001环境管理体系认证、ISO45001职业健康安全管理体系认证，知识产权管理体系贯标认定，国家“两化”融合管理体系贯标认定，浙江制造“品字标”认证等荣誉，通过永康市“企业数字化制造-跑步机金工产线数字化改造项目”竣工验收。

二、数字化改造背景

随着公司的快速发展，订单暴增，原来的生产运营模式已经远远不能满足业务需求，信息不能互通，车间在制品数量信息不能实时获取，生产计划不能获取实时库存，无法精确进行排产，每天耗时开物料沟通会来确定未来3天的排产计划。2021年恰逢永康市经信局在体育休闲行业挑选五家数字化改革示范企业，立久佳作为行业龙头企业理应在行业的方方面面均成为表率，当即向市经信局申请入库试点示范企业名单，经信局在全市体育休闲行业进行摸底调查，严格筛选后，立久佳最终入选行业数字化改革试点企业。

三、数字化改造过程

入选企业要在六个月内完成规定产线的数字化改造，立久佳成立了“数字化项目组”，项目组根据总工期研究改造方案，金工产线目前有激光切割自动化线、焊接自动化线、打磨自动化线，如何将激光切割自动化、弯管自动化、焊接自动化等工艺进行串联等问题成为本次改造需要突破的关键点。围绕一系列难点，依据项目设计原则，进行方案的筛选确定以及项目的实施。

(1)项目设计原则

公司总经理提出方案设计原则：

(一)项目的技术性能和质量指标要达到国内先进水平，同时要求项目的维护保养、软件编程简便、操作简单、易于掌握。

(二)项目整体设计要求经济实用。

(三)项目设计软硬件选用遵循可靠性与安全性。

设计方案确定

项目组与项目总承包商经过多次的研究，以及多次的调整，最终确定数字化改造方案。通过把原有的激光切割自动化线、弯管自动化线、焊接自动化线、打磨自动化线等设备工艺串联，总体布局包含主线与分线：主线一为按摩机固定管工艺，工人将管材放置在自动上料架上，自动完成切管、冲孔两个工序。主线二为底座弯管工艺，工人将管材放置在自动上料架上，自动通过机器人搬运完成割孔切断、弯管、钻孔、攻牙等工序。主线三为立柱管工艺，工人将管材放置在自动上料架上，自动完成割孔切断工序。主线四为总体焊接工艺，机器人将按摩机固定管、底座弯管、立柱管三种管材及套管、固定转动片和小套管三种小配件放置在组立焊接工装上，完成机架的总体焊接并进行压型。分线为短按摩机弯管，工人将管材放置在自动上料架上，自动通过机器人搬运完成切断、弯管、冲孔工序。

项目建设现状

3.1装备自动化

通过购置六轴机器人、翻板式多用激光切割机、三卡盘数控激光切割机、高速激光切割机、全数字多功能焊接机等国内领先水平的自动化产线设备，实现方案要求的装备自动化。

3.2装备数字化

装备数字化平台建设主要包括设备层、数采监控层。设备层功能是将现场设备以网络节点的形式通过现场以太网及功能模块的结构，完成数据撷取。数采监控层：负责所有采集数据的集中处理、存储，并实现集中管理、操作以及与外部网络的数据交换。平台在整个智能制造项目中处于承上启下的关键作用，向上负责工艺数据，设备数据的采集、提取、存储；向下实现智能管理，管控上层智能运用，并提供数据基础。控制系统数据采集方式，自动化控制系统具有标准的数据通讯协议，通过数据采集网关机实现实时数据库服务器和控制系统的链接，具体链接方式为：系统安装KepserverEx,通过网络将数据采集到服务器，过程数据存储在网关机。自动将本地数据存储到实时数据库。这保证了数据不丢失，由于网关具有隔离控制网与管理网的作用，具有更高的安全性，保证控制系统的运行安全。

3.3生产过程管控

项目通过导入制造执行系统(MES)，实现对生产制造过程的管控。

(1)对车间、产线、工位、人员、班组等资源进行基础建模，对物料、缺陷、返修、异常等基础数据进行定义，对基于角色的功能权限进行管理。业务系统的功能执行层将以此为基础进行构建。

(2)工厂建模

工厂建模将工厂按照层级进行划分，分为工厂级、车间级和产线级进行结构化划分。

(3)工位管理

具体到不同的生产线后对生产工位进行管理，不同生产线参照产品、工艺和空间位置等进行合理定义。

(4)班制管理

根据不同的工作时间安排，将日常时间分为不同的班制。

(5)班组管理

为将人员划分为不同班组，组装生产线主要以班组为考核及结算单位，流水线同一班组共同作业。

(6)用户、权限

用户、权限分配等管理，设定用户的使用功能权限，以及用户的基础信息如邮件地址、电话号码等，相关功能模块可以使用作为自动信息接收等。

(7)物料管理

对生产产品编号进行管理，也可从ERP进行数据同步，此基础资料为生产作业流程管理所必须数据，相关工艺过程、质检标准等信息均为产品相关。

(8)工艺及作业指导书管理

针对生产工艺流程进行管理，规范作业流程和信息采集术语，应用部分可以云端部署，也可以根据企业要求进行本地化部署，关键信息通过与云平台数据交互进行集成。

通过对作业指导书的无纸化改造，对车间纸质作业指导书转化为电子作业指导书进行改造，通过在线维护的方式和电子文件投屏显示进行作业指导书的及时投放，可针对不同产品和工序进行定义和显示切换，及时响应工艺指导的更改。

作业指导书通过电视屏幕显示到车间现场，按照生产产品号和指定工位，系统将对应的作业指导书电子文档并展示。

(9)生产计划下达

ERP的生产订单下传到MES，将生产计划转换成执行计划并且加以实施是由生产作业计划及排程功能来完成的。同时面对生产当中随时出现的各种异常情况，及时作出响应，给出正确的解决方案，以确保生产过程按照原定的生产节奏进行，即对生产过程进行实时调度也是由生产排程功能来实现的。生产排程是将所制定的主生产计划分解为生产执行计划并且加以实施的过程，也就是在有限的时间内，在满足交货期的前提下，将可以使用的、有限的资源分配给多个生产任务，并且尽可能降低生产成本，为相互争夺有限生产资源的生产任务分配可以获得的生产资源。

(10)生产过程记录及可视化

生产作业的主要功能体现在两个方面；第一，监视并且控制生产节奏，使得生产过程符合生产计划所确定的时间进度要求，既不能延期又不能提前。第二，是在生产过程当中，监视与控制每一道装配工序的装配过程对装配工艺要求的符合程度。这是直接跟踪生产过程的质量，这里面包含了装配安全、产品质量保障、装配过程的经济性等因素。

过程数据采集有人工采集部分(主要集中在外观检查，当前通过技术手段无法精准完成的方面)，也有自动采集部分，如针对老化电流、电压测试部分，可依据机器给出的测试结果进行判定。

生产缺陷记录查询，当前的装配工艺水平还不能达到完全自动化检测的目标，根据实际情况采取人工目视检测和自动化电性能检测相结合的方法进行，关键岗位人员需要在线边移动设备记录实际的缺陷原因及数量，以供追溯管理和持续改善使用，系统提供完整的追溯记录，以图表结合方式供分析人员使用。

(11)生产异常管理

为了提供精益改善所需要的日常执行数据，需要对车间发生的各种异常进行记录，包括设备、生产、质量、物料、人员、安全等不同类别的异常均应记录在案，具备一定的数据基础后即可针对性进行持续改善，逐渐减少甚至消除某些异常以改善管理效率，进而可以提升整体的生产效率。

生产各班组的重要事项或异常，要由人工或系统自动记录，解决问题后，需要由车间确认。

异常推送设置，可针对不同等级的管理人员，采取分级推送机制，预设值为0分钟，30分钟，60分钟，90分钟，系统可根据需要更改相应等级时间。

异常编码定义，针对车间管理情况，对需要记录的异常进行编码，总体按照职能划分或者按照异常类型划分，依据企业实际管理需求而定。其中异常分类、异常编码等均可动态定义，企业可以灵活根据实际情况进行分类，最大程度上满足使用需求。

对异常进行统计分析，运用精益改善的思想，聚焦突出问题，逐项改善精益求精。

(12)质检管理

(a)首检

每次切换生产线的产品后，针对首三件由品质部门进行检验，原则上检测通过后方可进行正式生产。当前针对各企业不做此控制，实际作业流程以企业执行情况为准，通过平板电脑记录首检结果，并形成分析报表。

(b)巡检

定时巡检，原则上每2小时进行一次巡检结果记录。实际作业流程同上。

采用模板定义检测项目，针对同类型产品应用统一的检验模板来快速定义检测项目，系统可以自动生成巡检计划，根据企业的实际情况，目前所有质检任务均由检验员主动发起，符合目前的作业流程。

(13)返工维修管理

在制品将会进行线边回收和专人维修，针对维修品进行电子化记录，收集相关维修处理措施和更换部件等，逐渐形成维修知识库，后续可以为产品质量持续改善提供数据依据，车间实现了可视化看板管理。

3.4数据互联互通

结合车间的实际情况，整个系统分为系统管理、ERP企业资源管理、MES生产制造执行、WMS仓库管理、数据分析五个模块。系统主要功能模块如下：

(1)PLM产品生命周期管理：对休闲行业知识型资产的管理，实现对产品的设计研发数据管理、产品图文库管理、变更管理、协同管理、标准化管理，为企业提供了一个可伸缩的研发管理平台。

(2)ERP企业资源管理：资源包括产品物料信息表、库存信息表、在制品信息表、操作工人信息表和外购厂商资料表等基本数据。管理则是实现对它们的添加、删除、保存功能。

(3)MES生产制造执行：生产计划管理包括生成生产计划、车间作业计划、车间生产进度计划、原材料需求计划，以及对它们的添加、删除、保存。原材料需求计划是根据各部门的生产计划产生的物料清单减去库存数量以及在制品信息数量计算得到。这些计划都需要考虑能力需求与车间实际提供的能力是否平衡。如果能力足够，就会自动生成车间作业计划；若能力不足，则会给管理者提醒，以采用加班，或是增加生产员工的方法来解决问题，如果还是达不到要求，则必须将信息反馈给计划员，便于计划员及时修改生产计划。计划管理主要由生产计划员负责。

(4)WMS仓库管理：仓库管理涉及到原材料、半成品以及成品当前库存单、出入库表单和原材料的当前库存、出入库表单的添加、删除、保存。主要由仓库管理员来完成。其中原材料等的库存数量将根据原材料的出/入库单自动生成。

(5)数据分析：查询打印则包括上述各种报表，如原材料订购报表、生产进度报表、原材料的出入库表单等。各种报表是帮助管理层决策的重要依据，涉及到库存资金的占用、生产进度的把握、以及员工工资的发放。

●PLM与ERP集成：PLM将BOM和工艺路线传给ERP。

ERP根据零件的标准成本、建议成本、现行成本基础数据，结合加工中心和成本中心，自动生成物料清单。

●PLM与MES集成：PLM将BOM、SOP传给MES，指导MES生产管理。

当产品发生设计变更，会将变更数据实时同步到ERP、MES系统。

●ERP与MES集成：将生产基础数据(物料、销售订单)传给MES。

MES里面的排产功能将分解后的制造工单回传给ERP，MES将生产数量、物料消耗数量，按照一定周期回传给ERP。

●ERP与WMS集成：实时同步物料基础数据、仓库基础数据、库存数量。

使用上述系统的好处在于缩短计划需求的时间，与此同时能及时向计划人员和仓库管理员提供当前库存信息，使得车间库存得到充分利用，库存资金的占用得到有效的减少，大大提高了企业的生产率。同时，通过系统可以使车间一线员工的生产进度及时反馈到车间办公室甚至最高领导者，使管理者随时了解产品信息，以便及时安排发货计划和下达新的生产计划，减少库存，减少信息流通的中间过程，达到提高生产效率的要求。

充分整合ERP、PLM、WMS、MES几个信息化系统，让数据互连互通，充分发挥数据协同的优势，提升效率。

不影响生产的情况下加装采集网关，实现数据采集。采集的设备信息需要包含工单号、人员、产线信息，如此设备数据才能纳类到具体的工单上面，便于后续的生产追溯。

设备数采监控后，当发生故障和缺料预警后要急时报警，需要将数据上云做实时分析，及时发出报警信息给巡检人员。

KPI大屏，将全厂的数据通过大屏有效的展示，便于工作快速调度协同，提升可视化管理的效益。

四、项目实施成效

立久佳智能跑步机数字化车间项目主要采用数字化、智能化先进技术和工艺，通过购置六轴机器人、翻板式多用激光割、三卡盘数控激光切割机、高速激光切割机、全数字多功能焊接机等具有国内领先水平的自动化产线设备，结合ERP、MES等信息化管理软件，接入工业互联网平台，实现了生产过程的少人化、可视化、数字化，实现劳动生产率提高25.49%，能源利用率提高16.67%，产品不良率降低了44.44%，产品研发周期缩短了31.81%，运营成本降低20.34%，达到数字化智能工厂的管理要求。

项目基于自动化、大数据、移动互联等技术，建设数字化、可视化的一体化平台，让设备、人员、物料等互联，达到数据透明化、生产自动化、管理可视化，生产过程实现了自动化、智能化、信息化生产过程的管控。

立久佳智能跑步机数字化车间是跑步机行业首个数字化车间，为行业试点企业，项目的技术性能和质量指标达到国内先进水平，该项目集国际上众多先进技术于一身，体现了当前自动化集成的最新发展水平，适应时代的发展要求，在全球跑步机行业处于先进水平。

（浙江立久佳运动器材有限公司供稿）