以绿色智能制造助力盘厂精益发展之路

DIGITAL 以绿色智能制造助力盘厂精益发展之路 绿色智能制造行业洞察——盘厂 施耐德电气商业价值研究院 https://www.se.com/cn 关于施耐德电气 施耐德电气作为全球能源管理和自动化领域的专家，引领数字化转型，以实现高效和可持续。集团2019财年销售额为272亿欧元， 在全球100多个国家拥有超过13.5万名员工。 施耐德电气的宗旨，是赋能所有人对能源和资源的最大化利用，推动人类进步与可持续的共同发展。我们称之为LifeIsOn。 我们的使命是成为您实现高效和可持续发展的数字化伙伴。 我们推动数字化转型，服务于家居、楼宇、数据中心、基础设施和工业市场。我们通过集成世界领先的工艺和能源管理技术，从终端到云的互联互通产品、控制、软件和服务，贯穿业务全生命周期，实现整合的企业级管理。 我们是一家拥有本土化优势的全球企业，致力于推动开放的技术及合作伙伴生态圈，积极践行有意义、包容和赋能的共同价值观。 施耐德电气中国 •中国已经成为集团在全球第二大市场 •在中国拥有超过17000名员工 •3个主要研发中心和1个施耐德电气线上能源大学 •23家工厂、8个物流中心、9个分公司和37个办事处遍布全国 目录 序章：施知此事要躬行2 前言：施予定性，验以定量3 章一：1.0时代，施说盘厂4 你知道的盘厂4 施解经营6 施看生产7 施论未来10 章二：施论盘厂转型的必然性12 共“痛”性，施解挑战12 施看制造23 施论探索中的转型25 章三：2.0时代，施看盘厂的绿色智能制造26 抉择，探索中的绿色智能制造时代26 施看绿色智能制造转型28 施论绿色智能制造规划咨询29 精益生产咨询29 精益运营咨询30 供应链管理咨询31 施论绿色智能制造落地32 章四：施谈绿色智能制造实践33 结语：施以长技助启航37 序章：施知此事要躬行 一般来讲，盘柜的特点主要体现在如下几个方面： 从总量上看，量大面广，各行各业配电环节都离不开盘柜； 从订单上看，量小非标，负载不同，品种规格多(参数包括电压、电流、保护、极数等)，环境条件复杂(应用于各类海拔、温度、湿度、盐雾、粉尘等情况)，同批次订单规格都会存在差异； 劳动密集，自动化水平低，在组装环节主要依靠大量的人力进行组装工作； 甲指乙购，客户方往往对关键元器件进行品牌指定，而该品牌不一定在盘厂的常规供应商名单内； 设计改图，设计图纸的变更一定程度上造成“边设计边生产、边采购边生产、边设计边调整”的现象；一些不可避免的浪费，例如钣金加工试料、设计中的设计余量等…… 您是否觉得这些情况都很熟悉？是否觉得理所当然，不可避免？还是您觉得可以有改善空间？是否可以引进一套新的管理经营理念、一套可持续改善并自我检查和调整的体系，来改善现状？您是否试想过发展一条适合盘厂自身特点的可持续绿色智能制造之路？ 路就在脚下。 前言：施予定性，验以定量 为了更好的让读者们认识盘厂经营生产的现状，施耐德电气对盘厂进行了线上线下的采访。 线下，我们按业务规模将盘厂分成大、中大、中、小四个类型，进行科学的分层抽样，走访多家盘厂企业； 线上，我们通过施耐德电气的盘厂邦，对盘厂用户进行了大样本、小问卷的随机抽样，获取1122份有效样本。 通过线下的分层抽样深入访谈，加深对盘厂企业的认识，定性的分析并总结盘厂的经营生产现状。然后通过线上的随机抽样，进行定量的大样本调研，量化已经挖掘到的定性分析结果，让我们更清晰的找到盘厂的共性和特点。 此行业洞察将分析结果呈现给广大盘厂企业朋友们，通过文中内容，读者们会看到盘厂的共性和不同企业的特点，为读者们自身的智能制造转型提供可借鉴之参考。 章一：1.0时代，施说盘厂 你知道的盘厂 由一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备，由制造厂家负责完成所有内部的电气和机械的连接，用结构部件完整地组装在一起的一种组合体，被称之为低压成套开关设备。 来自《GB/T7251.1-2013，低压成套开关设备和控制设备第1部分:总则》 与之对应的还有中高压成套设备。我们将生产成套设备的制造厂家称之为电气成套开关设备厂，通俗叫法为成套厂，也叫盘柜厂或盘厂，英文为“PanelBuilder”(简写PB)。 注：下文统称为盘柜与盘厂 中国的中低压盘柜市场需求逾千亿人民币规模。 千亿 国内，盘厂企业约万余家，其中盘柜业务规模达一亿人民币以上的盘厂约三百余家。 万家 中国的盘厂分布主要集中在华东、华南、华北地区，尤其对于江苏、浙江、广东、福建和京津等经济发展迅速的地区，盘厂集中度高，其生产能力与产品水平也相对较高。 我国从上世纪五十年代开始引进盘柜，发展至今盘柜技术本身已经有了很大的突破，先进的智能化趋势越来越得到人们的认可，但盘柜的生产仍处于智能化起步状态，尚无突破性进展，且称之为盘厂的1.0时代。1.0时代的盘厂，我们从经营规模以及生产自动化水平的角度，可将盘厂分为四类： 大型盘厂——盘柜业务年营业额在3亿元人民币以上 ●业务量大，覆盖面广；多数企业业务覆盖全国，客户涉及各行各业 ●标准化管理，多数企业内部已具备先进且标准化的管理流程，或正在向规范化调整 ●自动化水平相对较高，且部分企业已进行智能制造的尝试 中大型盘厂——盘柜业务年营业额在1-3亿元人民币 ●业务量中等偏上，少量企业业务能够覆盖全国，客户涉及各行各业 ●标准化管理体系随着业务量的上升，逐渐趋于规范化发展 ●自动化水平一般，多数具备钣金生产能力的盘厂在向自动化发展 中型盘厂——盘柜业务年营业额在3千万到1亿元人民币之间 ●业务量中等，订单区域特性明显，客户行业较为集中 ●标准化管理体系较弱，但随着业务量增加，部分企业已经开始走标准化管理之路，例如上马OA/ERP/MES等系统 ●自动化水平低 小型盘厂——盘柜业务年营业额在3000万元以下 ●无自动化，订单不稳定，生产波动性大，有些企业以为中大型盘厂做代加工为生 施解经营 成本驱动是盘厂生产经营的核心内容。而利润水平低，产品附加值低以及订单不稳定是造成成本驱动的主要原因。中高压盘厂凭借产品技术含量高、生产成本高、产业投资规模大等行业进入壁垒，能够屏蔽绝大多数盘厂玩家，市场集中度较高，相对利润水平能够得到一定的保障；而低压盘厂由于受到技术要求、投资成本较低等因素的影响，进入门槛颇低，因此市场参与者众多，产品同质化现象比较常见，且价格竞争激烈，利润压力大，成本驱动的特性尤为明显。 利润水平低 首先，成本控制难度大，订单的量小非标、甲指乙购、图纸变更等常态现象对于盘厂的采购议价能力考验较大。 客户不同负载不同，环境不同负载不同，同时对盘柜的技术需求也不同，即使同一批次的盘柜也会因负载的差异而不一样，造成盘柜的生产无法标准化，无法进行集中采购、集中生产，对成本控制造成压力 甲指乙购，客户订单因为设计院或本身的客户关系，往往会对盘柜内的关键元器件指定品牌，该品牌不一定在供应盘厂的常规合作品牌之列，无法进行较为精确地评估及原材料成本的控制 图纸变更频繁，因负载问题或因设计问题等，客户会对已下单设计图纸进行多次修改变更，使盘柜的生产成本、设计成本等难以控制，导致成本管控难度加大 其次，市场参与者众多，价格竞争激烈。虽然上游供应商会选择让渡部分利润，但多数产品附加值低的中间盘柜组装型盘厂为了获取订单会相继降价，压缩自己的利润空间。 最后，社会其他因素影响，例如银行贷款要求提高，民间融资成本高，突发社会事件如“新冠疫情”等对于企业现金流、利润的影响也在逐渐放大。 人才欠缺，技术升级难度大 客户需求随着电力系统的优化、智能电网的快速发展，盘柜设备呈现系统化、集成化以及智能化趋势，推动着盘厂自身的技术升级。为适应市场需求的变化，简单装配、模仿制造已无法满足市场的需求，在这样的情况下，如何摆脱同质化的竞争旋涡，提升企业自身的附加值，提高利润水平，已成为了盘厂企业发展的重要方向。然而，盘厂增加产品附加值，业务转型升级仍面临着整体系统方案的技术设计能力、功能优化设计能力以及系统结构设计能力等一系列关键的技术问题，而技术人才的缺少，也制约着盘厂的技术升级。 竞争压力大，订单不稳定，生产不均衡 市场竞争激烈，目前拿订单不仅需要价格优势，也有越来越多智能化的技术要求，拿订单难度在逐渐加大；“见单生产”是盘厂的主要特性，订单不稳定的情况在中小型盘厂较为普遍，导致无法按产能均衡来计划排产。 采购进货检验 ●关键元器件 ●板材 ●其他配件 钣金结构生产 ●零件钣金加工 (剪冲弯) ●电镀喷涂 ●框架柜体组装 盘柜装配 ●元器件组装 ●配排线制作安装 ●二次回路接线 检验入库 ●出厂检验 ●包装入库 施看生产 图1：盘柜生产流程图 盘柜生产属于离散生产方式，可分为前端的钣金结构生产以及后端的盘柜装配： 前端钣金结构生产在一定程度上已经可以实现全自动化生产，但受订单波动、自身的资金压力等现实问题影响，现阶段较多盘厂采取钣金结构外协生产方式，外包给指定第三方合作企业，同时将钣金结构设计也交予该指定企业，以此来降低自身的资金投入，提高投入产出比； 后端盘柜装配属于劳动密集型生产，以现有的利润产出、资金实力以及技术水平无法实现自动化生产，仅少部分环节采用机械设备，实现半自动化生产，例如端子压接、母线剪裁等。 LifeisOn|施耐德电气7 LifeisOn|施耐德电气7 钣金结构车间 1.0时代，钣金结构车间是盘厂生产中唯一具备全自动化集成可能性的工艺环节。钣金结构由标准件+非标件组成，标准件可实现批量化采购，自动化生产。部分大型盘厂已经在该车间进行流水线生产工艺的改造，应用自动配料、自动上料等自动化工艺手段。处于半自动化水平的中型以及中大型盘厂，也在计划或开始尝试相应的自动化改造。 主流工艺环节：剪-冲-弯 钣金结构加工 工艺设备：平整机、剪板机、折弯机、冲压机、液压机、金属焊接设备(钨极氩弧焊机、交直流氩弧焊机、二氧化碳保护焊机、螺柱焊机、点焊机)、注塑机、切割机、数控冲剪板材柔性加工线等目前最具代表性的先进生产线：数控冲剪板材柔性加工线 主流工艺环节：喷涂、电镀 工艺设备：清洗装置、喷漆装置、喷塑装置、烘箱、空气压缩机等设备目前最具代表性的先进生产线：自动化静电粉末涂装 零部件表面处理 剪板机冲压机折弯机静电粉末喷装 图2：钣金结构生产中的主要设备 根据生产材料需求，可将钣金生产部件解析为通用型零部件与专用型零部件： 通用零部件 专用零部件 零部件 柜体前后立柱、横柱、侧板 面板、开关支架等 采购方式 批量加工、补库存采购方式 定制加工、零库存、见单采购 8LifeisOn|施耐德电气 8LifeisOn|施耐德电气 盘柜组装车间 总装-调试 二次配线 (辅助电路) ●下线-配线-导线 压接-导线接地 一次配线 ●一次导线装配 ●母线制作与装配(平直-下料-矫正-钻/冲孔-安装+ 零/地排装配) 元器件装配 ●参考元件布置图或电气原理图进行元件装配 ●一次元件安装(进出线开关、框架、塑壳、互感器等) ●二次元件安装(控制元件、柜门灯、柜门按钮等) ●元件标识粘贴 盘柜组装是盘柜生产中的核心工艺，属于劳动密集型工艺环节。该工艺环节的生产效益主要由组装工人的组装效率来体现，包括人工排班管理、人工下线、端子压接、人工测绘、母线剪裁等。盘柜组装生产的自动化水平极低，仅部分企业因人工成本逐年上升，开始实现部分环节的自动化，例如端子压接、母线剪裁等，其中对于母线剪裁，可通过自动化来实现柔性生产，下线与压接也都有相应的自动化设备。 图3：盘柜组装生产流程图 1.0时代，盘厂的自动化水平评估 盘柜的整体市场呈现量大面广特性，可以说国民经济各行业都离不开盘柜。但订单却又表现着量小非标的特点，品种规格多(参数包括电压、电流、保护、极数等)，环境条件复杂(应用于各类海拔、温度、湿度、盐雾、粉尘等情况)。量小非标提高了盘厂生产的自动化门槛，同时利润低又制约着盘厂自动化水平的发展，盘厂