探访海尔冰箱智能互联工厂


海尔冰箱为智能互联工厂——全球家电行业首个智能互联工厂,堪称家电业的宝马工厂。

生产环节的三化

工厂的外观与其他工厂并没有太大区别,方方正正的厂房安静地立在皑皑白雪中。然而进了厂房,那种差异感立刻扑面而来。宽敞的厂房内,一眼望去,很少能看到生产线上操作的员工,大大小小的显示屏随处可见,一种无人驾驶的物流运送车在生产线和配件库之间穿梭,并欢快地播放着流行歌曲。还未等仔细介绍,这一切已经让《电器》杂志记者感到非常新鲜。

记者了解到,整个工厂强调的是模块化、信息化和自动化。在现场,记者看到,整个工厂内部的布局与传统工厂完全不同。“整个工厂的工艺布局是以模块化为基础。”海尔冰箱沈阳工厂负责人孔庆堂介绍说,“所谓模块化,是将冰箱几百个零部件整合为模块。以沈阳海尔冰箱工厂生产的匀冷冰箱为例,该产品共有500多个零部件,我们把它整合为23个模块。”

记者发现,整个冰箱生产线被分为门体模组,箱体模组,箱体发泡,总装,抽空灌注、红外检测和成品包装共五大部分。其中门体模组包括门壳成型、门衬成型等模块生产环节,箱体模组包括蒸发器模块、底钢后背模块和U壳成型模块等模块生产环节。在生产模块化之后,一方面为整个生产线柔性化打下基础,使在一条线上生产不同型号的产品变为可以,另一方面,也可以以此为基础来满足用户的个性化需求。

“仍以匀冷冰箱为例,23个模块分为通用模块和个性模块,其中个性模快是指用户根据自己的需求可选的模块,这就让生产线可以生产出专为某一个用户生产的个性化冰箱。”孔庆堂说,“不是基于模块化的自动化一定不可持续。”

而有关自动化和信息化的应用,在工厂内更是随处可见。据介绍,整个海尔冰箱沈阳工厂内共设有三块大屏幕,可以实时显示整个工厂的制造实况,包括哪个工位是在正常生产,哪个工位处于空闲状态,哪个工位出现故障等信息。除三块大屏幕外,每道生产工序上都有相对较小的屏幕,用来显示本工序的实时信息。

在箱体发泡生产线上,记者看到,这个工厂共拥有28个发泡工位,每个工位是正在生产还是空闲一目了然。在门壳模块生产区,记者看到了只有两名一线工人的全自动门壳成型线,设备为高柔性设计,实现了全型号产品生产,并满足了用户个性化定制需求。

“通过全流程优化设计,这一生产环节用人数由传统工厂的40人优化到2人,整到工序完成时间从25秒缩短至12秒,更换模具时间由传统的30分钟更换一个模具缩短至5分钟可以更换5个模具。”孔庆堂介绍说。

在内胆生产单元,海尔冰箱沈阳工厂采用了自动缠胆生产工艺。整个生产过程全自动无人化运行,并采用可编程序设计,以适应未来多种型号扩展。而在U壳生产线,海尔冰箱沈阳工厂实现了机器人全自动配送,8种不同型号的U壳可以混流生产,并与内胆模块智能匹配。

海尔冰箱沈阳工厂的总装线也是值得重点推荐的生产环节。

“我们将100多米的传统生产线改装成4条18米长的智能化生产线,可实现大规模定制选配组合。”孔庆堂说。据介绍,这个总装生产单元整合了氢氧焊接、高频感应焊接等高新焊接技术,以水及电等绿色环保材料为原料替代乙炔气,在实现了高效高质的同时,更尽到环保的社会职责。“我们实现了10秒一个下线节拍,但单工位操作节拍延长,这使工人劳动强度降低,操作质量却提高了。”孔庆堂介绍说。

据介绍,海尔冰箱沈阳工厂通过生产模块化布局,实现了单线产能、单位面积的产出翻番,物流配送距离也比传统工厂减少43%左右,生产节拍缩短到10秒1台。

整个生命周期的三大互联

在工厂现场,记者看到的只是生产环节。实际上,作为被称为“家电行业第一个智能互联工厂”的海尔冰箱沈阳工厂,它的智能与互联却绝不仅仅限于生产环节,而是实现了以iMES为核心,对它所生产的产品及整个生命周期的智能互联。

“体验经济时代用户对个性化产品的追求,决定了制造企业要把精力放在最大程度满足用户个性化体验上。”孔庆堂说,“为此,企业应该打破固有的思维,让用户从原先只参与产品购买环节转变为参与产品研发、设计、生产等全过程中。海尔冰箱沈阳工厂通过搭建信息智能化交互平台,来实现用户、工厂以及供应商之间的信息互联。”据介绍,与用户互联后,用户可通过线上平台下单,根据自己的喜好选择冰箱的颜色、款式、性能等,这些信息可以直接传送到生产线工位,输入个性定制需求。

与供应商互联后,供应商可以无障碍参与到产品与方案的前端设计,交互出一流的模块,一流的自动化解决方案,实现产品迭代引领目标。记者在生产现场就注意到,在门体装配生产环节,屏幕上还可以显示出本工位上正在装配的冰箱的定单号、冰箱的型号、用户所在区域以及用户姓名。

记者看到,其中一台正在装配的冰箱,用户姓名为杨福,冰箱型号为BCD-215SNGN,装配的冰箱门体为微波荡漾金门板。同时,在生产现场,还有科隆、康盛这样的模块供应商为海尔冰箱进行模块生产。这种互联被海尔冰箱称为“内外互联”。

除内外互联外,还有信息互联和虚实互联。信息互联是指为工厂植入可以自主思考的大脑。孔庆堂介绍:“传统工厂只是在人的操作下进行来料加工,一旦离开人的操作与管理,工厂就失去了创造价值的能力。但在海尔互联工厂内,随着机器设备的高度自动化及无线网络的覆盖,工厂具备了自主思考的能力,工厂可以根据用户需求自生产、自驱动、自运行。U壳智能配送线。没有采用传统的工装车运输方式,在行业内首次实现无人配送,并实现点对点精准匹配生产和全自动即时配送。”

虚实互联主要是指应用虚拟仿真系统及信息技术实现虚拟与现实世界的互联互通,具体而言是通过虚拟仿真系统获取3D模型,自动检测生产全流程。该项技术不仅可以应用在生产环节的虚拟仿真,也可以应用在物流仿真当中,有利于提前判断并检测出生产环节的纰漏、降低出错率、规避生产风险等。

“将用户、工厂、模块商、设备商等全流程全要素实时互联起来,在网上可以实时跟踪冰箱的生产、发货全过程,可以实时看到每一台冰箱的用户定制需求,实现生产过程的SPC控制及全流程的质量追溯。”孔庆堂说。

过程曲折而艰难

置身于这么“高、大、上”的工厂之中,除了收获了一个又一个惊叹之外,更让记者感兴趣的,是它背后的建设起因和过程。

“海尔冰箱沈阳工厂是2011年规划建设的,当时,还只是规划要建一个传统工厂。但2012年12月到2013年12月之间,我们逐步确立了引领的目标,决定将其打造成互联工厂。从2013年12月至今约一年的时间里,这个互联工厂已成雏形。”孔庆堂说,“当前全球爆发了新一轮科技和产业革命,特别是在工业领域。

如在德国政府推出的《高技术战略2020》中,工业4.0被列为十大项目之一。美国政府推出了智能制造战略,以GE为代表的美国企业积极推进工业互联网革命。同时,我国正在编制的《中国制造2025》也将工业智能化作为未来产业发展的重要方向,体现了我国力争在工业4.0浪潮中抢占重要制高点的战略需求。”

在这样的背景下,海尔为沈阳工厂确立了战略目标,即承接白电引领战略,创建一流模块化资源与用户并联交互的生态圈,实现智能无人化及生产线每笔定单都是有主的引领目标,满足用户全流程个性化定制的最佳体验。

记者了解到,在确立将沈阳工厂打造成最先进的智能互联工厂的目标到今天工厂已经形成雏形,两年多的时间里,海尔也走了不少弯路。孔庆堂介绍:“最早我们是自己干,先成立了一个6人的建厂小组,后来又组成一个36人的建厂团队,虽然很努力,但成果却仅限于在传统工厂基础上基于设备改造的逐步升级。后来,我们决定利用海尔的全球资源,吸引德国STAUFEN、GE等全球顶级的资源与我们一起构建工厂的模型和建设工作。”

“我们首先提出的对新工厂的愿景,即以用户为中心,让用户与全流程实时互联,快速满足用户个性化定制体验。”海尔冰箱有关负责人介绍说,“在这个愿景下,确立了工厂的升级路径必然是由大规模制造向大规模定制转变,再进一步升级成互联工厂。”为此,海尔提出,互联工厂必须在基于标准化、精益、模块化、自动化的前提下,实现物联网、人机智能化信息交互。

围绕着用户的个性化需求的要求,海尔冰箱层层解构,对互联工厂的模式进行了探索。“以用户为中心,基于用户需求匹配互联网线体模式,实现前联研发、后联用户,满足用户个性化定制体验。从传统的ERP为核心到以iMES为核心,从串联流程到通过抢单机制驱动全流程并联,打破原来的设计和生产模式,变成模块化生产,这需要思维方式的转变。”

海尔冰箱有关负责人表示,“而从实践结果来看,在用户价值端,我们实现了产品品质的大幅提升,用户满意度的大幅提升,定单交付周期由15天缩短至7天,个性化定制产品种类由20多种增加到500多种。而在企业价值端,工厂布局形成一个以模块化为基础的柔性布局,前工序实现智能自动化和零停线换型,物流实现了柔性、无人的智能配送,打造出一条高柔性化定制总装线,实现以iMES为核心的全流程智能互联。”

对于工厂的整个建设过程,海尔有关负责人表示:“所谓的工业4.0、智能制造等,现在都仅仅是一个道理,还没有现成的标准化的东西,海尔打造这个工厂,是一个很艰苦的过程,走了很多弯路。以模块化为例,这说着容易的三个字,但如何把500多个零部件整合成20多个模块,却需要大量的基础工作。再比如,虽然海尔借助了很多外部资源,但在家电行业没有任何案例可以借鉴的时候,如何让这些资源配合好并发挥作用,这也非常难。”

对此,中国家用电器协会理事长姜风则认为,没有大量基础工作的积累,海尔冰箱沈阳工厂走不到今天。“非常不容易,也不是谁都学得会。”姜风说,“这是我见过的中国家电行业以及我看过的国外的工厂中,最先进的互联网工厂,它把以前诸如工业4.0这样概念性的东西真实地摆在人们面前。作为中国家电行业的优秀代表,海尔对智能互联工厂模式的有益探索和实践为产业发展做出了表率和引领作用。未来,希望有更多像海尔这样的企业,共同推动中国家是业的转型升级,为用户提供更多、更好的服务。”

海尔有关负责人还透露,目前,海尔集团总共拥有四个智能互联工厂,除海尔冰箱沈阳工厂外,在广东有一家洗衣机智能互联工厂,在河南有一家空调智能互联工厂,在青岛有一家电热水器智能工厂。“目前,我们正计划在湖南打造海尔冰箱第二家智能互联工厂。”这位负责人说。

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