導(dǎo) 讀

　　本文為e-works“2020年度中國智能制造最佳實踐獎”參評案例。本次活動評選出2020年度，為中國智能制造領(lǐng)域帶來突出效益的最佳實踐工程，全面介紹企業(yè)推進智能制造的步驟、重點與難點、獲得效益等，分享建設(shè)過程中的經(jīng)驗，供廣大制造業(yè)行業(yè)企業(yè)學(xué)習(xí)供鑒。

　　企業(yè)簡介

　　青島海爾（膠州）空調(diào)器有限公司坐落于海爾（膠州）創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園，是海爾集團第7家互聯(lián)工廠，工廠建筑面積10萬㎡，年產(chǎn)能300萬+，工廠應(yīng)用高柔性的定制單元裝配線、智慧立體配送系統(tǒng)、智能立體庫等8項行業(yè)引領(lǐng)的智造技術(shù)，以COSMO-IM為核心將5大系統(tǒng)集成，實現(xiàn)以用戶訂單信息為索引的全流程數(shù)據(jù)鏈貫通，滿足用戶定單全流程透明可視的最佳體驗。

　　工廠主要生產(chǎn)各類柜式、掛式、窗機、駐車空調(diào)，產(chǎn)品采用國際領(lǐng)先的無氟變頻技術(shù)，擁有高效節(jié)能、新型熱交換器、最優(yōu)冷媒分配控制、壓縮機潤滑油循環(huán)量控制、自清潔技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)等國際領(lǐng)先的先進技術(shù)。同時涌現(xiàn)出一大批如大國工匠王陽陽之類的知識性員工創(chuàng)客。

圖1 海爾空調(diào)膠州互聯(lián)工廠

　　企業(yè)在智能制造方面的現(xiàn)狀

　　海爾互聯(lián)工廠的核心競爭力是高精度驅(qū)動下的高效率，不是單純的機器換人，而要以用戶需求為中心，創(chuàng)造用戶最佳體驗。海爾膠州空調(diào)互聯(lián)工廠對制造裝備升級的同時，通過RFID、各類工業(yè)傳感器等實現(xiàn)三大互聯(lián)（人機料法環(huán)的內(nèi)外互聯(lián)、信息互聯(lián)、虛實互聯(lián)），所有的生產(chǎn)流程與用戶進行了互聯(lián)，信息實時傳遞，以用戶定單驅(qū)動工序間協(xié)同制造、精準(zhǔn)匹配，這種“按單生產(chǎn)、柔性制造”的模式顛覆傳統(tǒng)的人工周轉(zhuǎn)、手工匹配的生產(chǎn)方式，快速應(yīng)對用戶的多樣化需求。

　　海爾膠州空調(diào)互聯(lián)工廠依托COSMOPlat構(gòu)建了設(shè)備層、傳感層、物流層、網(wǎng)絡(luò)層和信息層互聯(lián)互通的五層數(shù)字化架構(gòu)，保證互聯(lián)工廠與用戶實時互聯(lián)互通，滿足用戶的最佳體驗。

　　? 一是設(shè)備層。互聯(lián)工廠應(yīng)用了先進的自動化設(shè)備，這些自動化設(shè)備有幾大特點，第一個特點是柔性化，可以應(yīng)對大規(guī)模定制定單進行節(jié)拍匹配；第二個特點是集成化，設(shè)備和設(shè)備之間形成集成的匹配，前工序和后工序之間可進行匹配，在滿足用戶個性化需求的構(gòu)成中，形成了接近零庫存，不落地的狀態(tài)；第三個特點是設(shè)備之間是互聯(lián)的，設(shè)備和設(shè)備之間具備交互能力，用戶信息可以實時傳遞驅(qū)動生產(chǎn)。

　　? 二是傳感層。互聯(lián)工廠布置上萬個傳感器，每天產(chǎn)生數(shù)萬組數(shù)據(jù)，不僅對整個工廠的運行情況進行實時監(jiān)控，實時報警；同時基于這些傳感器布置在設(shè)備之中，對自動化設(shè)備可進行實時預(yù)警，在設(shè)備發(fā)生故障之前，通過大數(shù)據(jù)預(yù)測的方式對設(shè)備進行及時維護修復(fù)，保證設(shè)備可以健康正常有效運行。

　　? 三是物流層。通過構(gòu)建顛覆性的智慧物流模式，實現(xiàn)了用戶定制定單在生產(chǎn)線上混線生產(chǎn)情況下，物流可以實現(xiàn)智能應(yīng)對，提高生產(chǎn)效率，減少差錯，降低庫存。工廠在物流總裝和AGV之間，實現(xiàn)自動交互，AGV可根據(jù)總裝情況，進行智能調(diào)整，滿足生產(chǎn)需求。

　　? 四是網(wǎng)絡(luò)層。工廠布局的網(wǎng)絡(luò)按照工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來設(shè)計，包括光纖寬帶的設(shè)計、工業(yè)交換機的設(shè)計、AT的設(shè)計、有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的布局，形成高速、安全的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)百萬級的定單瞬間傳遞到工廠及時響應(yīng)。

　　? 五是信息層。信息層實現(xiàn)了橫向的集成，橫向集成從PLM到ERP到COSMO-IM瞬間到達(dá)，在這個基礎(chǔ)之上，縱向包括設(shè)備層，傳感層，物流和裝備實現(xiàn)連接，可以實現(xiàn)所有節(jié)點的實時互聯(lián)。

圖2 互聯(lián)工廠5層數(shù)字化架構(gòu)

　　參評智能制造項目詳細(xì)情況介紹

　　互聯(lián)網(wǎng)給世界帶來最大的影響就是“零距離”，信息的主動權(quán)轉(zhuǎn)到了用戶手里，消費需求正向個性化、多樣化、高品質(zhì)趨勢發(fā)展。制造業(yè)正在承受產(chǎn)業(yè)“雙向轉(zhuǎn)移”和“產(chǎn)業(yè)空心化”的壓力：部分低端制造向新興發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移；部分高端制造業(yè)在美歐“再工業(yè)化”引導(dǎo)下回流。“中國制造2025”的國家戰(zhàn)略提出增加有效供給。具體到空調(diào)行業(yè)，傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)與用戶隔離，供需不匹配、產(chǎn)能過剩、庫存高、成本高。壓貨、降價促銷等嚴(yán)重制約了企業(yè)的創(chuàng)新競爭力，同質(zhì)化嚴(yán)重，用戶高品質(zhì)、個性化的有效需求不能滿足。

　　然而智能制造已成為全球新一代工業(yè)革命的風(fēng)向標(biāo)，發(fā)展新一代信息技術(shù)賦能的智能制造產(chǎn)業(yè)已成為我省提升核心競爭力結(jié)合海爾在智能制造的探索，現(xiàn)階段制造業(yè)的核心痛點和卡脖子問題可以歸納為以下五點：

　　? 設(shè)備全面接入難

　　? 數(shù)據(jù)實時分析難

　　? 生產(chǎn)自主決策難

　　? 決策精準(zhǔn)執(zhí)行難

　　? 產(chǎn)線設(shè)備維護難

　　這五大難題大大制約了制造業(yè)的產(chǎn)能和效率，也嚴(yán)重阻礙了海爾從大規(guī)模制造向大規(guī)模個性化定制轉(zhuǎn)型的進程。以5G通信、云計算和邊緣計算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)，能夠為上述痛點的解決提供新思路和新維度，已經(jīng)成為制造業(yè)新舊動能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵使能技術(shù)。

　　那么膠州空調(diào)互聯(lián)工廠重點做了哪些升級呢？

　　? 首先，深化設(shè)備的數(shù)字化和互聯(lián)升級，實施完成了對總裝線上9個重點工序的設(shè)備數(shù)字化升級技改、實現(xiàn)設(shè)備到工控PLC的互聯(lián)取數(shù)及空調(diào)電控模塊供應(yīng)商組裝數(shù)字化檢測互聯(lián)等；

　　? 其次，升級制造全流程管理平臺，并對重點模塊進行開發(fā)優(yōu)化，包括：

　　- 基于iMES制造信息化系統(tǒng)，延伸升級iWMS優(yōu)化成品發(fā)運對產(chǎn)品在線信息可視（貨車行車裝卸路線）；

　　- 升級APS智能排產(chǎn)，快速排產(chǎn)到前工序和廠外核心模塊供應(yīng)商，支撐全流程拉動；

　　- 基于邊緣端實時工業(yè)數(shù)據(jù)升級質(zhì)量過程SPC模塊，實現(xiàn)質(zhì)量從終檢到過程控制；

　　- 升級SCADA設(shè)備互聯(lián)模塊和EAM設(shè)備管理模塊；

　　-升級創(chuàng)客管理系統(tǒng)，用戶付薪到人核算更精準(zhǔn)；

　　協(xié)同山東大學(xué)等學(xué)術(shù)和研究單位，對18個工序點進行重點攻關(guān)，包括空調(diào)內(nèi)機在線噪音檢測、空調(diào)外機抽空、灌注、聯(lián)機測試等，并實現(xiàn)對線上空調(diào)LOGO進行圖像自動拍照比對異常報警，智能識別準(zhǔn)確率提高1倍。

　　具體的迭代升級的實施案例介紹如下：

　　1、設(shè)備互聯(lián)可視

　　沖片機、漲管機、脫脂爐、自動焊、上件機器人設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)設(shè)備OEE數(shù)據(jù)實時展示；氦檢設(shè)備壓力參數(shù)報警實時預(yù)警功能；空中積放鏈庫存狀態(tài)實時可視，積放鏈時序計劃上件；上料PLC狀態(tài)數(shù)據(jù)實時獲取，對于異常進料及少料加料口實時報警。

圖3 前工序設(shè)備互聯(lián)可視

　　2、空調(diào)外觀智能檢測

　　應(yīng)用AI圖像比對分析技術(shù)、視覺測量等技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品LOGO檢測、護網(wǎng)檢測及連機管顏色識別檢測，異常檢測實時預(yù)警，檢測效率提升1倍，同時檢測數(shù)據(jù)實現(xiàn)全過程追溯，保障產(chǎn)品最高品質(zhì)。

圖4 外觀智能檢測系統(tǒng)

　　3、智能排產(chǎn)升級

　　通過對生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化整合，實現(xiàn)各工序間的高效協(xié)同生產(chǎn)，優(yōu)化排產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)自動關(guān)聯(lián)及排配半成品，實現(xiàn)用戶定單驅(qū)動的全流程生產(chǎn)計劃，優(yōu)化物料精準(zhǔn)配送及下線結(jié)算。

圖5 APS排產(chǎn)整合流程

　　4、質(zhì)量防差錯

　　通過增加自動掃描設(shè)備、無線掃描設(shè)備實現(xiàn)條碼自動采集，軟件系統(tǒng)自動匹配主關(guān)件BOM獲取專用號，自動校驗當(dāng)前物料是否正確，實現(xiàn)物料與產(chǎn)品關(guān)聯(lián)，100%追溯、精準(zhǔn)防差錯。

圖6 自動下線及包裝箱掃描系統(tǒng)

圖7 自動下線及包裝箱掃描

　　5、智能制造大數(shù)據(jù)實時可視

　　海爾空調(diào)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)集成各工廠計劃量、完成量、良率、節(jié)拍、開工時間、UPH、稼動率等并實時可視，動態(tài)分析，實現(xiàn)線體、工廠、平臺數(shù)據(jù)同源。

圖8 空調(diào)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)總覽

圖9 空調(diào)工廠生產(chǎn)訂單執(zhí)行

　　6、掌上工廠，線體狀態(tài)可視實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷

　　通過到線體重點工序的實時影像可視，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測，及關(guān)鍵工序操作工藝追溯；同時增加手機移動可視，實現(xiàn)全數(shù)字化多場景智慧運營，工廠運營效率↑50%。

圖10 線體實時可視系統(tǒng)看板（PC端）

圖11 線體實時可視系統(tǒng)看板（手機端）

　　海爾膠州空調(diào)互聯(lián)工廠依托COSMOPlat平臺賦能數(shù)智化能力的升級，同時將新一代人工智能技術(shù)率先和先進制造技術(shù)融合實踐，實現(xiàn)生產(chǎn)效率提高20%以上，運營成本降低20%以上，產(chǎn)品不良品率降低20%以上，能源利用率提高10%，產(chǎn)品不入庫＞80%，研發(fā)周期縮短50%，單位面積產(chǎn)出提升2倍。

　　海爾膠州空調(diào)互聯(lián)工廠榮獲國家首批2025示范企業(yè)，同時也被列為青島市首批智能互聯(lián)工廠，未來互聯(lián)工廠會基于AI+5G的技術(shù)和模式深度融合，建立全流程信息自感知、 全要素事件自決策、全周期場景自迭代，持續(xù)滿足用戶美好生活體驗。