从机器人到智能工厂美的走向现代智造
数字化时代的未来,数据、协同、智能等要素碰撞在一起,将重构商业系统的结构。美的集团开启智能制造战略十年,正从单一产品的制造商转向提供系统集成服务方案的科技集团,以此来应对充满不确定性的未来,赋能制造业。这也体现了价值型企业的战略出发点应是共享价值链,而非只关注竞争。
这家世界500强企业对于智造的定义,随企业的发展和行业的革新,不断被完善和丰满。
2008年美的对人机一体化智能系统的探索始于内需,通过开展传统MES的建设提升产品的质量;到2013年起,美的逐渐聚焦于一个核心六个维度的建设,即以智能精益工厂为核心、结合智能自动化、智能机器人、智能物流、智能信息化、移动大数据、物联网集成等六大关键技术应用。
2018年美的集团提出了“人机新世代”的战略。不仅是对人机一体化智能系统和智慧家居的“双智战略”的延展,更是力图以大数据与AI为驱动,让产品、机器、流程、系统等环节加载感知、认知、理解、决策能力,把美的在产品及产业布局上的独有优势全线打通。
为此,美的的智造不仅着重于引进机器人、打造智能工厂,更注重基于大数据的分析和打通、让所有业务的互联互通,大力打造工业互联网生态圈。
伴随对人机一体化智能系统的探索,美的也从单一产品的制造商转向提供系统集成服务方案的科技集团,不断将实践往纵深推进。
早在2013年,美的就开始推动“632”计划,即数字化1.0。此后,数字化转型在企业内部逐步推进,从“传统精益工厂”到“数字精益工厂”再到“智能精益工厂”,这是实践人机一体化智能系统的路径。
美的集团智能制造专家曾旻说,“工业互联网和智能制造是一个融合的概念,相辅相成又互相依托。精益化是灵魂,数字化是大脑,自动化是躯干,工业互联是神经,通过精益生产,我们大家都希望为转型打造良好的基础,实现高效、低成本、环保的制造业模式。”
显然,这能带来两个价值点:一是减少工人的劳动强度。美的家电从大到小都有,大的有双开门冰箱、洗衣机,自动化的首要目标是解决员工的劳动强度,提升工作的安全性、舒适性。
第二个价值点是通过自动化更好地实现用户的个性化需求。因为传统的产品是大批量定制的,现在则逐步进入到小批量定制的时代,一定要通过自动化生产,柔性整合来适应客户定制的需求。
机器人行业专家、苏州大学机电工程学院院长孙立宁说,生产的智能化并非一蹴而就,人机一体化智能系统的内涵是用智能机器加上生产全过程中的信息,使用MES系统,实现设计过程、制作的完整过程和制造装备智能化。如数控机器人、自动化生产线,都是集成的技术,将数字化的软实力与硬体装备的投入相辅相成,才能达至真正意义上的智能制造。
美的在总部、事业部、基地工厂三个层面,建成了一体化的企业级的自主MES系统,并已全方面覆盖全集团32家国内工厂,1000多条产线。平台日应用人数近万人、每天通过系统产生60万财务交易凭证上传、100万物资出入库记录、管控90000多个生产作业过程、覆盖制造全流程的采集与追溯,实现了制作的完整过程中人、财、物等重要资源的集约化管理,极大的促进了人机一体化智能系统的效能。而库卡、高创的加入,也让美的在深耕人机一体化智能系统时优势明显。
位于苏州相城的美的清洁电器事业部是美的智能化改造的业界样本,也是美的的智能精益工厂。
这里的注塑车间采用的是全自动中央供料系统,产品经过机械手取出之后,经过流水线流到后端作业,再打包入库到装配线,实现人、机、料的分离。121台注塑机只要3到4个人作业就能够完全满足生产需求。
在这个智能精益工厂中,另一个亮眼的技术是智能立库解决方案,这是行业内首创的系统,体现了提效降本,低碳绿色的发展理念。
该项目始于2015年4月,当年9月投入到正常的使用中。三年下来,已经过近2000多万台产品的考验。国家和省政府都给予了高度的肯定。工信部把该项目评定为“工信部两化融合示范项目”。
整个立库系统总共有3大核心技术,一是智能输送物流系统,二是人机交互系统,三是智能仓储系统。
智能输送物流系统汇聚了两个生产车间21条生产线上不相同的型号、不同品类的产品,这些成品全部汇流到一条输送线,由美的自行开发的自动分捡系统分捡,在输送线上自动分配分拣的工位,分捡系统中的高速读码器以每分钟100米的速度扫描成品包装上的二维码,从主干线进入分捡工位后,由库卡搬运机器人自动码垛。
在成品进入立体仓库前,还会有三次安全防呆(工业术语,一种预防矫正的行为约束手段)的措施,在这里识别外观尺寸和码垛的形态是不是符合正常的要求。
成品最后进入的立库有22米高,10个巷道,20排货架,1.7万个库位,可以容纳40万的成品。产品入库后先到达一个暂存区,然后有自动堆高机去接货,智能分配库位。每小时能达到3600台的入库能力,一天最高入库量可达4.5万。整体高效率的仓库运作中已无了搬动工人的身影,只有七八位软件工程师负责系统的日常维护。
高度的智能化让仓储一目了然,每一天生产入库的产品数量,存储在立库的什么位置都能快速查询到。过往,产品出库时需要在仓库里找产品,而智能立库则有非常多的出库方式选择,比如先进先出,或者特定批次的产品先出等等,这些辨识都由设备来完成。产品出库也可采用多巷道的方式集中出库,避免了传统仓库叉车、员工、搬运以及找库位的问题。
项目的施工周期很短,也是得益于前期美的集团内部丰富的仓储、物流方面的实践和积累,同时库卡在产品解决方案上也有非常成熟的方案。两者结合,智能立库项目在短期内便能发挥巨大的价值,实现智能仓储、智能转产、智能出库。
在经营成本上,智能立库也显示出巨大的优势。虽然,占地面积只有6000多平方米,但已经相当于传统4万多平方米的仓库面积,不仅仓库造价低一半,运营成本每年也可节约500万元。
由于这套系统可对接MES系统和物流系统,对于所有使用MES码的箱体包装产品和企业都具备可复制性。
美的清洁电器事业部副总经理栾春介绍:“这一项目,是美的集团内部对于优势资源整合的一次成功例证,不仅充分体现了智能制造技术的注入为公司能够带来的效益,也展现了向社会分享智能制造领域成果、赋能其他制造企业的可能。”