導 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，為中國智能制造領域帶來突出效益的最佳實踐工程，全面介紹企業推進智能制造的步驟、重點與難點、獲得效益等，分享建設過程中的經驗，供廣大制造業行業企業學習供鑒。

　　企業簡介

　　青島海爾（膠州）空調器有限公司坐落于海爾（膠州）創新產業園，是海爾集團第7家互聯工廠，工廠建筑面積10萬㎡，年產能300萬+，工廠應用高柔性的定制單元裝配線、智慧立體配送系統、智能立體庫等8項行業引領的智造技術，以COSMO-IM為核心將5大系統集成，實現以用戶訂單信息為索引的全流程數據鏈貫通，滿足用戶定單全流程透明可視的最佳體驗。

　　工廠主要生產各類柜式、掛式、窗機、駐車空調，產品采用國際領先的無氟變頻技術，擁有高效節能、新型熱交換器、最優冷媒分配控制、壓縮機潤滑油循環量控制、自清潔技術及物聯網等國際領先的先進技術。同時涌現出一大批如大國工匠王陽陽之類的知識性員工創客。

圖1 海爾空調膠州互聯工廠

　　企業在智能制造方面的現狀

　　海爾互聯工廠的核心競爭力是高精度驅動下的高效率，不是單純的機器換人，而要以用戶需求為中心，創造用戶最佳體驗。海爾膠州空調互聯工廠對制造裝備升級的同時，通過RFID、各類工業傳感器等實現三大互聯（人機料法環的內外互聯、信息互聯、虛實互聯），所有的生產流程與用戶進行了互聯，信息實時傳遞，以用戶定單驅動工序間協同制造、精準匹配，這種“按單生產、柔性制造”的模式顛覆傳統的人工周轉、手工匹配的生產方式，快速應對用戶的多樣化需求。

　　海爾膠州空調互聯工廠依托COSMOPlat構建了設備層、傳感層、物流層、網絡層和信息層互聯互通的五層數字化架構，保證互聯工廠與用戶實時互聯互通，滿足用戶的最佳體驗。

　　? 一是設備層。互聯工廠應用了先進的自動化設備，這些自動化設備有幾大特點，第一個特點是柔性化，可以應對大規模定制定單進行節拍匹配；第二個特點是集成化，設備和設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成中，形成了接近零庫存，不落地的狀態；第三個特點是設備之間是互聯的，設備和設備之間具備交互能力，用戶信息可以實時傳遞驅動生產。

　　? 二是傳感層。互聯工廠布置上萬個傳感器，每天產生數萬組數據，不僅對整個工廠的運行情況進行實時監控，實時報警；同時基于這些傳感器布置在設備之中，對自動化設備可進行實時預警，在設備發生故障之前，通過大數據預測的方式對設備進行及時維護修復，保證設備可以健康正常有效運行。

　　? 三是物流層。通過構建顛覆性的智慧物流模式，實現了用戶定制定單在生產線上混線生產情況下，物流可以實現智能應對，提高生產效率，減少差錯，降低庫存。工廠在物流總裝和AGV之間，實現自動交互，AGV可根據總裝情況，進行智能調整，滿足生產需求。

　　? 四是網絡層。工廠布局的網絡按照工業網絡架構來設計，包括光纖寬帶的設計、工業交換機的設計、AT的設計、有線網絡和無線網絡的布局，形成高速、安全的工業網絡，可以實現百萬級的定單瞬間傳遞到工廠及時響應。

　　? 五是信息層。信息層實現了橫向的集成，橫向集成從PLM到ERP到COSMO-IM瞬間到達，在這個基礎之上，縱向包括設備層，傳感層，物流和裝備實現連接，可以實現所有節點的實時互聯。

圖2 互聯工廠5層數字化架構

　　參評智能制造項目詳細情況介紹

　　互聯網給世界帶來最大的影響就是“零距離”，信息的主動權轉到了用戶手里，消費需求正向個性化、多樣化、高品質趨勢發展。制造業正在承受產業“雙向轉移”和“產業空心化”的壓力：部分低端制造向新興發展中國家轉移；部分高端制造業在美歐“再工業化”引導下回流。“中國制造2025”的國家戰略提出增加有效供給。具體到空調行業，傳統大規模生產與用戶隔離，供需不匹配、產能過剩、庫存高、成本高。壓貨、降價促銷等嚴重制約了企業的創新競爭力，同質化嚴重，用戶高品質、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革命的風向標，發展新一代信息技術賦能的智能制造產業已成為我省提升核心競爭力結合海爾在智能制造的探索，現階段制造業的核心痛點和卡脖子問題可以歸納為以下五點：

　　? 設備全面接入難

　　? 數據實時分析難

　　? 生產自主決策難

　　? 決策精準執行難

　　? 產線設備維護難

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

　　那么膠州空調互聯工廠重點做了哪些升級呢？

　　? 首先，深化設備的數字化和互聯升級，實施完成了對總裝線上9個重點工序的設備數字化升級技改、實現設備到工控PLC的互聯取數及空調電控模塊供應商組裝數字化檢測互聯等；

　　? 其次，升級制造全流程管理平臺，并對重點模塊進行開發優化，包括：

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

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

　　- 基于邊緣端實時工業數據升級質量過程SPC模塊，實現質量從終檢到過程控制；

　　- 升級SCADA設備互聯模塊和EAM設備管理模塊；

　　-升級創客管理系統，用戶付薪到人核算更精準；

　　協同山東大學等學術和研究單位，對18個工序點進行重點攻關，包括空調內機在線噪音檢測、空調外機抽空、灌注、聯機測試等，并實現對線上空調LOGO進行圖像自動拍照比對異常報警，智能識別準確率提高1倍。

　　具體的迭代升級的實施案例介紹如下：

　　1、設備互聯可視

　　沖片機、漲管機、脫脂爐、自動焊、上件機器人設備互聯，實現設備OEE數據實時展示；氦檢設備壓力參數報警實時預警功能；空中積放鏈庫存狀態實時可視，積放鏈時序計劃上件；上料PLC狀態數據實時獲取，對于異常進料及少料加料口實時報警。

圖3 前工序設備互聯可視

　　2、空調外觀智能檢測

　　應用AI圖像比對分析技術、視覺測量等技術實現產品LOGO檢測、護網檢測及連機管顏色識別檢測，異常檢測實時預警，檢測效率提升1倍，同時檢測數據實現全過程追溯，保障產品最高品質。

圖4 外觀智能檢測系統

　　3、智能排產升級

　　通過對生產系統優化整合，實現各工序間的高效協同生產，優化排產系統實現自動關聯及排配半成品，實現用戶定單驅動的全流程生產計劃，優化物料精準配送及下線結算。

圖5 APS排產整合流程

　　4、質量防差錯

　　通過增加自動掃描設備、無線掃描設備實現條碼自動采集，軟件系統自動匹配主關件BOM獲取專用號，自動校驗當前物料是否正確，實現物料與產品關聯，100%追溯、精準防差錯。

圖6 自動下線及包裝箱掃描系統

圖7 自動下線及包裝箱掃描

　　5、智能制造大數據實時可視

　　海爾空調生產大數據系統集成各工廠計劃量、完成量、良率、節拍、開工時間、UPH、稼動率等并實時可視，動態分析，實現線體、工廠、平臺數據同源。

圖8 空調產業生產大數據總覽

圖9 空調工廠生產訂單執行

　　6、掌上工廠，線體狀態可視實現遠程診斷

　　通過到線體重點工序的實時影像可視，實現對生產過程的狀態的遠程監測，及關鍵工序操作工藝追溯；同時增加手機移動可視，實現全數字化多場景智慧運營，工廠運營效率↑50%。

圖10 線體實時可視系統看板（PC端）

圖11 線體實時可視系統看板（手機端）

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

　　海爾膠州空調互聯工廠榮獲國家首批2025示范企業，同時也被列為青島市首批智能互聯工廠，未來互聯工廠會基于AI+5G的技術和模式深度融合，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，持續滿足用戶美好生活體驗。