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美的智造

2017-09-04

  在130米长的智能制造生产线上,46台单臂工业机器人挥舞着“手臂”焊接、组装,30名操作工人配合机器人作业。“平均每18秒,就有一台空调外机下线。”

  这是一条全球智能化率最高的空调外机智能制造示范线,直接领导打造这条生产线的是美的集团武汉制冷设备有限公司制造部部长佟海林。空调事业部是美的集团最大的事业部,也是这家集团智能制造战略落地的“排头兵”,肩负着为整个集团探索智能制造之路的重任。佟海林从这条生产线开始,向《世界经理人》讲述美的集团智能制造战略的推出、实施和挑战,以及他自己对智能制造的深刻体会。

  “双智”战略

  人们常常提及的智能制造战略,在美的集团被称为“双智”战略,即“智能制造+智慧家居”。为此,美的集团做了相应的布局。2015年8月5日,美的集团与安川合资,战略性进军机器人产业;2016年又成功收购全球机器人四大家族之一——库卡,被认为是在机器人领域迈向纵深的又一大跨步。

  美的集团董事长方洪波曾说,在今天的移动互联的新时代,人工智能、智能硬件、智能制造是美的必须作出的战略选择。

  佟海林把方洪波这句话,理解为美的集团向智能制造转型升级的三个必要性:美的集团自身的发展、国家的需要、以及满足消费者的需求。

  早在2010年,美的集团就提出“五年再造一个美的”的愿景,但是宏观经济形势给这个目标的实现带来了相当的压力,并且,家电产品的同质化非常严重,导致美的集团当时的市场竞争力、市场占有率难以支撑这个目标。

  与此同时,国务院出台的《中国制造2025》纲要明确提出大力发展智能制造,构建信息化条件下的产业生态体系和新型制造模式。佟海林介绍道,美的团队每年都会去日本、德国等国家交流学习,挖掘一些高效的精益化生产的方法。将视野投向全球,各个大国都在发展本国的制造业,美国也在主张制造业回流,所以当下的中国是非常需要高端制造业的。

  不仅国内、国际环境发生着改变,消费者的观念也发生着转变。“90后”群体的消费理念、消费能力渐渐形成主流,“商家卖什么、老百姓买什么”早已不适用于如今的消费市场。消费者的观念已经渗透到设计、制造、供应链等各个环节,

  制造商必须从人力资源、成本、市场、技术等各方面做到最优,方能直面行业竞争。这其实是对制造业提出了在另一种层面上升级的要求。

  方洪波在如此纷乱的背景下敏锐地发现了企业发展的未来方向,于是带领美的集团开始了“双智”战略之路的转型,提出了“效率驱动、产品领先、全球经营”的十二字指导方针,提纲挈领地指出了美的集团的转型要义。

企业需要根据产品在整个市场的成熟度来决定推进智能制造的优先顺序

  “三化”融合

  美的集团“双智”战略实施的核心,是“三化融合”。“这几年,我们如何去定义智能工厂呢?我们做了三点规划,第一是精益化,第二是自动化,第三是信息化,我们内部称之为‘三化融合’。我们上到集团,下到各个事业部都是这样做的。”佟海林说道。

  在佟海林看来,精益化是智能制造的“地基”,也是落实“效率驱动”指导方针的有力工具。通过让产品变得更加简洁,来实现操作上的人员减少,同时让IE工程师来实现流程上的优化,包括工序改善、流程改善。美的这几年特别专注于效率问题,改变过去忽视人员方面浪费的观念。“我们要求,每年要给员工加薪,但是其实家电行业的利润率并不是那么高,那么如何来实现给员工加薪呢?办法就是通过效率驱动,提高效率之后,人数也降下去了,工资就得到了提升。”他说,“将精益化生产与智能制造相结合,能够最大化地降低生产过程中的各种浪费,大大提升运营效率。”

  自动化生产可以说是实现智能制造的核心环节。在实现产品生产自动化上,佟海林有着自己的思考。他谈道,企业需要根据产品在整个市场的成熟度来决定推进智能制造的优先顺序。美的有着很多不同的工厂、车间生产不同的产品零部件,不同的零部件对应着不同的行业,这些行业在自动化设备和系统上有着不同的成熟度。“我们就是根据不同零部件的行业成熟度来规划先后顺序来实施智能制造,首先推动钣金件和电子件的自动化生产,一股脑的全部推动是不科学的。”佟海林说道。

  但即便通过科学的先后顺序来实施智能制造,具体推行过程中仍然遇到不少困难。佟海林列举了非常生动的例子,众所周知,美的集团的电子板在同行业的产品中是非常优质的,但因为在制造空调的过程中,空调有许多大功率的配件和器件,而老式的电子板对推行自动化生产形成了一种制约。为此,佟海林的团队与其他外部企业合作,联合开发一种异型插件机,切实满足了为大功率器件服务的需求。

  另外,钣金冲压设备的体积较大、地基较深、难以移动,在将其改造为自动化生产设备时,只能在设备的外围做一些改动,通过七、八个机器人将三个设备变成一组,通过机器人和系统完成对设备的改造。“自动化不仅是单一的引进新设备,更加需要企业从自身实际出发,通过对旧设备的改造来实现个性化的自动化。”佟海林说道。

  在佟海林看来,在实现自动化生产的过程中,软件比硬件更重要。因为和硬件相比,软件的精髓是无法借鉴的,特别是各个企业的软件系统要符合自身的工艺特点,这要求企业付出相当的成本进行磨合。而对客户而言,制造要更加的“柔性”,这就更要通过软件来实现。客户的需求千变万化,订单非常零散,柔性生产就发挥了其优势。企业所常用的柔性生产线一般是U型线,但它们多数是人工线。柔性生产与自动化的结合是有难度的,原因在于,目前自动化的机型很难适应柔性生产中小批量、定制化的特点,机器人需要快速更换夹具才能满足柔性线快速转场的需求,但是夹具的成本过高,且通用的万能型夹具很难研发。可见,柔性生产与自动化之间的“纠葛”仍需要更多的探索。

  在信息化方面,美的已经研发了包括美信APP、邮件、短信、微信等多种信息推送方式,能够及时反馈生产过程中的异常情况和状态信息,并根据分析评估结果和标准作业程序发出异常处置指令,对生产过程进行移动化管理与控制,实现云端管控。

据说平均每18 秒,就有一台空调外机下线

  四大挑战

  智能制造绝对不是一件“一蹴而就”的事,即使像佟海林这样优秀的团队,也无法回避实践中所面对的重重考验。

  在工艺上,空调室外机的自动化生产线是美的集团自动化程度最高的生产线。许多汽车制造企业的自动化生产水平非常之高,主要体现在焊接、涂装等方面,但是在总装方面仍有欠缺。佟海林的团队所面临的最大挑战同样反映在总装上——整条空调总装流水线的装备智能化。在一条生产线上,首先需要实现多个单点的智能化,即通过某一个机器或设备来代替这一点的人工,但是将各个单点串联起来形成一条顺畅的流水线时,其难点体现在,很多工序是首次实现自动化,需要克服之前无法预见的实际操作问题。

  在焊接环节,传统的工艺方法是使用火焰焊接,但是火焰焊接极其不稳定,容易受气压影响而波动,并且难以将焊接效果反馈出来。于是,佟海林的团队创造性地提出高频焊接的手段,让焊接过程成为一个由发出动作到接收结果的闭环,并通过电流控制这个闭环,实现了焊接工艺的“大跨步”。

  与工艺并肩的另一重要突破是技术上的“破茧成蝶”。自动化生产线上的机器人、机器臂可以说是没有“感觉”的,它们“看到”的平面是没有纵深感的、非三维的,所以机器臂在执行焊接的时候,对焊接点的位置是无法实现精确控制的。于是,佟海林的团队在机器臂中增加了很多传感器,通过加入激光测距的方式让机器“看”得更立体,这项研究在行业内非常超前,并获得了国家专利认证。

  然而成功的技术革新往往经历了千百次的失败。佟海林同样以电子焊接为例,与我们分享了一个实例。最初以自动焊接代替人工焊接的尝试是失败的,原因在于,从前焊接的时候是将面板向上进行,但是在自动焊接时为了避免异物的进入,需要将面板倒扣进行焊接,但是因为打乱了设备的工艺流程,所以导致这成为了一次失败的尝试。在完成重新的设计与规划后,才最终让设备走上了正轨。

  实现智能制造的另一个关键点——也是难点所在,是一定要在企业内部做好产品的标准化。产品标准化后,工艺就更容易实现标准化,就更容易推进生产上的自动化。如果产品不标准,当设备发生变更的时候,产品就有可能面临失败。“产品标准化也是我们的目标。”佟海林强调道。但是,个性化与标准化之间是存在着矛盾的,美的也在寻求二者间的平衡点。

  企业在践行智能化生产的路途中,整个团队需要有不怕困难、不怕失败的勇气。在佟海林多年的尝试过程中,也踩过坑、碰过壁,但是一旦团队退缩了,自然无法实现今天的成果。美的集团“允许犯错”的氛围,让佟海林的团队更有勇气去尝试和实践,“试错”的过程对于企业的成长是异常珍贵的。

  美的集团在“双智”战略的推动下,取得了优异的成绩,2016年进入了“世界500强”的行列。从美的集团2011年转型,截止到2016年,作为该集团智能制造“排头兵”的空调事业部,对智能制造累计投入资金10亿,节约工人数量2.2万,拥有机器人562台,平均自动化率达16.9%,效率提升195%。通过智能化转型,美的已经尝到了甜头,并且得到了很大的商业回报。

  图/美的集团

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