按：格力是一家真正用心做事的企業(yè)，一家偉大的企業(yè)！雖然我持有量不大，但也算是我持有時間最久的“非賣品”之一。在A股“炒小、炒新、炒概念、炒板塊”的扭曲生態(tài)下，這樣一家偉大的企業(yè)卻長期“享受”著與其行業(yè)地位和發(fā)展質量不匹配的低估值，真是讓人唏噓不已！
本文簡要介紹格力電器的智能制造示范工廠，也帶大家領略一下這家踏踏實實做事企業(yè)的風采！
一
企業(yè)總體現(xiàn)狀
目前公司已經完成了智能制造新模式設計、各類協(xié)同平臺搭建，主要模塊功能已經上線使用，一些智能制造裝備，如全自動管路成型一體化裝備、空調外機全智能化線體、空調外機線、管路一體化、兩器一個流、鈑金自動沖壓線等也已經投入生產使用。公司基本實現(xiàn)集團層面推廣使用PLM研發(fā)設計平臺、ERP系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、SCM系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)。2017年開始實施APS系統(tǒng)。完成了集團層面的車間網絡架構建設，實現(xiàn)車間現(xiàn)場有線網絡100%覆蓋，無線網絡90%覆蓋。已經完成建設長沙數(shù)字化工廠，總部各類智能樣板線實施建設中。完成工藝仿真平臺的搭建，打通設計——工藝——制造全流程數(shù)據，為后端智能制造提供實施的數(shù)據。
圖1 珠海格力電器股份有限公司
二
項目詳細情況介紹
1、項目背景介紹
傳統(tǒng)的單一的制造模式已經無法滿足空調行業(yè)發(fā)展的需求，物料、計劃、產供銷、設計、工藝、制造等六大協(xié)同內容成為決定企業(yè)能否高效率、高品質、低成本的核心要素，需要緊緊圍繞從設計、工藝到制造的核心業(yè)務，打通信息在橫向各關鍵流程之間、縱向總部與全國各制造車間供應鏈、制造關鍵環(huán)節(jié)之間的微循環(huán)節(jié)點，實現(xiàn)企業(yè)設備信息的實時高效流動，提升網絡化、異地化的協(xié)同制造能力和制造水平，打造具有柔性、智能、精細化生產能力的智能工廠。項目實施前，企業(yè)痛點如下：
工廠制造價值提升需數(shù)據驅動的虛擬工廠技術
產品設計與工藝仿真需全生命周期管理平臺
制造現(xiàn)場的關鍵環(huán)節(jié)需實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)
企業(yè)高效決策需數(shù)據分析與優(yōu)化
2、項目目標與實施原則
本項目面向空調行業(yè)市場響應快、產品質量要求高、成本控制嚴的行業(yè)需求，結合空調行業(yè)總分結合的研發(fā)制造體系特點，建設一個智能制造管控平臺，一個示范工廠、一批數(shù)據優(yōu)化分析。具體工作包括：
1）建設一個全面的空調行業(yè)智能制造管控平臺：智能制造管控平臺以“研發(fā)-仿真-制造”為主線，進行產品全生命周期的研發(fā)設計平臺、數(shù)據并行聯(lián)動的工藝仿真平臺；制造現(xiàn)場工業(yè)互聯(lián)的智能化制造平臺，實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)關鍵數(shù)據的實施循環(huán)和有效聯(lián)動，為大數(shù)據分析提供數(shù)據來源。
2）落地一個智能制造示范工廠，基于物聯(lián)網的技術，面向制造關鍵環(huán)節(jié)提升工業(yè)現(xiàn)場的制造互聯(lián)水平，建立鈑金、噴涂、注塑、管路兩器、控制器、機加、總裝等一批數(shù)字化車間，再通過智能物流供應鏈串聯(lián)，以形成系統(tǒng)化的智能制造示范工廠，達到提高能效、節(jié)省人力、降低成本和品質可控等目標，以帶動空調行業(yè)產業(yè)結構的優(yōu)化升級。
3）優(yōu)化分析一批數(shù)據，通過建設在研發(fā)設計仿真的數(shù)據共享機制、提升制造與質量環(huán)節(jié)的數(shù)據自動采集率、完善售后與運維服務的產品數(shù)據網絡，建立各個環(huán)節(jié)的大數(shù)據使用模型，給公司的關鍵決策提供有效參考和指導。
3、項目實施與應用情況詳細介紹
1）智能制造管控平臺
①產品全生命周期的研發(fā)設計平臺
以項目為中心，建立一個PLM系統(tǒng)平臺，進行統(tǒng)一的設計研發(fā)管理，實現(xiàn)對設計研發(fā)數(shù)據管理，項目管理，物料管理，產品管理，工藝管理，變更管理，需求管理等功能。通過流程驅動，集中管控、統(tǒng)一管理，顯著提高了公司的整體工作效率和產品質量。
圖2 產品全生命周期的研發(fā)設計平臺
②數(shù)據并行聯(lián)動的工藝仿真平臺
工藝仿真平臺在MPMLink（工藝信息化版塊）基礎上，實現(xiàn)設計—工藝—制造的數(shù)據打通。對上接收設計平臺的產品信息與數(shù)據，通過平臺生成工藝設計方案通過信息化平臺受控傳遞至下游制造平臺，指導產品制造?；谄脚_可同步實現(xiàn)各工藝板塊的并行設計及驗證，并實時與前端設計平臺、后端制造平臺進行數(shù)據聯(lián)動。
工藝設計仿真平臺的亮點：建立一體化的IT框架和數(shù)據平臺，消除屏障實現(xiàn)協(xié)同及仿真，數(shù)據協(xié)同的動態(tài)工藝裝配仿真體系，實現(xiàn)產品裝配在三維產線的真實仿真。
圖3 工藝仿真平臺架構
③制造現(xiàn)場工業(yè)互聯(lián)的智能化制造平臺
生產管理過程中，計劃與資源管理以ERP為核心，制造現(xiàn)場以MES業(yè)務架構為核心，圍繞兩大平臺的融合應用，格力電器開發(fā)了以ERP下達生產計劃為依托，MES現(xiàn)場采集數(shù)據做拉動的制造信息協(xié)同管理平臺。通過該平臺的應用，將ERP的計劃管理和MES的現(xiàn)場管理進行了深度融合。
圖4 制造協(xié)同管理架構圖
平臺的主要功能模塊分為以下三個：
a）通過齊套排產管理系統(tǒng)實現(xiàn)了生產計劃與物流協(xié)同。
格力電器應用自主開發(fā)的齊套檢查系統(tǒng)，通過條碼/RFID等物聯(lián)網方式進行數(shù)據采集，排產前對生產訂單的物流齊套情況進行檢查，根據檢查結果排產，不齊套不排產，避免缺料停線，保障生產過程順暢運行。
圖5 齊套排產運行邏輯圖
b）通過電子揀選系統(tǒng)(SAM)實現(xiàn)了配送計劃與線邊需求協(xié)同。
電子揀選工作是在格力電器開發(fā)的SAM系統(tǒng)（訂單調整管理系統(tǒng)）基礎上運行的，根據公司的物料運輸距離、物流方式、物流配送頻率將每天劃分為A、B、C、D四個時間段，并按照ERP系統(tǒng)訂單計劃量和工作日歷將ERP里所有訂單同步到四個時間段里，用來指導后續(xù)的揀選配送工作。
圖6 生產訂單分區(qū)切割示意圖
在物料標識的標準化管理方面采用了信息化物料配送看板與物聯(lián)網技術相結合的方式。在物料配送的工裝車上安裝RFID標簽，在各個配送站點安裝RFID讀寫器進行位置確定。配送員將系統(tǒng)產生的物料配送看板粘貼到物料上與物料車進行關聯(lián)，并根據配送看板上的信息將物料配送到需求車間使用，并通過跟蹤物料車的實時動態(tài)了解監(jiān)控每一批物料的實際配送情況，實現(xiàn)物流管理全過程信息監(jiān)控。
c）通過落地反沖系統(tǒng)實現(xiàn)了執(zhí)行過程與賬務管理協(xié)同。
車間制造執(zhí)行過程嚴格遵循定額領料的原則，借助信息化手段和工具，用成品的入庫數(shù)量實時反沖生產物料的消耗數(shù)量，生產一臺反沖一臺，實現(xiàn)“物料與成品的一一對應”。并利用反沖異常數(shù)據及時暴露生產過程的物料管理問題，倒逼企業(yè)各生產組織環(huán)節(jié)開展內部管理改善。最后，再利用反沖系統(tǒng)反饋的數(shù)據對改善后的效果進行驗證，以成品入庫數(shù)量與消耗物料數(shù)量的“零差異”為目標，實現(xiàn)生產物料閉環(huán)管理，不斷降低生產過程的物料損耗和浪費。通過落地反沖管理模式的推行，達成了以下過程控制：
嚴格按訂單使用物料，為反沖數(shù)據準確提供基本保障；
成品入庫實施MES掃描，實現(xiàn)物料反沖扣減；
實時反饋反沖數(shù)據，實現(xiàn)閉環(huán)管理。
生產部借助物聯(lián)網技術實時從系統(tǒng)中獲得現(xiàn)場的反沖數(shù)據，組織各單位對各自產生的異常數(shù)據進行分析，找到導致數(shù)據異常的根本原因，并制定措施組織改善，再次應用反沖數(shù)據對各單位的改善效果進行檢驗，形成優(yōu)化內部管理的閉環(huán)系統(tǒng)，生產過程的管理水平得以持續(xù)提升。
通過系統(tǒng)暴露管理問題。物料閉環(huán)管理的整個執(zhí)行過程可以概括為5個100%”的落地執(zhí)行，即100%齊套排產、100%揀選配發(fā)物料、100%創(chuàng)建物流配送看板、100%按訂單使用物料、100%反沖結算。
在關鍵設備實現(xiàn)互聯(lián)互通的基礎上，形成了制造管理的大數(shù)據庫，進一步提升制造現(xiàn)場工藝、質量、物流等環(huán)節(jié)的協(xié)同控制準確度和響應速度。自主研發(fā)了智能現(xiàn)場協(xié)同管理系統(tǒng)，系統(tǒng)構成分為以下四個部分：
圖7 智能化現(xiàn)場協(xié)調管理系統(tǒng)
a）車間數(shù)據采集系統(tǒng)
車間數(shù)據采集系統(tǒng)是用來采集硬件設備狀態(tài)信息以及生產過程中的生產數(shù)據信息。硬件設備狀態(tài)信息主要包含設備狀態(tài)信息(包括加工設備、線體、檢測設備等)、機器人（上下料、AGV、碼垛等）的運行狀態(tài)信息，這些數(shù)據信息通過DNC網絡反饋給車間服務器，實現(xiàn)數(shù)據的采集與存儲。車間生產數(shù)據信息主要包含車間生產、物料以及質量數(shù)據，車間現(xiàn)場的生產、物料以及質量信息數(shù)據通過現(xiàn)場終端一體機+物聯(lián)網技術（RFID、條碼等）識別反饋，實現(xiàn)車間實時數(shù)據的采集。
圖8 車間設備數(shù)據采集
b）車間透明化及制造數(shù)據看板系統(tǒng)
實現(xiàn)了對車間級制造數(shù)據進行實時化和透明化管理，其中的電子看板管理平臺、手機看板管理平臺，對車間機臺布局、車間生產數(shù)據、車間物料動態(tài)、機臺狀態(tài)數(shù)據、整體計劃達成等信息進行監(jiān)控展示和統(tǒng)計分析，從而為生產決策提供更快速和直觀的依據。
圖9 車間透明化及制造數(shù)據看板
2）智能制造示范工廠
圖10 空調生產流程及車間智能化部署
智能制造示范工廠包括虛擬工廠、智能廠區(qū)物流，智能車間三個部分。
虛擬工廠即建立基于現(xiàn)場設備數(shù)據實時驅動的數(shù)字化虛擬工廠。
智能廠區(qū)物流即從供應商送貨開始至原材料倉庫，然后通過廠區(qū)物流實現(xiàn)物料在倉庫與車間、車間與車間的接駁流程直至生產線邊。具體包括車輛引導與卸/送貨調度系統(tǒng)、小件智能物流倉儲配送系統(tǒng)、SMT車間的物料倉儲與執(zhí)行系統(tǒng)成套裝備、智能AGV輸送系統(tǒng)。
智能車間即根據各個車間的工藝特點，實現(xiàn)各自特色的數(shù)字化車間。包括鈑金車間：鈑金自動沖壓線、噴涂自動化生產線；注塑車間：注塑自動化生產線、自動噴漆線、自動絲印生產線；兩器管路車間：彎管一體化線、彎管機機器人自動化線、兩器單件流生產線；總裝車間：RFID智能裝配線、智能檢測系統(tǒng)。
①數(shù)據驅動的虛擬工廠
本項目中建立基于現(xiàn)場設備數(shù)據驅動的數(shù)字化虛擬工廠，建模按實際1:1完成，整體內容包含自主研發(fā)的格力工業(yè)機器人、空調行業(yè)成套專用智能裝備、空調裝配生產線、專用RFID智能傳感器與控制裝備、空調行業(yè)智能檢測裝備、智能物流與倉儲裝備、車間廠房等；數(shù)字化模型與虛擬監(jiān)控通過實際車間進行狀態(tài)的數(shù)據進行驅動，實現(xiàn)實現(xiàn)虛擬工廠與實際車間運動同步，且具有全生產線虛擬漫游功能，包含全車間漫游、單線體顯示、單設備查看等。
圖11 虛擬工廠系統(tǒng)構架
②智能廠區(qū)物流
a）車輛引導與卸/送貨調度系統(tǒng)
結合基地廠區(qū)實現(xiàn)送貨車輛物流進出廠區(qū)及車輛在廠區(qū)內的卸/送貨規(guī)范化、有序化、智慧化為藍圖進行方案總體規(guī)劃，基于充分利用廠區(qū)卸/送貨位、庫位、叉車等物流資源和縮短物料從供應商到線邊倉時間的目標，建立RFID技術的送貨車輛物流智能化信息管理整體平臺，對接門禁管理系統(tǒng)、延伸至JIT系統(tǒng)，對接MES系統(tǒng)，對供應商發(fā)貨、車輛進出廠區(qū)、車輛卸/收貨管理、車輛卸/送貨監(jiān)控等實現(xiàn)全面管控，對廠區(qū)卸/送貨點、車輛停放點實現(xiàn)人工干預和智能規(guī)則設定、根據廠內忙閑狀況、高峰期情況、卸/送貨占用情況進行調控和干預，對整體廠區(qū)車輛及卸/收貨進行高效管理。
本項目以物料入廠收料配送、以及成品下線、入庫發(fā)貨的核心業(yè)務為中心，包括供應鏈物料智能配送平臺、成品物流發(fā)貨平臺兩大系統(tǒng)。
圖12 供應鏈物料卸貨平臺流程
b）SMT智能倉儲與分揀系統(tǒng)
通過智能物料倉庫、分揀機器人、自動入料機構結合物聯(lián)網技術，組成智能化的成套裝備，智能化、無人化地實現(xiàn)物料從倉庫到生產線的存、揀、配、核、發(fā)等一系列流轉動作，并通過與MES等系統(tǒng)集成，根據生產線實時需求，精準地實現(xiàn)物料自動下庫并到達生產線，預防呆滯料，降低錯料風險。通過實施，預期可以達到以下目標：
SMT物料收、儲、揀、配、發(fā)實現(xiàn)信息化與自動化；
貼標、點料環(huán)節(jié)高度自動化、信息化，節(jié)省勞動力；
降低物料人員勞動強度，不依賴人員經驗；
找料更高效、不易出錯、執(zhí)行效率高；
無縫集成自動上下料機構系統(tǒng)，JIT模式按需供給物料，精確送達指定位置；
實時進行物料盤存，實現(xiàn)物料精益化管理，呆滯料問題得到根本解決；
盤狀電子物料管理業(yè)務流程優(yōu)化。
圖13 智能料倉與傳統(tǒng)作業(yè)模式的業(yè)務比較
c）AGV輸送系統(tǒng)
物流線邊倉作為車間物流的最后一公里，從規(guī)劃布局、物流路線、配送方式等方面進行綜合考慮，旨在推動精益生產的全面應用。
線邊倉的設置是與各對應分廠的生產緊密相連的，物料的存儲位置更接近生產線邊，這樣在物料周轉效率方面，與傳統(tǒng)物料存儲在物資庫相比，周轉效率提高40%；運力成本方面，節(jié)省用于物資轉運分廠叉車成本30萬元；操作流程方面，分廠人員領料效率提高；場地利用率方面，原存于物資庫的物料現(xiàn)存于線邊倉，節(jié)省了物資庫的面積可租給第三方物流使用，而按照租給第三方的場地租賃費每月15㎡/元，可為公司每年創(chuàng)造15萬元的效益。
現(xiàn)在規(guī)劃線邊倉的主要存儲物料為原材與預裝物料，原材包含銅管、鋁箔、鋼卷、膠粒等，預裝物料為各自分廠負責的預裝部件所需物料，在生產拉動需求的前提下，線邊倉可有效滿足生產節(jié)拍。
圖14 AGV精準配送至產線下料點
d）鈑金成品智能立庫
鈑金立體倉儲系統(tǒng)，實現(xiàn)鈑金成品自動化、信息化的入庫和出庫管理。入庫，以ERP等為中央指導系統(tǒng)，零件下線碼垛后，對零件進行信息掃描，確定物料性質，直發(fā)性質物料通過AGV送至直發(fā)通道，直接出庫，入庫緩沖物料通過AGV送至入庫平臺，并與之自動對接，實現(xiàn)物料自動、快速、準確存儲入庫；出庫，根據系統(tǒng)指令實現(xiàn)物料自動出庫，并送至出庫平臺，實現(xiàn)按需按時均衡化出貨；出庫位置設置分揀區(qū)，分揀物料（余料）逆向重新入庫；倉儲系統(tǒng)包括托盤、工裝回流裝置；立體倉儲通過WCS、WMS系統(tǒng)實現(xiàn)入庫、出庫的自動化、信息化、目視化。
圖15 鈑金成品立庫
e）兩器智能立庫
珠海兩器505庫存量大，每需求約4萬件，物料占用較大存儲面積，且通道、臨時棚區(qū)等；交叉輸送物流量達300板/天，且靠人工找料、周轉，作業(yè)效率低，包裝成本浪費。規(guī)劃《熱交換器智能配送管理系統(tǒng)項目》將投入智能庫，結合提升機、輸送線、導航AGV，共1280個庫位；實現(xiàn)兩器505片區(qū)的自動化倉儲、自動揀選管理、自動化垂直物流，提升庫存管理、縮短齊套配送能力。項目實施后可減員28人，節(jié)省場地1200㎡，節(jié)約包材33萬元/年。
圖16 兩器智能立庫
③智能車間
a）鈑金車間智能化：鈑金自動沖壓線
整個車間通過開卷剪板一個流、自動化數(shù)控生產、沖壓自動換模系統(tǒng)、地下費料輸送線的聯(lián)合使用，極大壓縮了鈑金生產的人員需求，效率提升明顯。
圖17 鈑金自動沖壓線
b）注塑車間智能化：注塑自動化生產線、自動噴漆線、自動絲印生產線
注塑車間大量應用了機械手取件，通過單元化集中生產模式，實現(xiàn)了注塑機區(qū)域無人化生產；通過中央供料系統(tǒng)實現(xiàn)原材料的集中供應，減少車間物流和降低車間溫度；所有關鍵設備通過車間物聯(lián)網實現(xiàn)生產動作信號的實時數(shù)據采集。
圖18 伺服式注塑機械手
c）兩器管路車間智能化：彎管一體化線、彎管機機器人自動化線、兩器單件流生產線
改變傳統(tǒng)的離散型兩器生產模型，將沖、穿、脹、烘、吹、碼等工序通過自動化設備連接起來，形成一個流的生產模式。氦檢方面取消現(xiàn)有的人工搬運環(huán)節(jié)，形成全流程自動化氦檢線。
圖19 管路成形一體化生產線
d）總裝車間智能化：RFID智能裝配線、智能檢測系統(tǒng)
總裝生產線在同行業(yè)應用的基礎上，采用了集安檢測試、密碼燒寫、運轉測試工序于一體的高度集成、智能化的測試系統(tǒng)；通過RFID系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)了無人化抽真空灌注、自動對接測試；與此同時機器人和簡易自動化設備的應用，極大釋放了重體力、簡單重復崗位對人力資源的需要。
圖20 自動對接灌注
3）數(shù)據優(yōu)化與分析
①設計與工藝數(shù)據
與PLM系統(tǒng)緊密結合，保證產品數(shù)據的一致性、正確性和完整性；以二維、三維集成技術為核心，構建企業(yè)級數(shù)據管理平臺，將設計、工藝、工程、分析與仿真、制造、質量等多種數(shù)據進行統(tǒng)一組織和經驗傳承，提升公司工藝設計水平和能力。
②制造與質量數(shù)據
為解決公司在物流、生產制造和質量管理的問題，加強信息流的實時性，生產管理協(xié)同平臺通過MES系統(tǒng)采集現(xiàn)場數(shù)據，及時獲取生產過程管理數(shù)據，通過建立模型、數(shù)據演算等手段，對異常數(shù)據及時組織分析和改善，將經驗形成相關理論再反向指導生產，并在實際應用中驗證改善效果，形成優(yōu)化內部管理的閉環(huán)系統(tǒng)。
③售后與運維數(shù)據
通過分步建設與實施的方式，從專賣網點開始部署，逐步實現(xiàn)經銷商核心數(shù)據的共享和實現(xiàn)渠道信息系統(tǒng)的統(tǒng)一化，打通渠道庫存與銷售數(shù)據，做到渠道銷售和庫存數(shù)據的實時可視。在空調設備上應用傳感與物聯(lián)網技術，實現(xiàn)空調產品的遠程監(jiān)控、報警、診斷、運維等功能，降低設備故障率和運維成本。
4、效益分析
產品研制周期縮短30%
設計研發(fā)平臺的使用，新產品設計各模塊實現(xiàn)并行設計。工藝信息化平臺的使用實現(xiàn)設計—工藝—制造的數(shù)據打通，以及工藝設計模擬仿真技術的使用，產品研制周期縮短30%以上。
生產效率提升20%以上
試點實施的作業(yè)單元中，同等產出量情況下，各版塊通過自動化設備和智能控制系統(tǒng)的綜合應用，降低生產作業(yè)人員需求，提高過程加工效率和穩(wěn)定性，AGV調度系統(tǒng)，結合廠區(qū)物流調度系統(tǒng)控制，配套加工單元通過自動化加工設備、離散作業(yè)單元向成套作業(yè)單元升級、車間物聯(lián)網監(jiān)控等手段實現(xiàn)的效率提升，以分體機主力機型生產為例核算，與項目實施前相比，整體的生產效率提升20.7%。
產品不良品率降低20%以上
樣板生產線通過自動化裝備的穩(wěn)定流加工，設備連線自動化生產，物料防錯、工序互鎖工藝控制手段，設備物聯(lián)網形成的質量追溯，質量管理可視化工具的應用，最終實現(xiàn)產品不良率下降的20%。
