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武汉海尔电冰柜:基于精益制造的智能化升级

2022/1/19    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:智能互联工厂案例  e-works年度盘点  智能制造  武汉海尔电冰柜  
本文为“2021年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2021年度,为中国智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。
一、企业简介

       武汉海尔电冰柜有限公司于2004年08月20日在武汉经济技术开发区(汉南区)行政审批局登记成立。主要经营无氟电冰柜及其它制冷产品的研发、生产和销售等,占地面积3万平方米,拥有两条个性化柔性生产线,年生产能力85万台,企业目前拥有700名员工。拥有两条个性化柔性生产线,能同时生产十几种型号的产品,产能在6000台/天。

       企业是海尔集团为进一步满足市场需求而投资的全球第12个工业园。从12年网络化战略以来,武汉海尔电冰柜有限公司围绕“人人创客,引爆引领”的发展主题,以迭代量为主线,交互用户,全流程实时互联,实现大规模的个性化定制,最快满足用户最佳体验为战略愿景。多次获得湖北省企业100强 、武汉市100强企业、武汉开发区十强企业,15年1月再次被评为武汉经济开发区“开发区十强企业”,并授予“武汉市高新技术企业”称号。2021年申报“武汉市智能智造示范企业”
图1 武汉海尔电冰柜有限公司
图1 武汉海尔电冰柜有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

       2021年企业围绕以精益制造为基础,打造行业引领的卧式冷柜智能制造超级工厂的战略目标,自动化设备,年产能增加100万台,规划自动化、智能化、数字化等项目,且改造项目范围内的生产装备数控化率达到80%。迭代全新HC4/HC5产品平台,前工序无人化创新落地项目7项,门壳、箱壳、内胆、吸附所有线体实现无人化一个流,其中行业首创2项,行业引领5项;优化用人50%,自动化率提升至90%。模块装配创新落地项目18项,其中行业首创3项,行业引领4项;优化用人30%,自动化率提升至36%,人均效率提升10%;

       数字化架构及核心应用场景:以COSMO-MES系统为核心,打通集团内相关系统接口进行数据传递,实现WMS、EMS、PLM、HMQM等数字化系统互联互通,搭建智能数据可视化系统,实现工厂大数据的可视化,实现工厂质量、生产、运营等方面数据抽取、业务汇总、信息展示。与各业务系统进行对接,建设大数据展示中心,实现主要业务系统之间数据的互联互通、信息集成,以信息化手段辅助推动人员问题改善思路,以完成管理效率的提升;数据链全流程贯通后,工厂通过大数据分析对生产进行过程分析、模拟仿真、持续优化,支持工厂管理者协同决策,真正实现工厂智慧升级。

       主要应用场景如下:

       1)激光刻LOGO设备,实现取消人工油墨丝印
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       2)箱体发泡
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       箱体发泡设备:取消注料孔盖、温度、压力等实时监控、在线称重等

       将拼装好的冷柜箱体,装入发泡模架之内(分外腔和芯模),注入两种或多种发泡原料,利用发泡原料的化学反应,从液态逐渐转化为固态,期间体积急剧膨胀,充填箱体的内胆和外壳之间的间隙,发泡料固化完成后,箱体脱模,箱体发泡工序完成箱体发泡设备包含两部分:干机部分、湿机部分

       3)打包带-自动打包设备
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       该全自动折盖封箱打包机由自动折盖封箱机和自动捆扎机组成,采用先进技术制造,并选用进口零部件,电器零件及气动元件,功能集自动折盖、封箱及捆扎为一体,具有连续自动折盖、上下封箱、多道捆扎包装功能;实现封箱捆扎自动化、节省生产成本。具有自动停线、自动唤醒功能。可通过简单方便的调整实现纸箱规格的变换,本机可通过旋转按钮来控制打一道或者两道,自动化程度高、效率更高。

       设计特点

       1.集成电路设计:新型电路设计,打包机采用插入式电路板控制整个打包动作和烫头温度,电路板更换相当方便,打包机服务便捷。

       2.瞬间加热,立即打包:创新高速热热熔系统设计,5秒种内可使打热片工作,使PET打包机进入好佳打包状态。

       3. 自动停机装置,省电实用:当捆包动作完成,60秒内不再操作时,打包机结构设计紧凑,马达会自动停止,进入待机状态。

       4.新型刹车设计:打包机使用带盘之刹车采用特殊的弹簧设计,保证进带平稳无噪音。

       4)能耗贴自动打印贴敷
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       操作员主要用到的模块有主控界面、打印数据配置、打印历史查询、打印机设置、参数设定这六个,条码扫描配置和PLC调试通常为工程师调试用。
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       5)内胆自动钣金线,一个流自动化生产,行业首创全自动缠胆,用人优化30%
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       6)箱壳自动钣金线:
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       冷柜箱壳自动成型线除了包含以往钣金生产线自动上料、冲切等常规工位外,还融入了装配工序,使整个冰柜成型过程从上料到下线基本不需要人工操作,所有工序一气呵成。这样既能尽可能消除人工的不稳定因素,保证产品质量,又能保证生产效率。通过该生产线,仅要18秒,就可以高质量高效率地完成冰柜箱壳的成型。 

       7)门衬吸附自动切边

       原单机切边设备人工切边,存在较大安全隐患,目前实施的是全自动化自动切边一个流生产,模具精准定位冲切,废料自动输送,优化单机台设备省4人,不良率降低80%。

       8)门壳压力机连线

       压力机连线、机器人连线,在线自动一键换模,在线柔性自动划膜,单台材料成本优化1.4元/台,效率提高50%

三、参评智能制造项目详细情况介绍

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1. 项目背景介绍

       随着国内制造业工资待遇和福利保障成本的增加以及市场竞争的加剧,越来越多的家电企业面临招工难的困境。同时,人员流失带给企业的损失也是显而易见的。为此,武汉海尔电冰柜有限公司在推行精益生产、内部挖潜、深化管理的同时,将目光投向生产工艺装备的无人化、自动化、智能化方向,结合新平台模块化设计理念,

       由于深感在中国大陆地区用工困难,2011年以来,海尔集团CEO也曾在不同场合多次提到减员增效的紧迫性,并邀请国际著名咨询专家为海尔冰箱、冷柜、空调工厂“会诊”,希望大幅提升家电工艺装备的自动化水平。目前公司已经投资13030万元在技术装备方面进行数字化、信息化、自动化改造海尔减员增效的目标非常明确。

2. 项目实施与应用情况详细介绍

       武汉海尔电冰柜有限公司搭建了以接口标准化为基础的冰箱模块架构,以实现高效的模块化设计和制造。满足用户个性化需求的同时支持智能制造快速响应用户需求。另一方面基于接口标准,通过开放式创新,引入全球一流资源实现模块的迭代引领。聚焦用户体验,将用户对冰箱的各种需求与冰箱相关的模块进行对应,并建立接口;同时根据用户需求、公司策略等要素将以上模块划分为差异化、卓越运营和技术领先三个方向。

       以海尔自主研发的COSMOPlat平台为总体架构,实现冰箱制造过程的纵向集成和横向集成。纵向集成是将冷柜生产过程不同的生产设施(吸附机、发泡机、机器人、外观和性能检测设备等)、IT系统等全面集成、数据打通,建立一个高度集成化的体系,为制造过程的数字化、网络化、智能化、个性化定制提供数据和决策支撑。

       纵向集成以打通吸附单元的纵向数据流为例。吸附机的相关数据由底层的SCADA系统采集、存储,产量数据向上传输到MES系统用于定单执行监控和跟踪,设备数据向上传输给iTPM系统用于设备状态的监控和维护,工艺数据向上传输给SPC系统用于过程质量的监控和分析,相关数据和分析结果再向上传输给大数据分析平台进行设备状态、内胆质量状态的智能预测和决策;决策做出的调整计划由各系统向下传输至SCADA系统控制吸附机执行。

       横向集成是指将冷柜生产过程的不同节点用IT系统集成在一起,实现不同节点(或工序)间高效协同。横向集成以MES系统实现内胆与箱壳工序协同生产为例。MES系统同时采集内胆和箱壳的定单执行数据,并与箱体发泡定单执行等数据做匹配分析,对内胆或箱壳后续生产计划做实时调整,实现工序间的拉动生产和高效协同。

3. 效益分析

       智能制造也是工业4.0紧固件的新制造模式,自动化、数字化、网络化和智能化是整个产业或行业的发展方向,互联工厂模式为家电业从大规模制造向大规模定制转型提供了借鉴和示范作用,通过“武汉冷柜新建线技术升级项目”后,提高了生产线的智能化程度,在信息的传递,输送系统的改造,结构的优化,智能检测等方面进行改造,依托智能制造的理念,结合成了一个有机的整体,通过智能化改造,产品质量有了大幅度的提升,生产线运行更加稳定和柔性化,提高生产效率20%,产能提升提高75%、产品研发周期缩短30%、运营成本降低25%、产品不良品率从12%降至2%。

       海尔建成了冰箱、空调、洗衣机、热水器四大产业行业引领的智能互联工厂为家电业大规模制造向大规模定制转型提供了经验和示范;国内同行业企业纷纷效仿海尔推进智能制造战略,有力地拉动了家电制造业由大到强的升级。同时,海尔智能互联工厂大量采用数控设备及智能机器人,同步拉动了国内装备制造业向数字化、智能化转型。

       海尔智能互联工厂的核心是数字化,数字化系统按照总体规划、分步推进,并充分考虑系统间的集成,通过信息化系统的无缝集成实现企业的数字化、智能化、可视化、定制化等先进模式的落地,具有很好的示范作用和可复制性。
责任编辑:吴婕
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