海爾創(chuàng)新的互聯(lián)工廠智能制造模式 ——基于用戶全流程參與體驗的海爾互聯(lián)工廠創(chuàng)新
21世紀是互聯(lián)網(wǎng)的世紀，在全國兩會上，正式提出了互聯(lián)網(wǎng)+的發(fā)展方式。德國工業(yè)4.0、美國的先進制造和中國制造2025的提出，預(yù)示著第四次工業(yè)革命的開始，誰能踏準時代的節(jié)拍，誰就會引領(lǐng)行業(yè)的升級，在此背景下，海爾集團提出了外建U+智慧生態(tài)圈，內(nèi)建互聯(lián)工廠的戰(zhàn)略構(gòu)想。
海爾互聯(lián)工廠提出由大規(guī)模制造向大規(guī)模定制轉(zhuǎn)型，占據(jù)互聯(lián)網(wǎng)時代下制造業(yè)的制高點，在自動化基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)字化集成、設(shè)備集成互聯(lián)、高柔性化生產(chǎn)模式；積極探索基于物聯(lián)網(wǎng)和務(wù)聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)工廠，踏準時代節(jié)拍，通過大數(shù)據(jù)實現(xiàn)大規(guī)模定制、個性化生產(chǎn)。所有信息與攸關(guān)方互聯(lián)，以用戶為中心，構(gòu)建了聯(lián)用戶、聯(lián)網(wǎng)器、聯(lián)全流程三大互聯(lián)架構(gòu)，實現(xiàn)全流程的實時互聯(lián)，快速滿足用戶個性化定制的最佳體驗。
沈陽海爾電冰箱有限公司是海爾集團全資子公司，工廠主建筑面積7.8萬平方米，坐落在沈陽市沈北新區(qū)，在13年12月份正式投產(chǎn)，年產(chǎn)能達到150萬，單線產(chǎn)能是傳統(tǒng)生產(chǎn)線的近2倍，在集團網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)略的指引下，通過互聯(lián)工廠不斷的探索和實踐，實現(xiàn)了智能自動化的高柔性生產(chǎn)，初步具備了大規(guī)模個性化定制的能力。沈陽海爾電冰箱有限公司依托海爾集團的人才 、研發(fā)、技術(shù)、基金、市場等綜合實力，2011年注冊資金1億元人民幣，企業(yè)性質(zhì)有限責(zé)任公司（法人獨資）。整體投資6.7個億。廠址位于沈陽市沈北新區(qū)大望街105號。占地面積131639平方米 ，建筑面積78710平方米，于2013年11月份建成并投產(chǎn)。
一、 海爾創(chuàng)新的互聯(lián)工廠智能制造模式
1. 智能制造的趨勢
智能制造是利用智能制造系統(tǒng)（CPS），依托于傳感器、工業(yè)軟件、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、新型人機交互方式，實現(xiàn)人、設(shè)備、產(chǎn)品等制造要素和資源的相互識別、實時聯(lián)通、有效交流，促進制造業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合，推動生產(chǎn)方式的定制化、柔性化、綠色化、網(wǎng)絡(luò)化，從而不斷充實、提升、再造制造業(yè)全球競爭新優(yōu)勢。智能制造是兩化深度融合、德國工業(yè)4.0、美國產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念背后的共同目標。
從全球產(chǎn)業(yè)變革趨勢來看，智能制造的標準化是目前各國面臨的最大挑戰(zhàn)。德國把標準作為工業(yè)4.0 戰(zhàn)略實施的優(yōu)先領(lǐng)域，這既是信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)融合發(fā)展的內(nèi)在要求，也是德國工業(yè)發(fā)展進程中長期以來堅持的基本理念。
智能制造應(yīng)包含產(chǎn)品的智能化、裝備的智能化、生產(chǎn)的智能化、管理的智能化和服務(wù)的智能化五個方面。把握智能制造發(fā)展的特點和規(guī)律，整合國內(nèi)標準化資源，學(xué)習(xí)借鑒德國工業(yè)4.0 標準化路線圖以及美國先進制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準建設(shè)的工作思路和組織方式，加快智能制造標準化體系建設(shè)。
沈陽冰箱順應(yīng)全球新工業(yè)革命以及互聯(lián)網(wǎng)時代的潮流，由大規(guī)模制造向大規(guī)模定制轉(zhuǎn)型，積極探索基于物聯(lián)網(wǎng)和務(wù)聯(lián)網(wǎng)的智能互聯(lián)工廠模式。
2. 海爾創(chuàng)新的互聯(lián)工廠能力特征
沈陽冰箱理解智能制造的本質(zhì)就是智能互聯(lián)工廠，就是要互聯(lián)出用戶的最佳體驗，實現(xiàn)大規(guī)模定制。它有三個基本能力特征：
第一、定制：眾創(chuàng)定制將用戶碎片化需求整合，由為庫存生產(chǎn)到為用戶創(chuàng)造；用戶全流程參與設(shè)計、制造等， 由“消費者”變成“創(chuàng)造者”，用戶參與定制全流程。
第二、互聯(lián)：體現(xiàn)的是網(wǎng)絡(luò)化，內(nèi)外互聯(lián)、信息互聯(lián)、虛實互聯(lián)；與用戶實時互聯(lián)，從產(chǎn)品的研發(fā)到產(chǎn)品的制造，以及到我們的供應(yīng)商、物流商，全流程全供應(yīng)鏈的整合。
第三、可視：全流程體驗可視化，用戶實時體驗產(chǎn)品創(chuàng)造過程。
3. 五大技術(shù)體系構(gòu)建海爾互聯(lián)工廠
完整的智能互聯(lián)工廠建設(shè)需要分步構(gòu)建五大技術(shù)體系，分別是精益標準化、模塊化、柔性化、數(shù)字化和智能化，在精益標準化、模塊化、自動化的基礎(chǔ)上實踐數(shù)字化以及智能化。
模塊化是實現(xiàn)智能互聯(lián)工廠的一個基礎(chǔ)和前提條件，包括從零件變成模塊，然后從模塊再到通用，再到模塊的迭代，最后實現(xiàn)產(chǎn)品的平臺化；
柔性化必須和用戶的定制相結(jié)合，利用自動化設(shè)備和用戶的需求是通過智能系統(tǒng)互聯(lián)起來的，將響應(yīng)速度達到百萬分之一秒的目標；
數(shù)字化是要構(gòu)建智能裝備互聯(lián)互通、應(yīng)用系統(tǒng)無縫集成、數(shù)據(jù)可視&分析的三維一體的數(shù)字化互聯(lián)互通體系；
智能化則是要打造一個雙胞胎系統(tǒng)，通過一個虛擬的設(shè)計、虛擬的裝配，把用戶的需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的方案，同時將大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)等新技術(shù)應(yīng)用在制造過程中，從而實現(xiàn)智慧家庭和互聯(lián)工廠的有機融合，完成用戶全生命周期的最佳體驗。
二、打造用戶全流程參與體驗的互聯(lián)工廠
研究新一代信息技術(shù)產(chǎn)品智能工廠新模式，攻克新一代信息技術(shù)產(chǎn)品智能制造關(guān)鍵技術(shù)，形成智能工廠（車間）參考模型，并通過搭建智能互聯(lián)工廠，形成新一代信息技術(shù)產(chǎn)品試驗驗證測試平臺，在沈陽冰箱互聯(lián)工廠進行全過程試驗驗證，最終形成新一代信息技術(shù)產(chǎn)品智能工廠參考模型。
1. 智能工廠引領(lǐng)全球冰冷行業(yè)轉(zhuǎn)型升級
（1）智能工廠參考模型
圖1 沈陽冰箱智能互聯(lián)工廠參考模型
為順應(yīng)全球新工業(yè)革命以及互聯(lián)網(wǎng)時代的潮流，沈陽冰箱由大規(guī)模制造向大規(guī)模定制轉(zhuǎn)型，積極探索基于互聯(lián)網(wǎng)的智能制造新模式（智能互聯(lián)工廠）。海爾希望通過智能互聯(lián)工廠，為用戶提供智慧家庭解決方案，從單一產(chǎn)品引領(lǐng)到解決方案引領(lǐng)，使每一個產(chǎn)品都成為“網(wǎng)器”，每一個解決方案都可以融合進一個統(tǒng)一平臺；同時，智能互聯(lián)工廠為滿足用戶個性化需求，通過探索支撐智能制造新模式中智能工廠發(fā)展的集成應(yīng)用，支持智能光電傳感器、智能感應(yīng)式傳感器、智能環(huán)境檢測傳感器以及數(shù)控加工裝備與機器人大規(guī)模協(xié)同安全可控應(yīng)用，實現(xiàn)新一代信息技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計、工藝、制造、檢驗、物流等全生命周期的智能化要求，并通過大數(shù)據(jù)實現(xiàn)大規(guī)模定制、個性化生產(chǎn)，并實現(xiàn)企業(yè)顯著的“兩提升三降低” 和制造轉(zhuǎn)型升級。
沈陽冰箱從 2012 年開始探索智能互聯(lián)工廠，在這個探索的過程當(dāng)中，從一個工序的無人，再到一個車間的無人，再到整個工廠的自動化，最后再到整個智能工廠的示范，通過不斷的積累、不斷的沉淀，逐步形成了海爾智能互聯(lián)工廠參考模型。
（2）智能互聯(lián)工廠核心系統(tǒng)
沈陽冰箱智能互聯(lián)工廠架構(gòu)的核心是智能制造執(zhí)行 iMES 系統(tǒng)，通過iMES驅(qū)動ERP、Logitics、PLM（包含CAD/CAPP/設(shè)計仿真、制造仿真）、Control（生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集分析等）五大系統(tǒng)集成；業(yè)務(wù)上通過智能的制造，把制造、研發(fā)、物流緊密的互聯(lián)互通。通過智能制造執(zhí)行系統(tǒng)和現(xiàn)場智能化硬件的連接，構(gòu)建了一個高度靈活的個性化和數(shù)字化制造模式，逐步實現(xiàn)從管理、研發(fā)、生產(chǎn)、物流的數(shù)字化管理，提升企業(yè)全系統(tǒng)、全業(yè)務(wù)的智能化水平。
圖2 沈陽冰箱智能互聯(lián)工廠核心系統(tǒng)
（3）柔性化制造支持用戶大規(guī)模定制產(chǎn)品
沈陽冰箱柔性化的目標是實現(xiàn)智能互聯(lián)，將用戶個性化與工廠柔性化制造結(jié)合，形成一個機器、人、數(shù)據(jù)萬物互聯(lián)的社區(qū)，建立一個生生不息的柔性制造生態(tài)圈。沈陽冰箱自動化的智能升級路徑是：通過智能設(shè)備、機器人和生產(chǎn)線，與用戶全流程互聯(lián)，實現(xiàn)人機、機機互聯(lián)下的高品質(zhì)、高效、柔性生產(chǎn)。
圖6 智能自動化目標
沈陽冰箱柔性化生產(chǎn)的目標是滿足批量為“1”的定制定單高效生產(chǎn)，具體開展方式通過以下四個方面：
柔性模塊化布局：一個流的模塊化布局，靈活擴展，支持個性化定制；
柔性的模塊加工：一個流、高效互聯(lián)自動化，零換模、快速換模、自動打標、自動掃描；
柔性的模塊組裝：個性模塊SKD總裝、多條單元線并聯(lián)，通用模塊高自動化、一個流；
柔性的模塊配送：工序間半成品1對1精準自動匹配。
圖3 智能工廠柔性化制造模式
（4）數(shù)字化系統(tǒng)架構(gòu)
沈陽冰箱數(shù)字化架構(gòu)的核心就是智能制造執(zhí)行 iMES 系統(tǒng)，系統(tǒng)上通過iMES 驅(qū)動ERP、Logitics、PLM、Control 五大系統(tǒng)集成；業(yè)務(wù)上通過智能的制造，把制造、研發(fā)、物流緊密的互聯(lián)互通。通過智能制造執(zhí)行系統(tǒng)和現(xiàn)場智能化硬件的連接，構(gòu)建了一個高度靈活的個性化和數(shù)字化制造模式，逐步實現(xiàn)從管理、研發(fā)、生產(chǎn)、物流的數(shù)字化管理，提升企業(yè)的智能化水平，在智能制造的基礎(chǔ)上實現(xiàn)最終用戶和生產(chǎn)者的直接關(guān)聯(lián)。
圖4 智能工廠數(shù)字化系統(tǒng)架構(gòu)
圖5 智能工廠信息化系統(tǒng)架構(gòu)
沈陽冰箱信息化系統(tǒng)按照總體規(guī)劃，分步推進，并充分考慮系統(tǒng)間的集成，通過信息化實現(xiàn)企業(yè)的數(shù)字化、智能化、可視化、定制化等先進模式的落地，具有很高的示范作用和可復(fù)制性。
（5）沈陽冰箱智能化規(guī)劃
沈陽海爾冰箱的智能化建設(shè)主要通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)生產(chǎn)過程和工廠管理的智能化，自感知、自分析、自決策、自控制、自優(yōu)化，從智能排產(chǎn)到智能物流實現(xiàn)全流程透明可視。
圖6 智能工廠智能化規(guī)劃
三、智能互聯(lián)工廠成果
通過智能互聯(lián)工廠測試驗證平臺的搭建，實現(xiàn)從用戶價值和企業(yè)價值的雙收獲。具體指標如下：
用戶價值：
1. 交互體驗：用戶全流程參與，實現(xiàn)最佳體驗；
2. 用戶滿意度：2 年產(chǎn)品保證期；
3. 定單交付周期：由 15 天縮短至7 天；
4. 個性化定制產(chǎn)品：由 20+種提升到500+種。
企業(yè)價值：
1. 產(chǎn)品研發(fā)周期：縮短 30%；
2. 半成品庫存：減少 80%；
3. 產(chǎn)能：提升 1 倍；
4. 人均產(chǎn)值：提高 30%。
5. 用人：優(yōu)化 50%
6. 質(zhì)量：改善 30% 產(chǎn)品一次合格率
四、社會效益及影響力
沈陽海爾電冰箱有限公司的智能制造升級項目依托于海爾集團智能制造的戰(zhàn)略定位及愿景，作為海爾集團首個互聯(lián)工廠樣板進行推進升級，并成為海爾集團申請國家智能制造示范試點單位之一。沈陽冰箱的智能制造關(guān)注點并非是“機器人”代替“人”的智能制造升級，而是從用戶定制，到智能制造，到虛實研發(fā)的全流程、全系統(tǒng)、全方位的升級。從用戶角度出發(fā)，最終滿足用戶的個性化定制需求為結(jié)果，體現(xiàn)了海爾一貫以用戶為中心的經(jīng)營理念。從技術(shù)層面來看，沈陽冰箱的智能制造，吸收了德國工業(yè)4.0和美國先進制造的理念，結(jié)合中國制造2025的要求，梳理出從數(shù)字化精益、到模塊化、到自動化、到數(shù)字化、到智能化的智能制造升級路徑，每一項都體現(xiàn)出了其先進性，而且沈陽冰箱作為這些路徑的踐行者，也在不斷的完善和調(diào)整相應(yīng)的方案。
沈陽海爾電冰箱有限公司智能制造升級項目的實施，不僅在海爾集團作為樣板進行升級、推進、復(fù)制，其智能制造理念、愿景、實施路徑擠技術(shù)方案也可以作為沈陽市各制造型企業(yè)，乃至遼寧省各制造型企業(yè)的參考典范，為沈陽市乃至遼寧省的制造型企業(yè)的智能升級有很好的借鑒意義，幫助各企業(yè)少走彎路，借此契機，趕上互聯(lián)網(wǎng)時代的潮流，實現(xiàn)彎道超車。
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