人单合一模式下的海尔互联工厂数智化创新

一、企业简介

    青岛海尔（胶州）空调器有限公司坐落于海尔（胶州）创新产业园，是海尔集团第7家互联工厂，工厂建筑面积10万㎡，年产能300万+，工厂应用高柔性的定制单元装配线、智慧立体配送系统、智能立体库等8项行业引领的智造技术，以COSMO-IM为核心将5大系统集成，实现以用户订单信息为索引的全流程数据链贯通，满足用户定单全流程透明可视的最佳体验。

    工厂主要生产各类柜式、挂式、窗机、驻车空调，产品采用国际领先的无氟变频技术，拥有高效节能、新型热交换器、最优冷媒分配控制、压缩机润滑油循环量控制、自清洁技术及物联网等国际领先的先进技术。同时涌现出一大批如大国工匠王阳阳之类的知识性员工创客。

图1 海尔空调胶州互联工厂

二、企业在智能制造方面的现状

    海尔互联工厂的核心竞争力是高精度驱动下的高效率，不是单纯的机器换人，而要以用户需求为中心，创造用户最佳体验。海尔胶州空调互联工厂对制造装备升级的同时，通过RFID、各类工业传感器等实现三大互联（人机料法环的内外互联、信息互联、虚实互联），所有的生产流程与用户进行了互联，信息实时传递，以用户定单驱动工序间协同制造、精准匹配，这种“按单生产、柔性制造”的模式颠覆传统的人工周转、手工匹配的生产方式，快速应对用户的多样化需求。

    海尔胶州空调互联工厂依托COSMOPlat构建了设备层、传感层、物流层、网络层和信息层互联互通的五层数字化架构，保证互联工厂与用户实时互联互通，满足用户的最佳体验。

    一是设备层。互联工厂应用了先进的自动化设备，这些自动化设备有几大特点，第一个特点是柔性化，可以应对大规模定制定单进行节拍匹配；第二个特点是集成化，设备和设备之间形成集成的匹配，前工序和后工序之间可进行匹配，在满足用户个性化需求的构成中，形成了接近零库存，不落地的状态；第三个特点是设备之间是互联的，设备和设备之间具备交互能力，用户信息可以实时传递驱动生产。

    二是传感层。互联工厂布置上万个传感器，每天产生数万组数据，不仅对整个工厂的运行情况进行实时监控，实时报警；同时基于这些传感器布置在设备之中，对自动化设备可进行实时预警，在设备发生故障之前，通过大数据预测的方式对设备进行及时维护修复，保证设备可以健康正常有效运行。

    三是物流层。通过构建颠覆性的智慧物流模式，实现了用户定制定单在生产线上混线生产情况下，物流可以实现智能应对，提高生产效率，减少差错，降低库存。工厂在物流总装和AGV之间，实现自动交互，AGV可根据总装情况，进行智能调整，满足生产需求。

    四是网络层。工厂布局的网络按照工业网络架构来设计，包括光纤宽带的设计、工业交换机的设计、AT的设计、有线网络和无线网络的布局，形成高速、安全的工业网络，可以实现百万级的定单瞬间传递到工厂及时响应。

    五是信息层。信息层实现了横向的集成，横向集成从PLM到ERP到COSMO-IM瞬间到达，在这个基础之上，纵向包括设备层，传感层，物流和装备实现连接，可以实现所有节点的实时互联。    

图2 互联工厂5层数字化架构

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    互联网给世界带来最大的影响就是“零距离”，信息的主动权转到了用户手里，消费需求正向个性化、多样化、高品质趋势发展。制造业正在承受产业“双向转移”和“产业空心化”的压力：部分低端制造向新兴发展中国家转移；部分高端制造业在美欧“再工业化”引导下回流。“中国制造2025”的国家战略提出增加有效供给。具体到空调行业，传统大规模生产与用户隔离，供需不匹配、产能过剩、库存高、成本高。压货、降价促销等严重制约了企业的创新竞争力，同质化严重，用户高品质、个性化的有效需求不能满足。

    然而智能制造已成为全球新一代工业革命的风向标，发展新一代信息技术赋能的智能制造产业已成为我省提升核心竞争力结合海尔在智能制造的探索，现阶段制造业的核心痛点和卡脖子问题可以归纳为以下五点：设备全面接入难，数据实时分析难，生产自主决策难，决策精准执行难，产线设备维护难。这五大难题大大制约了制造业的产能和效率，也严重阻碍了海尔从大规模制造向大规模个性化定制转型的进程。以5G通信、云计算和边缘计算、大数据分析、人工智能为代表的新一代信息技术，能够为上述痛点的解决提供新思路和新维度，已经成为制造业新旧动能转换的关键使能技术。

    那么胶州空调互联工厂重点做了哪些升级呢？

    首先，深化设备的数字化和互联升级，实施完成了对总装线上9个重点工序的设备数字化升级技改、实现设备到工控PLC的互联取数及空调电控模块供应商组装数字化检测互联等；

    其次，升级制造全流程管理平台，并对重点模块进行开发优化，包括：

    -基于iMES制造信息化系统，延伸升级iWMS优化成品发运对产品在线信息可视（货车行车装卸路线）；

    -升级APS智能排产，快速排产到前工序和厂外核心模块供应商，支撑全流程拉动；

    -基于边缘端实时工业数据升级质量过程SPC模块，实现质量从终检到过程控制；

    -升级SCADA设备互联模块和EAM设备管理模块；

    -升级创客管理系统，用户付薪到人核算更精准；

    协同山东大学等学术和研究单位，对18个工序点进行重点攻关，包括空调内机在线噪音检测、空调外机抽空、灌注、联机测试等，并实现对线上空调LOGO进行图像自动拍照比对异常报警，智能识别准确率提高1倍。

    具体的迭代升级的实施案例介绍如下：

    1）设备互联可视

    冲片机、涨管机、脱脂炉、自动焊、上件机器人设备互联，实现设备OEE数据实时展示；氦检设备压力参数报警实时预警功能；空中积放链库存状态实时可视，积放链时序计划上件；上料PLC状态数据实时获取，对于异常进料及少料加料口实时报警。

图3 前工序设备互联可视

    2）空调外观智能检测

    应用AI图像比对分析技术、视觉测量等技术实现产品LOGO检测、护网检测及连机管颜色识别检测，异常检测实时预警，检测效率提升1倍，同时检测数据实现全过程追溯，保障产品最高品质。

图4 外观智能检测系统

    3）智能排产升级

    通过对生产系统优化整合，实现各工序间的高效协同生产，优化排产系统实现自动关联及排配半成品，实现用户定单驱动的全流程生产计划，优化物料精准配送及下线结算。

图5 APS排产整合流程

    4）质量防差错

    通过增加自动扫描设备、无线扫描设备实现条码自动采集，软件系统自动匹配主关件BOM获取专用号，自动校验当前物料是否正确，实现物料与产品关联，100%追溯、精准防差错。

图6 自动下线及包装箱扫描系统

图7 自动下线及包装箱扫描

    5）智能制造大数据实时可视

    海尔空调生产大数据系统集成各工厂计划量、完成量、良率、节拍、开工时间、UPH、稼动率等并实时可视，动态分析，实现线体、工厂、平台数据同源。

图8 空调产业生产大数据总览

图9 空调工厂生产订单执行

    5）掌上工厂，线体状态可视实现远程诊断

    通过到线体重点工序的实时影像可视，实现对生产过程的状态的远程监测，及关键工序操作工艺追溯；同时增加手机移动可视，实现全数字化多场景智慧运营，工厂运营效率↑50%。

图10 线体实时可视系统看板（PC端）

图11 线体实时可视系统看板（手机端）

    海尔胶州空调互联工厂依托COSMOPlat平台赋能数智化能力的升级，同时将新一代人工智能技术率先和先进制造技术融合实践，实现生产效率提高20%以上，运营成本降低20%以上，产品不良品率降低20%以上，能源利用率提高10%，产品不入库＞80%，研发周期缩短50%，单位面积产出提升2倍。海尔胶州空调互联工厂荣获国家首批2025示范企业，同时也被列为青岛市首批智能互联工厂，未来互联工厂会基于AI+5G的技术和模式深度融合，建立全流程信息自感知、 全要素事件自决策、全周期场景自迭代，持续满足用户美好生活体验。