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(yàn)的海爾互聯(lián)工廠創(chuàng)新
21世紀(jì)是互聯(lián)網(wǎng)的世紀(jì)，在全國兩會(huì)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(jìn)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(zhǔn)時(shí)代的節(jié)拍，誰就會(huì)引領(lǐng)行業(yè)的升級，在此背景下，海爾集團(tuán)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(shí)代下制造業(yè)的制高點(diǎn)，在自動(dòng)化基礎(chǔ)上實(shí)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(zhǔn)時(shí)代節(jié)拍，通過大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制、個(gè)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(shí)現(xiàn)全流程的實(shí)時(shí)互聯(lián)，快速滿足用戶個(gè)性化定制的最佳體驗(yàn)。
沈陽海爾電冰箱有限公司是海爾集團(tuán)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(dá)到150萬，單線產(chǎn)能是傳統(tǒng)生產(chǎn)線的近2倍，在集團(tuán)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(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了智能自動(dòng)化的高柔性生產(chǎn)，初步具備了大規(guī)模個(gè)性化定制的能力。沈陽海爾電冰箱有限公司依托海爾集團(tuán)的人才 、研發(fā)、技術(shù)、基金、市場等綜合實(shí)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(dú)資）。整體投資6.7個(gè)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(jī)交互方式，實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備、產(chǎn)品等制造要素和資源的相互識別、實(shí)時(shí)聯(lián)通、有效交流，促進(jìn)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(dòng)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(shí)、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(biāo)。
從全球產(chǎn)業(yè)變革趨勢來看，智能制造的標(biāo)準(zhǔn)化是目前各國面臨的最大挑戰(zhàn)。德國把標(biāo)準(zhǔn)作為工業(yè)4.0 戰(zhàn)略實(shí)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(jìn)程中長期以來堅(jiān)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(gè)方面。把握智能制造發(fā)展的特點(diǎn)和規(guī)律，整合國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化資源，學(xué)習(xí)借鑒德國工業(yè)4.0 標(biāo)準(zhǔn)化路線圖以及美國先進(jìn)制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的工作思路和組織方式，加快智能制造標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(yàn)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制。它有三個(gè)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(jì)、制造等， 由“消費(fèi)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(shí)互聯(lián)；與用戶實(shí)時(shí)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(yàn)可視化，用戶實(shí)時(shí)體驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、柔性化、數(shù)字化和智能化，在精益標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)踐數(shù)字化以及智能化。
模塊化是實(shí)現(xiàn)智能互聯(lián)工廠的一個(gè)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(shí)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(dòng)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(dá)到百萬分之一秒的目標(biāo)；
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(gè)雙胞胎系統(tǒng)，通過一個(gè)虛擬的設(shè)計(jì)、虛擬的裝配，把用戶的需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的方案，同時(shí)將大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等新技術(shù)應(yīng)用在制造過程中，從而實(shí)現(xiàn)智慧家庭和互聯(lián)工廠的有機(jī)融合，完成用戶全生命周期的最佳體驗(yàn)。
二、打造用戶全流程參與體驗(yàn)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(yàn)驗(yàn)證測試平臺，在沈陽冰箱互聯(lián)工廠進(jìn)行全過程試驗(yàn)驗(yàn)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(shí)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(gè)產(chǎn)品都成為“網(wǎng)器”，每一個(gè)解決方案都可以融合進(jìn)一個(gè)統(tǒng)一平臺；同時(shí)，智能互聯(lián)工廠為滿足用戶個(gè)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(jī)器人大規(guī)模協(xié)同安全可控應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)新一代信息技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢驗(yàn)、物流等全生命周期的智能化要求，并通過大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制、個(gè)性化生產(chǎn)，并實(shí)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(gè)探索的過程當(dāng)中，從一個(gè)工序的無人，再到一個(gè)車間的無人，再到整個(gè)工廠的自動(dòng)化，最后再到整個(gè)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(dòng)ERP、Logitics、PLM（包含CAD/CAPP/設(shè)計(jì)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(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化制造模式，逐步實(shí)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(biāo)是實(shí)現(xiàn)智能互聯(lián)，將用戶個(gè)性化與工廠柔性化制造結(jié)合，形成一個(gè)機(jī)器、人、數(shù)據(jù)萬物互聯(lián)的社區(qū)，建立一個(gè)生生不息的柔性制造生態(tài)圈。沈陽冰箱自動(dòng)化的智能升級路徑是：通過智能設(shè)備、機(jī)器人和生產(chǎn)線，與用戶全流程互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)、機(jī)機(jī)互聯(lián)下的高品質(zhì)、高效、柔性生產(chǎn)。
圖6 智能自動(dòng)化目標(biāo)
沈陽冰箱柔性化生產(chǎn)的目標(biāo)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(gè)方面：
柔性模塊化布局：一個(gè)流的模塊化布局，靈活擴(kuò)展，支持個(gè)性化定制；
柔性的模塊加工：一個(gè)流、高效互聯(lián)自動(dòng)化，零換模、快速換模、自動(dòng)打標(biāo)、自動(dòng)掃描；
柔性的模塊組裝：個(gè)性模塊SKD總裝、多條單元線并聯(lián)，通用模塊高自動(dòng)化、一個(gè)流；
柔性的模塊配送：工序間半成品1對1精準(zhǔn)自動(dòng)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(dòng)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(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化制造模式，逐步實(shí)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(shí)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(jìn)，并充分考慮系統(tǒng)間的集成，通過信息化實(shí)現(xiàn)企業(yè)的數(shù)字化、智能化、可視化、定制化等先進(jìn)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(shí)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(shí)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(yàn)證平臺的搭建，實(shí)現(xiàn)從用戶價(jià)值和企業(yè)價(jià)值的雙收獲。具體指標(biāo)如下：
用戶價(jià)值：
1. 交互體驗(yàn)：用戶全流程參與，實(shí)現(xiàn)最佳體驗(yàn)；
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(gè)性化定制產(chǎn)品：由 20+種提升到500+種。
企業(yè)價(jià)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(huì)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(xiàng)目依托于海爾集團(tuán)智能制造的戰(zhàn)略定位及愿景，作為海爾集團(tuán)首個(gè)互聯(lián)工廠樣板進(jìn)行推進(jìn)升級，并成為海爾集團(tuán)申請國家智能制造示范試點(diǎn)單位之一。沈陽冰箱的智能制造關(guān)注點(diǎn)并非是“機(jī)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(shí)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(gè)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(jìn)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(dòng)化、到數(shù)字化、到智能化的智能制造升級路徑，每一項(xiàng)都體現(xiàn)出了其先進(jìn)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(xiàng)目的實(shí)施，不僅在海爾集團(tuán)作為樣板進(jìn)行升級、推進(jìn)、復(fù)制，其智能制造理念、愿景、實(shí)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(jī)，趕上互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的潮流，實(shí)現(xiàn)彎道超車。
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