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海立:跑马“智能”制造

来自:海立官网WWW.HIGHLY.CC2017.02.08

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在使用首位机器人9年后,海立集团在“智能制造”上大尝甜头。
截至2015年底,整个海立集团已拥有工业机器人480台,2007年至今,累计替换一线岗位357个,相当于近千位一线作业员工。
在机器人的主要实践方,海立集团旗下上海日立电器有限公司上海工厂,一线作业工人的人工成本,2007年仅3.7万/年,2015年则高达10万元/年;机器人按折旧计算的成本,2007年7.3万/年,2015年则只要5万元/年。
机器人的使用,不但为海立节省了成本,更助推海立抢跑“智能制造”。2016年,海立入选工信部“智能制造试点示范项目”,成为家电行业首个大规模使用机器人实现自动化生产的企业。
“传统制造业原有工厂要升级,智能制造是唯一途径,机器人是实现智能制造的基础。” 上海日立电器有限公司董事、总裁李海滨对《上海国资》表示。
 
机器人自动化精益“工场”
 
在上海日立钣金工场(车间)的三条生产线上,每天都会上演这样的大片场景:
一个标准足球场大小(近7000平方米)的空间内,“铁臂”林立,工人零星。翻转、回旋、抓取、放下……或常温或600摄氏度高温下,机器人“铁臂”动作自如。一道道流水线工序后,成型的压缩机壳体堆放整齐。
压缩机是空调、冰箱的心脏,钣金工场(车间)的任务是将钢板加工成压缩机外壳。目前,这里共有22台机器人,而作业工人的数量已从2007年的144人减少至27人,“减员”80%。
除了钣金工场(车间),机器人在上海日立的大多数车间都有使用,不但做搬运、捆包的体力活,也做在总装环节拧螺丝等的“细致活”。这些车间的机器人应用,虽然规模不比钣金车间,但整体呈现递增趋势。
“机器人价格年降5%,人工成本年增10%。机器人的应用是趋势。”李海滨强调。
压缩机产业是劳动密集型行业,很多工作都是靠人工完成。1993年建厂时,上海日立从日本引进的生产线几乎都是全人工作业。考虑到人口红利总有一天会消失,上海日立从2007年第一次尝试使用机器人。
“当时一台机器人售价80多万元,我们也曾有过犹豫。毕竟当时人工成本还不是很大,不是需要迫切解决的问题。但当时集团提出‘全球第一的空调压缩机供应商’战略愿景,提出下一步与跨国企业竞争,必须在技术能力和制造能力两方面创新上进一步提升,逐步摸索出海立智能制造之路——‘智’造+‘自’造。自造就是以机器人自动化为代表的制造能力提升。”
“我们这类制造企业需大量雇佣劳务工,在海立集团上海工厂,人力成本占总制造费用的47%。而80后、90后的第二代劳务工与第一代有明显不同,不是为了养家糊口而工作,所以很多不愿意到生产线上进行重负荷作业。”李海滨告诉《上海国资》,但这群年轻人普遍对操作机器人等技术感兴趣,所以上马机器人自动化等于找到了与第二代产业工人的契合点。
李海滨表示,使用机器人有四大好处:
一是效率平稳;二是产品质量稳定;三是可随时换岗;四是对工作环境无要求。
“人工生产效率波动较大,需要休息、吃饭,疲劳程度、人员心情、技能熟练度等都会带来效率波动。而机器人24小时作业,效率可长时间保持稳定、高效。”
以钣金车间为例,使用机器人前,每班10名操作工,班产能2949台压缩机,人均产能295台,人均操作设备1.2台;使用机器人后,每班缩减至3人,但班产能扩大到3392台,人均产能1131台,人均操作设备7.7台。
“现场工人的工作主要侧重设备维护与产品检测,转型成为机器人管理者,劳动强度下降,收入大幅增加。”“2005年,我们办了海立动力学院,和电视广播大学联合办学,设立了机器人方向。工人在我们这里上课、实践,拿大专、本科文凭。到目前为止,已办了5期,培养了200多人。”
 
 
二次开发
 
但是,机器人并不是买来就能用,而需要系统集成。“就是给他配上工具,教他怎么做。我们称之为二次开发。”
李海滨说:“海立是家电制造业首家大规模实施机器人自动化的企业,当时的供应商5个月的时间第一台机器人才正式上马。”,大都为汽车行业服务,几乎没有为家电行业服务的。”“我们的技术人员对机器人应用不熟悉,供应商对我们的制造工艺不熟悉,双方的磨合花了很长时间,用了
之后,为了提高公司员工使用机器人的技能,也为了节省机器人公司高昂的管理费用,上海日立开始“自己动手,丰衣足食”,培养自己的队伍。
“2008年开始,设备部门成立专门做机器人的小组AMTC,2009年更是成立了FI事业部,主要负责开展自动化设备、机器人及与之配套的后续解决方案和外围设备的研发工作。”
“生产线上人做和机器做最大的区别,就是人操作的布局比较紧凑,机器做要空间开阔,要有回转的位置,所以机器做的话,生产线要拉长。同时,人工干活很简单,但机器你要告诉它,这东西怎么拿,怎么装,怎么定位,是一系列的联动,还要在生产线上加一些辅助设备。所以一个岗位的改动,要做很多相应的调整。改造难度都比较高。”
据李海滨介绍,改造的大体思路是“没做过的先做,第二年根据成功的经验直接copy”。“例如今年冲孔的岗位改造完成,明年就同时改造另外两条生产线的冲孔工位。与此同时,再寻找一个或两个没有改造过的岗位。”
就这样一段段、一个个工序探索,上海日立的整个钣金车间三条生产线的改造,总共花了7年时间。
李海滨解释说,之所以花费这么长时间,是因为所有的改造必须在完成产能计划的基础上进行,而日立的生产任务非常重,所以一般是提前做好改造方案,然后在每年8月工厂休假进行设备维修时,对生产线实施改造。
“2007年到2008年,我们整体引进日本发那科的机器人,并让日本专家过来进行二次开发,就是交钥匙工程,2008年到2009年,我们仍旧采购发那科机器人,但二次开发已经开始培养自己的技术人员实施。2009年随着FI事业部成立,我们在整个集团大规模推进了机器人自动化,在有条件的工场(车间)进行了自动化连线工程。到2013年,钣金车间整体连线成功。”
目前,钣金车间所有的物料搬运、生产加工已经由机器人和自动化加工设备完成,人从原来操作员的角色,变成了“监工”或“医生”。
2015年年中,IFR(国际机器人联合会)统计世界各国工业机器人密度,最高为韩国437台/万名产业工人,其次为日本323台/万名产业工人,第三名德国282台/万名产业工人,世界平均水平为66台/万名产业工人,中国仅36台/万名产业工人,而在日立上海工厂,已达569台/万名产业工人,超过韩国,处于世界领先水平。
李海滨表示,为管好这些机器人,日立成立了“第二人力资源部”,也就是上海工厂的生产技术部。
上海工厂生产技术部设备科经理陈杰胤告诉《上海国资》,生产技术部会为每台机器人编号建档,以便持续追踪机器人的投资回报。目前一台机器通过三班工作时间,相当于3名生产员工的产出。根据2015年的自动化项目计算,平均投资回报期为3年。
另一方面,“第二人力资源部”根据工位的调整,负责机器人的“转岗”工作,可通过改变机器人的机械手配置轻易实现,降低了人员转岗的难度和人力成本,通用性极高。
“今年暑期,我们在钣金、机加工、电机、装配等车间又都进行了改造。有复制,也有新开发。”
陈杰胤表示,现在简单的岗位已基本改造完毕,剩下的是考虑如何让“人机协作”。“现在碰到的问题是如何让机器人更聪明、更友善,让机器人也有感知、判断能力,能与人协同工作,而不是像现在这样关在笼子里。”
 
“智”能制造
 
除了在原有工厂进行自动化改造,海立也加快了“走出去”的步伐。2007年在南昌、绵阳新设分厂,2013年走出国门在印度设立了制造基地,2014年在绵阳控股一家原与长虹合作的企业。目前,上海基地占集团总产能比重不足60%。
作为业内率先完成国际化产业布局的企业,海立在全球拥有5家世界级压缩机工厂和7个技术中心,产品销往160多个国家和地区,全球每7台空调就有1台采用了海立压缩机。
专家表示,作为一家传统家电制造企业,海立能够率先实现产业布局国际化,市场份额长期占据全球三甲,原因之一,就是导入了智能自动化生产模式,引入机器人“员工”。
在李海滨看来,德国工业4.0,美国的工业互联网,中国制造2025,核心都是智能制造。“智能制造说白了就是自动化和信息化的结合。”
在自动化方面,海立主要致力于提高生产线自动化程度,也就是利用机器人打造无人工厂、数字化工厂,并对工厂进行可视化管理。“我们2009年成立的为工厂自动化方向的FI事业部,除了从事机器人的二次开发,也为海立全球的生产基地自行开发、研制和批量生产各类专用设备加工设备和流水线。”李海滨说。
李海滨表示,2014年开始,海立开始使用国产化机器人。“我们尝试使用了新松、新时达、埃夫特、广州数控等国内品牌。目前,我们的操作模式是,在已使用机器人的岗位,主要是那些动作要求简单、节拍不是很快的岗位,用国产机器人替代一部分外资机器人,并将换下来的外资机器人转到动作难度较高的岗位。因为外资机器人目前能胜任的动作比较多,国产机器人有些动作还做不了。”
李海滨表示,随着国产机器人的应用逐步成熟,进口机器人的价格也下降了不少。原来进口机器人的成本是国产机器人的两倍,现在只比国产机器人贵几万块钱。“现在一台国产机器人只要18-19万元,两年内就可收回投资。”
除了“自动化”,海立也致力于通过“信息化”实现生产、装配、物流的智能一体化。从1997年开始,海立就在EPR、MES、PDM等系统多方探索。目前,海立在各地的工厂信息已基本实现联通。“在上海,我们就可以了解到南昌工厂的生产情况,并依此对产能计划进行实时调整。”
李海滨表示,大多数制造企业此前的信息化,主要是生产订单、采购计划的信息化,信息下达到生产部门以后就中断了,物料使用情况、生产的具体情况等,并未进入系统形成“闭环”。而海立要做的信息化,是将从计划下达、到采购、到生产过程、到销售等整个环节打通。
李海滨这样描绘海立的自动化+信息化的“智能制造”。
客户的订单,通过互联网下达给日立。日立根据客户需求编制生产排序表,发布给制造和采购部门,并通过信息系统实现与采购供应商的互联互通,供应商通过查看生产计划系统显示的生产送货通知,及时送货。产品生产出来后,放置到仓库中该客户的位置。“从投料到完成,我们一般需要三天时间,而有些客户从订单下达到拿货,只有1.5天。这种情况,我们会根据客户需求预测订单,提前制定生产计划。”
在这个“智能制造系统”中,各条生产线流速、在制品数量和交库数量等,都可监控到。通过扫描条形码的方式,还可以实现整个物流系统的监控。从材料毛坯供应、部品生产入库到立库出库扫描、装配捆包后成品扫描入库等全过程都能监控到。
“现在是物与信息结合,设备与内容、数据结合。”李海滨表示,在现在的系统中,压缩机在厂里的测试数据,包括耐压、电流、电压、加油量等,也已通过条形码保存,客户维修需要时可随时调取。而相关产品的维修数据,也被完全保存在系统中。
更重要的是,在这个智能制造系统中,设备加工参数也可与系统数据库连接。“届时,要使用某一个技术生产某种产品,线上下一个指令,就可自动到达生产线设备。”
“我们和客户、采购商之间,是智能互通的,设备之间、生产装备系统和物流系统之间,也是智能互通的。这些实现了,就是真正的智能制造。这是在自动化基础上实现的制造过程的智能化。”
据李海滨透露,目前,日立上海工厂的7个车间,钣金车间已完全实现生产线自动化连线,其他车间也在有序推进。泵体部分预计年底可开发完成。届时,机种变换时,所有设备数据可实时进行变换。“我们在一块块推进。”
在当前的产业发展态势下,大部分制造企业都不会废弃原有生产线而新建自动化工厂。这样的背景下,海立的智能制造探索,对其他企业无疑有着样本意义。

在李海滨看来,智能化不代表完全的自动化。有些地方,“人+机器”的模式可能更高效,更可靠。“智造大国,没有工匠精神是不可想象的。德、美、日等智造大国,对工匠都很看重。中国也应鼓励、倡导工匠精神,这是智能制造永不枯竭的源泉。”

——上海国资记者 孙一元

 

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