海尔冰箱:优化升级物流系统,赋能智能制造发展
——访海尔冰箱智能制造总监段志国
从2015年出台《中国制造2025》规划开始,中国掀起了以智能制造为主攻方向的制造业转型升级热潮。十年间,中国制造企业积极探索智能制造,建设智能工厂,取得了丰硕成果。今天我们特邀海尔冰箱智能制造总监段志国先生进行对话,聚焦制造企业物流升级的战略、路径、方法、经验与未来愿景,分享真知灼见。
作者:江宏
成立于1984年的海尔从冰箱生产起步,40年来从家电巨头成长为全球领先的美好生活和数字化转型解决方案服务商,目前拥有海尔智家、海尔生物等6家上市公司以及海尔、卡萨帝等多个品牌。其中,海尔智家位列《财富》世界500强,其子公司海尔冰箱是海尔智家最具优势的产业之一,主要生产冰箱和冷柜两大类产品,在全球有30余家工厂和3000多万台产能,2024年实现全球收入832.4亿元,在全球制冷行业处于领先地位。
业务增长的一个源动力是智能制造。海尔冰箱自2012年开始向智能制造转型,重视应用自动化与数字化技术,实现物流与制造的深度融合,建设贯通工厂所有工序的智能化物流系统,为提高生产效率、降低物流成本起到关键作用。面对AI带来的智能化浪潮,海尔冰箱将通过持续的技术创新不断优化内部物流,助力企业进一步增强在全球家电行业的竞争优势。
位于青岛海尔工业园的冰箱工厂
段志国,海尔冰箱智能制造总监,主要负责智能制造、智能物流、自动化、数字化、智能检测等领域的创新发展。他在海尔工作20多年,拥有深厚的技术底蕴和行业经验,带领团队不断探索先进技术的落地应用,并持续优化生产与物流。
段志国
海尔冰箱智能制造总监
记者:随着智能制造的发展,海尔冰箱的生产模式与物流模式发生了怎样的变化?
段志国:以前海尔冰箱采用大规模生产模式,冰箱有九大生产工序,每个工序之间的物流都是独立运作的,一个工序生产的产品往往被装在工装上拉走并存放,等到下个工序需要时再取出来,运到生产线边等待装配。由于生产周期长,厂内存在大量的静态库存,而且物流自动化程度低,主要依靠人工完成搬运等作业,造成大量人力和仓储面积的浪费。
2012年,海尔冰箱开始发展智能制造,生产模式从大规模制造转向大规模定制,即高效率、批量化生产满足客户个性化需求的产品。我们逐步对制造技术、自动化技术、智能检测以及物流系统等方面进行改造升级。多年来,我们一直在积极探索适用于冰箱、冰柜类产品大规模定制的物流模式,并研究如何将柔性化、智能化物流系统应用于制造全流程,在自己的不懈努力和外部力量的支持下,取得了很大进展。
记者:请介绍海尔冰箱是如何一步步对内部物流系统进行升级改造的?
段志国:起初我们主要在仓储、搬运等物流环节实现自动化,目的是提高效率、降低成本。例如,2012年我们在沈阳海尔冰箱互联工厂采用摩擦链输送系统(也称“积放链系统”,将驱动系统、输送系统和数字化技术相结合的自动化物流系统),实现了门体工序和总装工序的智能互联,冰箱门体生产完毕后自动存储在智能库里,智能库可以直接调用每一套门体。
大约3年前,海尔上合冰箱互联工厂建设项目启动,我们决定引入新思路,即,物流与制造充分融合,或者叫“大物流、小制造”,对工厂物流进行系统化升级。其实这些理念我是从《物流技术与应用》杂志上看到的,每期杂志我都仔细阅读,很受启发。通过我们集团内的卡奥斯工业互联网平台持续赋能合作,帮助我们将物流技术的专业性跟冰箱制造的专业性相结合,从根本上提升工厂的物流管理运营水平。双方经过一年多的共同研究,最终使项目达到了预期目标,取得了良好效果:
首先,我们更好地实现了物流标准化,包括物料分类的标准化(形成标准规格的物料尺寸链)、工装器具的标准化,物流布局的标准化等方面,为实现物流自动化、数字化奠定了基础。
其次,我们不再追求仓储、搬运等单一环节或具体场景的自动化升级,而是以物流仓储系统与生产工艺流程的深度协同为目标,再加上数字化技术,实现了WMS、LES等物流信息系统与ERP系统、MES、SRM等企业级信息系统的互联互通与高度集成,建成了贯穿整个工厂的智能物流体系,实现了从订单预测、生产排程、物料准备与配送上线、产品生产、库存管理到出库发运等各个环节在数据驱动下的高效运作。
目前,我们基本上实现了九大工序的智能连接并融为一体,使生产与物流没有断点,更加顺畅高效,同时增强了生产的灵活性和响应速度,也减少了库存。在行业内,我们的智能物流系统应用领域相对比较全,技术也比较领先。
记者:在制造企业,物流是如何随着智能制造和技术发展而逐渐受到重视的?
段志国:我的体会是,制造企业物流改善是不断发现问题并解决问题的过程。随着物流技术的发展和生产模式的改变,厂内物流升级优化没有终点,需要我们长期积累经验,持续摸索研究,努力做到每个环节的精确性和实用性。
坦率讲,以前我们对厂内自动化物流的重视程度不够,主要是因为当时生产制造对物流的要求也没那么高。随着大规模定制对物流系统带来柔性化、智能化的需求,智能物流成为智能制造的一个重要组成部分。举例来说,在冰箱的门体安装工序,机器人如何才能准确地把门体从工装上取下来再安装到箱体上?这个操作看起来简单,其实很复杂,需要把物流作业与生产工艺放在一起来研究,把工装的设计纳入物流系统中综合考虑。
除了生产模式带来的变化,物流技术也在不断进步,使我们认识到,随着自动化程度不断提高,原有的生产工序和物流系统会出现不匹配情况。即使在物流方面我们曾经是领先的,也需要与时俱进,采用新技术对生产和物流进行持续优化。基于此,我们必须加强自身物流能力建设,几年前公司开始组建物流团队,如今各个工厂都配置了物流专业人员,进一步加强了方案规划、系统仿真等能力。
海尔冰箱的目标是,真正建成一个物流与制造无缝衔接、自动运转的整体系统,其中,信息是互联互通的,AGV、机器人等各种设备之间、工序之间都是相互连通的。现在距离这一目标还有一定差距,需要我们继续研究探索。
记者:请您通过一个典型案例,详细介绍物流系统是如何升级优化的,以及达到的效果。
段志国:我以刚才提到的“支撑冰箱大规模定制的门体智能存储及输送系统”项目来说明。
冰箱生产是典型的多品种混流生产模式,门体作为冰箱总装线的主要装配件,如何按需并快速准确地齐套配送到门体装配工位,是冰箱生产的一大难题。特别是在大规模定制生产模式下,冰箱总装线产品系列多,混线生产,冰箱的门体种类也越来越多,而且门体体积大、质量重,以前靠人工搬运和存储,劳动强度大,同时难以避免发生磕碰划伤现象,不利于保护门体外观质量。
针对这些痛点,我们率先在海尔冰箱的一个工厂与供应商共同设计并建设了一套门体智能存储及输送系统,包括摩擦驱动悬挂链、提升机、输送小车、机械手及软件系统,集冰箱门体下线齐套拣选(人工或自动)、按照算法自动分配的库位自动入库存储、总装自动叫料、自动出库、自动配送、智能装配多种功能于一体,实现了柔性生产模式下冰箱门体从下线到配送总装门体装配工位的全流程自动化与智能化,实现了混流生产模式下门体与箱体的精准匹配。
门体智能存储及输送系统
这个项目遵循了“物流与制造充分融合”、“信息技术与物流技术融合”的理念,并结合冰箱生产制造工艺和现场物流特点,在全球家电制造行业率先成功构建了支撑冰箱大规模定制的门体生产模式,彻底解决了冰箱行业门体生产物流中劳动强度大、配送效率低、型号匹配难等长期未能突破的难题,达成了提高效率、降低成本、提升产品质量等方面的显著效果。如,实现门体空中智能存储搬运,取消工装车,地面库存面积为零;集成智能调度算法、库位推荐算法等,根据实时生产型号及生产时序,自动调整库位、优化行进路线,确保冰箱门体与箱体精准匹配,避免了员工由于箱体型号齐套找门或者找不到门的停机时间,总装效率提高10%,门体库存周期减半;实现全流程自动化、无人化,同时避免了人为操作导致的不良,年降低成本300多万元。
门体智能存储及输送系统项目目前已在海尔冰箱的其他工厂批量化复制,已经建成多个项目。这一技术也为家电行业的智能物流技术应用提供了新样板,在业内其他企业得到推广应用。在此基础上,我们正在探索将这一系统应用到门体附件、门壳、背板等大型物料上,进一步提升海尔冰箱的物流智能化水平。
值得一提的是,海尔冰箱多年来一直在推进这类改造升级项目,也因此在智能制造领域赢得了多项荣誉,例如,海尔沈阳冰箱互联工厂和中德海尔冰箱互联工厂被WEF世界经济论坛评为“灯塔工厂”,合肥冰箱互联工厂被评为“全球工业4.0AI创新领航”企业,同时我们还获得了工信部颁发的“数字领航企业”“智能制造示范工厂”等荣誉。
记者:制造企业在物流升级过程中主要面临哪些挑战?
段志国:在物流系统数智化升级过程中,我们主要遇到了方案仿真验证、系统兼容性、如何在全工序全流程引入自动化物流系统等三大挑战。
首先,考虑到自动化物流系统建设投入资金较多,有时达几千万元,试错成本高。因此,需要应用仿真软件进行设计方案的验证,以提早发现并纠正问题,降低项目失败的风险。
U壳智选库
第二个挑战是系统兼容性,主要是ERP系统、MES等企业信息系统与WMS、WCS等系统间的接口标准不统一、数据格式不一致等问题,以及不同硬件厂商之间的设备如何无缝连接、统一调度管理。仿真验证和系统兼容性这两个挑战,我们借助集团内部资源如卡奥斯工业互联网平台的专业技术支持来解决。
第三个挑战是,大规模定制生产需要物流系统实现柔性化,而冰箱的物料种类和规格都比较多,大件小件都有(如冰箱管线体积大、形状不标准),存储、搬运、配送上线等物流作业如何实现标准化、自动化并兼顾经济性,是有难度的。我们一直在研究攻克技术难关,后续还需要跟更多技术供应商共同研发解决。
记者:在持续升级优化物流的过程中,您有哪些经验和体会可以分享?
段志国:谈到物流升级的经验和体会,我主要讲两点:
第一,按照先做样板再复制的方法,稳步推进物流自动化技术应用,以降低风险。因为智能物流技术在快速迭代,物流系统的复杂度也不断提高,会加大物流方案设计与实施的难度。以一个工厂为试点开展物流自动化项目,并通过仿真验证,可以有效减少风险。而且市场需求、政策等外部条件也在不断改变,做好整体规划,再分步实施,有利于及时采用新技术,灵活应对变化。
门体智能存储及输送系统仿真
第二,保持开放的心态,一方面要走出去,到物流技术应用水平较高的优秀制造企业考察对标,学习经验,借鉴模式,认清差距,明确方向,可以少走弯路;另一方面,在公司内部搭建知识与经验共享交流平台,定期组织分享会,学习优秀案例与物流技术,交流心得体会,可以促进整个团队的认知提升。
此外,在智能化升级过程中要重视发挥人的能动性。自动化物流系统过去主要取代了人的体力劳动,随着AI的快速发展,现在智能物流系统逐步取代了人的脑力劳动。但是,现阶段仍然是以人机协作为主,未来会以自动化为主,但仍需人来完成系统设计、设备维护等决策性或支持性工作,因此我们不能忽视人的重要价值。
记者:您认为未来几年哪些技术会进一步赋能制造企业内部物流?
段志国:未来几年,我们看好AI和自感知机器人技术发展,计划投入更多资源推动这些技术的落地应用。
一是自感知机器人的应用,将是提高生产自动化程度的重要方向。我们正在研究自感知机器人与物流系统的结合应用,以进一步解放劳动力,实现更高层次的自动化。比如,电缆线这种形状不规则的软性物料,要求机器人的手抓力量根据不同物品的需求自动调整大小,以完成更为复杂而灵活的操作。对于这类项目,我们提出需求并提供场景,携手技术供应商共同研发。
二是加快AI技术与人形机器人的应用。目前正在研究人形机器人在厂内搬运环节试用,现在效率还不高,从经济角度来看还不是很成熟,需要进一步训练提升。
记者:在智能化、数字化技术应用方面,未来几年海尔冰箱有怎样的发展规划?
段志国:我们始终坚持以科技创新推动产业创新,从高层领导到普通员工,都积极拥抱新技术。我们的目标是在数字化时代成为全球智能制造的引领者。在智能制造、数字化转型大趋势下,智能仓储物流系统、移动机器人等具有巨大的应用潜力,未来我们也将通过创新驱动,在物流领域实现更高程度的数字化与智能化。
我们通常把技术项目分为两大类:对于趋势性、战略性技术,如AI,要积极进行应用验证,包括如何在生产制造、在物流领域应用AI,将是未来一个很重要的研究课题;对于相对成熟的技术,如摩擦链输送系统、AGV、自动仓库等,作为可复制性项目,主要根据产出和投资回报评估决定是否应用。
过去十年,中国制造企业大力发展智能制造,重视数字化、智能化升级,从制造到物流水平都有大幅提升,在全球市场上处于领先地位,企业市场竞争力也显著增强。未来,中国制造企业还将在物流创新之路上持续探索,不断进步,成为引领全球物流智能化发展的重要力量。
编辑、排版:王茜
本文内容源自《物流技术与应用》2025年5期增刊(点击可查看掌上电子刊),有删改。
欢迎文末分享、点赞、在看!转载请联系后台。