03　空调压缩机智能制造试点示范——上海海立（集团）股份有限公司

一、项目实施背景与状况

上海海立（集团）股份有限公司（以下简称“海立”）根据客户差异化竞争和个性化产品的需求，开发了八大产品系列，共1 000多个机种；根据空调终端市场的变化，按天响应客户需求的大规模定制化生产。

压缩机行业的淡旺季差异所造成的产能波动，对交货期和产品质量的稳定都提出了挑战。同时，压缩机产业又是劳动密集型产业，很多工作都是靠手工完成的，随着我国人口红利逐步消失，劳动力成本不断上涨，“80后”“90后”与其父辈相比，价值观发生了重大转变，已不愿从事生产一线工作，“招工难、用工荒”的问题日益彰显。随着人工成本以每年14%～16%的速度上升（2015年，上海工厂一线作业人员的人工成本已接近10万元/年），而工业机器人的价格正以每年5%的幅度下降，这组“剪刀差”还在不断增大，使用一台工业机器人的成本已低于一名工人的成本。

本项目的目标是打造智能工厂——产品大规模个性化定制、“产供销”一体化智能制造，支持全球布局、敏捷制造。

二、项目主要实施内容

（一）产品大规模个性化定制

1.个性化产品设计

本项目根据客户个性化需求，采用参数化设计、运动仿真、三维建模等软件，快速进行产品开发，形成8个系列，共1 000多个机种。实施产品全生命周期（PLM）系统，建立完整的从客户需求引出的概念设计、产品研发、工艺开发、客户认可到批量投放市场的企业级跨地域协同。建设智库系统，实现企业内部知识的显性化及分享。

2.供应链集成

本项目以用户为中心，以计划执行为主线，实行“端到端”一体化管理，实现空调压缩机从客户需求预测、销售订单到计划平衡、采购计划、制造计划、厂内仓储及物流管理、制造执行、采购执行、销售执行的实时联动协同集成管控，提高客户订单的响应速度、精细化管控能力和供应链协作能力；实现人力资本管理（HCM）系统、制造执行系统（MES）、供应链管理（SCM）系统、企业资源计划（ERP）系统等信息系统建设、集成、优化，采购、生产、销售过程产生的数据均集成到ERP系统中，实现了运营全过程信息集成和财务的集中管控。HCM系统集中统一管控产供销整体计划，协同五个工厂的跨区域制造、采购和发货执行，统筹安排销售订单、销售预测及由此产生的物料需求，与库存、车间任务相平衡，使生产任务能在系统中及时产生，适应频繁的客户需求变化，提高客户交货准确率和库存周转率。MES通过条码、与设备集成等方式采集数据，实时跟踪与反馈制造过程信息，提升对制造过程的掌控、调度能力，实现敏捷制造。SCM系统管理供应链物流、资金流和信息流，使订单、库存、质量信息共享，提高供应链响应的准确性和及时性。

3.实时响应调整

本项目构建了通信网络架构，通过光缆连接实现全球制造布局下“四地五厂”的同步联动；建立了离散型行业数字化、可视化监控中心（见图3-1），综合应用电子看板、移动终端等，通过对不同系统的数据进行整合、分析，对跨地域生产基地的计划、物料、工时、质量进行实时可视化过程管理与集中控制，提高了跨区域协同与高效统筹效率，按天调整生产计划，交货周期为14天。

（二）“产供销”一体化智能制造

1.实施离散型制造生产线的机器人连线工程

本项目采用工业机器人，结合实际生产工艺情况，实施自主二次开发，实现部分智能装备在生产管控中的互联互通与集成，生产过程与信息系统、生产线控制系统之间的无缝衔接，使车间形成全部或局部智能工厂。如图3-2所示为海立钣金“无人车间”。自动化改造方面累计投资2.08亿元，截至2015年年底，已拥有工业机器人480台（多关节机器人：225台；直角坐标机器人：255台），累计替换一线岗位357个，累计减少一线作业员工近千人，累计节约人工成本2.56亿元。

2.实施物流与能源智能化

在物流智能化管理方面，海立建设了“无人搬运车+自动立体库”的物流系统（见图3-3和图3-4），结合机器人自动化设备，实现物料自动搬运；通过物流调度系统与MES的集成，实现信息流与物流的同步。

3.贯穿“产供销”全过程的智能质量管控

本项目建立了卓越质量工程（HQE），围绕产品实物形态从原材料及外协件控制（IQC）、生产过程控制（PQC）到产成品控制子系统（OQC），集成产品全生命周期物料信息及检测信息的处理、分析、优化、整合、存储、发布，形成完整的产品追溯链，提升产品质量追溯能力。在关键质量控制点方面，实施生产设备与MES集成联动，质量检测数据实时集成到MES中进行控制、决策，通过前后关联与验证功能，实时主动预警，提高生产过程的质量防错能力。应用智能检测与传感装备，部分质量控制点采用高精度图像识别技术、力传感技术，实现视觉检测自动化，使图像准确识别率大于99%，图像响应时间小于20ms。

三、实施成效

海立实施智能制造前后的成效对比见表3-1。

四、实施经验

（1）可借鉴的离散型行业智能制造转型升级模式。中国是家电制造大国和强国，空调产品产销量全球第一，是全球产业链中为数不多的具有技术、质量和成本综合竞争力的中国制造产品之一。空调压缩机作为空调的核心零部件，生产特点是大规模、多品种、高精度、高质量、快节奏，是集技术、资金、劳动密集型为一体的产业。压缩机行业的生产特点决定了其生产流程、工艺设计的动态性、重复性和复杂性。海立自2007年起开始探索“机器人换人”的自动化之路，是国内首家大规模投入机器人实现压缩机自动化生产的企业，成了离散型制造的先行者和引领者，并逐渐走上了数字化和智能制造之路。通过装备智能化升级、机器人等智能装置的集成应用，海立的生产过程、管理、服务等智能化水平显著提高。

海立的经验表明，用高新技术和先进工艺改造传统产业，加快工业机器人的推广应用和智能机器人柔性生产线的研发工作，对提升装备制造业重大装备和产业技术水平、增强企业的核心竞争力，具有十分重要的现实意义和战略意义。同时，工业机器人的深入应用，推动了智能制造信息系统建设，将产品设计、物料管理、能耗监控等横向联系起来。通过信息化与工业化的深度融合，实现制造系统智能运行，对推动中国制造业转型升级具有重要的战略意义。

（2）可复制的全球化布局、跨地域一体化管理模式。海立实施国际化战略，先后在美国、日本、意大利、印度等设立技术服务中心。面对跨地域管理、协同制造的问题，海立确定跨地域管理原则为“管理延伸、流程一致、职能对接、矩阵汇报、核算独立”，信息技术和制造技术融合创新，将信息化技术作为打破时空阻隔、支持一体化管理的重要手段。海立围绕智能制造进行信息系统的开发、集成，由此建立基于数字化平台的跨组织、跨地域一体化管理模式，提高精细化管控能力和供应链协作能力，为全球化环境下的核心竞争力构建发挥作用。

制造过程规范化、车间管理集成化、设备运维数字化、质量控制精细化、成本分析实时化、制造过程可塑化，这是工业化和信息化深度融合之后才能达到的目标，也是中国企业走向全球化所必须拥有的能力。海立跨地域一体化管理模式对家电行业和转型升级的离散型制造行业具有示范作用，为中国企业在全球化扩展过程中的互通互联及管控模式提供了一套更容易、可复制的管理模板。

（3）可推广的国产工业机器人联合应用模式。机器人应用需要在工艺布局、生产工艺、作业方式等方面对生产线进行大量同步调整和改造。海立实施“机器人换人”初期，机器人生产商大多只能提供机器人本体，能针对企业应用特性实施系统集成的生产商非常少。为此，海立投入了大量的资源，攻克了大量的技术难关，培养了自己的机器人应用人才队伍，积累了丰富的二次开发经验，拥有数十人的应用技术核心团队和数百人的机器人操作员队伍。

国产工业机器人技术基础相对薄弱，稳定性不如国外产品。海立在国产机器人的应用及集成开发方面的经验，促进了国产机器人及自动化制造商等国内智能制造相关行业的发展，提高了整体集成能力，投资回收期也从使用国外机器人的3年缩短到了2.5年，对国产机器人行业发展具有一定的示范引领作用。

（郑敏、李雪俊　供稿）