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进击的无人工厂:生产效率提高45% 生产成本降低21%

时间:2021-11-21 04:42  作者:admin  来源:未知  查看:  
内容摘要:人与人是如何交流信息的呢?传播学者一般会告诉你几个关键要素:语言、表情以及肢体动作。 在工业化大生产越来越智能的今天,机器与机器间的信息交流也随处可见,它们依靠的要素又是什么? 在杭州老板电器的未来工厂里,一条叫做集烟罩自动冲压成型生产线上...

  人与人是如何交流信息的呢?传播学者一般会告诉你几个关键要素:语言、表情以及肢体动作。

  在工业化大生产越来越智能的今天,机器与机器间的信息交流也随处可见,它们依靠的要素又是什么?

  在杭州老板电器的“未来工厂”里,一条叫做“集烟罩自动冲压成型生产线”上,扁平的钢板经过“打孔”“塑形”“剪裁”等环节终成成品走下流水线时,机械臂把它们置放在“身后”的一个平板车上,眼看车就要装满,一辆“AGV小车”缓缓“走来”,它驻足在机械臂跟前,发出一闪一闪的“光电信号”,此时的机械臂读懂了“信号”内容,立即停止手里的作业,静候着AGV小车把整齐摆满了成品烟罩的平板车拖走,才“转身”继续流水线上的作业。

  你可能会问,“AGV小车”为何不早不晚,等到机械臂将流水线上的成品装满时,才走过来,其实,小车是要去取生产烟罩的原材料,还是该运送成品,抑或是支援其它条线物资的运送,什么时候走过来,从上一个停留点到取烟罩的路径是什么,都会实时地收到“系统”给它分配的各种指令。

  同样地,生产线上的“机械臂”什么时候用“吸盘”吸产品、转身、放置、停止作业、再转身接着工作,也是因为收到系统的“指令”。这个系统,好比人体的神经中枢,它们的背后,也有一个共同的“大脑”在实时进行着复杂的运算,并发出各种任务指令。

  “集烟罩冲压成型”生产线万平方米车间里很小的一个生产环节,据统计,这个车间一共布设了284台自动化设备、上万个“数据点位”、16条生产线台AGV小车……

  令人奇怪的是,放眼望去,这个约有7个标准足球场大的空间里鲜有人出现,机器与机器之间却有条不紊地“交流信息”“进行生产”,由于几乎无人,工厂里灯火通明的景象已然不再,它甚至变得昏暗,数个参观过这个工厂的人,不约而同地给出一个统一称谓——“黑灯工厂”。

  “黑灯工厂”是厨电品牌“老板电器”打造的“未来工厂”,根据官方解释,未来工厂是“将数字孪生、物联网、大数据、人工智能、工业互联网等技术广泛应用到工厂产销环节中,从而让这些工厂能实现智能化生产、智慧化管理、协同化制造等创新发展。”

  成立于1979年的老板电器,今年已是41岁“高龄”,对于一家传统企业而言,从迈步转型数智化,到打造出厨电制造业的标杆工厂,这背后都走了哪些弯路?那个神秘地指挥着AVG小车、机械臂等机器、各条生产线运作的系统如何成型?“神秘系统”背后的“大脑”又是什么?

  在走到“未来工厂”这一步前,老板电器经历过两次关键转型:第一次是2012年的“机器换人”,第二次为2015年的“智能化”转型。

  2012年,为了应对不断增加的人工成本,提升品控能力,老板电器意识到“制造端需要一些变化”,在收购而来的一个武汉工厂里,做了“机器换人”的尝试。“机器换人”的过程,产生了大量数据,而“武汉工厂”初步实现了“数据的存储”。

  “机器换人”有一个时代背景,就是当时制造业一线工人的招工难已经初现端倪,演变到今天,矛盾更为突出。老板电器集团行政总监俞佳良介绍,仅在2021年上半年,老板电器就面试了近5000名员工,最后实际到岗1800人左右,到目前,离职1400人,“离职率在70%左右”。

  为了招到工人,从2019年起,老板电器已经给一线万+的年薪,薪酬网的数据显示,截止到2021年6月7日,杭州市的平均月薪在税前7543元,以此为参照,年薪10万+已经不算低了。

  在紧迫的用工趋势下,老板电器最终在制造端开启了大部分生产条线机器换人的任务。“黑灯工厂”建成前,需要一线人,他们的工作内容也发生了翻天覆地的变化,类似于“运维工程师”“设备保养工程师”“系统开发工程师”这样的技术蓝领岗位。

  与制造端“机器换人”同步进行的是,老板电器内部的信息化系统逐步完备,从CRM、到ERP,再到MIS系统等等。这些系统的构建,让老板电器初步实现了工厂底层数据的抓取和透明化,其目的,是为了在生产环节提升品质良率,提升运营管理效率。

  俞佳良介绍,这既是老板电器这样的行业龙头面临的新问题,也是厨电业这一阶段遭遇的矛盾点:新消费趋势下产品创新品类的出现以及产量的激增。

  到了现在,厨房成为一个提升生活品质的空间,加上新一代消费者的崛起,宅、懒、便利的需求,对于添置洗碗机、蒸烤炸一体机这样新设备的需求在增加。

  以老板电器的蒸烤炸一体机为例,其内设置了3000多道菜谱,只需要将净菜和配料放进一体机,设定好模式,选择完烹饪方式,打开柜门,便意味着成品菜上桌。

  类似新型厨电的研发,目的是降低用户进厨房的门槛,解决正在成为消费主力的90后、00后们不会做饭、不爱洗碗等问题。但这样的厨电在设计和生产实现上,也对生产线提出更多精细化的需求。

  俞佳良介绍,过去的生产,excel就能下单,现在,由于厨电产品的复杂度和技术含量在增加,则需要一套专门的生产系统,例如,生产一台“双枪大吸力”的抽油烟机需要100多个关键零部件,在下单生产1000台这样的产品时,物料、物流、生产排期、仓储等各个环节的协调都是必须的,而且,这里面任何一个节点出现问题又会影响产品最终送达消费者手里。

  一个5毫米的零部件5号到货,另外有3毫米的零部件7号到货,这些都应计算好,以及做整体的协调,这样才能保证物料顺利到达一线;此外,成品产出后,还要考虑仓储问题,“别下了生产线没有做好库存,导致产品受损”,俞佳良举例。

  随着制造端智能化转型的深入,老板电器也发现,仅仅改造制造端已经显得局限,它们需要围绕着产销环节掌握更为准确的数据,“神经网络布得更细,数据采集得更全,能帮助我们做更好的判断”,“未来工厂”便是在这个背景下提出来。

  这里顺带提一句,老板电器在做这些转变的时候,一个新领导班子已经“上台”,新任总裁作为继承人,生于1983年,在刚上任的2013年,就高度关注数智化转型这件事,并且给出了管理上的最高权限。

  例如成立的“数字化经营委员会”,便由总裁牵头,几个副总裁以及运营总监为委员会成员,在公司内部的“能量”等同于“最高管理机构”。

  此后,老板电器还专门组建“运营管理部门”,该部门的主要职能定位于做数据分析,它对于底下各部门的数据调取,拥有最高权限,这样,以前锁在各部门的数据,都呈现在“经营表盘”“总裁驾驶舱”等产品中,便于管理层全面掌握公司情况。

  总之,老板电器智能化转型的背后,有最高决策层在支撑,也因此,这场从2015年到2019年的变革,实现了老板电器的既定目标:减少人工、降低成本、提升良品率,这一历程,产生了海量数据,也让老板电器进一步思考:如何利用好这些数据,以及挖掘数据的价值,更重要的是,如何让老板电器在经营管理模式上提升一个level。

  于是,公司进一步提出做“未来工厂”的预想,这个预想,已经不再限定在生产制造端,“因为我们发现,只做到智能制造还比较狭隘”,俞佳良解释,“未来工厂的构想,是为了提升经营管理模式,让消费互联网和工业互联网之间有一个打通。”

  另外,智能化工厂做到最后,也出现了一些瓶颈,例如,智能工厂里的数据呈现相对传统,其特征为“离散型”和“相对静态”,但在实际生产中,很多场景下需要实时掌握数据,以“模具冲压”为例,传统模式下,只是知道在某天,模具出现了极高的报废率,但问题出现在哪个环节,还需要去倒推,由工人一个环节一个环节去寻找。

  这背后也体现了智能工厂的局限——“拿着指令生成任务”,老板电器计划要打造的未来工厂,则需要把“未成型的条件变成指令”,怎么去理解这句话呢?

  还以模具报废率问题为例,未来工厂模式下,通过“数字孪生”的方式,呈现出一个与实际场景一样的状态,因此,模具在生产过程中的问题,能够快速定位,立即找出问题出在哪个环节,或者是提前发出预警,减少生产中的错误。

  智能工厂阶段,还存在一个问题,设备A与设备B之间,在已铺设好的宽带条件下进行数据传输,然而,数据传输在实际中又经常受困于电压,由于工厂车间的电压不稳定,会导致设备数据的遗漏,智能工厂时期,这一问题的解决方式为“事后统计处理”。

  在现在的“未来工厂”里,这个问题采用了“边缘计算”的方式,这一技术,让设备的数据采集从过去“秒级”提升到“毫秒级”,采集的方式也从过去的“组态软件”转变为“基于边缘端”的采集,这一技术,提升了设备数据采集的稳定性,从过去的75%到了现在接近100%。

  从2019年决定要做未来工厂,到2020年5月正式实施,再到最后历时9个月的改造,未来工厂的成型,老板电器一共投入5个亿,如今,工厂里的所有设备都能基于数据和算法自行运转,生产效率提高了45%,生产成本降低21%,良品率从过去的98%也提升至99%。

  俞佳良解释,“别小看这1%的提升,对于制造行业来说,当良品率达到一定的台阶,再往上提升一步已经非常困难,99%的良品率,目前已经是行业里最高的数值。”

  在从智能化工厂转向未来工厂的过程中,老板电器经历过前期的可行性论证后,便开始寻找技术合作伙伴。

  他们一开始便排除了国外厂商,原因在于,2015年,老板电器在建设智能工厂的过程中,对这类厂商进行过一轮考察,但最终都没有找到可供参考的案例,因此,从那时起,老板电器就意识到,这应该是一次没有任何参考案例的、摸着石头过河的尝试。

  智能工厂在进一步提升中出现的瓶颈,如产销打通、数字孪生、边缘计算、更为精细的神经网络如何布设等等,老板电器最终敲定了阿里云,俞佳良回忆,当看到阿里云递来的方案,很快就敲定了合作,因为比较符合老板电器的需求。

  在2018年时,阿里云就与老板电器有过合作,但合作内容偏重于电商大数据,到了2019年,得知老板电器在论证未来工厂是否可行时,便引发了阿里云的关注。涂发亮是阿里云智能新零售的架构师,他回忆,当时去调研的时候,发现智能工厂里出现的很多问题跟阿里云的IoT平台上的“数字工厂”板块相当匹配。

  例如设备间因电压不稳定,造成的数据传输丢失,阿里云就有边缘网关的托管应用服务,又例如,工厂里面的AVG机器人、八爪鱼等设备,与ERP之间的互动是不顺畅的,也即是“现场的应用层和业务层,差一个阿里云这样的工业互联网平台”,涂发亮介绍,这个平台的作用好比给老板电器的各个信息化系统增加神经中枢,能让各层数据的互动变得智能和顺畅。

  另外,各个系统、各个设备间的数据运营规则,类似于人体神经收到大脑的指令,但与人体大脑能对神经天然生成指令不同,在未来工厂里,这些规则都需要阿里云去标注以及设计。涂发亮透露,光这个环节,阿里云就在前期对23个生产场景进行梳理,数据采集规则的规划,以及连接平台端的数据怎么去应用等。

  例如在阿里云的工业互联网平台上,会根据具体的生产任务,设计一个定期的巡检任务,物料的“阀值”等预警线,这些都会提示各个生产环节哪里该补货,哪里该下线了等等。这种预警又会通过钉钉推动给相关的工人,提醒他们去处理问题。

  其实,在文章开篇,当我们描述无人工厂时,所指的仅是生产车间,但在车间的二楼,还有一个指挥中心,里面的工人或坐着面对自己的电脑,或者几个人站在20米宽的数据大屏前,关注着车间的各种状态。

  无人工厂的现场,各个角落都布设着摄像头,产品条线上的摄像头,除了高清,还有OCR识别功能,它实时检测出产品在生产过程中的问题,甚至包括钢板上的沙眼和瑕疵,在智能工厂像未来工厂升级的过程中,“一个工厂可能需要十个质检员盯着,现在,数量减少到1~2个”,涂发亮介绍。

  在阿里云内部,工业互联网此前合作的领域横跨橡胶、化工、汽车制造、新能源等,与老板电器的合作,对于阿里云而言,是一个里程碑式的事件,因为这是它们的工业互联网项目首次在品牌零售商的应用,“它涉及到的供应链上下游远比那些原材料制造商要复杂得多,生产的精细程度也比制造商要求高更多,这是一个重要的客户突破。”

  对于老板电器而言,何尝不是一种突破,从2011年起,开启的“机器换人”到后来的智能化转型,再到现在的未来工厂,每一步既是企业自身发展进化的诉求,也是消费市场变化的拉动,也在无形中与国家的工业化发展趋势走在相同的方向上。

  注:文/沸点深度,文章来源:新经济沸点,本文为作者独立观点,不代表亿邦动力立场。

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