CIO40：数字化工业化4.0智能制造之路

   一、传统离散制造业转型困境
   近年来，伴随着国家能源结构改革和新型城镇化建设、天然气普及和转换力度逐渐加大，家电行业已经进入高速发展阶段。2017年10月18日在十九大报告中强调，中国特色*进入新时代，我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。
  具体到家电产业领域，在制造业务聚集地珠三角地区，以A公司等为代表的诸多企业，经过20多年的粗放型发展，生产过程仍以传统劳动密集形方式为主。无论是生产效率、产品技术以及质量水平，都与占据国内高端家电产品市场日本、美国企业有一定的差距。
  现代制造业不仅包括传统制造业一般意义上的研发、生产、销售、售后服务等，还包括长期支持企业发展的尽可能完整的、以数据共享为基础的整套资源，这套信息数字化运营平台是企业实现可持续发展的一个关键内容。广东省是全球最大的具产品制造基地，特别是珠三角区域，已形成了完善的家电等具产品的产业链。但是，目前行业生产组织模式落后，研发设计、生产统计、车间管理、销售模式、售后服务等方面管理粗放，产品性能、生产效率、售后满意度等方面距离智能制造的目标尚有较大差距，行业亟需提高数字化运营水平。
   （1）突破行业发展瓶颈，满足消费者对于高品质热水卫浴产品的需求。
  在我国能源消费结构中，建筑能耗平均约占全国总能耗的20%以上。而建筑总能耗中，由家电所提供的居民厨房、洗浴、取暖用热水或热源能耗约占15%。家电因使用一次能源及清洁能源（天然气）、节能环保、操作便捷、即开即用，将成为行业中普及率最高的产品。近年来我国城市城镇天然气转换力度加大、城镇化建设进程加快，家电的需求量也进一步增加。
   自1979年中国第一台产品在南京市研制成功至今 ，我国家电行业逐步发展壮大，形成了以A公司等为代表的一批国内知名企业。在已经过去的30年中，国内企业主要采取粗放型的发展模式，通过增加场地面积、生产设备、员工数量等方式提升生产规模、降低生产成本。因此，发展到现阶段，产品质量、产品性能、生产效率的继续提升遇到了瓶颈。
   伴随着中国经济30年的高速发展，人民生活水平日益提高。对于家居家电产品的选择已经从可用提高到好用的层次。以日本，美国代表的国外先进企业正是利用这一契机，先行布局。如日本B公司在2009年即已建成了家电的全自动化组装生产线，日本B公司2016年实现了家电物流自动化和全球资源共享管理。其产品质量、性能已经形成了对于国产品牌的显著优势，在国内高端家电市场占据了多数的份额。

（2）实现企业跨越式发展，引领国内同行企业整体技术进步的要求。
德国工业4.0、美国制造业回归、中国制造2025、两化融合等战略发展思路的出台，形成了世界制造业发展的大趋势。中国经济经过30年的高速发展，已经到了方向选择的十字路口。2015年5月8日，国务院发布中国制造强国战略的第一个十年行动纲领《中国制造2025》，标志着中国“工业4.0”时代开启。《中国制造2025》提出，着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平，到2025 年迈入制造强国行列。实现企业跨越式发展，“智能制造”就成为制造企业的主攻方向。
国内主要家电制造企业主要分布于珠江三角洲西岸地区。作为中国最早迎接改革开发的区域，经济相对发达，土地开发率较高，居民生活水平居于广东省的前列。因此，近年来企业在发展壮大过程中，日益面临用工难、用工贵、土地资源稀缺等问题，过去的发展模式和经验已经走到了尽头。要实现企业“跨越式可持续发展”，必然需要企业从“大干快上”的思路转变为“智能制造”方向。
家电制造企业经过几十年的发展，家电的产业规模、品种类别、技术水平、营销方式、服务范围等都有了长足的进步，已形成全方位服务的网络体系和市场构架和相对完善的研发生产营销体系，从原材料到产成品都具备了一定的生产能力。但相对于上述国外先进企业，无论制造效率、检测手段和产品质量国内企业与国外先进企业仍旧存在显著差距：
首先，在生产组织模式上，国外先进企业已经采用模块化生产，显著减少了整机装配生产线作业工序，降低了整机生产周期。同时模块化生产组织形式，可大幅度提升制造过程的自动化，提高部件模块化生产效率，提高家电整体的质量稳定性和一致性。国内企业仍普遍采用整机部件全流程装配的生产模式，具有产线长，作业人数多，制造周期长，柔性较差等缺陷。
其次，在检测方法和手段上，国外先进企业大都自主研发制造过程检验使用的检测设备以提升生产效率和检测精度。如林内公司自主开发了产品参数自动调节设备，使产品在不同生产线上检测均能够保证性能参数的一致性，以提高检测数据精度及效率和生产线运行效率。而国内家电企业目前生产线上的产品检测方式均为人工检测，人工判断，产品质量的稳定性、性能的一致性对人员作业依赖性较强。在当前用工难、用工贵的环境下，矛盾尤其突出。

   目前国内家电制造企业对于智能制造数字化车间的研究和设计虽有涉及，但主要是个别企业的在单个产线上试验。在规模化、柔性化、智能化制造产品线方面国内还是空白，与国外先进企业之间的差距日益显著。
   一方面，建立信息集成平台，将产品研发、生产、销售、终端及售后的整个生命周期过程的数据集成到数据中心，形成数据共享和关联，从而加快企业的运作效率与工作进程，是整个具制造业发展及信息化管理提升的必然趋势。另一方面，目前具行业市场环境，产品呈现出“智能化、定制化”的发展趋势，市场寿命越来越短，生产批量越来越小，品种越来越多样化，要求新产品研发周期越来越短，生产质量不断提高，销售规模和售后反应速度越来越快。我司建设的具数字化运营平台，可有效缩短产品研制周期，降低产品不良品率，提高销售和售后反应速度，通过这样一个适应现代制造产业链的企业信息服务平台，走出一条具有行业示范的两化融合之路，推动整个具行业建立智能化的产业链竞争优势。
   以“工业4.0”思想进行传统家电制造企业的改造升级，顺应家电产品“高端化、智能化、大出水量”的发展趋势，全面提升用户的舒适、安全、便捷的产品体验就成为顺应时代要求，突破行业发展瓶颈的迫切任务。
   同时，贯彻“中国智造2025”思想，将为企业的组织方式、研发流程、资源协调等带来深层次变革，显著提高资源利用率，缩短产品的研制周期，提升产品质量、减少流通成本，将为所在行业和本地聚集的众多家居家电企业带来显著的示范作用，引领行业和地区的产业升级。

二、A公司数字化智能制造之路
A公司率先开展信息化建设，是广东省第一批工业互联网应用标杆企业并入选培育名单。在企业管理、生产制造、技术创新等方面积极探索，努力实现企业数字化、智能化转型升级。
在信息化系统投入和建设方面，已建立起了覆盖公司内部的大部分的管理及业务领域，目前公司已应用的系统有：ERP、PDM）、OA、BI，SCM、CRM系统等，形成了一个以ERP为核心的集成信息化管理系统。公司在两化融合、信息化建设方面已具备了良好的研发、实施和应用基础，因此，应用基础的扎实为智能制造转型之路做好铺垫。
公司智能制造之路主要是建设家电三维数字化虚拟仿真平台、关键零部件模块化智能制造单元、定制化柔性生产线、大型智能立库和物流输送装备，研发在线自适应智能检测系统，建成家电智能制造数字化车间系统、打造工业互联网具行业云平台，形成我国家电智能制造新模式，进而推动我国家电制造业跨越式发展。

   智能制造目标
   2020年底，建成国内首创、世界领先、具有示范意义的新型家电数字化车间，形成年产百万+台家电的能力，实现产品设计数字化，产品生产过程智能化。通过生产资源的互联互通和生产数据的实时采集，结合“模块化+柔性化”的生产方式，立体仓储系统，借助关键制造工艺的在线检测技术，提高制造效率，缩短产品研制周期，降低产品不良品率，降低运营成本和能耗，引领行业的技术进步和转型升级。
   A-“智能制造内容”
   1、建设家电三维数字化虚拟仿真平台：由家电关键零部件模块化设计、家电整机仿真模拟、产品全生命周期管理三部分组成。
   2、打造家电核心零部件模块化智能制造单元和定制化柔性生产线：核心零部件智能制造单元由燃烧器智能制造单元、热交换器智能制造单元、阀体智能制造单元，柔性装配单元等组成。设计和建设成多条柔性智能化生产线。
   3、开发在线自适应智能检测系统：通过产品的设计参数代入，使自动化检测系统自动匹配对应的设计参数，实现自动调节代码对应的设计参数，自动判定水路系统密封性。通过对接车间制造执行系统（MES），实现检测数据的实时提取、统计、分析、显示预警等。
   4、建设智能立体仓储系统：集成机器人、堆垛机、有轨穿梭车（RGV）等智能装备实现成品物流系统自动化。开发WMS、WCS，实现出入库管理等全自动智能管理。
   5、建成家电智能制造数字化车间：建立基于工业大数据的数字化车间系统以及信息物理系统数据模型，解决制造过程大数据采集存储优化问题，实现物理层和信息层的连通。建立制造管理运营系统，解决生产调度管控问题。通过质量控制系统实现从产品加工到检测、使用全生命周期的跟踪分析。制定开放式智能工厂的接口标准，实现各系统之间的互通，为以后系统扩展和升级提供了坚实的基础。通过三维建模可视化仿真，更直观了解管理工厂的制造和运营。通过大数据分析和决策功能发现生产管理中存在问题的真正原因。通过和ERP、WMS的集成，实现企业信息的全面互联互通。
   6、打造工业互联网具行业云平台：构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的行业云平台。通过构建精准、实时、高效的数据采集互联体系，建立面向工业大数据存储、集成、访问、分析、管理的开发环境，实现工业技术、经验、知识的模型化、标准化、软件化、复用化，优化研发设计、生产制造、运营管理等资源配置效率，形成资源富集、多方参与、合作共赢、协同演进的行业制造业新生态。
   7、建设具有示范意义的智能车间并输出标准，推动行业的技术进步和转型升级。

   B-“工业互联网新模式”
    利用工业互联网技术、实现和扩大对生产设备和产品的连接，收集和存储整个生产过程中的各种数据；引入产品设计、工艺设计的虚拟设计平台，通过仿真的方式获取产品或零件设计以及产线或工艺设计的各种数据；对接售后、销售、物流等信息系统，收集有价值的数据。利用收集到的海量数据，引入相关的大数据分析工具，对产品设计、生产工艺、市场销售、用户满意等情况进行预测分析，及时改进生产或设计新产品；整合并实现数据可视化，利用现场生产看板、管理驾驶舱等方式建成透明化工厂。
    智能制造解决的重大问题可解决困扰行业的模块化大规模柔性生产的问题，为行业简化生产组织、提升整体质量水平、提升生产组织的智能化等方面提出了高效可行的解决方案。
   1、解决人工检测手段对于产品质量稳定性的影响。
    项目研制的在线自适应智能检测系统，能自动匹配PH、PL等代码对应的设计参数，实现自动调节代码功能、自动高压试漏功能、实时提取、统计、分析、预警关键检测指标。解决目前行业普遍采用的人工检测手段导致的产品不良品率高的瓶颈问题。
   2、解决大规模生产的柔性化问题，改变粗放型的生产组织模式。
    项目通过核心零部件模块化生产，整机装配采用零部件预装+自动化总装线的柔性化生产模式，适用于多品种，小批量的个性化的产品需求；通过运用自动贴标、自动装配、自动开箱、装箱设备及自动堆垛系统等自动化的设备，使得生产效率大幅度的提升。
  3、解决用地紧张对于企业规模发展的制约问题，同时实现成品自动存储、大幅度减少人工工作量。
   自动化立体仓库将包括静态分拣、动态分拣系统、双工位堆垛机、各种穿梭车车、输送机、提升机等综合系统，满足自制成品和定制产品6000托/天进出库需求；利用智能立体库管理系统（WMS）、智能立体库调度系统（WCS），实现入库管理、出库管理、拣选管理、盘点管理、基础信息维护、安全管理、查询模块、统计模块、系统维护、库存维护、自动记账、无线手持、任务管理、提高成品周转率。利用码垛机器人、引导穿梭车、堆垛机、拣选系统等全自动装备，可减少人工工作量62%。
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 4、通过工业互联网平台解决企业横向纵向资源高度集成。
   通过工业互联网平台对采集的数据进行分析，帮助企业分析各类设备或产品的状态，实现对异常状态的预警或报警，从而实现预测性维护，避免非计划停机；还有助于帮助企业改进产品性能、帮助企业降低能耗、保障安全等。同时通过工业互联网平台对运输车辆的数据采集，可以掌握车辆运行的位置，以及运输货品的状态，实现制造商、第三方物流和货主的信息交互，实现运输资源的充分应用。且通过工业互联网对设备运营企业、设备制造企业、零部件企业、维修企业实现物联网数据的共享、分发、分析与协同。工业互联网平台对企业应用产生的海量数据的分级存储、备份，以及数据安全、加密。 

   C-智能制造工业网络安全框架
    未来新工厂将搭载信息快车道，持续引领行业的智能化转型升级之路。
   无论是智能产品、智能生产，还是智能物联，他们都是公司创见未来“智造”变革的重要组成部位，公司正通过智能产品、智能生产和智能物联等的有机结合，大刀阔斧进行企业的“智造”变革，持续引领行业的智能化转型升级之路。
   未来，A公司将在现有智能举措的基础上继续深耕智能制造领域，以带动中国工业发展，并将中国的智能工厂推向全世界。