國(guó)內(nèi)冰箱制造業(yè)的自動(dòng)化現(xiàn)狀及分析.docx

隨著國(guó)內(nèi)制造業(yè)工資待遇和福利保障成本的增加以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，越來(lái)越多的家電企業(yè)面臨招工難的困境。同時(shí)，人員流失帶給企業(yè)的損失也是顯而易見(jiàn)的。為此，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多知名家電企業(yè)在推行精益生產(chǎn)、內(nèi)部挖潛、深化管理的同時(shí)，不約而同地將目光投向生產(chǎn)工藝裝備的少人化、自動(dòng)化。由于深感在中國(guó)大陸地區(qū)用工困難，2011年以來(lái)，富士康宣布在大陸各工廠配備5000臺(tái)機(jī)器人代替操作崗位工人。海爾集團(tuán)CEO張瑞敏也曾在不同場(chǎng)合多次提到減員增效的緊迫性，并邀請(qǐng)國(guó)際著名咨詢專家為海爾冰箱、冷柜、空調(diào)工廠“會(huì)診”，希望大幅提升家電工藝裝備的自動(dòng)化水平。海爾集團(tuán)冰箱、冷柜工廠已經(jīng)投資9000萬(wàn)元在技術(shù)裝備方面進(jìn)行數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化改造，海爾減員增效的目標(biāo)非常明確。上海海立集團(tuán)壓縮機(jī)生產(chǎn)線也已成功以50余臺(tái)機(jī)器人完成設(shè)備操作和物件運(yùn)搬的自動(dòng)化，并將持續(xù)投入。除此之外，美的、海信、長(zhǎng)虹也都成立了自動(dòng)化委員會(huì)或辦公室，統(tǒng)籌規(guī)劃集團(tuán)內(nèi)各類產(chǎn)品的制造，推行生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化?？梢哉f(shuō)，目前國(guó)內(nèi)家電制造業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化、少人化進(jìn)程已經(jīng)開(kāi)啟。中國(guó)家電行業(yè)已著手從精益生產(chǎn)管理與裝備自動(dòng)化兩個(gè)方面行動(dòng)，這也是近年來(lái)中國(guó)家電企業(yè)發(fā)展值得關(guān)注的熱點(diǎn)。本文主要就國(guó)內(nèi)冰箱制造的自動(dòng)化現(xiàn)狀進(jìn)行說(shuō)明，并與國(guó)際先進(jìn)裝備水平進(jìn)行比較。鈑金車(chē)間冰箱鈑金件采用PCM板與VCM板已蔚然成風(fēng)。側(cè)板或冰箱殼體自動(dòng)輥壓生產(chǎn)線的加工對(duì)象主要是彩涂板。為了減少側(cè)邊輥壓成型對(duì)表面涂膜造成的擠壓應(yīng)力，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始采用長(zhǎng)條沖切折彎模進(jìn)行側(cè)邊加工。在生產(chǎn)線沖孔模組精度提高的背景下，沖切孔的正反面都可以實(shí)現(xiàn)光滑平整，側(cè)板無(wú)須180度翻轉(zhuǎn)，提高了生產(chǎn)速度，減少了占地面積。特別值得一提的是，整線采用伺服電機(jī)后，產(chǎn)品規(guī)格尺寸的調(diào)整時(shí)間下降為20秒之內(nèi)。同時(shí)，上料處可以設(shè)置左右6個(gè)上料臺(tái)車(chē)，根據(jù)班前預(yù)先設(shè)定的上料順序和數(shù)量，自動(dòng)選擇彩板上料和變換產(chǎn)品。目前，國(guó)外最先進(jìn)的側(cè)板自動(dòng)生產(chǎn)線的速度已經(jīng)能夠達(dá)到12秒/件。目前，國(guó)內(nèi)的側(cè)板自動(dòng)生產(chǎn)線多模擬或仿制20世紀(jì)八九十年代OLMA、東亞工機(jī)等意大利或日本企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)。雖然北京原首都機(jī)器廠、安徽鯤鵬、青島華東等廠家為中國(guó)家電裝備替代進(jìn)口裝備作出巨大貢獻(xiàn)，將生產(chǎn)節(jié)拍控制在1520秒/件，但是在產(chǎn)品規(guī)格變換速度、加工精度和輥輪使用壽命等方面仍與國(guó)際水平存在差距。目前，國(guó)內(nèi)一些公司正在與日本、韓國(guó)、新西蘭的專家合作開(kāi)發(fā)新一代側(cè)板自動(dòng)生產(chǎn)線，以滿足冰箱生產(chǎn)第一道加工工序少批量、多品種、高效率的要求。此外，以往工廠主要采用人工或機(jī)械手將折彎成型的U型殼體從線上取下放置，而近年來(lái)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越多，特別是針對(duì)250L以上的大中型冰箱。由于PCM板U殼人工轉(zhuǎn)運(yùn)的體耗過(guò)大且易碰折，海爾、海信等企業(yè)均已采用機(jī)器人代替人工轉(zhuǎn)運(yùn)、堆垛。這已成為冰箱鈑金車(chē)間一道亮麗的風(fēng)景。真空成型車(chē)間自20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)真空吸附成型設(shè)備從仿制到自制、從單工位到四工位，取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。例如，安徽鯤鵬的四工位真空吸附機(jī)已在新飛、奧馬等工廠推廣使用，增加的快速換模裝置受到用戶歡迎。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些大型家電企業(yè)開(kāi)始采購(gòu)日本淺野、意大利COMI公司的設(shè)備。究其原因無(wú)外乎以下兩點(diǎn)。第一，引進(jìn)設(shè)備的生產(chǎn)穩(wěn)定，正品率高，生產(chǎn)效率高于國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品10%20%，并可配置自動(dòng)切邊沖孔，完成內(nèi)膽加工的全自動(dòng)過(guò)程。對(duì)于期待減員增效的家電工廠而言，這是非常具有吸引力的。第二，由于歐元、日元貶值，進(jìn)口設(shè)備價(jià)格下降幅度較大，這掀起了進(jìn)口設(shè)備的引進(jìn)浪潮。因此，國(guó)內(nèi)設(shè)備供貨商需要持續(xù)改進(jìn)和提高，不能滿足現(xiàn)狀，要瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)水平，將自主開(kāi)發(fā)技術(shù)與引進(jìn)技術(shù)結(jié)合在一起，提供性價(jià)比更高的產(chǎn)品。箱體發(fā)泡與門(mén)體發(fā)泡目前，國(guó)內(nèi)先進(jìn)的冰箱生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍為1520秒/臺(tái)，生產(chǎn)瓶頸主要在箱體發(fā)泡工段。無(wú)論對(duì)于生產(chǎn)效率、質(zhì)量控制，還是設(shè)備投資額而言，這都是重中之重。為了提高箱體發(fā)泡的效率，部分家電企業(yè)開(kāi)始采取以下幾項(xiàng)措施。第一，采用快速換模裝置，減少換模時(shí)間。例如，采用一對(duì)一空中快速換模，或采用空中自動(dòng)換模庫(kù)裝置。第二，取消馱車(chē)，采用一對(duì)一的預(yù)熱爐方式，減少馱車(chē)移動(dòng)與箱體出模的等待時(shí)間，增加箱體預(yù)熱時(shí)間，這對(duì)小批量、多品種的生產(chǎn)尤為有利。第三，采用R245fa快速發(fā)泡料，單個(gè)發(fā)泡夾具內(nèi)的箱體發(fā)泡時(shí)間可以降為300秒之內(nèi)。第四，引進(jìn)真空發(fā)泡技術(shù)。提高發(fā)泡夾具的密封精度，在箱體內(nèi)腔抽真空后，使注射的發(fā)泡料在殼體與內(nèi)膽之間快速均勻分布。目前，海爾、容聲、美菱、西門(mén)子等品牌的國(guó)內(nèi)冰箱廠已經(jīng)采用上述技術(shù)，這為實(shí)現(xiàn)15秒/臺(tái)的生產(chǎn)效率奠定了基礎(chǔ)。內(nèi)膽插入裝置冰箱內(nèi)膽預(yù)裝后插入U(xiǎn)型殼體是20世紀(jì)八九十年代在日本冰箱工廠得到廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)。1995年，海爾從日本引進(jìn)了內(nèi)膽插入裝置。目前，夏普上海工廠仍采用內(nèi)膽插入技術(shù)。U型板自動(dòng)生產(chǎn)線完成冰箱外殼折彎成型后，使用機(jī)器人或機(jī)械手把殼體90度旋轉(zhuǎn)放置到內(nèi)膽插入機(jī)內(nèi)，預(yù)裝后的內(nèi)膽自動(dòng)向前插入，與殼體合攏后移送至箱體預(yù)裝線。整個(gè)過(guò)程一氣呵成，減少了U殼及箱體內(nèi)膽的大件搬運(yùn)與半成品存放，是冰箱生產(chǎn)“一個(gè)流”的重要組成部分，也是PCM板U型組裝冰箱工藝的特點(diǎn)之一。近年來(lái)，歐洲冰箱企業(yè)采用雙側(cè)板組裝的產(chǎn)品越來(lái)越多，在冰箱預(yù)裝工段采用機(jī)械手提取左右側(cè)板，通過(guò)組立打熱融膠的工藝，減少箱體預(yù)裝的工人數(shù)量。由此可見(jiàn)，無(wú)論日本企業(yè)、韓國(guó)企業(yè)還是歐洲企業(yè)，都把冰箱內(nèi)膽與殼體的自動(dòng)組裝作為少人化、無(wú)人化的重要手段。目前，國(guó)內(nèi)已有冰箱工廠使用或準(zhǔn)備采用該生產(chǎn)技術(shù)，設(shè)備供貨商已具備提供相關(guān)裝置及技術(shù)的能力。壓縮機(jī)的機(jī)械手組裝21世紀(jì)初，海爾特種冰箱事業(yè)部引進(jìn)了一套壓縮機(jī)底板自動(dòng)安裝及壓縮機(jī)固定裝置，使此道工序擺脫了人工搬運(yùn)和固定壓縮機(jī)的繁重勞動(dòng)，促進(jìn)了冰箱的“一個(gè)流”生產(chǎn)。但是，由于設(shè)備成本和多品種生產(chǎn)等帶來(lái)的挑戰(zhàn)，該項(xiàng)工藝并未得到推廣。近年來(lái)，重點(diǎn)冰箱企業(yè)均開(kāi)始關(guān)注這個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化操作。一種冰箱發(fā)泡后豎身45度、由機(jī)械手固定安裝壓縮機(jī)的工裝設(shè)備，目前已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用。機(jī)器人識(shí)別、搬取、固定壓縮機(jī)的裝備技術(shù)，改變了原先操作工身兼搬運(yùn)工、甚至焊接工的情況，明顯降低了現(xiàn)場(chǎng)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，成為冰箱生產(chǎn)自動(dòng)化的重要環(huán)節(jié)之一。物流配送的自動(dòng)化與智能化物流優(yōu)化是企業(yè)的第三利潤(rùn)源。生產(chǎn)車(chē)間的物流自動(dòng)化配送日益受到現(xiàn)代家電企業(yè)的重視。許多實(shí)踐案例可以證明，企業(yè)合理配置物流、商流和信息流，能夠降低20%30%的生產(chǎn)成本。精益生產(chǎn)的重要原則之一就是建立拉動(dòng)式生產(chǎn)理念，也就是在正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)提供正確數(shù)量的物流，這是所有優(yōu)秀企業(yè)應(yīng)當(dāng)追求的目標(biāo)。ERP/MRP軟件的應(yīng)用，使得定單、采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、生產(chǎn)、物流配送形成資源整合的大系統(tǒng)。其中，倉(cāng)儲(chǔ)的智能化與AGV小車(chē)在車(chē)間內(nèi)的定時(shí)定點(diǎn)定量配送，減少了大量的不經(jīng)濟(jì)的人工搬運(yùn)。例如，海爾黃島工廠家電成品和原材料立體庫(kù)架高度為12米，占地面積超過(guò)2萬(wàn)平方米，僅需要7個(gè)管理人員。他們負(fù)責(zé)海爾工業(yè)園四五個(gè)家電工廠成品與原材料外購(gòu)件的采購(gòu)、存儲(chǔ)、配送與發(fā)貨。這是國(guó)內(nèi)先進(jìn)的家電物流、倉(cāng)儲(chǔ)典范之一。建立車(chē)間配送中心，通過(guò)光源、聲源以及看牌管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)物料的及時(shí)配送傳遞。除了AGV小車(chē)可在車(chē)間內(nèi)按規(guī)定路線自動(dòng)輸送物料到操作工位，還可以通過(guò)輸送廊道用周轉(zhuǎn)箱從空中行走，垂直輸送物料到供料點(diǎn)。近年來(lái)，汽車(chē)制造業(yè)以及個(gè)別家電生產(chǎn)廠家已經(jīng)逐漸從應(yīng)用條形碼掃描技術(shù)發(fā)展到采用RFID無(wú)線射頻技術(shù)。新技術(shù)可以實(shí)時(shí)發(fā)出數(shù)量、規(guī)格等信息，并通過(guò)無(wú)線信號(hào)遠(yuǎn)距離傳遞現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和物流供耗信息，避免盲目的物料配送和制造。在推行自動(dòng)化生產(chǎn)的過(guò)程中，有的公司為了應(yīng)對(duì)小批量、多品種的冰箱生產(chǎn)，在工廠規(guī)劃時(shí)預(yù)留了發(fā)泡前暫存庫(kù)、發(fā)泡后箱體暫存庫(kù)的線體位置，還有的企業(yè)提出增加內(nèi)膽與U殼結(jié)合后的殼體暫存庫(kù)。這對(duì)產(chǎn)品定單變換、生產(chǎn)調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急管理是有效的，而且可以做到物流自動(dòng)化。但是，這種做法存在誤區(qū)，違背了精益生產(chǎn)提倡的敏捷化生產(chǎn)、拉動(dòng)式生產(chǎn)以及“一個(gè)流”的平衡化生產(chǎn)原則。精益生產(chǎn)追求的目標(biāo)是減少一切在制品，提倡“一個(gè)流”生產(chǎn)。生產(chǎn)流程中增加大量的在制品，暫存庫(kù)就如同蓄水池，明顯增加了生產(chǎn)過(guò)程的流轉(zhuǎn)成本。企業(yè)管理應(yīng)向優(yōu)化物流和信息管理、縮短生產(chǎn)流程、加快生產(chǎn)節(jié)拍等方面要效益，要設(shè)立明確的目標(biāo)，控制在制品的數(shù)量和存放面積。多線、短線、快線是多品種、小批量生產(chǎn)的有效組織方式，更易于實(shí)現(xiàn)JIT即時(shí)生產(chǎn)模式。成品自動(dòng)打包與入庫(kù)目前，彩電、洗衣機(jī)、空調(diào)的成品套袋、裝箱、封條、打包、碼垛與入庫(kù)均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。冰箱外型規(guī)格較大，高度通常在1.72米，目前仍采用人工套箱方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。20世紀(jì)90年代，海爾曾從日本引進(jìn)一套可以完成套塑料薄膜、箱頂壓蓋、貼條工序的冰箱全自動(dòng)包裝套箱設(shè)備。但是，這種設(shè)備并未得到推廣使用。究其原因，當(dāng)年人工費(fèi)用較為低廉，而包裝套箱設(shè)備的價(jià)格高達(dá)35萬(wàn)美元，這一價(jià)格對(duì)于大多數(shù)企業(yè)而言是難以接受的。此外，當(dāng)時(shí)生產(chǎn)線上的冰箱規(guī)格不多，這種引進(jìn)設(shè)備要想應(yīng)對(duì)目前多品種冰箱混線生產(chǎn)的套箱包裝現(xiàn)狀，必須增加程序和配置。如今，越來(lái)越多的家電企業(yè)和設(shè)備制造商開(kāi)始關(guān)注包裝套箱線的少人化、自動(dòng)化。隨著生產(chǎn)線節(jié)拍加快，國(guó)內(nèi)設(shè)備制造商已能夠提供空調(diào)、彩電、洗衣機(jī)的包裝套箱設(shè)備、令紙包裝設(shè)備技術(shù)等。冰箱成品的套膜、套箱、捆扎打包一體化生產(chǎn)線的國(guó)產(chǎn)化，應(yīng)當(dāng)引起國(guó)內(nèi)家電設(shè)備制造商的關(guān)注。本文主要以冰箱的生產(chǎn)過(guò)程為例進(jìn)行闡述。事實(shí)上，空調(diào)、洗衣機(jī)、彩電生產(chǎn)線的技術(shù)改造力度也在加大。例如，空調(diào)熱交換器加工采用了自動(dòng)串片機(jī)，洗衣機(jī)生產(chǎn)開(kāi)始應(yīng)用外殼自動(dòng)成型與鉚接生產(chǎn)線、自動(dòng)套膜封箱打包線，LED彩電模組框架生產(chǎn)中已經(jīng)應(yīng)用AGV小車(chē)自動(dòng)尋址輸送、高光注塑、機(jī)械手取件與自動(dòng)上料等技術(shù)。近幾年，家電企業(yè)狠抓新產(chǎn)品研發(fā)，