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美的智能制造及工业互联网实践分享

责任编辑:cres |来源:企业网D1Net  2018-12-25 08:57:05 原创文章 企业网D1Net

2018年12月15日下午,企业网D1net在上海举办了CIO沙龙,聚集了众多CIO在各自的领域分享自己的数字化转型的实战经验。
 
以下是现场速记。
 
主持人:感谢徐总的精彩分享!工业互联网是目前工业界尤其是制造行业极为关注的话题,工业互联网的本质和价值相信许多朋友尚处于了解、思考和观望的阶段。与此同时,美的却先行一步,在长期的探索中积累了大量的经验。今天我们很高兴请到了美的工业互联网平台解决方案总监蔡鹏,为我们带来《美的智能制造及工业互联网实践分享》,掌声有请!


美的工业互联网平台解决方案总监 蔡鹏
 
蔡鹏:大家下午好!很高兴今天下午能在这里跟大家分享美的在智能制造和工业互联网方面近些年做的一些实践。
 
首先介绍一下美的的基本情况,可能大家比较熟悉的是美的是做家电的,包括一些小家电、大家电、中央空调等。其实美的还研发、生产和销售我们的一些核心零部件,比如说我们的空调压缩机、电路板等等。而且包括比如说我们的空调压缩机,全球每3台家用空调的压缩机就有1台是美的生产的。
 
同时我们美的集团还在工业机器人,包括前年收购德国库卡,包括做物流的安得物流,类似这种工业机器人和工业自动化方面,以及成立我们美云智数对外进行一些信息化的输出,包括我们现在都在讲物联网,包括我们的一些互联的硬件设备、智联网的设备都是我们整个美的的经营业务的情况。
 
从整个我们美的集团的历史来看,它在80年代的时候开始进入家电行业,当时是单一品类,生产电风扇。单一品类经过2、30年的努力,我们在2010年的时候突破千亿,在2017年的时候突破2000亿,整个过程也是从原来的单一品类和国内的经营,推广到全球经营家电全品类的企业。在2016年的时候,我们的营业收入是在1600亿左右,我们2017年是在2400亿左右,今年估计会突破3000亿。在电商销售方面,2016年是220亿,2017年会在420亿左右。
 
我们在经营转型的过程当中,其实是做了一些加法和做了一些减法。首先在经营思路上,我们会缩减一些品类,原来美的大概有64个大品类、6000多个产品型号。我们首先就整个砍了一半,把盈利能力比较低的品类缩减掉,或者说不赚钱的品类直接砍掉,砍成现在大概是32个品类、3000多个型号。做加法我们是在两块,一个是在研发领域、还有一个是在IT领域,这两块我们的人员基本上是可以扩充的,在其他部门基本上只能减人不能加人,只有在研发和流程IT两个部门是可以加人的。
 
同时我们做了一个改革,传统的家电业可能大家不太了解,我们的传统家电业是往渠道铺货,终端做各种营销活动,最终把我们的产品卖掉。现在我们做到直接接客户订单,不往渠道铺货了,我接到订单就可以生产,同时我会给到我的客户。同时以前是我先把货做出来之后给到我的渠道,他卖掉之后把钱给我,现在我们是你下订单的时候就要给我付钱,我把东西做出来之后给你们自己去卖,这是我们做供给侧结构的改革。
 
从我们整个美的数字化的转型路径来看,大概可以分成这几个阶段。当然过程当中累计也是投入很高的,大概花了80个亿去做整个数字化的转型。首先第一个是2013年到2015年的时候,我们做了一个打基础的动作,就是美的的632。什么是美的632呢?原来美的是走事业部制的组织结构,以前每个事业部都可以有独立的选择自己的IT系统的权利,整个集团下来包括各个事业部有180多套IT系统,包括ERP不同的事业部之前都有可能是不一样的。我们在2013年到2015年期间做了一件事,就是把整个集团所有的180多套系统全部废掉,以我们的632几个核心的系统为主要的依据。
 
什么是632呢?6是指从我们的研发到生产到销售到供应商以及到财务整个业务流用6套系统把它打通,就是6个业务系统:研发领域的PIM、制造领域的MES、财务领域的ERP、供应商管理的SR5、客户管理的CIM、生产计划和物料计划及预测等APS,这6套系统支撑了我们的主营业 务。3是指我们的BI、共享财务和HR。2是指我们的两个平台,第一个是我们的同意门户,一个账号就可以进入到我们美的集团所有的系统。第二个是技术支撑平台,大家知道像大数据、ERP、MES等等所应用的开发语言技术结构都是不一样的,我们需要一个统一的平台把所有的技术集成起来,同时把内部所有的数据做拉通,这就是我们的整个集成平台。
 
这个就是我们的打基础阶段,就是我们的美的632,这个大概差不多花了3年时间,投了20个亿,把我们所有的事业部在不影响业务的前提下无缝的替代掉。当时美的的营业额已经是千亿的级别了,所以在做这个事的时候,我们也是找了很多国内外的厂商看有没有办法,因为美的相对来说在IT这一块是肯投入做一些事情的,那么就去问这些供应商,看看有没有这样的供应商有能力帮我们做这个事。结果找下来之后基本上都没有供应商敢接这个活,所以只有我们的美的流程IT自己去接,把这个事情做下来。
 
第二个阶段是我们的互联网+阶段,这个阶段主要是因为一些新的技术的兴起,包括大数据的技术、移动的技术、工业互联、智能制造的技术。有这些技术的前提下,我们针对在大数据领域、移动化和智能制造进行发力。
 
第三个阶段是2016、2017年做的C2M即数字化2.0,它做的是C2M客制化定制,比较有代表性的是像我们的无锡小天鹅的生产基地。在这一块主要提出的是数字化营销、数字化企划和柔性制造,我今天核心讲一下柔性制造和C2M小天鹅是怎么做的。
 
在美的集团我们之前是在推T+3,这个T+3主要是指提升我们的供应链效率,从订单确认、再到所有的材料供应商帮我备好货送到我的工厂、再到我的生产、再到我的交付,刚刚说的四个阶段每个阶段的时间不能超过3天,就是12天从接到订单、跟材料供应商要货、再到排我的生产计划、再到我把这个东西生产出来、再到我把这个东西发出去总共就12天。因为有这个,所以我现在可以说我接到订单之后,我12天之内把这个货给你,所以你要先把钱付给我。
 
我们做C2M的响应时间就要比这个更快,在无锡小天鹅是推了T+2,每个阶段只有2天时间,总共是8天。而且它是支持客户化定制的,比如说我的洗衣机希望要有烘干的功能或者不要有烘干的功能,或者我的洗衣机的门要有一些特殊款式的定制等等。这是我们的第三个阶段,就是数字化2.0,主要是做C2M。
 
2017年到2018年我们主要推的是工业互联网,当然前面这些我们都是以业务价值流推动的,但是其实在前面的一些阶段里面,我们是以采集的方式,当然会有一些自动采集的设备,包括RFID或者我们的自动采集设备,但是它毕竟还是不够全面的,因为我只能监控到某些点或者某些核心的点。我们基于IOT的物联网技术,我可以把我所有的生产环节、物流环节、工厂内部所有环节的数据全部收集上来,在整个工厂全部数据有的情况下,再去做一个价值链拉动的深化。未来我们要做数字的美的和全球经营,整个是全数字驱动的全价值链的运营,这个是我们未来的一个想法。
 
美的的数字化转型有三个推动力:
 
首先第一个是我们的国家战略,从我们国家的中国制造2025战略、互联网+战略及现在的工业互联网战略,我们也是跟着国家的号召一步一步在做这个事情。
 
第二个是美的的战略,本身我们在美的集团提出一个集团战略,即产品领先、效率驱动、全球经营。产品领先主要是指在研发方面要去做更大的投入,效率驱动是基于我们的整个智能制造或者工业互联网流程IT做效率上的提升,以及包括整个在IT推动过程当中的一些变革。所以我们美的内部的IT不叫IT,它叫流程IT,为什么呢?除了要做这个系统,其实更重要的是要规范业务的一些操作流程。刚刚说上一套现在的业务操作模式去上一套系统,其实对它的效率并不会有特别的提升,最多是在你的协同沟通效率上会有一些提升。
 
实际上真正让它的内部提升要进行一些业务的变革,使它在业务层面上首先能做到效率的提升,这个时候我们再通过一些IT的手段把这部分变革的东西固化下来,形成体系之后再逐步去进行迭代的优化,这是效率驱动。全球经营主要是在经营层面,包括收购了东芝白电业务和德国库卡,把美的品牌往全球上推,基本上集团全球经营的布局已经结束了,现在是在产品领先和效率驱动上。核心有两个:智能的产品是要产品领先,效率驱动是要做智能制造。
 
第三个是基于一些技术的发展,包括AI的技术、AR/VR技术、区块链、云计算、大数据、数字孪生等等,数字孪生下面也会讲到。
 
基本上是通过这三个作为基础,我们才能做一些数字化的战略。
 
在我们美的数字化营销和客服方面,主要的是传统家电行业除了像京东、淘宝等我们是可以直接接触道终端客户的,像其它的比如说在卖场或者门店里面销售的,其实对于美的来说是没有办法接触到客户的。所以我们怎么收集到相关的终端客户的信息,这就涉及到我们相关的一些营销和客服的应用。
 
上面有一些数据,包括我们现在美的的移动的服务用户,包括智能电器联网数,因为现在很多电器大到空调、小到电饭煲都可以通过手机APP控制,通过这些数据我们可以收集终端客户的一些日常使用习惯。包括我们美的的一些分销商,包括一些移动化的导购,我们希望终端用户即消费者在卖场里买的时候做一些信息收集是不太现实的,所以由导购帮消费者完成信息收集的动作。包括从工程师及服务网点获取的数据,以及客服APP获取的数据。
 
第二是C2M定制,刚才说到我们的洗衣机可以选多少公斤,比如说8公斤的,颜色也可以定制,筒和门盖也可以定制,功能也可以做一些定制。但是说到C2M除了要求T+2即要求很快的供应链响应速度,这个大家很好理解,我在网上下了一个订单,我不希望一个月之后才能拿到货,基本上8天就可以拿到货。另外我们理解的是,我们想做的C2M还有一个前期非常重要的事情,就是把产品平台化。如果你的产品平台化不行,你的C2M也是很难做的。
 
我们为什么选洗衣机这个试点去做C2M的事情呢?首先它本身的技术平台比较好划分,比如说8公斤的、10公斤的、15公斤的,以公斤数作为平台。同时我们在集团的KPI指标里面对研发有一项是每年要减少新的原材料的采购量,基本上我们现在一个冰箱在平台之内,比如说8公斤的平台,它在这个平台之内95%的物料都是可以通用的。只有你做了平台化,它才可以做到真正的C2M,就是能够快速的响应。如果说有60%的物料都要定制,这个周期肯定是来不及的。所以这个平台往往大家都关注在快速的响应,快速响应的基础是我有一个相对通用性比较高的平台,需要研发和整个供应链一定都发力才可以做到。
 
第三是数字化研发,包括我们的零部件通用化、SOP编制时间、开模制造解决问题的时间以及我们调试的周期,这些在我们做了信息化之后都有明显的提升,包括产品的智能化、智慧家居、平台化、模块化、数字化研发等等这些。我们再看数字化的制造,包括我们的整个可制造性、装配验证以及制造产线的优化,包括一些精品的分析,以及电子作业指导书、产区物流的验证、人机工程的验证。
 
这些不是我们传统的设计出来之后到产线或者到物流的路径上去试,我们事先都可以把它在系统里面做一个模拟,包括上面说的6点,我们都可以先在系统里面做一个模拟,算出来它大概需要花多长时间。因为在系统里面算一下可能很快,几分钟结果就出来了,我们传统上来说可能做其中任何一个环节都要3天时间。这个就大大提升了整个研发效率,最终的结果是所有的研发速度和质量会有大的提升。
 
对于智能制造的数字化供应链来说,其实它讲究的是一个大供应链的协同,不只是工厂内部说总装、部装和产线内部,它是要把整个大供应链往供应商端延伸出来。因为其实往往大家都是在想内部的提升,而且我们现在在生产现场可能遇到的问题最多的无非是缺料、质量问题、工程异常、设备异常等等问题,导致整个生产制造效率比较低下。其中物料是比较大的一块,如果物料质量是稳定的,也不缺料,单纯整个生产来说应该是非常顺畅的。
 
所以我们要把整个供应链往前端去延伸,延伸到我的供应商端,从供应商端做计划,我给他需求、给他采购计划之后,他排他的生产计划以及到生产过程以及到产品做出来,再到我需要的时候,他给我备货、发货、在途、车辆过来之后入场、卸货码头的管理以及到仓库的配送等等全部管起来。做完这些之后,我们可以看到计划的效率提升差不多80%多,特别是我们的原材料和半成品的库存降低了90%。
 
为什么呢?因为供应商知道我的精准需求时间,他按我的需求时间去排生产计划,本身所有的供应链环节里面的库存都会很少,而且当有异常的时候,我在前端很早很早之前就知道有异常,这个时候我是有足够的响应时间去找其他供应商来把这个货补上,这样整个库存可以降低用得非常少。这个立刻就会显示到我们的财务指标上,因为说白了库存都是要占现金流的,库存降低了自有资金立刻就多了。像美的单纯在库存这一块就大概差不多有500多个亿,立刻省出来这么多钱,包括我的采购效率、我们的整个生产损耗、制造综合效率的提升、产品品质的提升。
 
其实对于美的来说,品质提升17%,看起来好像90%、80%多不高,实际上对美的来说,生产过程上系统最早的时候,其实2006、2007年的时候就上了,当时上的时候只上了一个质量系统。其实对于美的而言,自始至终品质一直是保持得很好。基于17%的提升是从哪里来的呢?原来只是控制我的产品,保证成品或者半成品是良的,可能过程当中有很多的问题重复反反复复的出现。我们这个是从源头上就把质量问题解决了,所以虽然这个数不多,但是其实对于本身质量就比较可靠的美的集团来说,这个也是蛮高的数字。
 
而且整个取消无纸化,所有的从管理层的报表、到业务基层的报表看板及场内的物流单据,全部都是采用无纸化的。因为你必须和供应商要结算,结算需要单据,这是省不掉的。但是在我的工厂内部所有的流转是没有单据的,而且我们在做632就是2013到2015年的时候,我们已经全部统一了,集团不允许存在手工报表,这个手工报表是没有人去看的,手工统计出来的数据是没有可信度的。所有的经营指标、管理指标等数据,全部需要系统通过报表去看,保证数据的实时性和准确性。同时物流效率有60%的提升。
 
所以在我们的整个智能制造方面,其实我们是围绕智能自动化、智能机器人、智能物流、智能信息化、移动大数据、物联网6个关键技术的应用,实现最终的智能精益工厂。这里有一页没有显示出来,我可以大概说一下。其实刚刚上面有一个对比,我们美的在2011年到2017年从1000亿营业额转变到现在的2400亿营业额的过程当中,我们的自有资金原来从负的100多亿变成现在的正的300多亿,员工从原来的20万现在缩减到差不多不到10万。同时制造效率提升了,因为员工少了一半,制造效率自然而然就提升了一半,以及整个市值等等都有显著的提升。
 
对于我们整个智能制造建设的基础,其实还是我们的业务精益化。所以我们从最基础的632开始,一步一步走到现在的工业互联网阶段。我们的智能制造思路可以归纳成6点,从最基础的设备互联、到生产透明、再到决策数据化、数字化运营、管理移动化、物流制造拉通。
 
我们的智能制造解决方案从大的方面可以分成两段,第一段是最底层的现场设备,包括生产设备、自动化设备、物流仓储设备和各种关键数据的采集点,通过我们的无线或者网络技术统一跟美云的智联宝做硬件的互联,又通过我们的智联宝将所有的采集数据跟SCADA平台做对接。这是第一层底层运用。
 
第二层是MES应用,当然我们的MES应用不只是生产现场传统的MES应用,我们是指把供应商和物流、包括场内的车辆管理、场内的物流、全品质的管理、中控平台等等全部划分到MES里面,并不像传统的划分成WMES、QMES等。因为其实刚刚说的那些都是息息相关的,有很多数据都必须共享之后才可以有高价值、高效率的提升。
 
所以我们整个MES平台是将刚刚说的整个生产过程当中的所有环节全部纳入进来的,同时我们的一些数据来源可以跟SCADA平台做无缝对接。SCADA平台可以收集所有的采集的数据,经过一些筛选本身可以存在SCADA平台,筛选之后把一些核心有用的数据和MES做无缝对接。
 
这是SCADA的硬件产品,我们的硬件设备没有网口,可以通过我们前面这两个设备做对接。唯一的区别是,如果是我们的单个设备要做对接,建议用第一种。如果说我是在一个很小的范围之内有很多设备要做对接,我们就选第二种,因为它的串口和接口会比较多。因为美的10年前的设备也有、5年前的设备也有、现在新买设备也有,我相信现在新买的设备肯定都是会有网络接口和协议的,5年前的设备可能会有一个端口让你输出,但是基本上是没有网口的,因为那时候大家还没有想到这一块,10年前的设备肯定是什么接口都没有的。我们的第三个设备是负责收集硬件设备的一些模拟量,通过模拟量可以取一些设备,包括注塑机等等。第四个是暗灯料架的系统。第五个是4G的板卡,当我没有有线网络的情况下,我可以通过第五个设备把信息通过4G的方式传输到服务器上。
 
这是解决我们的边缘与控制层之间的硬件解决方案。这是我们对接之后智联宝跟232、485串口等对接,这些协议都可以对接。数据对接出来有什么用呢?这个地方可以看到武汉工厂所有的电子设备的状态情况,它可以看到设备是不是正常运行的、或者是有预警、或者本身已经出现问题、以及设备的产量、加动率和核心指标的信息,可以直接在看板上显示出来。这是我们可以对设备的一些工艺参数做一些分析和控制。
 
这是南沙工厂智能仿真的中控屏,里面所有的场景不是一个动画,它是实实在在的通过建模一个一个搭出来的,所以我们叫孪生工厂。我们那边有一个实体的工厂,我要把实体工厂里的所有设备、所有物流情况、所有采集情况全部通过虚拟3D仿真,把它在我的中控屏上仿真出来,当有任何异常的时候,我的虚拟孪生工厂就会做一个及时的响应。
 
那么跟传统的就不一样了,传统的要通过人员去空间看,或者是当我有问题发生的时候,我要用一个暗灯系统再通知到相应的人,他走过去可能十多二十分钟就过去了。所以这个地方一有异常或者一有预警的时候,不等它真正发生异常,一有预警的时候我们就会及时进行处理,保证我们的生产运行的高效。还有我们的设备器具预防性的维护、保养等等,包括整个智能制造的解决方案,首先从设备的全面感知到互联互通,再到数据与生产数据的整合,再到最后大数据的分析。
 
我们是聚焦在交互周期、生产效率的提升、品质的改善、降低原材料和半成品库存、提高运营效率和所有全过程的全面掌控。这是一个配套拉动的精益拉动,实际上我们的物料说得最多的是物料的齐套,齐套传统上来说是这个货到仓库里面了,我知道这个货有了,我可以根据我的生产计划去做一个齐套。实际上我们在美的还有一个齐套叫扩展齐套,这个齐套是指我们把前端供应商从入库、备货、发货、在途、入场等等环节全部监控到。只要在前面比如说备货按照我的期限去备货,实际上这个时候我就可以做其它的运算,这就是我们讲的扩展齐套。
 
这是我们的暗灯看板,暗灯传统是在电脑或者移动APP上去做暗灯的报障,实际上我们现在在应用的有智能手表,5、600元一个安卓的智能手表,现在质量人员或者生产人员可以直接在智能手表上做报障和处理。
 
另外是工艺制程的推荐和控制,首先这里要说的是这个场景来源于美的风扇工厂的总经理提出的问题,他说现在最大的问题是技术员工人员变动率太高了。因为我们是做风扇的,注塑的设备有很多,他是指在转场换型的时候注塑设备要做调机,一个熟练员工可能半个小时或一个小时就做好了,不熟练或者有异常的时候可能半天都做不好换型,半天时间产量就损失掉了,他说这是目前最大的痛点。
 
基于这个业务场景,我们给他设计了整个工艺参数的推荐,首先我要通过设备连接把所有历史的一些设备调机参数收集到,后面我会通过MES收集到产量的信息和产品质量的信息以及在生产这个产品的时候所用的模具的相关信息。当有了大量的数据积累之后,我们就可以做一件事情,当在这台设备上要生产一个型号的时候,我就可以基于历史的数据去看,我是用哪套模具,在设备上设什么样的参数,这个时候我最终的产量和良率是最高的。有了这个之后,我现在可以直接推荐出来,就告诉他你要到模房的什么位置去拿什么东西,然后装上去,你要设什么参数,那就完事了。对于人员要求非常低,基本上现在一个小时之内整个转场换型就做完了。
 
另外一个更优化的应用,其实每次设备调机的参数可能都是有一些微调的,就是这次和上次设的参数可能不一样。这个我们也可以分析它的波动或者是它的趋势,在下次推荐的时候可能是一个全新的参数,这个参数在历史数据里面是没有的,但是通过波动可以计算出应该设这个参数,这是我们其中的一个应用。刚刚说到全质量的监控,包括原材料的质量、PQC过程质量和QC。现在我们做整个供应链拉通之后,我们甚至把IQC往前移了,推到供应商端,如果他在我的系统用我的规则去完成IQC,我就认为他是免检的,进一步降低质量的故障。
 
这是品质的移动应用。这是整个物流的送货通知、物流轨迹、车辆入场、卸货等物流详情都可以看到。这是直观透明的数字分析,作业协同、问题闭环管理、数据分析和时间管理等等。通过这些衍生出来几个产品,包括我们通用的MES主要是负责总装和部装之间拉动的,包括注塑的MES、电子的MES、板身的MES、精益物流。我们在数字化运营当中,其实它是以日常管理作为基础的,形成点检、沟通、事件分析、改善议题等等,在我们的系统把这些流程全部固化下来。这是我们的监测中心的截图。
 
美的的智能制造布局大概分为几块,第一是软件有美云智数,第二是自动化有库卡机器人,第三是物流的安得物流、第四是美的制造的实践、第五是IOT的融合,可以提供这样的服务。我们整个公司现在大概有1200多号人,技术团队占比80%。我们成立的时间不久,我们去年的营业额是2.3个亿,今年会突破3.5个亿。同时我们现在的客户也很多,包括汽车行业、快消行业、航空行业等等。这是我们的一些客户,包括油商行业的像海天酱油、家纺的梦洁家纺、超市的永辉超市、服装行业的特步等等,有很多各行各业的案例。
 
我今天的分享就到这里,谢谢大家!

关键字:CIO 数字化转型

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