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在位于廣東順德的美芝容桂空壓工廠的調芯車間內,一排排整齊的自動化設備正上演著一場工業芭蕾:機械臂輕盈而精準地把動作誤差控制在微米級,即不到一根頭發絲的十分之一。

在位于廣東順德的美芝容桂空壓工廠的調芯車間內,一排排整齊的自動化設備正上演著一場“工業芭蕾”:機械臂輕盈而精準地把動作誤差控制在微米級,即不到一根頭發絲的十分之一。以往需要人工操作的高精度、高難度空調壓縮機裝配流程,如今已被機器替代。每個工序上的機器需要每3秒完成一個動作節拍,保證車間以6秒的整體產出節拍持續運行。

美芝容桂空壓工廠調芯車間

得益于近年來海內外市場需求的持續增長,我國空調等家電產銷量連年上升。與此同時,在定制化與個性化的消費潮流下,家電企業在產品研發和迭代上不斷加快,這對上游零部件廠商的快節奏、柔性生產能力提出了更高要求。也因此,為更好滿足市場需求,家電制造端近幾年不斷加大自動化、數字化投入,積極推進新一代信息技術和智能技術與傳統家電制造業的深度融合。

中國家電作為中國制造的一張閃亮名片,其產業上下游企業的智能制造水平已經處于世界前沿。作為消費電器核心零部件系統級解決方案供應商,GMCC美芝自2006年起便持續領跑全球空調壓縮機市場,不僅在產品能效、可靠性上保持行業領先,還通過自動化制造能力的持續迭代、突破,進一步提升制造工藝與效率,以更高的產品品質和穩定靈活的交付滿足全球客戶需求,更帶動上下游伙伴攜手高質量發展,跑出了產業升級的“加速度”。

引領行業自動化變革 美芝打造“未來工廠”

壓縮機作為空調等產品的“心臟”,屬于精密核心部件,產品本身較強的規范性使其更適合自動化生產,但極高的精度要求還是給自動化升級帶來不小的挑戰,很多工序的自動化在行業內并無先例可循。美芝決心充分利用壓縮機生產特點,將旗下容桂空壓工廠作為自動化研發與能力建設的策源地,通過復制成熟項目管理經驗和開啟未來線研究兩手抓,有序推進工廠的自動化項目進程。

美芝容桂工廠包含裝配、卷線、機加工和鈑金四大車間,據美芝容桂工廠自動化工程師吳工介紹,這四大車間均建設了代表本車間最高自動化水平的專屬未來線,自動化升級已經頗具成效。其中卷線車間的變頻產線除了人工插入端子環節,能夠全自動化處理從下料、繞線到出料的過程;機加工車間則在部件分選和上料環節實現了1.5微米的高精度自動化成果;鈑金車間完成視覺AI識別檢測安全系統建設,形成“無人化”區域;而裝配車間調芯產線則率先打造了智能化“黑燈車間”,憑借多項首創成果為家電零部件自動化制造樹立了行業標桿。

美芝容桂空壓工廠自動化產線

自2014年在業內率先啟動自動化首研,美芝容桂工廠目前整體自動化率已達到64.05%,檢測工序實現100%自動化,以近三千萬臺的年產量銷往全球。近年來,眾多家電客戶訂單“定制化、小批量、短周期”化的需求明顯,美芝容桂工廠正是憑借先進的自動化生產能力在不斷變化的市場環境中獨占鰲頭。

“尤其是市場旺季,一條產線一天內換型五六次,生產不同型號的產品已經很普遍。美芝容桂工廠的自動化建設充分考慮了產品快速換型需求,保障品質的同時換型生產效率相比傳統人工產線大大提升,這讓我們在面對此類柔性訂單時擁有了行業領先的競爭力。”吳工解釋道。

眾多首創、首研 美芝勇闖制造“無人區”

空調壓縮機產線的自動化一直是行業內一塊難啃的硬骨頭,這主要是因為三個方面的難點:一是產線換型多,在自動化改造的同時還要考慮柔性生產需求;二是精度要求高,需要以機器人與算法的充分配合實現微米級誤差;三是產線節拍快,對自動化設備的穩定性和低故障率要求較高。

以調芯車間為例,調芯線的工作是對壓縮機泵體內的6大部件進行3微米精度選配,然后精密組裝到1微米同心度。要知道,壓縮機泵體的精密性直接影響空調噪音、耐磨損性和能效等性能,因此需要以高精度制造保障產品高品質,自動化難度也隨之增大。

如在調芯線的曲軸活塞柔性裝配自動化項目中,零部件之間的配合間隙僅有13微米,業內一直采用人工手工裝配,自動化方面尚無先例。吳工介紹道:“作為壓縮機的核心部分,工人在這個環節的搬運和抓放時如果發生工件碰撞,即使非常輕微也會造成碰傷,后續運行就可能出現噪音甚至卡死的情況。”為了提升產品品質和可靠性,美芝容桂工廠研究和導入柔性機器人,通過實時扭矩反饋實現精密裝配,同時杜絕了工件碰傷的風險點,美芝這一“首創”成果落地后還為行業提供了廣泛借鑒。

美芝容桂空壓工廠調芯車間

自動化替代除了讓生產裝配更精準,也通過不同自動化設備、系統之間的互聯互通,使生產流程得到優化。例如主軸承鉚接環節需要在鉚接完畢后檢查鉚接高度和外觀,其質量直接關系到壓縮機的運行噪音,以往卻都是依靠工人目視檢測外觀,準確性不夠。為了提升檢測效果、實現標準細化、量化,美芝研制出鉚接自動化機,能夠對所有零部件在鉚接前后進行全自動檢測,并留存檢測數據。這樣一來,整個鉚接工序一共有激光測量、AI外觀等8道品質防呆同步檢測,相比傳統一次性的人工目測,極大提升了檢測效率和準確性。

美芝容桂空壓工廠調芯車間

如今,美芝調芯智能化黑燈車間已實現高達94.4%的自動化覆蓋率,萬人機器人保有量達到1,000臺,在產能和品質上都有了顯著提升,單班產量相比原來提升了20%,代表產品品質的三級QEP防呆實現全覆蓋,產品品質更加穩定可靠。憑借行業領先的精密裝配自動化、智能化水平,美芝調芯智能化黑燈車間還被評選為2022年“佛山市智能化示范車間”。

生產全流程升級 美芝自動化點燃質造新“引擎”

美芝容桂工廠的自動化升級不只是單純的“機器換人”,而是進一步推動了工廠生產運營全流程的變革。以自動化設備導入的前期準備為例,據吳工介紹,工廠首先對生產工藝進行了一系列標準化變革,如對小資材尺寸、螺絲倒角容差等進行細化規定;其次補齊生產全流程的品質檢測維度和量化標準,并將間接檢測調整為直接檢測;最后對物流包裝也做了變革優化,實現物料包材的標準化排列和碼垛。一系列升級不僅給自動化設備導入創造了先決條件,也倒逼廠區的整體運營管理實現精益化提升。

美芝容桂空壓工廠

不僅如此,自動化帶來的一個更為重大的變化是廠區運營的數字化轉型。“從物料配送、生產監控、工藝參數,到人員作業和故障報警,我們配合自動化產線打造了一套追溯產品全生命周期的數字化系統,深度集成機器人、大數據和AI技術。”吳工介紹道。通過自動化與數字化的深度融合,美芝容桂工廠提升了產品溯源和故障分析能力,有效助力精細化的品質管理和提升,同時也能夠針對市場需求實現排產更加精準、高效,大大提高市場響應速度、縮短交付時間。

目前,美芝家用空調壓縮機在全球市場占比已達45%,是名副其實的王者、冠軍,其舉足輕重的市場供應體量和行業地位,也使得美芝容桂工廠的自動化變革像投入池塘的石子,激起的層層漣漪不斷向更遠處蕩開。據了解,在美芝容桂工廠物流包裝變革的推動下,其上游供應商也開始實現統一的器具標準和包裝,并通過自動化出調工序為美芝提供整列運送的原材料;與此同時,美芝壓縮機產品的自動化包裝和有序碼放,也為下游空調企業的自動化升級奠定了基礎。在美芝容桂工廠的帶動下,規范化發展和自動化升級的動能正在快速傳導至家電產業鏈上下游,也將為家電行業的高質量發展提供更有力的支撐。