我国冰箱制造业的自动化现状及分析

    随着国内制造业工资待遇和福利保障成本的增加以及市场竞争的加剧，越来越多的家电企业面临招工难的困境。同时，人员流失带给企业的损失也是显而易见的。为此，近年来，国内许多知名家电企业在推行精益生产、内部挖潜、深化管理的同时，不约而同地将目光投向生产工艺装备的少人化、自动化。
　　由于深感在中国大陆地区用工困难，2011年以来，富士康宣布在大陆各工厂配备5000台机器人代替操作岗位工人。海尔集团CEO张瑞敏也曾在不同场合多次提到减员增效的紧迫性，并邀请国际著名咨询专家为海尔冰箱、冷柜、空调工厂“会诊”，希望大幅提升家电工艺装备的自动化水平。海尔集团冰箱、冷柜工厂已经投资9000万元在技术装备方面进行数字化、信息化、自动化改造，海尔减员增效的目标非常明确。上海海立集团压缩机生产线也已成功以50余台机器人完成设备操作和物件运搬的自动化，并将持续投入。除此之外，美的、海信、长虹也都成立了自动化委员会或办公室，统筹规划集团内各类产品的制造，推行生产系统自动化。可以说，目前国内家电制造业的生产自动化、少人化进程已经开启。中国家电行业已着手从精益生产管理与装备自动化两个方面行动，这也是近年来中国家电企业发展值得关注的热点。
　　钣金车间
　　冰箱钣金件采用PCM板与VCM板已蔚然成风。侧板或冰箱壳体自动辊压生产线的加工对象主要是彩涂板。为了减少侧边辊压成型对表面涂膜造成的挤压应力，国外已经开始采用长条冲切折弯模进行侧边加工。在生产线冲孔模组精度提高的背景下，冲切孔的正反面都可以实现光滑平整，侧板无须180度翻转，提高了生产速度，减少了占地面积。特别值得一提的是，整线采用伺服电机后，产品规格尺寸的调整时间下降为20秒之内。同时，上料处可以设置左右6个上料台车，根据班前预先设定的上料顺序和数量，自动选择彩板上料和变换产品。目前，国外最先进的侧板自动生产线的速度已经能够达到12秒/件。
　　目前，国内的侧板自动生产线多模拟或仿制20世纪八九十年代OLMA、东亚工机等意大利或日本企业的产品技术。虽然北京原首都机器厂、安徽鲲鹏、青岛华东等厂家为中国家电装备替代进口装备作出巨大贡献，将生产节拍控制在15~20秒/件，但是在产品规格变换速度、加工精度和辊轮使用寿命等方面仍与国际水平存在差距。目前，国内一些公司正在与日本、韩国、新西兰的专家合作开发新一代侧板自动生产线，以满足冰箱生产第一道加工工序少批量、多品种、高效率的要求。
　　此外，以往工厂主要采用人工或机械手将折弯成型的U型壳体从线上取下放置，而近年来机器人的应用越来越多，特别是针对250L以上的大中型冰箱。由于PCM板U壳人工转运的体耗过大且易碰折，海尔、海信等企业均已采用机器人代替人工转运、堆垛。这已成为冰箱钣金车间一道亮丽的风景。
　　真空成型车间
　　自20世纪90年代以来，国内真空吸附成型设备从仿制到自制、从单工位到四工位，取得长足的进步。例如，安徽鲲鹏的四工位真空吸附机已在新飞、奥马等工厂推广使用，增加的快速换模装置受到用户欢迎。近年来，国内一些大型家电企业开始采购日本浅野、意大利COMI公司的设备。究其原因无外乎以下两点。第一，引进设备的生产稳定，正品率高，生产效率高于国内同类产品10%~20%，并可配置自动切边冲孔，完成内胆加工的全自动过程。对于期待减员增效的家电工厂而言，这是非常具有吸引力的。第二，由于欧元、日元贬值，进口设备价格下降幅度较大，这掀起了进口设备的引进浪潮。因此，国内设备供货商需要持续改进和提高，不能满足现状，要瞄准国际先进水平，将自主开发技术与引进技术结合在一起，提供性价比更高的产品。
　　箱体发泡与门体发泡
　　目前，国内先进的冰箱生产线的生产节拍为15~20秒/台，生产瓶颈主要在箱体发泡工段。无论对于生产效率、质量控制，还是设备投资额而言，这都是重中之重。为了提高箱体发泡的效率，部分家电企业开始采取以下几项措施。
　　第一，采用快速换模装置，减少换模时间。例如，采用一对一空中快速换模，或采用空中自动换模库装置。
　　第二，取消驮车，采用一对一的预热炉方式，减少驮车移动与箱体出模的等待时间，增加箱体预热时间，这对小批量、多品种的生产尤为有利。
　　第三，采用R245fa快速发泡料，单个发泡夹具内的箱体发泡时间可以降为300秒之内。
　　第四，引进真空发泡技术。提高发泡夹具的密封精度，在箱体内腔抽真空后，使注射的发泡料在壳体与内胆之间快速均匀分布。
　　目前，海尔、容声、美菱、西门子等品牌的国内冰箱厂已经采用上述技术，这为实现15秒/台的生产效率奠定了基础。
　　内胆插入装置
　　冰箱内胆预装后插入U型壳体是20世纪八九十年代在日本冰箱工厂得到广泛应用的成熟技术。1995年，海尔从日本引进了内胆插入装置。目前，夏普上海工厂仍采用内胆插入技术。U型板自动生产线完成冰箱外壳折弯成型后，使用机器人或机械手把壳体90度旋转放置到内胆插入机内，预装后的内胆自动向前插入，与壳体合拢后移送至箱体预装线。整个过程一气呵成，减少了U壳及箱体内胆的大件搬运与半成品存放，是冰箱生产“一个流”的重要组成部分，也是PCM板U型组装冰箱工艺的特点之一。
　　近年来，欧洲冰箱企业采用双侧板组装的产品越来越多，在冰箱预装工段采用机械手提取左右侧板，通过组立打热融胶的工艺，减少箱体预装的工人数量。由此可见，无论日本企业、韩国企业还是欧洲企业，都把冰箱内胆与壳体的自动组装作为少人化、无人化的重要手段。目前，国内已有冰箱工厂使用或准备采用该生产技术，设备供货商已具备提供相关装置及技术的能力。
　　压缩机的机械手组装
　　21世纪初，海尔特种冰箱事业部引进了一套压缩机底板自动安装及压缩机固定装置，使此道工序摆脱了人工搬运和固定压缩机的繁重劳动，促进了冰箱的“一个流”生产。但是，由于设备成本和多品种生产等带来的挑战，该项工艺并未得到推广。
　　近年来，重点冰箱企业均开始关注这个环节的自动化操作。一种冰箱发泡后竖身45度、由机械手固定安装压缩机的工装设备，目前已经投入实际应用。机器人识别、搬取、固定压缩机的装备技术，改变了原先操作工身兼搬运工、甚至焊接工的情况，明显降低了现场工人的劳动强度，成为冰箱生产自动化的重要环节之一。
　　物流配送的自动化与智能化
　　物流优化是企业的第三利润源。生产车间的物流自动化配送日益受到现代家电企业的重视。许多实践案例可以证明，企业合理配置物流、商流和信息流，能够降低20%~30%的生产成本。精益生产的重要原则之一就是建立拉动式生产理念，也就是在正确的时间、正确的地点提供正确数量的物流，这是所有优秀企业应当追求的目标。ERP/MRP软件的应用，使得定单、采购、仓储、生产、物流配送形成资源整合的大系统。其中，仓储的智能化与AGV小车在车间内的定时定点定量配送，减少了大量的不经济的人工搬运。例如，海尔黄岛工厂家电成品和原材料立体库架高度为12米，占地面积超过2万平方米，仅需要7个管理人员。他们负责海尔工业园四五个家电工厂成品与原材料外购件的采购、存储、配送与发货。这是国内先进的家电物流、仓储典范之一。
　　建立车间配送中心，通过光源、声源以及看牌管理系统，实现现场物料的及时配送传递。除了AGV小车可在车间内按规定路线自动输送物料到操作工位，还可以通过输送廊道用周转箱从空中行走，垂直输送物料到供料点。近年来，汽车制造业以及个别家电生产厂家已经逐渐从应用条形码扫描技术发展到采用RFID无线射频技术。新技术可以实时发出数量、规格等信息，并通过无线信号远距离传递现场生产和物流供耗信息，避免盲目的物料配送和制造。
　　在推行自动化生产的过程中，有的公司为了应对小批量、多品种的冰箱生产，在工厂规划时预留了发泡前暂存库、发泡后箱体暂存库的线体位置，还有的企业提出增加内胆与U壳结合后的壳体暂存库。这对产品定单变换、生产调度、现场应急管理是有效的，而且可以做到物流自动化。但是，这种做法存在误区，违背了精益生产提倡的敏捷化生产、拉动式生产以及“一个流”的平衡化生产原则。精益生产追求的目标是减少一切在制品，提倡“一个流”生产。生产流程中增加大量的在制品，暂存库就如同蓄水池，明显增加了生产过程的流转成本。企业管理应向优化物流和信息管理、缩短生产流程、加快生产节拍等方面要效益，要设立明确的目标，控制在制品的数量和存放面积。多线、短线、快线是多品种、小批量生产的有效组织方式，更易于实现JIT即时生产模式。
　　成品自动打包与入库
　　目前，彩电、洗衣机、空调的成品套袋、装箱、封条、打包、码垛与入库均已实现自动化。冰箱外型规格较大，高度通常在1.7~2米，目前仍采用人工套箱方式，劳动强度大，生产效率低。20世纪90年代，海尔曾从日本引进一套可以完成套塑料薄膜、箱顶压盖、贴条工序的冰箱全自动包装套箱设备。但是，这种设备并未得到推广使用。究其原因，当年人工费用较为低廉，而包装套箱设备的价格高达35万美元，这一价格对于大多数企业而言是难以接受的。此外，当时生产线上的冰箱规格不多，这种引进设备要想应对目前多品种冰箱混线生产的套箱包装现状，必须增加程序和配置。如今，越来越多的家电企业和设备制造商开始关注包装套箱线的少人化、自动化。随着生产线节拍加快，国内设备制造商已能够提供空调、彩电、洗衣机的包装套箱设备、令纸包装设备技术等。冰箱成品的套膜、套箱、捆扎打包一体化生产线的国产化，应当引起国内家电设备制造商的关注。
　　本文主要以冰箱的生产过程为例进行阐述。事实上，空调、洗衣机、彩电生产线的技术改造力度也在加大。例如，空调热交换器加工采用了自动串片机，洗衣机生产开始应用外壳自动成型与铆接生产线、自动套膜封箱打包线，LED彩电模组框架生产中已经应用AGV小车自动寻址输送、高光注塑、机械手取件与自动上料等技术。近几年，家电企业狠抓新产品研发，提升产品品质，但是支撑家电企业赢利发展、向内部管理要效益的精益生产模式必须推行。对于网络时代的多品种、小批量生产而言，自动化、信息化、智能化进程的推进至关重要。同时，精益生产和精细化生产，可以说是家电制造业再升级的两个重要方面，应该给予足够的重视。从征地招人、追求规模化的粗旷型发展模式向内部挖潜、健身强体型的成长模式转变，是大势所趋。这是市场竞争与客观形势发展的要求，也是中国家电行业从家电大国走向家电强国的必由之路。