海尔模具实现模具制造无人化工厂

【编者按】伴随中国市场形势的变化，中国模具企业以往所依赖的低成本竞争优势正在逐步消失，随着中国模具技术的进步，提升国际竞争力也成为中国大中型模具企业考虑的重要方向，那么市场对新产品的开发周期、产品的精度等方面都有了更高的要求，这势必推动了模具企业要去考虑更新的生产方式，来达到降低工人劳动强度、提升生产效率、提高产品的品质、减少人为因素对产品稳定性的影响等目的，那么，自动化生产成为现代模具加工的必然之路。

海尔模具是是世界上规模最大的模具制造商之一， 连续六年在中国模具行业排名第一。世界领先的瑞典System3R公司，是模具制造和精密机床加工业的治具和柔性生产系统制造商，海尔模具与System 3R公司的成功合作使得海尔模具成为中国第一条拥有石墨NC自动化生产单元的企业。今年年底，海尔模具将在System 3R公司的协助下，通过升级德国哈默C40U五轴加工中心自动化生产线，建设成中国第一条模具制造自动化生产线，实现“输入钢块，输出模具”的目标。

秋高气爽之时，来到青岛这个红瓦绿树蓝天白云的海滨城市，清爽之气迎面扑来。很凑巧这次出差能有机会参观海尔模具。走进海尔工业园，偌大的工业园俨然一座小城。在system3R公司区域总经理张朝晖先生的引荐下，我们采访了海尔模具家电事业部制造部长吕英杰先生。

在海尔模具部的前台，一个海尔兄弟的模型就映入眼帘。对于制造业不熟悉的人，也许会问模型为什么是灰蒙蒙的半成品？其实，这正好体现出一个工厂的工艺水平，看上去是用CNC加工中心加工出来的。

据吕部长介绍： 海尔模具的产品分为四大类：家电模具、汽车模具、钣金模具、非标设备。其中家电模具占40%，就家电事业部而言，车间拥有先进的加工设备59台，如德国哈默五轴数控加工中心、沙迪克火花机、阿奇夏米尔线切割，家电模具现年产值能力达到3亿，整个海尔模具自制产能明年预计达到10亿。

家电模具方面主要是支持海尔集团的新品开发，最大程度的缩短交货期，为集团提供质量最优的模具。吕部长说“就生产方式而言，我们从传统的手工作业，到半自动，然后过渡到全自动化无人化工厂，目前我们处在自动化的前期阶段，标准化工厂前期主要推行自动化线样板车间，通过引入3R的三个自动化生产单元作为样板来推进，样板车间推行成功后，总结可复制的模式，推广到全公司。非常感谢在引入自动化生产单元以来System 3R公司对我们的支持和帮助。”

“今年模具行业出现了用工荒的情况，用工紧张，人工成本比较高，而自动化生产能大大规避这一风险，通过推行标准化工厂，实现了员工零加班的目标，近年来我们在推动模具生产自动化过程中取得了很好的成绩。”

海尔模具自动化发展历程：

非自动化： 2000 年之前海尔模具依靠传统的夹具，加工效率低；公司需要引进或培训具有高技能的操作人员，人力成本高；即使人员技能很高也难以避免质量问题的发生；生产过程不易管控，管理上颇为费力；信息化、工艺标准化程度很低。

半自动化：2000年开始引进System3R公司高精度快速定位托盘系统，工艺标准化工作启动；System 3R MacroDynafix系列夹具在石墨电极及EDM的应用极大地提升了加工效率和加工品质，电极加工以及EDM加工工艺标准化日臻完善；System 3R Delphin BIG 夹具开始在五轴加工中心得以应用，快速定位功能使得加工效率和柔性得以提升。

自动化： 2009 年， 海尔模具设计标准化、工艺标准化、刀具标准化、夹具标准化、设备分工标准化基本完成；C40U五轴加工中心自动化生产线实现1人/3机/班次，开机率达85%以上，一次下件合格率100％，赶超国际先进水平。

海尔模具自动化生产的现状

我们从2007年开始引进第一条电火花加工自动化生产单元，并先后引进了C40u五轴加工中心自动化生产单元及石墨NC加工自动化生产单元，目前这三个自动化生产单元从设计、工艺、编程、装夹、加工等整个生产流程来看都执行的非常顺利，应该说这三条自动化生产单元在家电事业部推行的非常成功。

拿石墨NC自动化生产单元来说，共四台加工中心，现每天产出170块电极，在国内是效率最高的产能，我们年底的目标是达到230块/天。目前这个自动化团队已经达到盈利状态。在传统的操作方式下，工件搬运、装夹、校表、碰数、垫刀等工步都占用了很多的时间，现在通过自动化，减少了人工的辅助操作，最大限度的减少停机时间，机下装夹，三坐标自动测量，将数据导入3R的系统芯片里，保证工件的加工精度，优化操作流程，使人工的辅助时间减少90%，这是3R的夹具所能体现的一大特点。

目前三个自动化单元是相互独立的，三个自动化单元之间还需要人工搬运，今年年底，通过升级C40U自动化单元后，石墨自动化单元加工的电极自动传递到电火花自动化单元，同时C40U自动化单元加工的钢件也自动传递电火花自动化单元，电火花自动化单元实现自动调用钢件和电极、实现自动放电加工，这样使三个自动化单元实现无缝的衔接，三个自动化单元融合成一个完整的模具制造自动化生产线。

system3R公司张朝晖经理介绍到：“自动化在中国是一个发展方向，推广起来实际并没有太多的阻力。国内企业以前对自动化的需求可能并不明显，以前我们有低廉的人工，用的是传统的加工工艺和方式，近两年我们的加工方式已经做了一些调整，而且员工的成本也越来越高，随着我们与国际接轨，自动化是一个必然的方向。海尔是从2007年开始引入自动化的，走自动化之路的时间并不长，但是起步是非常高。我们一开始就采用了先进的自动化技术，现在拥有的自动化单元也都是目前最新的技术，在这种情况下，生产的效率产品的质量均达到了国际先进水平，自动化生产使产品精度、生产效率，生产的周期等各方面都得到很大程度的保障。”

自动化倒逼标准化

据吕部长介绍， 海尔模具在推行自动化的过程中，带来的最大价值是推动了标准化进程，其模式是：自动化倒逼标准化。其理念是：做标准化，实现一万人走一步，标准化保障提效保质。在实施过程中，自动化单元带动了全方位标准化的推进，通过自动化设备的引进，首先要求设计标准化，到了制造过程要求工艺标准化、编程标准化、装夹标准化、刀库标准化及加工标准化。应该说通过自动化来推动整个工厂的标准化。吕部长举例说：“关于装夹标准化，主要装夹方式有工艺板装夹、吸盘装夹、虎钳装夹，并且实现了任意两种装夹方式的自由组合装夹方式，自动化工件覆盖率大幅度提高，保证了机床利用最大化。目前三条自动化生产单元，机床有效开机率全部达到85%以上，达到国际母本水平； 其次是产品的质量水平，达到100%合格；加工效率提高30％。通过推进自动化，模具的制造周期缩短了30%，为客户产品上市赢得了宝贵的时间。

对于自动化生产给企业的生产和管理带来的优势，吕部长感触到：“随着企业规模的扩大，人员的增多，企业制造成本在不断增加；从管理的角度来看，对各个环节的影响就越多，比如，模具的交货期、模具质量、成本控制的难度会越来越大。所以，就我的理解，通过模具自动化，把一个大工厂变成一个小工厂，更加便于管理。我经常去海尔其它部门的生产线学习，一条生产线基本没什么人，大部分是用机械手来搬运，自动化生产线对产能也有很好的保障。就模具生产，我们期待将来模具制造的自动化会逐步扩展到整个模具车间。”

自动化生产的推进：观念的转变

生产方式的转变，重在思想观念的转变。自动化生产在实际的实施过程中要解决的就是从传统生产方式到自动化生产方式的转变。吕部长说：“刚开始上自动化生产线的时候，我也有犹豫，我是从2007年底开始接手整个项目，那时候在车间还没有实质的推广，车间的员工对自动化都很抵触。由于没有转变观念，员工的执行力非常的差，大家都不愿意操作这个生产线，于是我与相关人员多次开会沟通自动化推进事宜，并把自动化项目的推进纳入到员工业绩考评中去，通过一段时间的推进磨合，后来大家慢慢接受了这个理念，由于操作自动化单元操作工非常轻松，大家都争相操作自动化生产线；计划人员也主动将模具零件放在自动化单元上加工，因为自动化单元的机床能够保证模具的工期和质量。”

“目前在公司对自动化的认可度也非常高，我们制造部员工的看法也发生了转变，以前感觉这个理念是我强压给他们的，现在员工对于这个理念是发自内心的。这也是目前自动化理念在整个模具车间推广非常顺利的原因。”

来自一线工程师的声音：细节、效率、融合

自动化技术工程师： “ 作为自动化设备的直接使用者，我有以下两方面的感触：第一、我觉得自动化可以让我们更多的注重细节，更加深入的了解国外先进生产技术理念。比如说，在装夹的时候，自动化系统要求所有基准很光亮，模具表面要求无尘，测量数据达到μ极，在传统的加工中不会注意到这些细节，不会习惯性做这些工作，可是自动化系统要求注重这些细节，要养成这些操作习惯，这样模具的质量、稳定性就有了很好的保证。”

“ 第二、对于工程师的工作环境和工作强度有了很好的改善， 利用system3R公司的信息管理系统，可以通过电脑远程控制生产过程，监测加工过程中是否异常，加工到哪个位置，是否需要准备工件，以及加工状态都可以看到。准备工作做好后，设备加工时可在无人值守的情况下进行，大大降低了劳动强度。”

海尔模具未来的发展规划

总体来讲，海尔模具近期目标：参数化设计，数字化工厂，信息化企业标杆，成为具有国际第一竞争力的模具研发基地；长期发展目标则是要成为世界上最优秀的模具成套解决方案供应商。

此外，吕部长还提到，“自动化单元生产出来的模具质量也非常好，我们计划以三个自动化单元为基础，成立我们的精密模具制造分厂，做超精密模具，如：摄像机、打印机、车灯模具等。目前这个项目的厂房、设备、人员规划都在进行中，通过做精密模具来提升我们的模具制造竞争力，更好的服务海尔集团。

自动化战略思路及今后发展方向

2010年底实现标准化工厂

样板有效：样板机制有效，在制造费率、效率、人工成本竞争力指标均达B标及以上；在标准化工厂六个方面均有推进和提升：标准人员配置、标准设备配置、标准工序配置、标准区域配置、标准检测系统、标准信息网络。

2011年实现无人化（自动化）工厂

无人化（自动化）工厂：实现无人化生产；效率竞争力指标达国际水平。实现四化：标准化、模块化、自动化、信息化

关于青岛海尔模具有限公司

海尔模具成立于1993年，现有工程技术人员1000余人，建筑面积15万平方米，拥有世界一流的加工设备450余台，其中数控加工中心102台(五轴数控加工中心22台)，连续6年在中国模具行业排名第一，是世界上最大的模具制造商之一。海尔模具是国家CAD/CAE/CAM应用示范企业，山东省唯一以企业为主导的模具工程技术研究中心。

青岛海尔模具有限公司 总经理简介

赵西金， 男， 高级工程师，毕业于山东工业大学材料工程系锻压专业，现任青岛海尔模具有限公司总经理。2003年被选拔为山东省轻工系统专业技术拔尖人才。2010年被选拔为青岛市创业创新“两创”优秀人才。

赵西金同志作为模具科研带头人参与开发了多项具有国际先进水平的模具高新技术产品，获得多项国家专利。近年来，先后获得山东省企业管理优秀论著一等奖1项、山东省科技进步三等奖2项，青岛市企业管理优秀论著一等奖1项、青岛市科技进步二等奖1项、青岛市科技进步三等奖1项、青岛市企业管理现代化创新成果三等奖1项。

关于System3R

瑞典System3R公司，是模具制造和精密机床加工业的治具和柔性生产系统制造商。System 3R产品坚决长期向顾客提供有效的产品。System 3R产品特色之一就是高精度。为确保其产品的寿命和功能性，System 3R提供了许多服务产品。通过使用这些产品，您可以：确保生产流程；最小化停机时间；最小化废料成本；最小化工具成本；最小化维护成本。

System3R基准系统

System3R基准系统是一种机械接口（界面）系列，也可以看作是一种特殊的联轴节，其半联轴节（夹头）精确耐用而结合可靠， 其定位块有两个部分，一部分安装在设备上，另一部分安装在工件上，且整个加工过程中都保持不动，不需要多次拆卸，这样一来，效率的提升十分明显，精度也可以完全保证，再做同样的模具时调整相关参数数据即可。

该基准系统的整体解决方案包括工作台台面基准系统、主轴基准系统、刀具装夹基准系统等若干个子系统，用户也可以根据实际情况灵活选用。

模具加工的不同工序可能涉及高速铣床、高速加工中心、电火花加工、线切割、三座标测量等不同的设备，这些工序中都可以应用System3R基准系统。

在生产过程中采用System3R基准系统后，工具或工件在各工序不同机床之间交换时，不必找正，总能保持必要的定位，精度在1～2 mm左右。该系统也能在机外预装。

System3R系统的概念是在所有机床上建立统一工件电极基准系统，使每个工件或电极在每道工序的机床上实现“一分钟换装”，并且达到微米级的定位精度。

自动化

当今制造工业面临的情况与短短数年前相比，已大不相同。

客户永远在要求更短的交付周期，生产过程日益缩短，产品精度要求日益提高， 价格持续下跌， 竞争日趋全球化。所有这些要求都必须通过更大的灵活性、更高的品质和更高的生产率来满足。从长远观点来看，可维持的解决方案只有一个——自动化！

自动化将车间中的熟练技工从单调耗时的常规作业中解放出来，转而专注于需要高级技能的更具挑战性的工作。自动化可保持全年365天日夜不停地进行生产。

您可以选择一台机床的简单托盘自动更换，或选择两台机床之间工件或工具的自动更换，例如铣床和磨床或者所有机床。无论您选择何种方法，都将是一项富有远见卓识的投资。

无论自动化的程度如何，System 3R的自动化系统始终是方便用户使用的。随之而来的结果是， 操作者误差更少了、压力更小了，继而获得了更高的质量保证。

WorkShopManager 根据不同工厂的需求而建立和管理订单，加工图纸和组件质料。WorkShopManager能完整将预先完成的加工程式传送到机床上。一台WorkMaster能对三台或以上不同的机床如高速铣削，放电加工，线切割机及测量仪器等等。

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