220秒造1台“大冰箱”！揭秘中集首家国家级“智能工厂”

王丹丹 InfoQ数字化经纬

2024-09-16

来源 | 青岛冷箱
作者 | 王丹丹

你知道吗

你在路上见到的冷藏箱

超过一半是中集造

你吃的进口牛肉喝的进口牛奶

都是靠这台“大冰箱”保鲜运输

造1台冷藏箱需要多长时间

答案是，220秒

为何这么牛

今天为大家揭开谜底

12 月 6 日，工业和信息化部、国家发展改革委、财政部、国务院国资委、市场监管总局联合公告，发布了《2023 年度智能制造示范工厂揭榜单位》名单，中集集团旗下青岛中集冷藏箱制造有限公司（以下简称：青岛冷箱）成功入选国家级“智能制造示范工厂”，这也是中集集团首家工厂获得此“国字号荣誉”。

此次评选是上述五部门为贯彻落实《“十四五”智能制造发展规划》联合发起的，以揭榜挂帅方式建设一批智能制造示范工厂和智慧供应链，在各行业、各领域选出和树立一批排头兵企业，推进智能制造高质量发展。

数字化替代“老法师”的小木棒

目前全球贸易 90% 的运输量，都是通过海运完成。中集集团作为全球最大的冷藏箱制造商，市场份额保持行业领先，其中，青岛冷箱在中集的两家冷藏箱生产基地中体量最大。

冷藏箱，可以看作是一个移动的特大号“冰箱”，运输过程中要经受风吹日晒，对冷藏、保温性能要求非常高，除了需要专用温控设备进行温度调节外，还需特殊材料进行隔热保温。聚氨酯泡沫是目前全球应用最广泛的冷藏箱保温材料，它像一层“羽绒服”，能够隔绝车厢内外的热量交换，让车厢内部始终保持低温。

保温层的发泡工艺是冷藏箱中最核心的技术。钢质冷藏箱由内外两层钢板，加上中间聚氨酯发泡料组成三明治结构，整个发泡过程是闭式浇筑。

发泡是一个化学反应，混合液需流动覆盖到接近 40 尺的钢板，化学反应不充分，会出现钢板和泡沫粘结不好，导致分层、漏泡等现象，影响冷藏箱的保温效果。但钢板和保温层均是不透明材料，如何查看发泡过程中化学反应是否充分？

过去，依靠发泡工程师庄兴民这群“老法师”，拿着小木棒敲打冷藏箱，“闻声辨病”。而称得上“老法师”的人至少需要 10 年以上发泡工艺经验，能够符合条件的人在整个行业屈指可数。

然而，影响发泡工艺的重要参数 40 余种，甚至有的参数人工难以观测，过于依赖人工经验，可能会出现判断错误，导致有问题查不出来的现象偶有发生。

这个痛点如何解决？中集集团开出了数字化转型升级“药方”。

2018 年，青岛冷箱通过在生产线上部署传感器和物联网设备，采集整个发泡工艺过程中各项参数。这些设备可以与生产设备和系统进行实时连接，并传输动态数据到云平台。工程师们对采集的数据进行处理和分析，以获得生产过程中的关键指标和参数，知道在什么参数组合之下，发泡会出现化学反应不充分。

在参数得到精确控制的情况下，青岛冷藏箱质量返修率大幅下降。在不良品率最高的冷藏箱顶板生产中，不良品率下降 14%，稳定在 2% 以内。返修率大幅下降也意味着返修成本的大幅降低，一年下来，可降低冷藏箱返修成本约 4 万元。

当数据积累到了可观量级之后，青岛冷箱进一步推动工艺智能化升级。通过机器学习算法来推动工艺改善，预测给定生产条件下的不良品概率。例如，通过自动学习和识别复杂的条件变化，可预测生产出来的产品是否为不良品，然后反向优化工艺参数，变“事后分析”为“事前控制”。

集团总部与青岛冷箱协同开发的发泡 AI 预测 APP，包含参数监控、预测注料、质量跟踪、保压监控等功能，工程师们可以通过手机随时随地查看关键参数，出现质量问题可以第一时间做出响应，来达到提升发泡品质。

青岛冷箱通过 AI 对工艺参数进行精确控制和定制化调整后，发泡液用量持续降低，单张顶板用量从 126 公斤降至 116 公斤，实现了发泡板材料成本降低 8%。保压时间从开始的 35 分钟降至目前的 28 分钟，效率累计提升 20%。人工效率从之前的 9 人天 / 台，降到现在的 4.5 人天 / 台。按照产能最高负荷计算，以前一天只能生产 240 台冷藏箱，现在可以轻松生产 300 台，相当于 220 秒造出 1 台“大冰箱”。

数字孪生让涂装车间智能化升级

在冷藏箱的生产过程中，还需要大量使用喷漆工艺，漆膜厚度均匀是影响涂装质量的一个重要因素。

青岛冷箱在涂装车间搭建了数字孪生平台，通过物联网平台与产线设备互联，建立产线仿真、工艺仿真。一比一还原真实产线，实现对生产过程的实时监控、故障预测和优化调整，为生产决策提供依据。

针对漆膜厚度均匀问题，工程师们通过收集机器人轨迹程序，以样板测试喷漆在不同温度、磨损程度、不同压力值下的膜厚、喷漆范围数据，输入工艺仿真软件。将机器人及往复自动喷设备喷漆过程模拟出来，重现现场喷漆过程，在仿真端对比不同参数下的喷漆效果，输出机器人程序供现场参考。

工程师可以直接查看不同的优化解决方案，并在生产之前进行改进。例如，对机器人的喷涂轨迹和速度进行优化和规划、喷涂区域和角度精准地判断等。喷涂参数优化仿真能提高漆膜厚度的均一性，并在满足质量要求的前提下降低油漆消耗。图片随着智能制造技术和应用的持续推进，国家对智能制造示范工厂的评价体系，已从单点智能、局部自动化，升级到供应链打通和协同，并向价值链上游研发设计和下游销售服务等高价值环节延伸，最终推动生产方式、商业模式和业务形态的创新变革。

在本次揭榜中，青岛冷箱的产品数字化研发与设计、虚拟试验与调试、可制造性设计、智能在线检测、产品质量优化、数字孪生工厂建设、生产计划优化、车间智能排产、产线柔性配置、精益生产管理、智能仓储、安全风险实时监测与应急处置等 12 个项目典型场景入选。

青岛冷箱以数字化、智能化、绿色化转型为方向，通过智能工厂建设，实现了 51% 的工序完全自动化，生产数据自动化采集达到 75%。智能排产系统将排程时间从 2 小时大幅缩短至 10 分钟，人均效率提升 50%，单箱能耗降低 16%，发泡材料成本节约 8%，生产制造周期缩短 21.4%，整体交付周期缩短 11.6%，以数字化转型赋能企业降本增效的成效显著。

未来可期中集数字化建设积厚成势

推进两化（即：信息化与工业化）深度融合、加快制造业数字化转型发展，是抢抓新一轮科技革命和产业变革的必然选择，是制造强国、网络强国和数字中国建设的关键路径，也是构建“双循环”新发展格局的重要支撑。

从 2018 年开始，中集集团开始积极推进两化深度融合和智能制造，聚焦以数字化示范企业作为牵引的核心企业，赋能制造转型和绿色发展，实现降本提质增效。从青岛冷箱和芜湖瑞江开始试点，针对业务痛点，基于工业互联网平台五层架构的数据采集、数据互联、数据管理、数据分析以及业务应用，以生产运行控制、物联网为主实现数据采集和连接，通过数据库和人工智能实现数据治理和数据分析、业务应用。

截至目前，中集集团已经打造 12 家省级、1 家国家级智能制造工厂，实现了工业 3.0 的跨越。另外，2023 年 11 月宁波中集被工信部评为国家级 5G 工厂，打造了全国集装箱行业首家 5G 全连接工厂，为行业树立数字化标杆。

全球制造业正在从以信息化、数字化为主的工业 3.0 步入以智能化为主的工业 4.0 阶段。过去几年，中集集团各大业务板块聚焦自动化升级，如集装箱“龙腾计划”、车辆“超级麦哲伦计划”、能化“梦六、梦七计划”等，通过两化深度融合，结合精益的积累，利用数据驱动改善。

下一步，中集将结合“数字中集”五年规划，通过高标引领，力争在集团打造的 30 家核心企业中实现省级智能制造工厂占比 50%、国家级智能制造示范工厂 4 家，以“全球灯塔工厂”为目标，迈向工业 4.0，推进中集智能制造高质量发展。

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