美的如何借助 Visual Components 优化洗衣机生产
在本案例分析中，我们将向您展示全球最大的大型家电制造商——美的，是如何借助 Visual Components 提升高端洗衣机装配线的产能与灵活性，并成功将成本降低 15% 的。
全球最大的大家电制造商
美的集团 成立于 1968 年，总部位于中国华南地区，是全球最大的大家电制造商，也是空气处理产品、冷风机、电水壶和电饭煲领域的头号品牌。其洗衣机事业部下设有一个数字化中心，该中心由一支仿真工程师团队组成，主要负责对产品、模具和设备设计，以及机器人配置、物流和工厂布局进行仿真与验证。
相比于美的既有的洗衣机产品，这些高端洗衣机虽然拥有更高的毛利率，但其生产制造的要求也更为严苛。无论是在原材料、生产工艺，还是最终成品方面，都面临着更高的技术管控标准。面对复杂的生产与排产需求，该装配线必须更深入地依托智能制造技术，并具备高度柔性的生产能力。
该项目的一大独特挑战在于：这条装配线需要具备同时共线生产 10 多个不同产品平台、超过 100 个 SKU 的能力——这些产品混合排产，且每一种都有其特定的加工节拍、物料需求和质量控制流程。这意味着团队需要对 100 多道工序进行重新规划与排布，这种模式与过去采用的大批量规模化生产模式截然不同。
全面启用 Visual Components
“作为一款功能全面且专业的仿真工具，Visual Components 在本项目中发挥了至关重要的作用。”数字化中心团队的仿真工程师孔凡石博士表示，“过去，我们需要同时使用三款不同的软件来构建 3D 布局，并对设备、物流和产能进行验证。”
过去，孔博士及其团队用于创建 CAD 模型和 3D 布局的软件操作繁琐，尤其是在为复杂的机器设备建模时更是如此。而 Visual Components 电子目录中内置了海量的参数化、可复用模型库，极大地简化了团队的建模工作。
他们面临的另一大挑战是：原有的 CAD 软件与设备仿真软件之间兼容性较差，模型导入过程十分困难。即使勉强导入了几何模型，定义这些模型的运动轨迹和行为逻辑也极其复杂。在物流仿真工具上，他们也遇到了类似的困扰——编程极其复杂且耗时费力。相比之下，他们发现使用 Visual Components 进行设备与工艺流程的建模要快捷、简单得多。此外，软件输出的高保真图像和视频效果也让他们非常满意。
经过短暂的试用后，孔博士的团队便将 Visual Components 确立为了主力仿真工具。
“随着我们越发认识到 Visual Components 相比其他软件所具备的显著优势，我们开始逐步将绝大多数的项目仿真工作都迁移到这款软件上。”孔博士解释道。
在该高端洗衣机项目中，孔博士及其团队利用 Visual Components 对产线布局进行了设计和优化，并对工艺流程及生产可行性进行了验证。同时，他们还利用该软件向美的的高管及项目利益相关方，动态且直观地展示了规划中的装配线与物流布局方案。
“作为一款功能全面且专业的仿真工具，Visual Components 在本项目中发挥了至关重要的作用。”
—— 孔凡石 博士，美的集团洗衣机事业部数字化中心 仿真工程师
验证装配线的设计与布局
生产一台高端洗衣机需要组装 100 多个零部件。整个装配线项目主要由三条核心装配线组成：
1. 桶体装配线
桶体装配的工艺过程是：将内筒装入后桶（外筒后半部分）中，随后用前桶（外筒前半部分）进行闭合并密封，从而组装成完整的桶体组件。
2. 箱体装配线
通过卧式冲床将钢板冲压成型为金属箱体外壳。随后在箱体上安装软管和线束等配件，从而完成箱体总成的装配。
3. 整机装配线
将装配好的桶体总成和箱体总成，连同配重块、控制面板、机门以及顶盖进行组装，最终完成整机成品的生产。
在该项目中，孔博士及其团队面临着两大核心挑战。
首先是如何在设计阶段及早发现问题，避免在实际施工与部署阶段才遇到阻碍，因为到了那时，解决问题的成本将会极其高昂。仿真技术是攻克这一难题的关键。“我们通过仿真来对设计方案进行验证，”孔博士表示，“我们在设计阶段主动排查各种潜在风险，并利用仿真技术将其影响降至最低甚至完全消除。”
第二大挑战则是如何找到最优解，以满足项目严苛的生产要求和既定目标。孔博士的团队深度运用了仿真技术对设计方案进行优化。例如，单是为了寻找最优的工位人员分配方案，他们就运行了 100 多次仿真工况测试。
“我们如今用来攻克这些挑战的手段，在过去是难以想象的，”孔博士感慨道，“在以前，如果不去实际搭建并测试一条物理生产线，你很难凭空得出这些解决方案。”
“借助 Visual Components，我们能够在虚拟环境中轻松地完成各种解决方案的设计、仿真与验证。”
—— 孔凡石 博士，美的集团洗衣机事业部数字化中心 仿真工程师
超额完成项目目标
通过精益求精地不断优化与改进，孔博士的团队在初始设计方案的基础上实现了显著的效能提升与成本节约，这首先体现在对车间占地面积的更高效利用上。
“我们将装配线的占地面积缩减了 10%，同时却将产能提升了 10%。”孔博士表示，“优化后的产线具备了年产 50 万台的充足产能。”
相比于常规产线通常仅能处理 5 到 10 个 SKU，该产线能够完美支持超过 100 个 SKU 的混流生产。尽管面临更为复杂的生产工艺与流程，该产线的整体平衡性却不降反升。“产线平衡率提升了 20%，最终达到了 90% 以上。”孔博士表示。
通过对生产、物流及质检等岗位人员进行更高效的动线规划与人员调度，孔博士及其团队还实现了显著的成本节约。
“在不牺牲产量或产品质量的前提下，我们成功将人员编制较原计划削减了 45%。”孔博士表示，“事实上，我们甚至进一步提升了产品质量，将不良品率从百万分之 1200 大幅降至百万分之 120。”
最终，孔博士及其团队还成功加快了整条装配线的施工与安装进度。
“我们将施工周期从 15 周缩短到了 12 周，整体进度提前了 20%。”孔博士介绍道。该项目最终实现的成本节约总额约为 87.9 万美元。
“借助 Visual Components，我们不仅降低了投资与人工成本，还实现了效率的大幅跃升。”孔博士总结道，“得益于此，该项目的整体成本降低了约 15%。”
产线建成后，项目负责人在装配线旁安置了一台大屏幕电视，以此直观地展示 Visual Components 在该项目中所发挥的重要作用。屏幕上不断循环播放着孔博士团队为该项目制作的 3D 产线布局和仿真运行视频。
“借助 Visual Components，我们不仅降低了投资与人工成本，还实现了效率的大幅跃升。得益于此，该项目的整体成本降低了约 15%。”
—— 孔凡石 博士，美的集团数字化中心 仿真工程师
携手 Visual Components 展望未来
继该项目取得圆满成功后，美的计划进一步探索如何在生产系统的设计与调试环节中更深入地应用 Visual Components。
孔博士及其团队希望针对其实际应用场景对软件进行深度定制，并开发专属的插件与附加组件。“Visual Components 开放的平台与接口赋予了我们极大的自由度，使我们能够不断拓宽仿真工具的应用边界。”孔博士表示。
推进“工业 4.0”是孔博士团队及美的集团的另一项核心战略。他们正致力于研究如何实现生产环节的数字化，并打造高度互联互通的智能工厂。
“我们希望构建生产流程的‘数字孪生’。”孔博士说道，“我们计划从工厂车间采集设备、物流以及制造数据，并将其在 Visual Components 的产线布局中进行可视化呈现。”
“此外，我们还打算探索如何利用 Visual Components 的 PLC 接口，直接向实际的生产设备下达控制指令。”
关于美的
美的集团 成立于 1968 年，是全球最大的大型家电制造商，同时也是空气处理产品、冷风机、电水壶及电饭煲领域的全球第一品牌。该公司的专业业务范围广泛，涵盖空气处理、制冷、洗衣机、大型烹饪家电、厨房大小家电、水家电、地面清洁及照明等多个领域。
美的总部位于中国华南地区，但已发展成为一家名副其实的全球化企业，拥有超过 10 万名员工，业务遍及 200 多个国家和地区。目前，公司在全球范围内拥有 21 个生产基地和 260 个物流中心。