全链条赋能工业绿色化数智化升级丨《美的绿色工业案例集》深度解读
作者 | 物联网智库2024-10-31

10月30日,美的集团发布2024年第三季度报告。公司第三季度实现营业收入1017.01亿元,同比增长8.05%;净利润108.95亿元,同比增长14.86%。前三季度实现营业收入3189.75亿元,同比增长9.57%;归属于上市公司股东的净利润316.99亿元,同比增长14.37%,可谓发展成绩亮眼!

得益于美的集团近年来坚定推动产业升级,不断深化智慧化与绿色化融合发展,持续加大ToB业务投入,产品力持续提升,价值链实现自主,已充分点燃第二增长引擎。数据显示,ToB业务在美的整体业务中,继续保持良好的增长势头。今年前三季度,新能源及工业技术收入为254亿元;智能建筑科技收入为224亿元;机器人与自动化收入为208亿元。

10月31日,美的集团正式发布《美的绿色工业案例集》(以下简称“案例集”),重点介绍了美的在ToB各板块的先进实践经验。通过案例集,我们得以窥探美的集团取得亮眼成绩背后的重要原因——综合利用“绿色能源”“智能制造”“绿色物流”“低碳园区”的绿色工业全链条解决方案,全面助力全球工业加快绿色低碳转型。

正如案例集开篇所言,“绿色,是可持续发展的底色”,“随着中国经济社会迈向高质量发展阶段,绿色化、低碳化成为高质量发展的关键环节。”

绿色转型的重要性已不言而喻,节能降碳的目标同样已清晰明确。但,问题的重点在于“如何实现”!

作为一家扎根传统制造业的企业,当前,“美的方案”正赋能全球工业绿色可持续发展。

美的从2012年开始持续发力数字化转型,目前已成为拥有智能家居、工业技术、楼宇科技、机器人与自动化、创新型业务五大业务板块的科技企业,形成ToC与ToB业务并驾齐驱,创新型业务快速成长的新局面。

基于此,美的结合自身五大业务板块的知识沉淀,以及十年来源自零碳和“灯塔工厂”的数字化实践经验和技术能力积累,在“数字美的 2025”战略指引下,凭借着统一的数字化“底座”、软硬件一体化、人才及研发创新实力、强大的集成解决方案及核心产品自主可控的优势,已总结出绿色工业全链条解决方案,全面助力全球工业绿色低碳转型升级。

案例集正是对美的绿色工业全链条解决方案的体系化梳理和展示。美的正以“绿色能源”“智能制造”“绿色物流”“低碳园区”为重点,高效赋能包括新能源、汽车工业、生物医药、食品饮料、航天航空、电器制造等行业在内的全球工业节能降碳、提质增效,已为超过60万家国内外工业企业提供解决方案和优质服务。未来,美的沉淀的丰富、模块化、可快速复制推广的绿色工业发展经验,有望为更多行业绿色化、数智化的有机深度融合作出更大贡献。

一、绿色能源:源、储双重赋能降碳

工业是能源消耗的“大户”。电力作为驱动各类机械设备、照明系统、自动化生产线等的关键能源,消耗量往往占据主导地位。因此,工厂的可持续发展关键在“电”这一能源。当下,工厂/园区普遍存在建构筑物资源利用效率低下等挑战,亟待找到经济可靠的脱碳之路。

在此方面,美的贯穿绿色能源的供给-配置-消费-调控-管理全价值链,布局了绿色能源设备和虚拟电厂等解决方案,致力于实现零碳工业园区目标,在电器制造、汽车制造等行业均已沉淀了丰富的项目经验。

以全球“最高级别”的灯塔工厂标杆——“可持续灯塔工厂”美的洗衣机合肥工厂为例,针对工厂普遍存在的绿色能源使用率不足、尖峰负荷增加碳排放量、总体负荷存在浪费等问题,美的从发电侧与储能侧着手,以微电网系统为智能调度的核心,对负荷端进行数据分析、策略计算以及策略调度下发实现优化调度指令闭环,实现能源高效利用、减少能源浪费、降低整体碳排放、提高绿色能源可持续利用率。该工厂也获得了省级、国家级绿色工厂荣誉。

在发电侧,美的旗下合康新能为合肥工厂提供工商业零碳园区解决方案。该项目由BAPV(附着在建筑物上的太阳能光伏发电系统)及光伏车棚组成,整体施工面积17.7万平方,装机容量17.9718MW。依托该解决方案的核心——EMS能源管理系统,通过数据驱动方式实现软硬件协同,以及园区能源管理调度的智能化、实时化和可视化。不仅如此,该解决方案还助力合肥工厂低成本生产绿电,实现电费降低超100万元/年,;此外,日常绿电发电量的3-5%已实现上网,可持续获取收益。工厂于2021年已实现“碳达峰”,碳排放量67570吨,预计2025年工厂光伏发电量将超3000万KWh,绿电占比超40%,碳排总量下降64%,届时将实现“碳中和”

在储能侧,美的旗下科陆电子为工厂提供微电网系统解决方案,通过储能电池箱+变流升压一体舱+能量管理系统EMS等产品/系统,基于光伏发电及工厂用电的预测分析,动态调控储能充放策略,大幅提升了工厂绿色能源使用率,强化尖峰负荷控制以及降低了用能负荷:

  • 绿色能源使用率提升方面

基于预测算法拟合精确的负荷趋势,对于区域所在经纬度、天气预报以及光线辐照度的导入,通过神经网络算法及时间序列的分析拟合出光伏负荷的预测曲线,同步基于工厂历史用能、天气温度、设备性能以及MES排班情况,预测工厂当日的用电负荷趋势,基于遗传算法在光伏发电负荷即将超过工厂用电负荷时微电网控制储能充电,动态存储光伏产生的多余电量,并通过粒子群算法在光伏发电负荷支撑不足及电价低时控制储能放电,最终实现绿色能源使用率的提升。

  • 尖峰负荷控制方面

基于趋势算法的弹性负荷控制系统,预测用能负荷优化运行策略,持续控制尖峰负荷;根据工厂端历史用能分析,天气预测以及当天MES排班情况,运用趋势预测算法训练预测当日工厂负荷趋势变化,当负荷预测值即将超过系统内设定的目标值时,微电网运用粒子群算法控制储能放电,并在空压、空调生产保障负荷的前提下,动态降频运行控制负荷持续性地升高,降低整体性的尖峰负荷及碳排。

  • 用能负荷降低方面

基于智能调度算法、负荷预测及负荷控制功能策略,结合子控制系统,实现整体负荷有效调优。以空压系统场景为例,首先通过智能网关将历史用能数据、车间压力数据、设备性能参数以及MES生产计划采集至微电网能量管理中心ECC,对海量历史用能数据进行模拟分析、车间压力与负荷关系分析以及设备能效分析等,再将当日的排班计划转化成负荷,处理后的数据经过微电网EMA核心进行负荷预测,基于多元回归分析算法预测空压系统当日负荷趋势,根据预测趋势动态精准匹配车间能源供给;匹配负荷后基于粒子群控制算法根据需求负荷智能调度高性能的空压机变频,最终实现实际负荷匹配需求负荷。制冷系统、照明等其他子系统按照同等原理去动态调控,实现工厂整体用能负荷的下降。

微电网系统解决方案实现了能源端到端用量预测与动态平衡优化,有效促成绿电使用率提升和电力“削峰填谷”,降低用能负荷。此外,该解决方案还具有完善的储能电站监控与管理功能,涵盖电网接入、PCS、BMS、升压站、站内环境消防信息等,并具备数据采集-存储-查询-分析、可视化监控、多能协调、AGC/AVC、一次调频、动态调压、报警管理、统计报表等功能,还可实现云端实时预测风险与远程运维。

二、智能制造:数字工厂、数字孪生、库卡机器人多维促提质

让生产和供应链管理提质增效,是助力企业实现绿色低碳转型的题中之义和必经过程。针对不同行业、不同企业的个性化需求,美的能提供从数字工厂、数字孪生,到库卡机器人的多维度智能制造解决方案。

(一)数字工厂解决方案

面向企业全面实现研发、生产、销售、服务智能化升级的需求,美的旗下美云智数推出数字工厂解决方案,提升企业全价值链数字化经营、生产、运维能力,带动全产业链协同发展。以新能源行业隆基绿能项目为例,为推进公司智能化发展,2019年起,隆基股份与美的达成战略合作,美云智数先后围绕数字化质量管理、工业仿真、数字化采购等领域与隆基进行合作,为隆基输出“灯塔工厂建设综合解决方案”:

针对隆基业务的新需求,美云智数“对症下药”输出Quality Management System(简称“QMS”)解决方案,以提升隆基绿能品质管控水平,搭建数智化升级的“底座”。QMS项目立足10大模块,围绕“一个隆基、一个体系、一个标准”,在数据采集端通过MES、ERP、OA、HR、SCADA等系统的集成,链接设备控制系统,进一步消除“信息孤岛”,通过算法提升产品检验效率、质量追溯等能力,赋能搭建统一的质量体系、质量标准等,打造智能质量管理平台,实现品控目标。

美云智数不仅为隆基绿能搭建了数字“底座”,还为其提供了全新的生产模式和管理方式,形成一种业务能力的“再造”。例如通过数字化工艺仿真,在现有制造能力基础上,帮助隆基绿能进一步优化工厂布局、节省资源投入,实现物流效率与产能的大幅提升。

双方合作的“工业仿真导航项目”已上线,实现了园区物流、仓储存放、产线价值流、数字化工艺等多领域仿真应用,通过全球领先的工业仿真软件之一——美擎仿真进行全数据链精益评估,分析产线生产效率、设备利用率等,并对厂房及设备位置、物流输送路径、AGV作业范围、定制区人工处置比例等进行仿真验证,确保最终解决方案的最优化,缩短设计周期、节约投资成本。

为构建敏捷、精益、韧性、绿色的供应链体系,隆基绿能联合美云智数打造了采购供应链数字化平台,链接数千家供应商,通过端到端全价值链拉通,实现物流、信息流、资金流、商流的互通和共享,打造面向订单敏捷交付、数字赋能、需求驱动、企业内外部高效协同的精益供应链,实现供应链综合绩效、整体成本最优。

(二)数字孪生解决方案

针对企业面临的,影响运维和生产效率的数据拉通难、呈现不完整、数据难应用等问题,美云智数通过数字孪生解决方案,实现整体规划改善和MES、MLS、FEMS、AGV、SCADA、EHS等业务数据系统拉通融合,打破各个业务数据系统孤岛。以电器制造行业“可持续灯塔工厂”标杆,美的洗衣机合肥工厂项目为例,美云智数依托美擎双跨工业互联网平台这一“底座”,结合工业仿真+IoT物联网+大数据+AI等数智化技术,为该工厂提供iFactory数字园区解决方案,通过自研的数字孪生技术应用,为园区打造“智慧数字大脑”。

美的洗衣机合肥工厂数字孪生解决方案聚焦“卓越品质、敏捷交付、智慧物流、绿色安全、智慧能源、数智设备”六大模块:

例如在“品质管理”维度,过去品控靠人工“经验主义”,如今可实现整体规划改善,拉通MES、MLS、FEMS、AGV、SCADA等业务系统,打破数据“孤岛”,监控DMS事件闭环,并通过自研的仿真软件模拟车间内各产线、设备的生产工艺,实时同步产线、设备状态,快速响应生产异常预警,实现高效全面管控。

而在“敏捷交付”一环上,可一览多模块数据的统一,实现T+3柔性控制,并在提升园区及工厂运维中,通过数字孪生园区与物理空间实时、多级联动,实现园区管理“一屏通览、一网统管”,提升整体运营管理效率。

同时在“智慧物流”方面,数字孪生平台系统与工厂园区AGV/RGV系统、MLS物流系统数据对接,管理人员可在数字孪生大屏上掌控车辆信息、卸货车位等园区物流动态,快速获得车辆、车位关键信息,大大减少现场勘察的人力成本。

为加强安全生产监测,提升综合管理指挥能力,美云智数“一图作战”定制化开发EHS管理板块,以全球领先的工业仿真软件之一——美擎仿真,搭建EHS综合管理系统&数字孪生管理平台,实现消防管理、风险管理&特殊作业、环保管理、智能监控等一体化管理。

“智慧能源管理”一环上,基于设备互联,园区工厂水、电、气等能源维度数据展示于孪生平台,对不同区域能源数据的阈值进行有效监控,还提供指标分级预警,助推园区实现能源板块的全局管理。

通过应用该解决方案,一是实现园区品质、物流、安全、能源、设备、T+3经营版块重点指标数据的集中展示、与三维场景数据联动,提供园区可视化三维场景漫游参观;二是实现整体规划改善和MES、MLS、FEMS、AGV、SCADA、EHS等业务数据系统拉通融合,打破各个业务数据系统孤岛;三是实现数字化系统和业务人员日常工作的紧密结合和迭代升级,提高园区的整体经营效率;四是工厂实现订货交付时间缩短56%、客户报告的缺陷率降低36%以及劳动生产率提高30%。

(三)库卡机器人

针对企业面临的生产过程质量控制难、厂内物料流转效率低等问题,美的旗下的库卡机器人推出自动化装配解决方案、物料配送解决方案等。

以航空航天行业的空客合作项目为例,针对空客A350的复合材料机身壁板制造,库卡机器人自动化装配解决方案通过机身壁板内部和外部双机器人协同工作的方式,在壁板外部多功能末端执行器施加压紧力的同时,壁板内部的顶紧末端执行器提供相应的顶紧,实现精确协同夹紧功能,完成制孔、锪窝、涂抹密封胶和插入紧固件。此外,它还包括带有法向补偿的夹紧功能以及嵌入式视觉系统功能,可自动切换工具制孔,确保了机身制造的工艺质量,同时提升了柔性制造能力。

再以汽车制造行业的广汽埃安项目为例,针对物流规划日益与产品生产节奏脱节、厂内物流作业低效等问题,埃安在众多物流设备商中选择库卡移动机器人(KUKA AMR),并组织推进公司级MES、WMS与库卡移动机器人专家管理系统KUKA.AMR Fleet软件平台、设备物料管理FES之间的融合,联合开发全流程配送及工序间物料配送解决方案,以物流全工序无纸化作业,从物料入厂到配送、分拣上线等环节,均实现对智能物流设备、人员的全局进度及异常管控,大幅提高厂内线边物料分拣、搬运、输送等作业效率。

图表1:广汽埃安项目智慧物流解决方案

三、绿色物流:支撑厂内外仓储物流全链条增效

“物流”作为实体经济的“经络”,联接生产和消费。作为经济运行的重要组成部分,提升供应链效率,是企业实现节能降碳的重要一环。针对厂外物流运输以及厂内仓储调度,美的分别由旗下安得智联和瑞仕格提供相应解决方案/共享物流服务资源,助力企业实现物流全链条降本增效。

面向厂外物流运输,在标准化服务的基础上,安得智联针对企业的差异化需求可提供定制化供应链服务方案。以酒水饮料行业的青岛啤酒项目为例,为了减少产品损耗、提升产品新鲜度,进一步促进供应链效率提升,安得智联为青岛啤酒提供“一盘货”统仓统配解决方案,打通了啤酒行业普遍面临的物流“痛点”“堵点”,同时促进企业节能降碳。青岛啤酒此前在河南郑州地区有近三百个分销商和仓库,各自独立运作,仓储管理水平参差不齐,且资源重复配置造成浪费。安得智联与青啤共同打造了郑州共配中心,推动郑州RDC和经销商集中入库、同仓作业,实现库存共享、共同配送、直送门店。在“共配中心”的前端,直接对接青岛啤酒的超10家工厂,后端则与其超2万个终端门店直接链接,形成一个闭环“链路”。当经销商仓缺货时,“共配中心”可在系统实现直对经销商仓进行补货。这一模式减少了物流运营环节,降低管理难度,带来整体链条的效率提升。此外,通过城市配送“一盘货”模式,安得智联整合原本分散的渠道物流和配送网络,打通“最后一公里”,进一步缩短啤酒从工厂搬运、仓储配送到终端消费的时间周期,让新鲜的啤酒更快地送到消费者手上。

图表2:青岛啤酒郑州共配中心

再如重工业的三一重工合作项目,当前重工业的产品种类繁多、体积庞大,对物流效率与成本控制提出了更高要求,然而传统生产物流模式存在成本高、效率低、能耗大、柔性响应市场变化的能力不足等问题。安得智联与三一重工展开深度合作,基于端到端全链路数字化的物流运营迭代能力和“1+3”供应链模型,结合客户在生产和物流场景的真实需求和痛点,安得智联为三一量身打造“举重若轻”的绿色智慧物流方案,一方面通过数智化、自动化等手段,尽量减少人工投入环节,另一方面以轻量化、可循环的包装及流转方式替代传统的包装及流转方式等。同时,为帮助三一重工物流具备更敏捷的反应能力,安得智联依托大型标准化VMI仓库,从存储管理、仓配一体化业务向两端集约运输业务进行延伸,根据三一重工的业务场景重构流程、仓储布局,使用物流前沿技术,实现三一重工生产原料零部件从智能收货到智能出库的全流程的自动化协同,对生产制造需求做出更敏捷的反应,实现一体化、透明化、智能化的敏捷供应链。

在生产领域,安得智联助力三一海洋重工优化VMI项目,通过建立VMI中心仓实现供应商产品的前置备货与精准配送;此外,安得智联承接起重机、搅拌站、塔机、挖掘机等产品的整车运输任务,确保产品及时、安全地送达客户手中。

同时,安得智联大力推行的“运包一体”模式,以物流包装单元标准化、通用化、循环化和数智化的设计应用为切入点,帮助优化上下游运输、存储、装卸、搬运、分拣全链路各环节,实现降本增效及节能减碳。

在流通领域,凭借安得智联在全国布局的多个生产基地及配送中心,可基于现有美的集团流量,在车辆资源匹配以及采购上与三一集团共享运力,双方在流程上进行相互整合,实现对流发车,资源协同,可实现车辆装载率优化和成本降低,共同为碳减排、绿色物流发展做出贡献。

在售后领域,安得智联全国范围内建设了约4000+个送装网点,整体完成对全国99%的乡镇的配送网络覆盖,配备4万+送装工程师,具备B2B、B2C的配送和送装一体能力,可提供同城24小时内、跨市(含乡镇)48小时内可达的送装一体服务。

面向厂内仓储调度,瑞仕格赋能厂内仓储及物料调度提质增效。如上述青岛啤酒项目,瑞仕格则为企业打造智能立体库一期项目:货架高约32米、占地面积1120平方米、共12层,是当年行业内高度最高,单托最重的智能化立体仓库。此外,该立体库的整托盘运输比例达95%,物流效率提高50%,实现了“效率领先”。目前,该立体库已实现了“智慧运营”,可通过SynQ协同堆垛机、输送机、AGV设备,实现上下架、输送作业流程,无缝对接工厂上位管理系统,做到了厂内全流程“端到端”数字化运营。该库还是一个“无人库”“黑灯仓库”,凭借数字化技术实现可视化高效仓库管理。

图表3:青岛啤酒项目智能立体库

再如安踏数智化一体化产业园二期项目,其融入瑞仕格机器人,采用先进的RFID通道机、多层穿梭车、轻载堆垛机等自动化设备,实现收货、入库、存储、拣货、发货等物流环节的智能化与自动化,大幅提升了园区的绿色能源利用率。

四、低碳园区:提升重点设备效率+碳足迹管理赋能绿色化

工业园区是我国碳减排的重点,在碳达峰碳中和“3060”目标的指引下,打造“低碳园区”“零碳园区”已成为加快工业绿色低碳转型的必然要求。美的楼宇科技从重点设备效率提升、碳足迹管理等方面着手,打造低碳园区,全面赋能工业绿色化发展。

重点设备效率提升方面,美的楼宇科技综合利用MDV8无界多联机全生命周期数智解决方案、i管家智能控制解决方案等,从前期设计规划到施工建设,再到后期运营管理,助力企业打造低碳园区。

以汽车制造行业“零碳”蔚来中心项目为例,美的楼宇科技为其带来MDV8无界多联机全生命周期数智解决方案,在选型和设计规划阶段,在设备上采用MDV8无界多联机12台,风管式内机90台,内外机全直流化,超国家一级能效,可助力制冷季空调系统运营降碳约7%。考虑蔚来对建筑美观性的要求,空调外机只能放在狭小的顶层坑井内,导风罩不能超出格栅,在兼顾空间散热、节能、系统可靠性等因素后,通过外机热环境模拟与导流罩优化,定制出导流方案最优解。通过实地探勘和与客户沟通中发现,仍存在屋顶凹坑内散热不良情况,导致多联机散热环境温度高、高压高、能耗高。为此,在施工建设过程中,美的楼宇科技为该项目搭载了智慧喷淋系统,大幅改善外机热环境,屋顶坑井内温度比喷淋前实测平均下降6.1℃,室内平均温度下降1.0℃,运行能耗下降约12.6%。

图表4:“零碳”蔚来中心

除设备外,美的楼宇科技通过数智运维管理平台,对中心进行能耗管理,提升效率。监测发现,中心存在较多不同用能规律的空间,空调的智能运维和潜在的能耗浪费成为项目方的管理痛点。为此,在综合运营管理阶段,美的楼宇科技为其提供设备管理平台——i管家数智运维工具,一方面能支持项目方实现日常设备运维管理提效,另一方面能为厂家提供数据分析和故障预警等支撑,使其更高效精准开展售后服务。项目方通过执行智能日程与区域温度锁定,预计全年运行能耗可降低21.3%,可节约11万度电。

再如服装行业李宁北京旗舰中心店项目,美的楼宇科技提供了MDV8高效节能空调系统与i管家智能控制解决方案,实现了门店智慧化升级与能效管理的双重突破。MDV8从“全生命周期的品质、低碳和舒适”出发,以创新技术为舒适购物体验带来全新的解决方案,完美契合低碳智慧门店复杂多样的设计需求。产品技术上,MDV8内机直流化+自研恒风量风机驱动算法,降低空调长期运行带来的性能衰减。室内室外机MPC协同控制技术,实现20%以上负荷率;无频繁启停,制冷工况节能21%以上;冷媒量定期点检,判定精度达20%。

在具体实施过程中,美的集团还通过i管家系统实现了对李宁北京旗舰中心店所有空调设备的集中管理。通过智能控制和数据分析,门店的空调能耗得到了有效控制,相比传统空调系统节能效果显著。

碳足迹管理方面,以“可持续灯塔工厂”标杆美的洗衣机合肥工厂为例,美的首创了可持续发展平台,碳排放实时显示,其中美的楼宇科技基于iBUILDING数字平台,搭建了产品碳足迹管理系统,帮助工厂实现产品全生命周期的碳足迹数据核算,分析和一体化认证,首次为工厂绿色发展打造了一个可持续发展平台。

该平台具备产品碳足迹建模、数据填报、碳足迹分析、碳足迹报告、碳足迹认证管理等多个功能模块,能提供不同数据库来源的因子等数据选择,对产品从原材料、生产制造、物流全链条到使用和废弃回收的全生命周期碳排放数据进全面管理和统计分析,系统支持生成面向不同认证机构要求的核查报告,让端到端全流程碳足迹可视、可用、可核查。通过全生命周期的碳足迹核算,引导工厂做产品全生命周期的碳排放管理和改善,帮助工厂产品全生命周期碳排放下降了18.5%,节能降碳效果显著。

五、写在最后

全球工业正以前所未有的速度步入全面绿色化、数智化新阶段。美的基于绿色能源、智能制造、绿色物流和低碳园区等端到端全价值链的一体化解决方案和服务,将赋能传统工业企业及园区加快绿色化、数智化转型升级,引领工业绿色可持续发展。

随着美的绿色工业解决方案的落地应用逐渐扩展至全国乃至全球,美的将不仅是一个硬件制造商,它更是绿色工业的开创者。结合自身强大的技术产品优势、丰富的项目经验以及优质的服务,美的正在开启绿色工业时代的新篇章。


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2024-10-31
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