無人工廠：奏響制造業(yè)蝶變曲

　　走進位于北京鳳凰嶺山腳下的三一重工樁機工廠，一座座重型設備鱗次櫛比，AGV（無人搬運車）來去自如，機械手揮舞有序，這個偌大的無人工廠仿佛在演奏舒緩的“機器交響樂”。

　　如果將工廠比作大象，通過應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術，這頭“大象”實現(xiàn)了“起舞”。十年間，無人工廠在中國完成了從無到有的轉變，工廠里的工人則上演了從有到無的改變，這“有”和“無”之間，見證了中國制造業(yè)轉型升級的蝶變。

　　從“大規(guī)模生產(chǎn)”到“高度柔性”

　　“當時還是傳統(tǒng)制造工廠的樣子，在4萬平方米的廠房內，充斥著機器的轟鳴聲、刺鼻的焊接味，800多個工人爬上爬下、油污滿身，月產(chǎn)能僅150臺，生產(chǎn)周期長達30天。”三一智能制造研究院院長董明楷憶起當年的情景時說道。

　　那時候，誰也想象不到，后來的三一重工樁機廠會脫胎換骨，一躍成為全球重工行業(yè)首個“燈塔工廠”，生產(chǎn)節(jié)拍加快了不止4倍，7天就能交付一臺旋挖鉆機，月產(chǎn)能更是翻了一番，達到300臺。

　　如今，在“智慧大腦”的指揮下，車間中一條條高度柔性的自動化生產(chǎn)線井然有序地運行著，工廠走向了節(jié)能降耗綠色發(fā)展之路。

　　這種翻天覆地的變化，在投身制造業(yè)愈十年的吳志杰心里烙上了深深的印記，新一代信息技術帶來的產(chǎn)業(yè)變革讓吳志杰震撼不已。

　　“過去的工廠處于傳統(tǒng)的規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)模式中，工廠的生產(chǎn)線相對固定單一，如今客戶個性化、小批量的訂單需求大幅提升，之前的工廠模式早就難以為繼，迫切需要通過數(shù)字化升級實現(xiàn)柔性生產(chǎn)?！爆F(xiàn)任三一重工樁機工廠制造總監(jiān)吳志杰向《中國電子報》記者坦言。

　　談及樁機工廠數(shù)字化改造，吳志杰作為主要負責人對工廠數(shù)字化改造過程歷歷在目。

　　2018年，集團提出數(shù)字化轉型戰(zhàn)略，其中，樁機工廠的數(shù)字化改造被寄予厚望。2019年，樁機工廠開始“燈塔工廠”頂層設計和規(guī)劃；2020年6月，北京樁機工廠開始動工建設“燈塔工廠”，2021年9月樁機工廠獲得“燈塔工廠”認證。通過改造，三一重工樁機工廠實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的規(guī)?；a(chǎn)到高度柔性生產(chǎn)的蛻變。

　　“我在生產(chǎn)一線待過，特別有感觸。”吳志杰向記者娓娓道來，“單就焊接工藝而言，在鉆桿方頭焊接改造升級前，我們需要由人工進行多道焊接，這對焊接員工技能水平要求極高，且人工焊接質量一致性差、耗時長，局限于僅有的高級焊工能夠操作。如今，通過數(shù)字化改造，我們建立了抗反光激光掃描和構建坡口數(shù)字化模型，采用自適應控制機器人擺動，實現(xiàn)了方頭、接管等對接焊縫的自適應焊接。我們應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術，實現(xiàn)了工匠技能的軟件化，參數(shù)化，這樣可以讓機器人實時接收準確的指令，最終實現(xiàn)了焊接質量一次性合格率100%，效率大幅提升。”

　　樁機工廠主要生產(chǎn)的是樁工機械，其生產(chǎn)模式屬典型的離散制造，多品種、小批量、工藝復雜。更大的挑戰(zhàn)在于工件復雜，又大又重又長，例如170多種鉆桿中最長27米重達8噸，20多種動力頭最重達16噸。

　　經(jīng)過自動化、數(shù)字化、智能化升級后，三一樁機工廠共有8個柔性工作中心、16條智能化產(chǎn)線、375臺全聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)設備，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，生產(chǎn)制造要素實現(xiàn)全連接，整個工廠已成為深度融合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能的“智慧體”。

　　高度柔性生產(chǎn)工廠的潛能得到極大發(fā)揮?！敖裉斓臉稒C工廠就像一個腦子聰明、眼疾手快的工程師，實現(xiàn)了工匠精神與經(jīng)驗的參數(shù)化與軟件化?！倍骺榻B說。相比于改造前，如今，樁機工廠可生產(chǎn)近30種機型，焊接、裝配、機加等核心工序作業(yè)效率分別提升了130％、100％、68％，同樣的廠房面積產(chǎn)值翻了一番?？傮w生產(chǎn)設備作業(yè)率從66.3％提升到86.7％，平均故障時間下降58.5％，勞動生產(chǎn)率提高85%，生產(chǎn)周期從30天縮短至7天，減少77%。

　　從“兩班倒”到“空無一人”

　　在廚房電器領域，杭州老板電器股份有限公司（以下簡稱“老板電器”）赫赫有名，吸油煙機市場占有率高達47.7%，幾乎占據(jù)半壁江山；嵌入式電蒸箱電商市場占有率高達40.16%，是線上渠道銷售冠軍；嵌入式蒸烤一體機則攬獲了線下市場第一名的桂冠。

　　從一家誕生在杭州市臨平螺螄橋村的村辦企業(yè)，成長為中國廚房電器領導品牌，老板電器的華麗轉變還要從2010年開啟的關鍵轉型說起。彼時，根據(jù)世界銀行數(shù)據(jù)，2010年中國制造業(yè)增加值超過美國，成為第一制造業(yè)大國。然而，制造業(yè)生產(chǎn)效率卻有待提升。老板電器掌舵人敏銳地意識到“制造端需要一些變化”，開始嘗試生產(chǎn)線“機器換人”。

　　“機器換人”就像是按動了一個“開關”，老板電器的智能制造轉型之路由此展開。2013年，老板電器啟動數(shù)字化工廠改造；2016年，建成廚電行業(yè)首家通過工信部認證的智能制造試點示范基地；2018年，老板電器智能制造科創(chuàng)園動工；2019年，老板電器開始與阿里云、浙江大學等公司、高校機構合作，打造行業(yè)內首個“無人工廠”；2021年，發(fā)布全國首個廚電行業(yè)5G無人工廠，并入選浙江省首批未來工廠名單。

　　位于杭州臨平的老板電器三部茅山基地鈑金/沖壓車間，占地面積5萬平方米，配有284臺自動化設備，現(xiàn)已成為當?shù)赜忻摹盁o人工廠”，每天都要接待好幾批來參觀學習的企業(yè)。據(jù)工廠的老工人回憶，2015年工廠剛建成時配有200多名工人，每天“兩班倒”作業(yè)，“雙11”期間訂單量大的時候則是“三班倒”。工人們一人一坑，生產(chǎn)過程中不能走動。一批鈑金沖壓完成后，另有工人用手推車或叉車把成品運到存放處。一條生產(chǎn)線配有一名線長，維持生產(chǎn)的正常運轉。

　　現(xiàn)在放眼看去，偌大的工廠空無一人。但在車間二樓的指揮中心里，員工或坐在電腦前，或者幾個人站在20米寬的數(shù)據(jù)大屏前，密切關注著車間的各種狀態(tài)。“我們從2012年開始嘗試對這個鈑金沖壓車間進行智能化改造，在2016年的時候進行了自動化升級，自動化率大概達到70%左右，到目前自動化率真正達到100%，實現(xiàn)了無人化，平時我們都是關著燈作業(yè)的，所以也叫‘黑燈工廠’?！崩习咫娖鰿MO葉丹芃介紹說道。

　　基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺搭建的“老板電器九天中樞數(shù)字平臺”接管了廠內的284臺自動化設備、上萬個點位的數(shù)據(jù)。無人工廠被裝上了“智慧大腦”，人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、5G、數(shù)字孿生等新興技術被廣泛應用到工廠產(chǎn)銷環(huán)節(jié)中，工人師傅們從枯燥乏味的、流水線式的生產(chǎn)線上解放出來，去做更高價值的工作。表面看是在生產(chǎn)過程中去掉人的參與，實際上在背后是無數(shù)高端智能與技術的交互。據(jù)阿里云工程師陳滎介紹，改造完成后，這所工廠的整體生產(chǎn)效率提高了45%，生產(chǎn)成本降低21%。

　　改變的不止是工廠，還有老板電器的工人們。29歲的徐橋軍過去主要負責在產(chǎn)線上“接料”，只要產(chǎn)線不停，他就不能休息，現(xiàn)在經(jīng)過培訓轉換了身份，已成了“無人工廠”的機器人調試師。31歲的白建強過去是一名激光刻膜工人，每天在不到一平方米的工位上重復作業(yè)，現(xiàn)在他負責對近30臺AGV物流機器人的行駛路線做定期優(yōu)化，管轄區(qū)域超過一萬平方米。此外，還有“運維工程師”“設備保養(yǎng)工程師”“系統(tǒng)開發(fā)工程師”……他們戲稱自己為新時代的“知識工人”。

　　老板電器總裁任富佳感慨道：“40年前，我的父輩拿著老虎鉗創(chuàng)辦工廠，艱苦創(chuàng)業(yè)直至‘企業(yè)上市’，現(xiàn)在我們已經(jīng)完成了‘企業(yè)上云’，通過互聯(lián)網(wǎng)+智能制造，企業(yè)可以像‘人腦’一樣去思考，無人工廠不再是夢想?！?/p>

　　從“排放大戶”到“環(huán)保標桿”

　　提及鋼鐵業(yè)，高能耗、大排放是人們最深的印象，一排排高聳入云的煙囪是工廠的標配。十年前，在鋼鐵行業(yè)扎根多年的王耀東也是這么認為的。

　　如今，時過境遷，走進天津市新天鋼德材科技集團下屬企業(yè)新天鋼冷軋薄板有限公司（以下簡稱“冷軋薄板公司”），一排排光伏組件整齊排列在面積為十萬余平方米的廠房屋頂上，在陽光的照射下熠熠生輝。這個光伏發(fā)電項目通過10kV并網(wǎng)，采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的模式運行，每年約生產(chǎn)800萬千瓦時光伏電，相當于每年節(jié)約標準煤980噸，減排二氧化碳7000余噸，可以補充企業(yè)近4%的電力消耗。在工廠車間，各條生產(chǎn)線有條不紊地自動運轉。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，就能將設備、車輛、人員、能耗等多項數(shù)據(jù)實時變化情況盡收眼底……這些是王耀東十年前未曾想到的。

　　現(xiàn)任新天鋼冷軋薄板有限公司副總經(jīng)理王耀東告訴記者，作為新天鋼德材科技集團的一員，節(jié)能減排的難題曾經(jīng)深深困擾著冷軋薄板公司管理層。

　　在“雙碳”背景下，新天鋼德材科技集團制訂了一系列低碳發(fā)展路線。作為新天鋼德材科技集團的一員，冷軋薄板公司也參與了這場翻天覆地的巨變。于是，從2020年開始，該公司啟動工廠數(shù)字化智能化改造。

　　“實現(xiàn)智能化改造后，工廠的運營成本降低了25%，報表統(tǒng)計效率提高30%，生產(chǎn)、銷售等各個環(huán)節(jié)的決策效率提升了57%，整體制造及管理水平得到了質的飛躍，碳排放也相應地顯著降低?！蓖跻珫|說道。

　　從“排放大戶”到成為業(yè)內環(huán)保標桿企業(yè)；從設備故障頻發(fā)導致生產(chǎn)中斷，到核心生產(chǎn)設備實現(xiàn)AI預測性維護；從年虧損10億元到盈利4.5億元……煥然一新的背后，冷軋薄板公司“5G+智能工廠”的光環(huán)吸引到了同行的關注。

　　據(jù)悉，2022年冷軋薄板公司還將啟動“5G+智慧工廠”項目二期建設，致力于達到生產(chǎn)要素數(shù)字化、部分天車操作無人化、基礎崗位少人化、工序模型系統(tǒng)化、運作管控集中化、運營決策智能化。

　　基于此，冷軋薄板公司獲評“福布斯中國2021年度中國十大工業(yè)數(shù)字化轉型企業(yè)”，并入選天津市綠色工廠名單。對于整個集團來說，冷軋薄板公司的故事還只是一個小小的縮影。據(jù)王耀東透露，2021年企業(yè)每生產(chǎn)一噸產(chǎn)品排放0.17噸二氧化碳，比2013年的碳排放強度下降了30%。

　　“目前集團的數(shù)控中心、大數(shù)據(jù)監(jiān)測體系等正在逐步建立完善，今年集團還將加大投入，向建設鋼鐵行業(yè)內環(huán)保A類企業(yè)的目標不斷發(fā)力。”新天鋼德材科技集團總裁張銀山憧憬著未來。

　　在“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的賦能作用下，越來越多的中國鋼鐵企業(yè)主動破題，走上了綠色發(fā)展的康莊大道。(記者 徐恒 宋婧)

　　轉自：中國電子報

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