近日，在世界經(jīng)濟論壇(WEF)發(fā)布新一期全球制造業(yè)領(lǐng)域“燈塔工廠”名單中，三一重工樁機工廠的名字赫然入選。世界最大的混凝土機械制造商、亞洲最大的智能制造車間、中國最聰明的工廠……大名鼎鼎的三一重工擁有許多令人艷羨的“頭銜”。“世界第一高樓”阿聯(lián)酋迪拜塔、“中國第一高樓”上海中心大廈、“中國第一高塔”廣州小蠻腰等眾多超高層建筑，皆有三一重工參與建設(shè)的身影。隨著新一輪信息技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進，重工行業(yè)如何把握數(shù)字化轉(zhuǎn)型機遇，以智能制造為支點撬動價值重構(gòu)？帶著疑問，《中國電子報》記者來到位于京西鳳凰嶺山腳下的產(chǎn)業(yè)園，探尋這座全球重工行業(yè)首家獲權(quán)威認(rèn)證“燈塔工廠”背后的故事。
5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，讓“大象”跑起來
當(dāng)這場席卷全球的數(shù)字化浪潮呼嘯而來之時，工業(yè)制造業(yè)不可避免地面臨著轉(zhuǎn)型的陣痛。制造企業(yè)普遍存在網(wǎng)絡(luò)能力弱、改造困難，設(shè)備之間難以互聯(lián)互通，制造數(shù)據(jù)難以及時采集并傳輸，數(shù)據(jù)孤島制約了設(shè)備的預(yù)測性維護等現(xiàn)象。如何打破互聯(lián)互通的壁壘，充分挖掘制造數(shù)據(jù)的核心價值成為亟待解決的關(guān)鍵性問題。
以三一重工樁機工廠為例，這家重型裝備制造商曾經(jīng)就像一頭體型龐大、身形笨重的大象一樣，受制于其離散制造生產(chǎn)模式以及早期網(wǎng)絡(luò)和信息化技術(shù)的限制，數(shù)字化轉(zhuǎn)型困難重重。三一智能制造研究院院長董明楷回憶起兩年前的三一樁機工廠時說道：“當(dāng)時還是傳統(tǒng)制造工廠的樣子，4萬平米的廠房內(nèi)，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。”而今天脫胎換骨的“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。
這一切的轉(zhuǎn)變來自5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合滲透。三一重工樁機工廠通過部署上行容量在1Gpbs/萬平米以上、單終端達到300Mbps以上，時延在20ms左右的5G虛擬專網(wǎng)，實現(xiàn)了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(shè)備、上千臺水電油氣儀表的5G全連接，讓整個工業(yè)制造全流程高效互聯(lián)互通。
現(xiàn)在的三一重工樁機工廠中，5G成功落地案例比比皆是。例如，依托樹根互聯(lián)“根云平臺”，透過設(shè)備互聯(lián)及5G攝像頭36000多個采集點收集工業(yè)大數(shù)據(jù)，將所有設(shè)備運行情況盡收眼底，樁機設(shè)備作業(yè)率從66.3%提升到86.7%；通過5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建立管理駕駛艙后，8臺激光切割機只需2人巡檢，加工任務(wù)的開始、復(fù)位、尋邊操作均可遠程無人化操作；首創(chuàng)的采用5G精準(zhǔn)授時、激光slam定位、舵輪雙車聯(lián)動重載AGV，實現(xiàn)超長超重物料的雙車協(xié)同搬運，讓單節(jié)桿長度27米、重8.0噸的鉆桿自動化運輸不再困難。
依托5G的大帶寬、廣連接、低時延、高可靠等特性，原本很多受限于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、速度慢、時延高等而無法實現(xiàn)的功能在生產(chǎn)制造、視覺管理、智慧物流、設(shè)備互聯(lián)、智慧園區(qū)、智能研發(fā)、能源管理、智慧營銷與服務(wù)等8大類、30余個細分場景一一落地，并逐步在三一集團內(nèi)進行推廣復(fù)制。
數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前三一集團30家工廠均已接入設(shè)備互聯(lián)進行管理，并成功將設(shè)備總數(shù)由12000臺優(yōu)化降低至7782臺，產(chǎn)值反由752億元增加至1368億元?？梢姡?G讓這個專攻重型機械設(shè)備的“大象”真正地“奔跑”起來了。
高度柔性生產(chǎn)，讓工廠“聰明”起來
傳統(tǒng)的規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)模式中，工廠的生產(chǎn)線相對固定單一，很難滿足不同客戶個性化、小批量的訂單需求?，F(xiàn)如今，新一代信息技術(shù)的普及與應(yīng)用深刻改變著生產(chǎn)、管理模式，更加靈活的、能夠滿足更多個性化生產(chǎn)需求的柔性制造受到越來越多的關(guān)注。
三一重工樁機工廠的高度柔性生產(chǎn)能力備受業(yè)界矚目。據(jù)董明楷介紹，作為整個工廠智能制造的核心，“智能大腦”FCC（工廠控制中心）將訂單快速分解到每條柔性生產(chǎn)線、每個工作島、每臺設(shè)備、每個工人，實現(xiàn)從訂單到交付的全流程數(shù)據(jù)驅(qū)動。沿著數(shù)據(jù)流程，產(chǎn)品能夠“了解”自己被制造的全過程和細節(jié)。
遍布生產(chǎn)制造全流程的機器視覺系統(tǒng)讓機器真正擁有了適應(yīng)環(huán)境、柔性完成任務(wù)的能力。5G高清傳感器就是機器的“慧眼”，每秒可產(chǎn)生100萬個三維數(shù)據(jù)坐標(biāo)，擁有強大的感知和運算能力。董明楷稱：“有了它，無論什么型號的大大小小零件，機器人都能實時得到場景深度信息和三維模型，作業(yè)時自動修復(fù)偏差”。
在精準(zhǔn)授時、低時延的5G無線工業(yè)專網(wǎng)的保證下，AGV小車成為廠區(qū)智慧物流“飛毛腿”。行業(yè)首創(chuàng)的重載AGV“雙車夢幻聯(lián)動”，讓工人師傅們曾經(jīng)不敢想象的27米超長超重物料的同步搬運和自動上下料變成了現(xiàn)實。
基于5G+AR設(shè)備的“人機協(xié)同”讓智慧工廠的“雙手”飛速運作，物料分揀、銷軸裝配等“臟活”、“累活”全部由機器人來承擔(dān)。機器人AI還能免編程學(xué)習(xí)熟練工人的技能和手法，并作為教具“以老帶新”，最終實現(xiàn)技能傳授和工廠“老師傅”工匠精神的傳承。
“根云平臺”更是融合了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)，包括人工智能等，把工廠打造成一個完整的智慧體。樹根互聯(lián)股份有限公司副總裁劉偉光介紹說：“在工廠里面大概有36000多數(shù)據(jù)點實時接入，通過大數(shù)據(jù)的算力，實時計算，我們?yōu)槊恳坏拦ば?，每一種機型，甚至每一個道具來匹配最優(yōu)的參數(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)能力。”
一位現(xiàn)場的工人師傅對記者表示，目前，工廠里小到一塊鋼板的分揀，大到十多噸桅桿裝配，已全部可由機器人自動化完成。根據(jù)測算，一條柔性裝配線可以滿足3噸到16噸所有動力頭的生產(chǎn)，自動化率70％，產(chǎn)能翻倍，因磕碰導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷已全部杜絕。
“今天的樁機工廠就是一個腦子聰明、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。”董明楷介紹說，“高度柔性生產(chǎn)讓工廠焊接、裝配、機加等核心工序作業(yè)效率分別提升130％、100％、68％，在同樣的廠房面積產(chǎn)值翻了一番。2020年，三一重工樁機工廠的人均產(chǎn)值已達到1072.8萬元。”
綠色低碳，讓“燈塔”亮起來
根據(jù)WRI統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國的碳排放23.2％來自制造業(yè)和建筑業(yè)用能。制造業(yè)和建筑業(yè)、發(fā)電和供熱行業(yè)、交通運輸這三大領(lǐng)域的碳排放占比超過全國總量的72％，是需要進行“碳中和”節(jié)能減排的大戶。
要讓“燈塔”亮起來，真正成為重工行業(yè)的示范標(biāo)桿，就要在降本增效的同時讓綠色成為智能制造的底色。三一重工總裁向文波認(rèn)為，“碳中和”、“碳達峰”是一條新賽道，讓企業(yè)可以與國際同行在同一起跑線上展開競爭。“對全球產(chǎn)業(yè)鏈和未來發(fā)展來說，必須著手于新能源，其會對全球工業(yè)體系進行重構(gòu)。三一重工將積極推動電動化，并在智能、環(huán)保方面增加研發(fā)投入。”
三一重工樁機工廠選擇從源頭上“踩穩(wěn)油門”，再在細節(jié)中“精打細算”，從而實現(xiàn)總體脫碳。一方面，通過5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將工廠中上千臺的水電油氣儀表和生產(chǎn)制造設(shè)備全部連接起來進行實時監(jiān)控和預(yù)警，并首創(chuàng)能源拓?fù)鋱D數(shù)字化看板將能源消耗情況可視化，攻破了能耗核算難、管理難兩大難關(guān)，截至2021年8月實現(xiàn)年節(jié)水4.74萬噸，下降58.9%，節(jié)電38.63萬度。另一方面，“燈塔工廠”對每一道生產(chǎn)制造工藝的能效進行“精打細算”，并結(jié)合工業(yè)機理對相關(guān)工藝、設(shè)備進行節(jié)能優(yōu)化，截至到2021年，減少二氧化碳排放3977.25噸，排放量同比下降30.5%。
相關(guān)應(yīng)用在三一集團推廣后，截止到2021年8月，萬元產(chǎn)值能源費用同比下降32.43%，節(jié)電6088萬度，節(jié)氣380萬立方米，節(jié)水101萬噸，減少碳排放45.13萬噸，下降24.5%。
“面對工程機械和制造業(yè)數(shù)字化，三一集團要么‘翻船’要么‘翻身’，不能實現(xiàn)數(shù)字化升級肯定就‘翻船’，轉(zhuǎn)型升級成功就會‘翻身’。”三一集團有限公司董事長梁穩(wěn)根直言。從發(fā)源于湖南漣源縣茅塘鎮(zhèn)的一處陳舊廠房發(fā)展成如今沖出國門、走向世界的超大規(guī)模重工企業(yè)，三一重工在智能制造時代，將追求極致、不斷創(chuàng)新的“工匠精神”融入了骨血。
“智能制造在數(shù)字時代幫助我們提升生產(chǎn)功能，解決了很多的勞力勞動的問題。‘燈塔工廠’讓人和機器之間形成了一種協(xié)同關(guān)系，而不僅僅是一個體力的替代關(guān)系。機器替代了勞力勞動和體力勞動，讓普通工匠轉(zhuǎn)換為高技能工匠去做創(chuàng)新。而人的創(chuàng)新又為機器的效率提供了持續(xù)不斷的進步的可能。”三一集團董事、高級副總裁代晴華表示，“‘燈塔工廠’最大的意義是機器讓人變得更好，人讓機器變得更好。”
下一步，三一重工將啟動重工行業(yè)“百人百億”燈塔工廠3.0規(guī)劃，致力在“十四五”末，全集團達成3000億銷售額、3000名工人、30000名工程師的目標(biāo)。
三一集團高級副總經(jīng)理、北京三一智造科技有限公司總經(jīng)理李梁健表示：“‘燈塔工廠’的建設(shè)只是一個起點，未來我們希望能夠和合作伙伴開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型的合作，幫助他們一起去提升效率、降低成本、改善質(zhì)量，共同提升中國智能制造的能力與水平。”
