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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，通過應用工業互聯網等新一代信息技術，這頭“大象”實現了“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，則見證了中國制造業轉型升級的蝶變。

 

從“大規模生產”到“高度柔性”

 

“當時還是傳統制造工廠的樣子，4萬平米的廠房內，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，月產能僅150臺，生產周期長達30天。”三一智能制造研究院院長董明楷憶起當年時說道。 

 

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首個“燈塔工廠”，生產節拍加快了不止4倍，7天就能交付一臺旋挖鉆機，月產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線井然有條的運行著，工廠走向了節能降耗綠色發展之路。

圖為三一重工北京樁機工廠

 

這種翻天覆地的變化，在投身制造業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業變革讓吳志杰震撼不已。

 

“過去的工廠處于傳統的規模化工業生產模式中，工廠的生產線相對固定單一，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，迫切需要通過數字化升級實現柔性生產。”現任三一重工樁機工廠制造總監吳志杰向《中國電子報》記者坦言。

 

談及樁機工廠數字化改造，吳志杰作為主要負責人對工廠數字化改造過程歷歷在目。

 

2018年，集團提出數字化轉型戰略，其中，樁機工廠的數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990多天的改造，三一重工樁機工廠實現了從傳統的規模化生產到高度柔性生產的蛻變。

 

“我在生產一線待過，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，通過數字化改造，我們建立了抗反光激光掃描和構建坡口數字化模型，采用自適應控制機器人擺動，實現了方頭、接管等對接焊縫的自適應焊接。我們應用工業互聯網等新一代信息技術，實現了工匠技能的軟件化，參數化，這樣可以讓機器人實時接收準確的指令，最終實現了焊接質量一次性合格率100%，效率大幅提升。”

 

樁機工廠主要生產的是樁工機械，其生產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。

 

經過自動化、數字化、智能化升級后，三一樁機工廠共有8 個柔性工作中心，16 條智能化產線，375 臺全聯網生產設備，基于工業互聯網平臺，生產制造要素實現全連接，整個工廠已成為深度融合互聯網、大數據和人工智能的“智慧體”。

 

“高度柔性生產工廠的潛能得到極大發揮。今天的樁機工廠就是一個腦子聰明、眼疾手快的工程師，實現了工匠精神與經驗的參數化與軟件化。”董明楷介紹說。相比于改造前，如今，樁機工廠可生產近30 種機型，焊接、裝配、機加等核心工序作業效率分別提升了130％、100％、68％，在同樣的廠房面積產值翻了一番。總體生產設備作業率從66.3％提升到86.7％，平均故障時間下降58.5％，勞動生產率提高85%，生產周期從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，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，根據世界銀行數據，2010年中國制造業增加值超過美國，成為第一制造業大國。然而，制造業生產效率卻有待提升。老板電器掌舵人敏銳地意識到“制造端需要一些變化”，開始嘗試生產線“機器換人”。

圖為老板電器無人工廠

 

“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，老板電器啟動數字化工廠改造；2016年，建成廚電行業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，打造行業內首個“無人工廠”；2021年，發布全國首個廚電行業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，現已成為當地有名的“無人工廠”，每天都要接待好幾批來參觀學習的企業。據工廠的老工人回憶，2015年工廠剛建成時配有200多名工人，每天“兩班倒”作業，“雙十一”期間訂單量大的時候則是“三班倒”。工人們一人一坑，生產過程中不能走動。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。一條生產線配有一名線長，維持生產的正常運轉。

 

現在放眼看去，偌大的工廠空無一人。但在車間二樓的指揮中心里，員工或坐在面對自己的電腦前，或者幾個人站在20米寬的數據大屏前，密切關注著車間的各種狀態。“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，自動化大概達到70%左右，到目前自動化真正達到100%，實現了無人化，平時我們都是關著燈作業的，所以也叫‘黑燈工廠’。”老板電器CMO葉丹芃介紹說道。

 

基于工業互聯網平臺搭建的“老板電器九天中樞數字平臺”接管了廠內的284臺自動化設備、上萬個點位的數據。無人工廠被裝上了“智慧大腦”，人工智能、云計算、大數據、5G、數字孿生等新興技術被廣泛應用到工廠產銷環節中，把工人師傅們從枯燥乏味的、流水線式的生產線上解放出來，去做更高價值的工作。表面看是在生產過程中去掉人的參與，實際上在背后是無數高端智能與技術的交互。據阿里云工程師陳滎介紹，改造完成后，這所工廠的整體生產效率提高了45%，生產成本降低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線上“接料”，只要產線不停，他就不能休息，現在經過培訓轉換了身份，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，每天在不到一平米的工位上重復作業，現在他負責對近30臺AGV物流機器人的行駛路線做定期優化，“管轄區域”超過一萬平米。此外，還有“運維工程師”、“設備保養工程師”、“系統開發工程師”......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辦工廠，艱苦創業直至‘企業上市’，現在我們已經完成了‘企業上云’，通過互聯網+智能制造，企業可以像‘人腦’一樣去思考，無人工廠不再是夢想。”

 

從“排放大戶”到“環保標桿”

 

提及鋼鐵業，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。這個光伏發電項目通過10kV并網，采用“自發自用、余電上網”的模式運行，每年約生產800萬千瓦時光伏電，相當于每年節約標準煤980噸，減排二氧化碳7000余噸，可以補充企業近4%的電力消耗。在工廠車間，各條生產線有條不紊地自動運轉。通過樹根互聯根云工業互聯網平臺，就能將設備、車輛、人員、能耗等多項數據實時變化情況盡收眼底……這些對于王耀東而言是十年前未曾想到的。

 

現任新天鋼冷軋薄板有限公司副總經理王耀東告訴記者，作為新天鋼德材科技集團的一員，節能減排的難題曾經深深困擾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，該公司啟動工廠數字化智能化改造。

 

“實現智能化改造后，工廠的運營成本降低了25%，報表統計效率提高30%，生產、銷售等各個環節的決策效率提升了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。”王耀東說道。

圖為新天鋼冷軋薄板有限公司生產車間

 

從“排放大戶”到成為業內環保標桿企業；從設備故障頻發導致生產中斷，到核心生產設備實現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”的光環吸引到了同行的關注。

 

據悉，2022年冷軋薄板公司還將啟動“5G+智慧工廠”項目二期建設，致力于達到生產要素數字化、部分天車操作無人化、基礎崗位少人化、工序模型系統化、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年度中國十大工業數字化轉型企業”，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。據王耀東透露，2021年企業每生產一噸產品排放0.17噸二氧化碳，比2013年的碳排放強度下降了30%。

 

“目前集團的數控中心、大數據監測體系等正在逐步建立完善，今年集團還將加大投入，向建設鋼鐵行業內環保A類企業的目標不斷發力。” 新天鋼德材科技集團總裁張銀山憧憬著未來。

 

在“5G+工業互聯網”的賦能作用下，越來越多的中國鋼鐵企業主動破題，走上了綠色發展的康莊大道。