從“燈塔工廠”看數(shù)實融合

孫媛媛

新一代信息技術與工業(yè)、制造業(yè)深度融合創(chuàng)新，將推動各領域生產(chǎn)方式、發(fā)展模式和企業(yè)形態(tài)發(fā)生根本性變革。

當前，中國制造業(yè)正處于轉(zhuǎn)型關鍵期。“燈塔工廠”由世界經(jīng)濟論壇和麥肯錫咨詢公司共同遴選，旨在選出具有榜樣意義的“全球工業(yè)4.0”示范者。因其在生產(chǎn)網(wǎng)絡和更加廣泛的領域積極推廣先進技術，同時提升生產(chǎn)效率、系統(tǒng)韌性和可持續(xù)性，代表當今全球制造業(yè)領域智能制造和數(shù)字化最高水平，被譽為“世界上最先進的工廠”，已累計評選出132個先進工廠標桿，其中中國50家，居全球首位，“燈塔”引領效應顯著。

在智能化時代來臨的今天，數(shù)字化轉(zhuǎn)型不是中國制造業(yè)的“選擇題”，而是關乎企業(yè)長遠發(fā)展的“必修課”。面對產(chǎn)品訂單的大量性、差異性及快速生產(chǎn)等實際生產(chǎn)問題，怎樣利用數(shù)字產(chǎn)線、柔性產(chǎn)線等新的生產(chǎn)技術，探索中國制造業(yè)實現(xiàn)更高水平數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新路徑，構(gòu)建自身競爭力，已成為當前全球智能制造研究的重要內(nèi)容之一。

加快數(shù)實融合步伐，推動新型工業(yè)化發(fā)展

黨的二十大報告指出，堅持把發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上，推進新型工業(yè)化，加快建設制造強國、質(zhì)量強國、航天強國、交通強國、網(wǎng)絡強國、數(shù)字中國。當前，5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術正不斷與工業(yè)融合發(fā)展。這不僅是新興技術與傳統(tǒng)技術的融合，更是新型生產(chǎn)要素與傳統(tǒng)要素的融合。從工業(yè)制造到工業(yè)“智造”，數(shù)字經(jīng)濟和實體經(jīng)濟的深度融合正推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級，催生新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，積極建設現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系，為構(gòu)建新發(fā)展格局和推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

各地紛紛“出招”推進制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以“鼎新”帶動“革故”。安徽標明未來3年“數(shù)字安徽”的行動路徑，提出到2025年，實現(xiàn)全省重點行業(yè)規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)數(shù)字化改造全覆蓋、規(guī)模以下制造業(yè)企業(yè)數(shù)字化應用全覆蓋；江蘇明確加快制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，其中蘇州市今年將安排專項資金24億元用于產(chǎn)業(yè)核心技術攻關、智能化改造等；上海計劃到2025年，工業(yè)機器人密度提高100臺/萬人。

據(jù)了解，“燈塔工廠”的四項評選標準包括實現(xiàn)重大影響、成功整合多個案例、擁有可擴展的技術平臺、在關鍵推動因素方面表現(xiàn)優(yōu)異。尤其是近年來，“燈塔工廠”的評選標準增加了“減少溫室氣體排放”和“準時交貨率提高”，更注重大規(guī)模數(shù)字化轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展，充分反映當下全球地緣政治風險、數(shù)字化發(fā)展趨勢、氣候變化等重大議題挑戰(zhàn)對先進制造提出的新要求。

新技術加持，為智能制造“提速”

面對激烈的成本和質(zhì)量競爭，以及巨大的需求波動和不斷增長的產(chǎn)品定制需求，聯(lián)想集團合肥產(chǎn)業(yè)基地（以下簡稱聯(lián)寶科技）作為全球最大的智能計算設備研發(fā)和制造基地，是面對“超大規(guī)模、超級離散、超快速度”挑戰(zhàn)疊加的“三超工廠”。通過部署30多個4IR柔性自動化和數(shù)字化用例，在每天處理8000筆客戶訂單，且80%都是單筆小于5臺的定制化需求情況下，它仍然實現(xiàn)了45%的勞動生產(chǎn)率提升。

聯(lián)寶科技智能制造群組和智能制造解決方案群組總經(jīng)理曲松濤接受《小康》雜志、中國小康網(wǎng)采訪時表示，聯(lián)寶科技在常年應對波峰波谷交織的復雜交付需求過程中，逐步構(gòu)建起了獨特的“聯(lián)想尖峰制造模式LPM”，打造兼具柔性、敏捷性和高質(zhì)量保障的智能制造標桿工廠，成為“燈塔工廠”網(wǎng)絡中極具全球競爭力的中國制造業(yè)模式之一。

據(jù)其介紹，2017年，聯(lián)寶科技開啟智能制造的發(fā)展之路，分為自動化階段、從自動化到數(shù)字化階段以及從數(shù)字化到智能化階段。目前經(jīng)過十余年的深耕，已完成了從自動化到數(shù)字化的轉(zhuǎn)化，正處在向智能化過渡的階段，在全產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)各方面均取得了階段性成果。

自動化方面，聯(lián)寶科技建有自動化原材料和成品倉儲系統(tǒng)，實現(xiàn)原材與成品的高效有序作業(yè)；打造無縫對接物流網(wǎng)絡，產(chǎn)品銷往全球126個國家和270多個重點城市。按照工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)理念設計建造擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的智能標桿線“哪吒線”、“水星線”，其數(shù)字化、智能化、自動化水平處于行業(yè)領先地位。在智能制造領域已獲得121項授權(quán)專利。建設過程中，通過對非標自動化設備進行模塊化、標準化設計，采用樂高模組式線體快速組合、搭建，實現(xiàn)毫秒級響應及微米級精準運動控制，進而實現(xiàn)同系混產(chǎn)、快速換型，以強大的柔性制造能力支撐來自全球客戶的多樣少量的大規(guī)模定制需求。

數(shù)字化方面，聯(lián)寶科技實現(xiàn)了智造端到端的數(shù)字化運營管理，以IoT、5G、AR/VR、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術為基礎，全面采集工廠端到端運營數(shù)據(jù)，對制造運營指標進行多維度、多層級的實時分析與動態(tài)管理，以數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務流程重構(gòu)及生產(chǎn)資源合理再分配，實現(xiàn)關鍵運用場景的數(shù)字化、可視化管理。

質(zhì)量方面，聯(lián)寶科技秉承“智能驅(qū)動、源頭預防”理念，運用智能化、數(shù)字化技術構(gòu)建質(zhì)量管理生態(tài)，通過質(zhì)量云平臺、統(tǒng)計過程控制、智能測試系統(tǒng)等實現(xiàn)質(zhì)量風險預警與動態(tài)監(jiān)測。它擁有國家CNAS認證的權(quán)威實驗室，可執(zhí)行16大類1000多項測試，覆蓋產(chǎn)品全生命周期測試需求。

新工藝技術方面，聯(lián)寶科技開發(fā)低溫焊接技術、芯片低溫后焊技術及液態(tài)無基保護膜技術等，助力關鍵物料供應、生產(chǎn)效率提升與綠色制造。低溫焊接技術大大降低了產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能源消耗和溫室氣體排放，全面應用后每年將為基地節(jié)省電能340余萬千瓦，二氧化碳排放減少超過2400噸，相當于每年植樹13萬棵。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)智能排產(chǎn)根據(jù)訂單情況進行生產(chǎn)調(diào)度的調(diào)整，減少了生產(chǎn)線的閑置，每年可以節(jié)省2700兆瓦的電力，每年可減少2000多噸二氧化碳的排放，相當于種植了11萬棵樹。

產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化方面，聯(lián)寶科技落地聯(lián)合排產(chǎn)、供應云、質(zhì)量云平臺等數(shù)字化解決方案，采用精準計劃、智能排產(chǎn)和供應協(xié)同云平臺等系統(tǒng)，通過智能生產(chǎn)調(diào)度，生成最優(yōu)資產(chǎn)規(guī)劃和人力規(guī)劃，并滿足定制需求，提供業(yè)界領先的交付能力。并同生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的300+供應商建立戰(zhàn)略合作伙伴關系，將數(shù)字化、智能化解決方案輸出給上下游供應商和合作伙伴。

打造4小時產(chǎn)業(yè)圈，帶動上下游供應商發(fā)展，助力合肥先進制造產(chǎn)業(yè)集群建設和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。目前，追隨聯(lián)寶科技到安徽聯(lián)動發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴已達70余家，實現(xiàn)60%以上的機構(gòu)料件本地化供應，不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)集群效應，帶動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。

為行業(yè)打造可復制、可推廣的先進制造“范本”，深入實施智能制造工程，鞏固優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)領先地位，打造中國制造新名片貢獻力量，依托千億級產(chǎn)業(yè)規(guī)模及全球高效的供應鏈等優(yōu)勢，聯(lián)寶科技于2019年成為NVIDIAJetson生態(tài)全球推薦的合作伙伴，并攜手生態(tài)伙伴共同推出了覆蓋智慧交通、AMR、智能制造、智慧安防等行業(yè)眾多應用場景的解決方案。

重工業(yè)制造的數(shù)智化迭代

當前，全球重工業(yè)僅有兩家“燈塔工廠”，且這兩家均由三一重工打造。

根據(jù)公開信息，三一重工的數(shù)字化涉及燈塔工廠建設、電動化無人設備研發(fā)、工業(yè)軟件應用、業(yè)務流程數(shù)字化、數(shù)字中臺建設、組織模式創(chuàng)新。過去三年，三一重工將超過150億元的研發(fā)費用投入到新產(chǎn)品、新技術中，這一投入比例在重工業(yè)中位居前列。

入選“燈塔工廠”的三一重工長沙18號工廠，世界經(jīng)濟論壇官網(wǎng)上給出的理由為，“應對重工行業(yè)市場周期性波動、多品種小批量及重型部件生產(chǎn)挑戰(zhàn)，三一充分利用柔性自動化生產(chǎn)、人工智能和規(guī)?；腎IoT，建立數(shù)字化柔性的重型設備制造系統(tǒng)。最終實現(xiàn)工廠產(chǎn)能擴大123%，生產(chǎn)率提高98%，單位制造成本降低29%”。麥肯錫燈塔工廠專家團隊認為，該工廠在最難的領域，在無先例情況下，用創(chuàng)造性思維打通了核心技術，難能可貴。

18號工廠占地10萬平方米，是我國工信部首批智能制造試點示范工廠。2018年，三一在18號工廠最先啟動“燈塔工廠”建設，邁出探索智能制造轉(zhuǎn)型的第一步。在投入5億元資金、突破55項關鍵技術、攻克上千項難題后，18號燈塔工廠項目于2020年圓滿達產(chǎn)。與改造前相比，18號工廠產(chǎn)能提升123%，人員效率提升98%，整體自動化率升至76%，可生產(chǎn)多達263種機型。工廠的多項原創(chuàng)技術方案迅速在三一集團其他45個工廠全面推廣。目前，基于樹根互聯(lián)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，18號工廠里9大工藝、32個典型場景均實現(xiàn)了“聰明作業(yè)”。

在機加中心，運用數(shù)字孿生技術，閥塊機加作業(yè)的精度誤差由0.1毫米刷新至10微米級；裝配中心，大到72米長的臂架，小到2毫米的螺絲等，全部由機器人自動化裝配完成；智能物流系統(tǒng)，可實現(xiàn)10萬多種不同類型零件的自動搬運和上下料，準時交貨率達99.2%；鋼板的切割和分揀完全交由擁有3D視覺的人工智能機器人完成，將精度提升至1毫米的同時，生產(chǎn)周期縮短60%。

在攻克設備難關、技術壁壘，實現(xiàn)生產(chǎn)智能化、數(shù)字化的同時，三一集團又把目光投向管理體系建設。隨著遠程辦公軟件使用的不斷深入，工廠已將其應用到更多的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。在落實企業(yè)6S（整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全）體系時，受制于互聯(lián)網(wǎng)設備的延遲和作業(yè)環(huán)境的復雜，現(xiàn)場突發(fā)的異常很難被準確捕捉并推送給責任人。為解決這個問題，三一集團在18號工廠安裝了630個攝像頭，全天候觀察廠區(qū)出現(xiàn)的突發(fā)情況并自動抓拍，再通過遠程辦公軟件上傳至云平臺（三一數(shù)智化底座）自動推送給系統(tǒng)管理員。6S專員、管理人員和班組長都會及時收到消息提示。

“建立健全6S體系，既能對生產(chǎn)過程中的浪費嚴加約束，又能幫助建立更為安全、可靠的操作環(huán)境。6S體系已經(jīng)成為我們管理工廠的基礎性指標?！比恢毓ぶ悄苤圃炜偛扛笨偙O(jiān)劉巖表示，對比6S體系建成前后泵送指標發(fā)現(xiàn)，人均產(chǎn)值提升127%，生產(chǎn)交付周期縮短51.6%，單位產(chǎn)值制造費用占比下降至43%。

啟動數(shù)字化轉(zhuǎn)型以來，三一集團依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，以“燈塔工廠”建設為核心，構(gòu)建了智能產(chǎn)品、智能制造、智能運營等場景，以數(shù)智化重構(gòu)并驅(qū)動業(yè)務發(fā)展，提升企業(yè)整體數(shù)智化能力與核心競爭力。

“身處工程機械這一周期性比較強的行業(yè)，數(shù)字化是穿越周期、應對挑戰(zhàn)的法寶?！比患瘓F董事長梁穩(wěn)根說。

在智能產(chǎn)品方面，三一集團打造了5G遙控挖掘機、無人起重機、無人壓路機和無人攪拌車；在智能運營方面，企業(yè)實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)營銷、智能供應鏈、智能設計；在智能服務方面，企業(yè)通過對70余萬臺海量設備的工況等狀態(tài)進行數(shù)據(jù)分析，將服務延伸至世界各地的客戶終端市場，并持續(xù)創(chuàng)造更大價值。同時，通過深入挖掘、分析大數(shù)據(jù)，三一集團基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，打造了業(yè)內(nèi)著名的“挖掘機指數(shù)”，在實現(xiàn)智能服務的同時，為行業(yè)發(fā)展走勢提供判斷依據(jù)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是推動中國制造向中國智造升級的重要支撐。近5年來，中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全面融入45個國民經(jīng)濟大類，產(chǎn)業(yè)規(guī)模邁過萬億元大關，行業(yè)賦能、賦值、賦智作用日益凸顯。

中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院總工程師張曉彤說，從更深層次看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與新一代信息技術的同頻共振，正拓展出融合創(chuàng)新的廣闊前景，賦能更多行業(yè)煥發(fā)出高質(zhì)量發(fā)展的蓬勃生機。

業(yè)內(nèi)專家預計，今后15年，將是中國“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“智能制造”等新一輪工業(yè)革命核心技術發(fā)展的關鍵時期，中國制造將迎來跨越式發(fā)展。