三一重工：在智能制造新時代，將“工匠精神”銘刻于骨血

在智能制造新時代，將“工匠精神”銘刻于骨血

——揭秘三一重工“燈塔工廠”背后的故事

　　近日，在世界經濟論壇（WEF）發布的新一期全球制造業領域“燈塔工廠”名單中，三一重工樁機工廠入選。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……三一重工擁有許多令人艷羨的“頭銜”。“世界第一高樓”阿聯酋迪拜塔、“中國第一高樓”上海中心大廈、“中國第一高塔”廣州小蠻腰等超高層建筑，皆有三一重工的身影。隨著新一輪信息技術革命和產業變革加速演進，重工行業如何把握數字化轉型機遇，以智能制造為支點撬動價值重構？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業園，探尋這座全球重工行業首家獲權威認證“燈塔工廠”背后的故事。

　　5G+工業互聯網讓“大象”跑起來

　　當這場席卷全球的數字化浪潮呼嘯而來，工業制造業不可避免地面臨著轉型的陣痛。制造企業普遍存在網絡能力弱、改造困難，設備之間難以互聯互通，制造數據難以及時采集并傳輸，數據孤島制約了設備的預測性維護等現象。如何打破互聯互通的壁壘，充分挖掘制造數據的核心價值，成為亟待解決的關鍵性問題。

　　以三一重工樁機工廠為例，這家重型裝備制造商曾經就像一頭體型龐大、身形笨重的大象，受制于其離散制造生產模式以及早期網絡和信息化技術的限制，數字化轉型困難重重。

　　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。”而今天脫胎換骨的“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。

　　這一切的轉變來自5G與工業互聯網的深度融合。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，實現了8個柔性工作中心、16條智能化產線、375臺全聯網生產設備、上千臺水電油氣儀表的5G全連接，讓整個工業制造全流程高效互聯互通。

　　現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“根云平臺”，透過設備互聯及5G攝像頭36000多個采集點收集工業大數據，將所有設備運行情況盡收眼底，樁機設備作業率從66.3%提升到86.7%；通過5G+工業互聯網建立管理駕駛艙后，8臺激光切割機只需2人巡檢，加工任務的開始、復位、尋邊操作均可遠程無人化操作；首創的采用5G精準授時、激光slam定位、舵輪雙車聯動重載AGV，實現超長超重物料的雙車協同搬運，讓單節桿長度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網絡不穩定、速度慢、時延高等而無法實現的功能在生產制造、視覺管理、智慧物流、設備互聯、智慧園區、智能研發、能源管理、智慧營銷與服務等8大類、30余個細分場景一一落地，并逐步在三一集團內進行推廣復制。

　　數據顯示，當前三一集團30家工廠均已接入設備互聯進行管理，并成功將設備總數由12000臺優化降低至7782臺，產值反而由752億元增加至1368億元。可見，5G讓這個專攻重型機械設備的“大象”真正地“奔跑”起來了。

　　高度柔性生產讓工廠“聰明”起來

　　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，很難滿足不同客戶個性化、小批量的訂單需求。如今，新一代信息技術的普及與應用，深刻改變著生產、管理模式，更加靈活的、能夠滿足更多個性化生產需求的柔性制造受到越來越多的關注。

　　三一重工樁機工廠的高度柔性生產能力備受業界矚目。據董明楷介紹，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線、每個工作島、每臺設備、每個工人，實現從訂單到交付的全流程數據驅動。沿著數據流程，產品能夠“了解”自己被制造的全過程和細節。

　　遍布生產制造全流程的機器視覺系統讓機器真正擁有了適應環境、柔性完成任務的能力。5G高清傳感器就是機器的“慧眼”，每秒可產生100萬個三維數據坐標，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，作業時自動修復偏差”。

　　在精準授時、低時延的5G無線工業專網的保證下，AGV小車成為廠區智慧物流“飛毛腿”。行業首創的重載AGV“雙車夢幻聯動”，讓工人師傅們曾經不敢想象的27米超長超重物料的同步搬運和自動上下料變成了現實。

　　基于5G+AR設備的“人機協同”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。機器人AI還能通過免編程方式學習熟練工人的技能和手法，并作為教具“以老帶新”，最終實現技能傳授和工廠“老師傅”工匠精神的傳承。

　　“根云平臺”更是融合了工業互聯網、大數據、人工智能等，把工廠打造成一個完整的智慧體。樹根互聯股份有限公司副總裁劉偉光介紹說：“在工廠里面大概有36000多數據點實時接入，通過大數據的算力，實時計算，我們為每一道工序、每一種機型，甚至每一個道具來匹配最優的參數，優化生產能力。”

　　一位現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，自動化率70％，產能翻倍，因磕碰導致的質量缺陷已全部杜絕。

　　“今天的樁機工廠就是一個腦子聰明、眼疾手快的工程師，實現了工匠精神與經驗的參數化與軟件化。”董明楷介紹說，“高度柔性生產讓工廠焊接、裝配、機加等核心工序作業效率分別提升130％、100％、68％，在同樣的廠房面積，產值翻了一番。2020年，三一重工樁機工廠的人均產值已達到1072.8萬元。”

　　綠色低碳讓“燈塔”亮起來

　　據悉，制造業和建筑業、發電和供熱行業、交通運輸這三大領域的碳排放占比超過全國總量的72％，是節能減排的大戶。

　　要讓“燈塔”亮起來，真正成為重工行業的示范標桿，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為，“碳中和”、“碳達峰”是一條新賽道，讓企業可以與國際同行在同一起跑線上展開競爭。“對全球產業鏈和未來發展來說，必須著手于新能源，其將對全球工業體系進行重構。三一重工將積極推動電動化，并在智能、環保方面增加研發投入。”

　　三一重工樁機工廠選擇從源頭上“踩穩油門”，再在細節中“精打細算”，從而實現總體脫碳。一方面，通過5G+工業互聯網將工廠中上千臺的水電油氣儀表和生產制造設備全部連接起來進行實時監控和預警，并首創能源拓撲圖數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，截至2021年8月，實現年節水4.74萬噸，下降58.9%，節電38.63萬度。另一方面，“燈塔工廠”對每一道生產制造工藝的能效進行“精打細算”，并結合工業機理對相關工藝、設備進行節能優化，截至2021年，減少二氧化碳排放3977.25噸，排放量同比下降30.5%。

　　相關應用在三一集團推廣后，截止到2021年8月，萬元產值能源費用同比下降32.43%，節電6088萬度，節氣380萬立方米，節水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數字化，三一集團要么‘翻船’要么‘翻身’，不能實現數字化升級肯定就‘翻船’，轉型升級成功就會‘翻身’。”三一集團有限公司董事長梁穩根直言。從發源于湖南漣源縣茅塘鎮的一處陳舊廠房，發展成如今沖出國門、走向世界的超大規模重工企業，三一重工在智能制造時代，將追求極致、不斷創新的“工匠精神”融入了骨血。

　　“智能制造在數字時代幫助我們提升生產功能，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同關系，而不僅僅是一個體力的替代關系。機器替代了體力勞動，讓普通工匠轉換為高技能工匠去做創新。而人的創新又為機器的效率提供了持續不斷的進步的可能。”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“百人百億”燈塔工廠3.0規劃，致力在“十四五”末，全集團達成3000億元銷售額、3000名工人、30000名工程師的目標。

　　三一集團高級副總經理、北京三一智造科技有限公司總經理李梁健表示：“‘燈塔工廠’的建設只是一個起點，未來我們希望能夠和合作伙伴開展數字化轉型的合作，幫助他們一起去提升效率、降低成本、改善質量，共同提升中國智能制造的能力與水平。”（記者 宋婧）

　　轉自：中國電子報

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