一个面积4万平米的厂房,依靠8个柔性制造工程中心、10多条自动化产线台大型设备,年产值却达到78亿!
而两年前的这里,还是传统制造工厂的样子:4万平米的厂房内,充斥着机器的轰鸣声、刺鼻的焊接味,工人爬上爬下,油污满身,月产能仅150台,生产周期长达30天。
这里就是位于北京昌平的三一重工北京桩机工厂。9月27日,世界经济论坛(WEF)正式对外发布新一期全球制造业领域“灯塔工厂”名单,三一重工北京桩机工厂成功入选,成为全世界重工行业首家获认证的“灯塔工厂”。
从传统制造工厂到“灯塔工厂”认证,这里发生了哪些改变?又是凭借什么成为了世界上最先进的工厂?怎么样才能做好“数字化制造”和“全球化4.0”示范者?
三一集团,是全球装备制造业的优秀企业、工程机械挖掘机、桩工机械、履带起重机械中国民族品牌。三一重工北京桩机工厂(以下简称三一桩机工厂)生产的旋挖钻机是三一的王牌产品,也是工信部认证的“制造业单项冠军产品”。三一旋挖钻机全球市场占有率连续10年稳居第一,在国内每3台旋挖钻机中就有一台是三一制造。
灯塔工厂,被誉为“世界上最先进的工厂”,是由达沃斯世界经济论坛和麦肯锡咨询公司共同遴选的“数字化制造”和“全球化4.0”示范者,代表当今全球制造业领域智能制造和数字化顶配水平。世界经济论坛官网上这样介绍三一桩机工厂的入选理由:面对多品种、小批量的工程机械市场一直在变化、日益复杂的需求,三一利用先进的人机协同、自动化、AI和物联网技术,将劳动生产率提高85%,将生产周期从30天缩短至7天,减少77%。
面对这样的数字,你一定想不到,两年前的这里,还是传统制造工厂的样子。经过自动化、数字化、智能化升级后,现在的桩机工厂共有8个柔性工作中心,16条智能化产线台全联网生产设备。基于树根互联工业网络站点平台,生产制造要素实现全连接,整个工厂已成为深层次地融合互联网、大数据和人工智能的“智慧体”。走进今天的三一桩机工厂,现代化、无人化、自动化、数字化、智能化……正是大家心中“灯塔工厂”的模样。
实现这一切最核心的,主要是因为桩机工厂有一个“智能大脑”——FCC(工厂控制中心),它也是整个工厂人机一体化智能系统的核心。通过FCC,订单可快速分解到每条柔性生产线,每个工作岛,每台设备,每个工人,实现从订单到交付的全流程数据驱动。沿着数据流程,产品能够“了解”自己被制造的全过程和细节。
其次是机器视觉系统,是工厂内无处不在的“慧眼”。借助2D/3D视觉传感技术、AI算法以及高速的5G网络,桩机工厂实现了智能工业机器人在大型装备自适应焊接、高精度装配等领域的深入应用,并解决了“16吨动力头无人化装配”、“厚40mm、宽60mm钻杆方头多层单道连续焊接”等多个世界难题。
最后就是智慧物流的实现:聪明的货物搬运“飞毛腿”——AGV小车。在精准授时、低时延的5G无线工业专网的保证下,行业首创2台AGV“双车梦幻联动”,实现27米超长超重物料的同步搬运和自动上下料。
目前,在这家工厂里,小到一块钢板的分拣,大到十多吨桅杆装配,已全部可由机器人自动化完成,这里的生产节拍加快了不止4倍,7天就能交付一台旋挖钻机,月产能更是翻了一番达到300台。三一智能制造研究院院长董明楷介绍:“今天的桩机工厂就是一个脑子聪明、眼疾手快的工程师,实现了工匠精神与经验的参数化与软件化”。
上百台机器人干得热火朝天,看不到任何设备连接的网线,也没有机房,却随处可见设备上的5G标志。桩机工厂通过深入应用5G,把机械臂、相机等设备网线全部减掉,通过工业专网的无线来实现互联,将设备时延控制在10毫秒以内,比传统的wifi效率要高出很多。设备、生产等各类信息的互通互联,成为让这头传统制造大象跳舞的“任督二脉”。
2018年3月13日,三一重工董事长梁稳根先生在十三届全国人大会上表示,“三一的数字化转型,要么翻身,要么翻船!”
而彼时的三一桩机工厂,面对数字化转型,就如同大象般庞大且笨重,困难重重。作为重型装备,桩工机械的生产模式属于典型的离散制造,各零部件工艺流程相互独立,互不配合,生产线之间无法衔接。同时,工厂生产设备繁多,内网主要使用Wifi、老旧五类线、光纤,布线复杂,往往牵一发而动全身,部署和调整周期长,成本高。
5G时代的到来,让三一桩机工厂找到了突破口。2019年,三一桩机工厂改造项目启动,全面引入5G技术,探索5G技术与工业领域的深层次地融合。三一桩机工厂以5G连接为神经,就像打通“任督二脉”一般,把肌肉、骨骼、大脑协调起来一样,组成了人机一体化智能系统的有机整体。
基于设备互联及5G摄像头3600多个采集点收集的工业大数据,树根互联打造的“根云平台”在后台日夜计算,三一桩机灯塔工厂中375台设备哪一台处于瓶颈、哪一台效率低下、哪一台暂时冗余,一举一动尽在掌握。更进一步的,是通过采取减少辅助作业时间、优化生产节拍及工艺参数、提升设备负载率等措施,成功将桩机设备作业率从66.3%提升到86.7%。
在生产制造、视觉管理、智慧物流、设备互联、智慧园区、智能研发、能源管理、智慧营销与服务等8大类共计30余个细分场景,更多5G应用正在落地,并逐步在三一集团内进行推广复制。当前,三一集团30家工厂均已接入设备互联来管理,并成功将设备总数由12000台优化降低至7782台,产值反由752亿元增加至1368亿元,真正的完成“大象奔跑”。
“灯塔工厂”项目评选自2018年启动至今,已经在全世界认证了90家“灯塔工厂”。在全球灯塔工厂网络中,累计有29家位于中国大陆,分布于3C电子、家电、汽车、钢铁、新能源等行业。中国也是拥有灯塔工厂最多的国家,再次印证中国制造的强大实力。而三一重工北京桩机工厂则是全球重工行业首家世界灯塔工厂,代表在重工行业的中国制造硬核实力。
三一集团董事、高级副总裁代晴华在分享案例时表示:“前几天评审我们美国工厂的方案,美国团队提出来了一个由当年的丰田等等专家做出来的方案,但是和现在灯塔工厂一比,我们终于发现“中国制造”慢慢的开始领先了。他们做的方案里面光是管理人员,就是我们设计管理人员的3-5倍,所以我认为这个事情我还是比较自豪的。我们现在的人机一体化智能系统在全球地位的树立应该是指日可待。”
“三一集团核心价值观是品质是卓越的,我们大家都希望通过智能制造不仅提升我们的效率,不仅降低我们的成本,并且要逐步提升我们的产品质量。”三一集团高级副总经理、北京三一智造科技有限公司总经理李梁健介绍道,“三一是中国最大,全球第二工程机械制造商。灯塔工厂的建设只是我们的一个起点,我们未来希望三一能够代表中国制造这么一个水平,我们也希望不远的将来能够站到世界之巅。”
代晴华介绍道,三一集团自2018年启动数字化转型;2019年开始规划制造转型,即灯塔工厂建设;2020年累计在制造升级上投入了150亿。“此次,灯塔工厂的认证以及未来发展,我们已做了很详细的规划。第一,是把我们全国乃至全球的30多家工厂,一个一个升级到像桩机灯塔工厂的水平。同时我们还需要启动重点的工厂,比如说桩机工厂,目前处于2.0阶段,未来将进一步升级到3.0的水平。”这也代表着,三一重工将从制造生产的智能化,全面走向以数字驱动的生产管理的智能化,以及物流配送的智能化,以桩机工厂为代表的数字化转型的“百人百亿”这样高效率的目标也会在五年规划中得以实现。
我们相信,灯塔工厂只是起点,它不是终点。它是当前中国智造的代表,也是未来中国智造的缩影。