日前，北京市昌平區(qū)南口鎮(zhèn)劉璃路進(jìn)入三一重工南口工業(yè)園一廠，4萬平方米的大車間里只有十個(gè)現(xiàn)場工人，這些工人的角色都不是流水線上的知名工人一些身高超過3米的機(jī)器人正代替它們?nèi)找箶[動手臂上班過去，這里的工人數(shù)量一度達(dá)到1000多人

這大概是中國億萬制造企業(yè)中智能化水平最高的車間之一就在半個(gè)月前，被世界經(jīng)濟(jì)論壇評為全球重工業(yè)第一燈塔工廠

那些幾百萬噸的巨型旋挖鉆機(jī)都是在這里生產(chǎn)，運(yùn)往國內(nèi)市場和海外多品種小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)給這家工廠的智能化帶來了很大的困難，但盡管如此，這家工廠在兩年多的時(shí)間里還是以意想不到的速度進(jìn)行了改造

三一集團(tuán)董事，高級副總裁戴慶華領(lǐng)導(dǎo)三一集團(tuán)30多家工廠的智能化生產(chǎn)大約三年前，這家機(jī)械巨頭啟動了一項(xiàng)宏大而昂貴的智能化改造計(jì)劃，而位于昌平的這家工廠只是起點(diǎn)三一計(jì)劃在未來將這家工廠的智能體驗(yàn)移植到更多工廠

三大集團(tuán)創(chuàng)始人，董事長梁穩(wěn)根明確提出數(shù)字化改革前幾天，他在一次會議上判斷:我們認(rèn)為，智能制造是三一事業(yè)發(fā)展的良好機(jī)遇和基礎(chǔ)，是一種非常新的工業(yè)文明智能制造將深刻改變?nèi)祟惿鐣?，改變世界工業(yè)機(jī)器人，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，5G等因素帶來的技術(shù)和成本，讓制造業(yè)的深度數(shù)字化，智能化成為現(xiàn)實(shí)戴慶華認(rèn)為

戴慶華有一個(gè)明確的預(yù)測，未來三五年，包括中小規(guī)模的工廠在內(nèi)的中國大量工廠將經(jīng)歷智能化帶來的重大變革，一些基于平臺的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將使這一切以越來越容易的方式實(shí)現(xiàn)。

也許有些概念真的需要更新在中國，黑燈工廠不再局限于概念，但技術(shù)正在重置車間中人和機(jī)器的角色

海陸空機(jī)器人。

從西邊進(jìn)入一廠，是零部件設(shè)備和主機(jī)的流水線與以前的流水線不同，這里的生產(chǎn)線由工作島組成，相互獨(dú)立，通過一些移動機(jī)器人相互連接

在一個(gè)工作島上，有一個(gè)巨大的帶把手的桁架機(jī)器人通過安裝在機(jī)器上的eye ——攝像頭，可以在半空中找到并確定重達(dá)數(shù)噸的工件的精確方位，將其抓取，然后與重達(dá)十幾噸的桅桿實(shí)現(xiàn)精確對接

三一智能制造研究院院長董在車間介紹，桁架機(jī)械手就像機(jī)床一樣，也是利用數(shù)控設(shè)備精確識別位置并精確抓取，其精度在毫米級，就像控制機(jī)床控制裝配過程中的每一個(gè)位置和每一個(gè)動作與電子工廠中的固定，低位攝像頭不同，這里的攝像頭移動性強(qiáng)，高度高，同時(shí)空曠的工廠中不斷變化的光線給目標(biāo)的準(zhǔn)確識別帶來了更大的挑戰(zhàn)

先拍照，再做修正這里的視覺包括2D和3D2D是平的，3D也能認(rèn)出它的輪廓知道這個(gè)位置是在另一個(gè)截面還是另一個(gè)平面，就能準(zhǔn)確識別拍照計(jì)算位置后，系統(tǒng)會指導(dǎo)機(jī)械手如何抓取，抓取速度慢且穩(wěn)定，需要控制董對說道

知名的汽車行業(yè)，3C，家電等行業(yè)也在一定程度上實(shí)現(xiàn)了自動化裝配，但不同的是，與工程機(jī)械相比，它們的工件較小，而且是批量生產(chǎn)的對于一個(gè)巨大的鉆機(jī)來說，車間內(nèi)的攝像頭在到達(dá)一定高度之前是無法拍攝到每一個(gè)工件的，但是高度高，精度容易達(dá)到，這就對視覺識別的精度提出了很高的要求

桁架機(jī)械手旁邊是另外兩個(gè)關(guān)節(jié)臂機(jī)械手，它們相互配合，互不干擾董稱下面兩個(gè)機(jī)械手為陸軍，空中的桁架機(jī)械手稱為空軍——至于海軍，是指AGV在地面不同的工作島上來回穿梭，最后一個(gè)工作島的中桅由AGV運(yùn)送到現(xiàn)在的工位，在那里自動裝卸，配合兩側(cè)的移位器完成

這個(gè)占地4萬平方米的工廠，2021年生產(chǎn)了價(jià)值78億元的打樁設(shè)備，比2019年增長了59%，這些設(shè)備都是由大大小小數(shù)百個(gè)機(jī)器人創(chuàng)造出來的數(shù)百萬噸的旋挖鉆機(jī)從這里運(yùn)輸?shù)街袊秃Ｍ獾母邔咏ㄖ蜆蛄?/p>

工廠現(xiàn)有8個(gè)柔性制造工程中心，10多條自動化生產(chǎn)線，375臺大型設(shè)備，其中機(jī)器人150多臺，目前還在升級改造中董對說道

日前，世界經(jīng)濟(jì)論壇正式發(fā)布全球制造業(yè)燈塔工廠新名單，三一重工北京樁機(jī)廠成功入選全球重工業(yè)第一家認(rèn)證燈塔工廠。

三一集團(tuán)董事，高級副總裁戴慶華認(rèn)為，燈塔工廠本質(zhì)上是智能制造，是第四次工業(yè)革命提出的基于柔性制造的生產(chǎn)模式農(nóng)耕時(shí)代工人是重體力勞動，蒸汽機(jī)的發(fā)明和電氣時(shí)代把重體力勞動變成了輕體力勞動智能制造將在數(shù)字時(shí)代進(jìn)一步解放工人燈塔創(chuàng)造了人和機(jī)器之間的協(xié)同作用，而不僅僅是體力的替代品

戴慶華帶領(lǐng)該企業(yè)集團(tuán)30多家工廠在國內(nèi)外進(jìn)行智能化升級大約三年前，三一集團(tuán)發(fā)起數(shù)字化改革，在內(nèi)部推進(jìn)智能制造，投入超過100億元

從2019年到2020年，樁機(jī)廠克服了很多問題這樣的工廠必須采用柔性制造，董說由于單臺價(jià)格較高，全廠年產(chǎn)量在2000臺左右，是典型的多品種，小批量產(chǎn)品，有幾十個(gè)品種和一些型號，比如235或285型號，一次最多能下線五六臺在這樣的小批量中，機(jī)器人需要使用不同的樁如何適應(yīng)它們也是一個(gè)考驗(yàn)

生產(chǎn)線的原因。

不稱產(chǎn)線，而是改成工作島，這就是為了更加靈活地適配生產(chǎn)而形成的生產(chǎn)單元每個(gè)工作島相對獨(dú)立，根據(jù)分配的工序靈活配置，并通過移動機(jī)器人實(shí)現(xiàn)工作島之間的物流聯(lián)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)任務(wù)的實(shí)時(shí)安排，使生產(chǎn)更具備靈活性

怎樣做出一家黑燈工廠

代晴華回想起三年前這個(gè)工廠的樣子在2018年改造之前，車間里的景象一眼看去雜亂無章，堆滿物料和各種各樣的工具，彼時(shí)廠房內(nèi)沒有任何設(shè)備的互聯(lián)

日前，根據(jù)三一集團(tuán)的部署，這個(gè)工廠給工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺樹根互聯(lián)遞交了一項(xiàng)任務(wù)，即需要將車間內(nèi)大量的聾，啞，傻的老舊設(shè)備，進(jìn)行智能化改造聾，啞，傻意謂這些設(shè)備既沒有數(shù)據(jù)輸出，也不能說話，也聽不懂什么指令，代晴華將之稱為工業(yè)1.0版本到2019年，三一實(shí)現(xiàn)了對集團(tuán)各工廠各類設(shè)備的連接，所有設(shè)備的整體利用率提升了100%

代晴華提到，中國的機(jī)床實(shí)際平均利用率有23%2019年他參觀了中航最先進(jìn)的機(jī)件工廠，利用率能夠達(dá)到83%83%是過去30多位院士做了大量的工作，三一沒有這樣集中的頂尖資源，但也很快提升到了67%代晴華說

代晴華認(rèn)為，在三一眾多的工廠中，這個(gè)工廠在規(guī)模上算是中小型，這能夠給中國的大部分中小規(guī)模企業(yè)帶來啟發(fā)在2020年舉辦的烏鎮(zhèn)世界互聯(lián)網(wǎng)大會上，代晴華做了一個(gè)大膽的預(yù)測，他認(rèn)為，在三到五年內(nèi)，中國的中小企業(yè)普遍都能夠使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，5G技術(shù)將給智能制造帶來巨大的改變這一切都將不再停留于設(shè)想

未來的大量中小企業(yè)，4G，5G的發(fā)展將給工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來巨大的好處它們不需要自建機(jī)房，聘用專業(yè)的IT人員，小企業(yè)甚至使用手機(jī)就能實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的管理自己的設(shè)備，這背后，一些大型公司的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的根平臺可以為這些中小企業(yè)低成本提供智能制造的成果應(yīng)用，提供成熟的工業(yè)APP代晴華說

在變身黑燈工廠之前，這家工廠有1000多名員工，其中有大約400名焊工。

像轉(zhuǎn)桿上面的工位對接焊口，在生產(chǎn)很忙的時(shí)候，其中的兩位焊接工人就成為了重點(diǎn)保護(hù)對象這兩位工人必須加班加點(diǎn)工作，否則整個(gè)工廠生產(chǎn)不出來了現(xiàn)在機(jī)器人則將他們的技能轉(zhuǎn)移到了軟件當(dāng)中，他們則轉(zhuǎn)而學(xué)習(xí)機(jī)器人的操作，機(jī)器人的性能在人機(jī)磨合中不斷得以優(yōu)化，經(jīng)此改變，這個(gè)工廠的核心焊接工序產(chǎn)能獲得了數(shù)十倍的增長代晴華介紹

這家工廠位于北京西北郊區(qū)，在這個(gè)寸土寸金的城市，人工的成本同樣昂貴，更關(guān)鍵的是，如同中國所有城市的制造車間一樣，技術(shù)工人的招工變得越來越難代晴華坦言，在北京這樣的地方做制造業(yè)，唯一的出路只能是機(jī)器替代人，生產(chǎn)管理智能化人工成本的支出以及招工本身的難度，這是制造業(yè)的普遍問題，不是某一家工廠能夠解決的

不止北京，十年前三一在上海也建了一個(gè)廠，上海市政府部門負(fù)責(zé)人問彼時(shí)的代晴華怎么應(yīng)對大城市的成本和人工問題，代晴華的回答是，他們用300臺機(jī)器人替代了600名工人。

北京的這個(gè)工廠現(xiàn)在也用了數(shù)百臺機(jī)器人，但未來可能會更多，以替代大量的勞動力和企業(yè)發(fā)展的問題代晴華說

不過，機(jī)器人同樣需要成本，這也是工廠智能化改造中不得不面對的問題:讓機(jī)器人進(jìn)場，從養(yǎng)人變成養(yǎng)機(jī)器人，企業(yè)就能夠負(fù)擔(dān)得起嗎。

代晴華的回答是肯定的:就像餐廳中已經(jīng)出現(xiàn)機(jī)器人送餐，酒店使用機(jī)器人服務(wù)一樣，機(jī)器人是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要工具并且，對于中小企業(yè)來說，這是能夠接受的成本機(jī)器人價(jià)格在逐年下降，現(xiàn)在已經(jīng)比十年前有了大幅下降十年前一個(gè)機(jī)器手要30—50萬，國產(chǎn)化機(jī)器人時(shí)代的來臨，會將機(jī)器人的價(jià)格降到10萬元以下代晴華說

眼前的這家黑燈工廠看起來遠(yuǎn)不是這家工程機(jī)械巨頭為了展示而樹立的示范工程，三一在打造這樣的一家工廠之前曾對成本進(jìn)行過考量:代晴華說，盡管數(shù)字化改造的總支出達(dá)到一百幾十億元，但分解到每個(gè)單元依然是能夠承受的以在北京的成本為例，一位工人工成本加上五險(xiǎn)一金和福利，基本上要20萬人民幣，三年靜態(tài)成本60萬，動態(tài)還不止機(jī)器人便宜的大概10多萬，貴的60—70萬，一個(gè)機(jī)器人工作站造價(jià)便宜的五六十萬，貴的一百多萬，算下來一般三年左右可以收回工廠改造的費(fèi)用

盡管機(jī)器人替代了流水線上的工人，但新型的工廠意味著需要新型的工廠人才:他們既需要懂工業(yè)技術(shù)，又要懂軟件，還要熟悉業(yè)務(wù)流程董明楷介紹，三一為此花了很大的力氣，既做內(nèi)部培養(yǎng)，也包括人才引進(jìn)

過去三年中，這家公司從阿里巴巴，騰訊，百度，華為，京東等互聯(lián)網(wǎng)公司以及西門子這樣的知名國際公司挖掘了大量IT和其他相關(guān)高端人才，其智能研究總院的大部分人才都來自于IT領(lǐng)域或者工業(yè)企業(yè)。

董明楷本人即是從西門子過來他認(rèn)為，三一的幾十個(gè)工廠雖都屬于傳統(tǒng)制造業(yè)，但這家公司本身具有較好的基礎(chǔ)，并提供了一種讓數(shù)字化技術(shù)在這里進(jìn)行改造的良好環(huán)境

全面的改造

代晴華提到，一年前，燈塔工廠在啟動建設(shè)之后，舉辦了一項(xiàng)龐大的培訓(xùn)計(jì)劃，給他留下留下深刻印象的是，不管是工人還是工地人員，都要學(xué)習(xí)機(jī)器人操作作業(yè)為此，三一集團(tuán)在長沙三一工學(xué)院專門成立了機(jī)器人培訓(xùn)基地為鼓勵(lì)員工學(xué)習(xí)機(jī)器人操作的積極性和成效，該公司制訂了可觀的獎勵(lì)性政策:工人學(xué)會機(jī)器人作業(yè)，就可以獎勵(lì)一萬元，工資也可以上漲一級

培訓(xùn)的效果是顯著的，工人的技能得到大幅的提升，凡在生產(chǎn)現(xiàn)場的工人，90%以上都會操作機(jī)器人，三一智能工廠作業(yè)的水平也得以大幅的提升但同時(shí)也出現(xiàn)一個(gè)伴生的現(xiàn)象:這家公司的諸多智能制造人才，開始被外界關(guān)注并以更高的誘惑挖走

三一計(jì)劃，未來將其分布于全球的30多家工廠，最終一個(gè)一個(gè)全部升級到像樁機(jī)燈塔工廠一樣的水平，同時(shí)這家樁機(jī)工廠也還要繼續(xù)不短優(yōu)化，使其制造的過程更加地流暢，對人的依賴越來越少。

代晴華認(rèn)為，從訂單到最后的交付全流程，制造業(yè)的決策過程可以做到更加智能化。

為什么要不惜代價(jià)在整個(gè)集團(tuán)進(jìn)行這一曠日持久的改革。

數(shù)天之前，在一次會上，三一集團(tuán)創(chuàng)始人兼董事長梁穩(wěn)根判斷說:我們認(rèn)為智能制造是三一事業(yè)發(fā)展的一個(gè)良好的機(jī)會和基座，并且它是一種非常新的工業(yè)文明智能制造將深刻地改變?nèi)祟惿鐣淖冞@個(gè)世界

代晴華表示，除去招工難，以及人工成本的考量之外，制造企業(yè)也不得不考慮外部環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)事實(shí)上，做智能制造也在幫助抵御經(jīng)濟(jì)，政治壁壘增加的國際貿(mào)易環(huán)境2020年之后，疊加新冠疫情這樣的突發(fā)事件，國際貨運(yùn)成本驟增，這些因素都給國際貿(mào)易帶來了挑戰(zhàn)，對一家逐漸走向世界的中國制造企業(yè)而言，外部環(huán)境變化的影響在加大

代晴華還提到，工程機(jī)械是周期性產(chǎn)品，智能制造也在一定程度上對沖了周期帶來的風(fēng)險(xiǎn)上一個(gè)周期中，在銷售旺季時(shí)，生產(chǎn)高峰需要大量招聘工人，低谷則又要大量解聘工人，這給企業(yè)帶來巨大的負(fù)擔(dān)那時(shí)候三一集團(tuán)的員工7萬名，其中5萬多人是工人智能制造讓我們對產(chǎn)業(yè)的把握不再依賴于人力，這個(gè)周期，我們的銷售額是上個(gè)周期的一倍以上，達(dá)到1368億元，但工人的數(shù)量在大幅減少如果未來3000人能夠完成3000億元的產(chǎn)值，那基本上企業(yè)不會再受周期的影響

三一對海外工廠的改造計(jì)劃目前已經(jīng)進(jìn)行了規(guī)劃代晴華透露，包括美國工廠在內(nèi)的海外工廠都將采用這家燈塔工廠的方式來進(jìn)行建設(shè)

這樣一個(gè)的黑燈工廠，其設(shè)計(jì)和建設(shè)完全由三一集團(tuán)內(nèi)部的力量完成，并沒有倚賴外部單位的協(xié)助。

代晴華提到，幾天前，他所在的工作組評審三一美國工廠提出的一個(gè)方案，該方案涉及的智能化改造由當(dāng)年的日本專家做出，但代晴華發(fā)現(xiàn)，和三一目前在北京的這家燈塔工廠相比，前者已經(jīng)開始落伍他們的方案中，光是管理人員，就是我們設(shè)計(jì)管理人員的3—5倍

但對于中國工廠眼下的智能制造道路而言，并不是沒有BUG代晴華坦言，目前制造業(yè)智能化真的問題還是工業(yè)軟件，目前國內(nèi)運(yùn)用的軟件主要還是來自美國，德國等

代晴華提到了云原生技術(shù)要對這些軟件進(jìn)行替代，我們也找到了方向，新一代云原生技術(shù)給我們帶來了機(jī)會，這讓我們在構(gòu)建新一代工業(yè)軟件上具備了后發(fā)優(yōu)勢，不管是制造過程控制，5G云化控制，我們的云計(jì)算都是同一起跑線，甚至在某些領(lǐng)域還可以做到領(lǐng)先核心在于，這些復(fù)雜的工業(yè)軟件要轉(zhuǎn)化成云原生的工業(yè)軟件，還需要投入大量的人力物力，還需要中國一大批高級人才來作出共同的努力，這個(gè)是我們面臨的最大的挑戰(zhàn)他說

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