“燈塔工廠”被譽(yù)為“世界上最先進(jìn)的工廠”，由世界經(jīng)濟(jì)論壇組織評(píng)選認(rèn)定，代表著智能制造的全球最高水平，生產(chǎn)過程的全面自動(dòng)化、精確化和最優(yōu)化，指引著全球制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新方向。

我國是全世界“燈塔工廠”最多的國家，目前已公布的全球11批共153家“燈塔工廠”中，有62家中國工廠。今年以來，“燈塔工廠”為代表的高技術(shù)制造業(yè)增長加快。最新數(shù)據(jù)顯示，7月份，我國高技術(shù)制造業(yè)增加值增長10.0%，比上月加快1.2個(gè)百分點(diǎn)。

那么“燈塔工廠”到底什么樣？今年又有什么新變化？在中國經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著什么樣的作用？

AI系統(tǒng)模擬學(xué)習(xí) 精打細(xì)算的“裁縫”

在“燈塔工廠”的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)中，運(yùn)用自動(dòng)化、數(shù)字化、5G通信等技術(shù)為企業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈降本增效是一項(xiàng)重要指標(biāo)。記者在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，每個(gè)“燈塔工廠”的背后，都有一個(gè)“智慧大腦”在指揮生產(chǎn)線上的機(jī)器人和工人協(xié)同作業(yè)，讓每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)用最少的料，干最快的活。

湖南長沙一家“燈塔工廠”主要生產(chǎn)的是工程機(jī)械里的泵車。工廠負(fù)責(zé)人告訴記者，這里最快45分鐘就能裝配下線一臺(tái)泵車。

生產(chǎn)一臺(tái)泵車從裁剪零配件開始，裁剪一塊鋼板分幾步，答案是一鍵就能做到。

三一重工智能制造總部下料成型工程師郭鵬翔：只要我們獲取到套料訂單之后，在屏幕里面點(diǎn)一個(gè)智能排版，整個(gè)智能“大腦”就會(huì)根據(jù)最優(yōu)的利用率，生成套料圖，機(jī)器人就可以進(jìn)行切割了。

如何料盡其用，此前一直是企業(yè)頭疼的事，靠人工在鋼板上畫出零配件形狀后再切割，效率低，廢料多。

三一重工智能制造總部下料成型工程師郭鵬翔：2019年前后，整個(gè)集團(tuán)鋼材平均利用率只有70.8%左右，就算再有經(jīng)驗(yàn)的編程員，也無法做到最優(yōu)的利用率套料圖。我們把歷史最佳的套料結(jié)果保存下來，開始讓AI自動(dòng)學(xué)習(xí)。

AI系統(tǒng)不僅讓每塊鋼板上的零配件增加了，還通過數(shù)據(jù)匹配到了其他工程機(jī)械設(shè)備的零配件，并指導(dǎo)上游企業(yè)提供更精準(zhǔn)尺寸的原材料，減少浪費(fèi)。

三一重工智能制造總部下料成型工程師郭鵬翔：原來我這里只生產(chǎn)泵車的零配件，現(xiàn)在還可以生產(chǎn)消防車、拖泵的配件，鋼板利用率每提升一個(gè)點(diǎn)，采購成本每年能節(jié)省2000萬元。

AI系統(tǒng)上線后，企業(yè)的鋼材利用率提高了11個(gè)百分點(diǎn)。

郭鵬翔向記者介紹，除了套料環(huán)節(jié)，工廠里的焊接機(jī)器人能把焊縫控制在毫米級(jí)，用1/6的時(shí)間焊接出泵車的轉(zhuǎn)臺(tái)，下料機(jī)器人和AGV小車能以精準(zhǔn)到秒的速度，把每一個(gè)環(huán)節(jié)的零配件送到工位上，烘烤間內(nèi)，機(jī)器人能根據(jù)當(dāng)前室溫動(dòng)態(tài)控制烘烤功率，減少能耗。

在不斷學(xué)習(xí)中，智慧大腦逐步發(fā)揮出工廠的最高效率和降低最多成本，工廠的自動(dòng)化率接近80%，產(chǎn)能提升123%，人員效率提升98%，單位制造成本降低29%。

三一重工泵路智能制造工藝所所長姚志恒：我們這套系統(tǒng)不僅只用于優(yōu)化生產(chǎn)過程，我們還把售賣出去的所有設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，通過這套系統(tǒng)，研發(fā)、制造、銷售、售后，都可以在這上面協(xié)同工作。

柔性生產(chǎn)線 產(chǎn)業(yè)出口參與全球競(jìng)爭

工程機(jī)械行業(yè)具有周期性強(qiáng)，產(chǎn)品種類多，批量小的特點(diǎn)，企業(yè)必須針對(duì)市場(chǎng)訂單需求隨時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，化解市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

在“燈塔工廠”里，智能化、數(shù)字化的應(yīng)用，讓柔性生產(chǎn)成為可能。降本增效的同時(shí)，幫助企業(yè)輕松調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，并將業(yè)務(wù)向海外市場(chǎng)拓展。

在這間“燈塔工廠”里，記者看到，機(jī)器人正在焊接的泵車轉(zhuǎn)臺(tái)，并不是自己企業(yè)的產(chǎn)品。

三一重工泵路智能制造工藝所副所長柯賢根：這個(gè)就是我們生產(chǎn)的普茨邁斯特的47米轉(zhuǎn)臺(tái)，剛剛調(diào)試完成，下個(gè)月能夠批量生產(chǎn)了。

2012年，三一重工收購了德國普茨邁斯特公司100%股權(quán)，兩家企業(yè)喜結(jié)連理，在研發(fā)、市場(chǎng)營銷等方面不斷深化合作，但各自產(chǎn)品的生產(chǎn)線并沒有合二為一。普茨邁斯特生產(chǎn)的泵車主銷歐美高端市場(chǎng)，組裝工廠設(shè)在土耳其，此前一直在歐洲訂購零部件進(jìn)行產(chǎn)品組裝。

三一重工泵路智能制造工藝所副所長柯賢根：他們外購件的成本相對(duì)于我們自制，成本高了2倍以上，普茨邁斯特應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是歐標(biāo)，對(duì)焊縫和精細(xì)化要求很高。

高昂的原材料和人工成本，讓普茨邁斯特把目光看向東方的合作伙伴。“燈塔工廠”的柔性化生產(chǎn)線不僅能滿足企業(yè)自己的生產(chǎn)，智能化、自動(dòng)化的技術(shù)也完全能適應(yīng)歐洲標(biāo)準(zhǔn)。

三一重工泵路工藝所副所長柯賢根：我們轉(zhuǎn)臺(tái)焊接采用電弧跟蹤技術(shù)，精度可以達(dá)到毫米級(jí)，可以隨時(shí)切換程序生產(chǎn)不同的型號(hào)。生產(chǎn)成本加上運(yùn)輸成本，比普茨邁斯特本地生產(chǎn)還要低20%。

工廠負(fù)責(zé)人告訴記者，不僅“燈塔工廠”可以生產(chǎn)國外設(shè)備，企業(yè)也將“燈塔工廠”模式在海外推廣復(fù)制。在印度尼西亞，中國工程機(jī)械行業(yè)海外首家“燈塔工廠”，正以年產(chǎn)出3000臺(tái)挖掘機(jī)的速度穩(wěn)步作業(yè)，12道工序、500多臺(tái)機(jī)器人的全網(wǎng)絡(luò)連接和無人化生產(chǎn)，完成了中國工程機(jī)械行業(yè)智能制造的第一次海外系統(tǒng)化輸出。

三一重工泵路智能制造工藝所所長姚志恒：我們現(xiàn)在講全球化是要從產(chǎn)品出口變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)出口，通過中國企業(yè)來主導(dǎo)資源配置，更好地服務(wù)全球客戶。以后“燈塔工廠”不只是一座獨(dú)立的工廠，而是以“燈塔工廠”為基礎(chǔ)形成一套以智能決策和高柔性制造的體系，從而能助力中國企業(yè)更好地參與到全球化競(jìng)爭當(dāng)中。

精準(zhǔn)識(shí)別追溯 AI助力光伏智能制造

將最新技術(shù)快速導(dǎo)入生產(chǎn)，形成技術(shù)領(lǐng)先、產(chǎn)品領(lǐng)先和成本領(lǐng)先，已經(jīng)成為“燈塔工廠”的“慣性”。浙江嘉興國家高新區(qū)的隆基綠能基地，是目前全球光伏行業(yè)中唯一的“燈塔工廠”。受產(chǎn)能擴(kuò)張、技術(shù)迭代等多重因素影響，當(dāng)前光伏行業(yè)競(jìng)爭加劇，但優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能依舊稀缺。今年，基地在生產(chǎn)中大量運(yùn)用AI等技術(shù)，幫助企業(yè)在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域不斷突破升級(jí)。

隆基綠能嘉興基地智能化項(xiàng)目負(fù)責(zé)人杜國祥：這個(gè)工廠人看人不多，但是蘊(yùn)含了光伏行業(yè)世界第一的很多核心科技，前光伏行業(yè)全球第一的技術(shù)。我們的智能檢測(cè)工序，就像人CT體檢一樣，瑕疵都不會(huì)逃過AI的檢測(cè)，生產(chǎn)效率非常高，每16秒就會(huì)有一個(gè)產(chǎn)品下線。

杜國祥告訴記者，高效率的生產(chǎn)，源于今年投入使用的AI高階分析系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的最大亮點(diǎn)是具備自動(dòng)學(xué)習(xí)和自我矯正功能，一旦發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品瑕疵，AI系統(tǒng)會(huì)迅速形成異常工單推送給終端設(shè)備，工程師矯正后，AI系統(tǒng)就會(huì)形成記憶，產(chǎn)生自適應(yīng)能力，自動(dòng)處理類似問題的能力達(dá)到80%以上。

隆基綠能嘉興基地一期負(fù)責(zé)人翁誠彬：訓(xùn)練這個(gè)AI的時(shí)候，我們提供的模型至少有10萬多張，整個(gè)循環(huán)下來，大概有一兩百萬次的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。

在隆基綠能基地，基于圖像特征的實(shí)時(shí)AI精準(zhǔn)追溯技術(shù)，是今年上半年行業(yè)首創(chuàng)的另一項(xiàng)專利，可以實(shí)現(xiàn)每16秒完成12個(gè)電池串異常及來源機(jī)臺(tái)的識(shí)別，這些信息會(huì)全部記錄在產(chǎn)品出廠的條形碼中，讓客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)流程一目了然，訂單交付周期也比以前縮短了84%。

目前，嘉興隆基已開發(fā)實(shí)施了30多項(xiàng)數(shù)字化用例推動(dòng)智能制造，產(chǎn)能一直保持著20%的增速。

上海交通大學(xué)太陽能研究所所長沈文忠：新技術(shù)加新產(chǎn)能的自動(dòng)化、智能化建設(shè)，我覺得兩個(gè)相輔相成才能夠把光伏這個(gè)產(chǎn)業(yè)做得更好，在國際上更領(lǐng)先。

質(zhì)檢員變工程師 產(chǎn)業(yè)工人的進(jìn)階

在“燈塔工廠”里，生產(chǎn)線自動(dòng)化和智能化方面的改造，讓AI智能成為生產(chǎn)管理的大腦，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了成本和能耗。那么，這些高智能化的車間里，原來的產(chǎn)業(yè)工人怎么辦？

今年25歲的張玄玄原來是車間里的一名檢驗(yàn)員，和三位工友負(fù)責(zé)光伏板下線前的各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)。

隆基綠能嘉興基地AI高級(jí)工程師張玄玄：在應(yīng)用智能化之前，我們都很擔(dān)憂，因?yàn)闄C(jī)器人可以不吃不喝不間斷工作，人不行，要吃飯喝水。都很擔(dān)憂是不是要失業(yè)了，沒工作了。

數(shù)字化技術(shù)在工廠全鏈條普及應(yīng)用后，張玄玄和工友們的角色也發(fā)生了變化。

隆基綠能嘉興基地AI高級(jí)工程師張玄玄：不僅沒有失業(yè)，我們還成了管理和馴化機(jī)器人的工程師。

目前隆基綠能已為近千名員工定制了學(xué)習(xí)發(fā)展計(jì)劃，培養(yǎng)了800多人的專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，每年研發(fā)投入超過3億元。

隆基綠能嘉興基地智能化項(xiàng)目負(fù)責(zé)人杜國祥：員工的工作內(nèi)容發(fā)生變化，通過對(duì)AI模型的訓(xùn)練，讓AI越來越準(zhǔn)確，越來越智能。所以他們個(gè)人的發(fā)展，跟企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，有機(jī)地結(jié)合起來，同時(shí)工作的價(jià)值更高了。

技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)的相互反哺，不斷催生新技術(shù)的應(yīng)用和新產(chǎn)品的研發(fā)。依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等新技術(shù)，這座光伏行業(yè)的“燈塔工廠”，已建成51條智能化生產(chǎn)線，自動(dòng)化程度高達(dá)90%以上，單位小時(shí)產(chǎn)能提升35%。

隆基綠能副總裁李文學(xué)：這個(gè)生產(chǎn)線就是我們現(xiàn)在最先進(jìn)的電池和組件的生產(chǎn)線，是一個(gè)技術(shù)革新，有很多技術(shù)的疊加，所以這個(gè)對(duì)整個(gè)降低光伏發(fā)電的度電成本提升競(jìng)爭力，還是非常有價(jià)值的。

中國“燈塔”照亮世界產(chǎn)業(yè)未來

近年來，我國在人工智能、大數(shù)據(jù)、5G等先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域取得持續(xù)突破，制造業(yè)企業(yè)走在數(shù)字化、智能化以及綠色化轉(zhuǎn)型的前列，推動(dòng)我國從世界第一的制造大國逐步向制造強(qiáng)國邁進(jìn)。全國62家“燈塔工廠”都分布在哪些領(lǐng)域？會(huì)對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，甚至世界產(chǎn)業(yè)的未來帶來哪些影響？

數(shù)據(jù)顯示，在全球“燈塔工廠”中，中國擁有超過總量2/5的工廠，數(shù)量位居全球之首。

全球僅有的3座鋰電行業(yè)“燈塔工廠”均為寧德時(shí)代所有；亨通光纖蘇州工廠是全球光通信行業(yè)首座“燈塔工廠”；京東方福州第8.5代半導(dǎo)體顯示生產(chǎn)線能將單位成本降低34%，整體產(chǎn)量增長30%。

從行業(yè)分布來看，中國“燈塔工廠”多集中于大消費(fèi)領(lǐng)域，包括家用電器、汽車等行業(yè)，合計(jì)有20余座，占總數(shù)近三分之一。

從運(yùn)營成本降幅、生產(chǎn)效率提升、維護(hù)成本降幅、綜合成本降幅、產(chǎn)量增幅等5個(gè)主要經(jīng)營指標(biāo)來看，中國的“燈塔工廠”均領(lǐng)先其他國家和地區(qū)，其中運(yùn)營成本平均下降35%；產(chǎn)量（營業(yè)額）平均增幅超過100%。

中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院副總工程師田野：我國之所以能夠在“燈塔工廠”的發(fā)展上取得如此耀眼的成績，這得益于我國在發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，大力推進(jìn)新型工業(yè)化，推動(dòng)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)行動(dòng)等一系列重大戰(zhàn)略措施的實(shí)施，這也反映出了我國的制造業(yè)領(lǐng)域正處于由大到強(qiáng)轉(zhuǎn)型的一個(gè)關(guān)鍵階段。