“燈塔工廠”被譽為“世界上最先進的工廠”，由世界經(jīng)濟論壇組織評選認定，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個百分點。

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)濟中發(fā)揮著什么樣的作用？

AI系統(tǒng)模擬學習 精打細算的“裁縫”

在“燈塔工廠”的評判標準中，運用自動化、數(shù)字化、5G通信等技術(shù)為企業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈降本增效是一項重要指標。記者在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，每個“燈塔工廠”的背后，都有一個“智慧大腦”在指揮生產(chǎn)線上的機器人和工人協(xié)同作業(yè)，讓每個生產(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)的是工程機械里的泵車。工廠負責人告訴記者，這里最快45分鐘就能裝配下線一臺泵車。

生產(chǎn)一臺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，在屏幕里面點一個智能排版，整個智能“大腦”就會根據(jù)最優(yōu)的利用率，生成套料圖，機器人就可以進行切割了。

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，整個集團鋼材平均利用率只有70.8%左右，就算再有經(jīng)驗的編程員，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自動學習。

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械設(shè)備的零配件，并指導上游企業(yè)提供更精準尺寸的原材料，減少浪費。

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點，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個百分點。

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

在不斷學習中，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)出口參與全球競爭

工程機械行業(yè)具有周期性強，產(chǎn)品種類多，批量小的特點，企業(yè)必須針對市場訂單需求隨時調(diào)整生產(chǎn)計劃，化解市場風險。

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，幫助企業(yè)輕松調(diào)整生產(chǎn)計劃，并將業(yè)務(wù)向海外市場拓展。

在這間“燈塔工廠”里，記者看到，機器人正在焊接的泵車轉(zhuǎn)臺，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：這個就是我們生產(chǎn)的普茨邁斯特的47米轉(zhuǎn)臺，剛剛調(diào)試完成，下個月能夠批量生產(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，組裝工廠設(shè)在土耳其，此前一直在歐洲訂購零部件進行產(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于我們自制，成本高了2倍以上，普茨邁斯特應(yīng)用的標準是歐標，對焊縫和精細化要求很高。

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、自動化的技術(shù)也完全能適應(yīng)歐洲標準。

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

工廠負責人告訴記者，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”模式在海外推廣復制。在印度尼西亞，中國工程機械行業(yè)海外首家“燈塔工廠”，正以年產(chǎn)出3000臺挖掘機的速度穩(wěn)步作業(yè)，12道工序、500多臺機器人的全網(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爭當中。

精準識別追溯 AI助力光伏智能制造

將最新技術(shù)快速導入生產(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)能擴張、技術(shù)迭代等多重因素影響，當前光伏行業(yè)競爭加劇，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。

隆基綠能嘉興基地智能化項目負責人杜國祥：這個工廠人看人不多，但是蘊含了光伏行業(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)。我們的智能檢測工序，就像人CT體檢一樣，瑕疵都不會逃過AI的檢測，生產(chǎn)效率非常高，每16秒就會有一個產(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)的最大亮點是具備自動學習和自我矯正功能，一旦發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品瑕疵，AI系統(tǒng)會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)就會形成記憶，產(chǎn)生自適應(yīng)能力，自動處理類似問題的能力達到80%以上。

隆基綠能嘉興基地一期負責人翁誠彬：訓練這個AI的時候，我們提供的模型至少有10萬多張，整個循環(huán)下來，大概有一兩百萬次的學習和訓練。

在隆基綠能基地，基于圖像特征的實時AI精準追溯技術(shù)，是今年上半年行業(yè)首創(chuàng)的另一項專利，可以實現(xiàn)每16秒完成12個電池串異常及來源機臺的識別，這些信息會全部記錄在產(chǎn)品出廠的條形碼中，讓客戶對產(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)實施了30多項數(shù)字化用例推動智能制造，產(chǎn)能一直保持著20%的增速。

上海交通大學太陽能研究所所長沈文忠：新技術(shù)加新產(chǎn)能的自動化、智能化建設(shè)，我覺得兩個相輔相成才能夠把光伏這個產(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)工人的進階

在“燈塔工廠”里，生產(chǎn)線自動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員，和三位工友負責光伏板下線前的各項指標檢測。

隆基綠能嘉興基地AI高級工程師張玄玄：在應(yīng)用智能化之前，我們都很擔憂，因為機器人可以不吃不喝不間斷工作，人不行，要吃飯喝水。都很擔憂是不是要失業(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高級工程師張玄玄：不僅沒有失業(yè)，我們還成了管理和馴化機器人的工程師。

目前隆基綠能已為近千名員工定制了學習發(fā)展計劃，培養(yǎng)了800多人的專業(yè)研發(fā)團隊，每年研發(fā)投入超過3億元。

隆基綠能嘉興基地智能化項目負責人杜國祥：員工的工作內(nèi)容發(fā)生變化，通過對AI模型的訓練，讓AI越來越準確，越來越智能。所以他們個人的發(fā)展，跟企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，有機地結(jié)合起來，同時工作的價值更高了。

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，自動化程度高達90%以上，單位小時產(chǎn)能提升35%。

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

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，推動我國從世界第一的制造大國逐步向制造強國邁進。全國62家“燈塔工廠”都分布在哪些領(lǐng)域？會對我國經(jīng)濟發(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”多集中于大消費領(lǐng)域，包括家用電器、汽車等行業(yè)，合計有20余座，占總數(shù)近三分之一。

從運營成本降幅、生產(chǎn)效率提升、維護成本降幅、綜合成本降幅、產(chǎn)量增幅等5個主要經(jīng)營指標來看，中國的“燈塔工廠”均領(lǐng)先其他國家和地區(qū)，其中運營成本平均下降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，大力推進新型工業(yè)化，推動制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級行動等一系列重大戰(zhàn)略措施的實施，這也反映出了我國的制造業(yè)領(lǐng)域正處于由大到強轉(zhuǎn)型的一個關(guān)鍵階段。