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中國制造向中國智造飛躍

輕點鼠標，車間里的重型設備自動開啟；打開手機APP，生產過程中的各類數據一目了然；實時呈現的大屏幕上，工廠每個角落盡收眼底……當傳統(tǒng)工廠遇到數字技術，這些曾經在科幻片中出現的“未來工廠”場景變成現實。近日，2021年中國5G+工業(yè)互聯網大會在湖北武漢開幕，一大批5G+工業(yè)互聯網領域最前沿的創(chuàng)新實踐亮相。

制造業(yè)是國家經濟命脈所系。近年來，5G、AI(人工智能)等新一代信息技術與制造業(yè)深度融合，應用范圍向生產制造的核心環(huán)節(jié)不斷延伸，有力支撐了制造業(yè)數字化、網絡化、智能化轉型升級，助力中國制造向中國智造飛躍。

5G賦能全連接

機器人手臂整齊劃一高效作業(yè)、AGV(自動引導小車)零差錯調度運送到位、工人佩戴AR(增強現實)設備遠程檢修設備、5G CPE(一種可以將寬帶信號或移動網絡數據直接轉換為WiFi信號的終端)實時監(jiān)測機器人電機運行動態(tài)……在位于廣東順德北滘的美的廚房和熱水器事業(yè)部工廠里，高質量的5G網絡正支撐生產線高速運轉。

今年7月20日，這個5G全連接智能制造示范工廠正式亮相，驚艷業(yè)界。此前一年，美的、聯通、華為攜手，結合工廠生產制造流程，規(guī)劃了包括智能倉儲、智能車輛管理、AI智能監(jiān)測等19項應用和超600個5G連接的落地實施方案。

“5G全連接”，對于工廠的智能制造有多重要呢？有個改變讓美的廚熱事業(yè)部順德工廠洗消分廠廠長趙偉東印象深刻。

“AR遠程驗貨可以保證我們在疫情防控期間實現準時交付?！壁w偉東說，疫情防控期間，第三方驗貨不能及時來到現場，各方溝通過程中存在障礙，在5G助力下，遠程驗貨成為現實，如此一來，待貨物到港后，客戶再進行抽檢即可?！斑@項技術可以大大降低海外客戶在第三方驗貨方面的資源投入，也降低了我們和海外經銷商之間的溝通成本?！?/p>

另一項廣受好評的數字化改造，是5G融合定位技術。

以前，園區(qū)傳統(tǒng)倉儲物流體系長期面臨著人機物無法有效跟蹤定位、移動場景下工業(yè)WiFi網絡不穩(wěn)定、多網并行維護困難等問題，增加了人員找貨的成本，影響倉儲物流效率。

針對這個業(yè)務痛點，美的、聯通、華為聯合生態(tài)合作伙伴，制定了基于5G+藍牙AOA(到達角技術)融合定位的智能倉儲方案，并完成升級交付。據介紹，方案是基于中國聯通5G室內基站和MEC(邊緣計算技術)專網架構，在本地部署融合定位引擎，提供5G+AOA融合定位能力，并成功與美的內部系統(tǒng)進行對接。

這項技術應用后，工廠成品倉庫的夾抱車位置信息能夠準確傳輸到倉儲系統(tǒng)，并與實物信息相關聯，系統(tǒng)定位達亞米級精度，裝柜效率提升50%。

“建設5G全連接工廠，就是要借力5G大帶寬、低時延、廣連接的特點，深度打造5G+工業(yè)互聯網智能制造新模式，從根本上提升生產效率和效益?！泵赖募瘓FIT總監(jiān)周曉玲接受本報采訪時表示。據預測，這座5G全連接工廠每年可節(jié)約成本數千萬元。

AI助力自動化

機器掐住8英寸大小的手機兩側，模擬人手把一塊完整的屏幕反復向內對折。當屏幕再度展開，畫面依舊清晰展示……在北京亦莊的小米智能工廠里，小米最新的折疊屏手機MIX Fold就這樣被制造出來。

從外觀上看，智能工廠與一般廠房并無差別，但推開大門，便能發(fā)現里面與眾不同：沒開燈的廠房里，傳送帶在空中不停運送著零部件，一部部手機接連下線，幾乎看不到工人來往。即使在夜間生產時，也不見燈火通明的景象，只有設備狀態(tài)指示燈、品質檢驗燈等持續(xù)閃爍著微光，“科技感”十足。

“別看沒什么工人，這座工廠一年可以生產百萬臺高端智能手機。”小米智能工廠廠長周毅向記者介紹，建造智能工廠的初衷，就是要打造一座可以24小時運行的“黑燈工廠”，實現生產管理過程、機械加工過程和包裝儲運過程的全程自動化生產。

在這里，一部手機從無到有要經歷的200多道工序，絕大部分靠智能設備自動化完成。以小米MIX Fold手機為例，其主板上需要貼裝1500多顆元器件。過去，貼片機前后端至少要四五位工人，主板測試環(huán)節(jié)則需要一二十位工人流水線操作。而現在，高度自動化的SMT(表面貼裝技術)貼片設備和測試系統(tǒng)，完全可以替代人工操作。

位于浙江省寧波市江北區(qū)的康賽妮高檔羊絨紗線智能工廠，同樣是一家“黑燈工廠”。

走進這幢今年6月全面投產的五層樓新廠房，幾乎見不到工人的身影。只見一臺臺嶄新的機器整齊排列，軸輪緩緩轉動，發(fā)出輕微的聲響。一層和二層是主要生產加工區(qū)，羊絨原料從一樓投料口投進機器后，就進入了全程自動化操作流程，最后在二樓制成紗線，并完成絡筒、并紗、倍捻等工序。

“這是全球毛紡行業(yè)首家智能化、信息化、數字化工廠?！笨蒂惸葜悄芄S項目負責人牟黃波介紹，新增加的10條粗紡流水線，可年產1500噸高檔羊絨紗線，產能效率是普通生產線的近2倍。

自動化，是繁忙的工廠能黑著燈運行的秘訣。智能化，則是智能工廠有序運轉且更加高效的真正原因。“黑燈工廠”的背后，覆蓋了AI、物聯網、邊緣計算、云計算、大數據等最前沿的技術，是這些技術的集成，實現了工廠生產、物流等核心環(huán)節(jié)的效能提升。

周毅表示，AI技術的應用是智能制造更高層次的要求，作為智能工廠“最強大腦”的決策判定系統(tǒng)，利用大數據、分析引擎、動態(tài)知識圖譜、自適應能力，在動態(tài)和多維信息收集的基礎上，能夠對復雜問題進行自主判斷、推理并作出前瞻性決策，同時系統(tǒng)還具有自學習、自適應的能力。“換句話說，手機表面組裝、檢測、主板加工、預組裝、整機測試能實現無人化，都是因為機器能夠‘自主’作出預測?！?/p>

在康賽妮，情況同樣如此。牟黃波介紹，工人們只需要在中控中心的電腦下單，系統(tǒng)就能自動完成毛料選料、投料、成紗到出廠成品打包的全過程操作和質量控制。不僅如此，整個智能系統(tǒng)還一并完成成品筒紗的稱重、貼標、包裝，集合成箱、打包入庫操作。

目前，小米北京亦莊智能工廠已經將手機生產200多道工序的自動化率提高到75%，成本下降20%。在康賽妮，智能工廠將生產效率提升50%、庫存周轉率提升100%、交貨周期縮短50%。

智能制造是大勢

無論是廠區(qū)智能理貨、全域物流監(jiān)測等典型場景，還是采礦、電力、鋼鐵等重點行業(yè)，5G、AI等新一代信息技術對制造業(yè)的升級改造已深入方方面面。

美的集團從2012年就開始數字化轉型，通過數字化產品、軟件和解決方案等一系列舉措，實現了端到端全價值鏈的轉型升級，提質增效與節(jié)能減排效果顯著。周曉玲向記者舉例介紹了其中的幾個環(huán)節(jié)。

在采購尋源環(huán)節(jié)，美的開發(fā)了一套公有云系統(tǒng)，從工廠的排產到庫存到產品品質等信息，產業(yè)鏈上下游供應商都能實時收到，清晰明了。有了這套系統(tǒng)，美的和供應商之間的協同效率提升了42%，齊套率提升到96%。這意味著，在工廠需要的時候，幾百種物料能按時送到，工廠能立即開始生產。

在訂單排產環(huán)節(jié)，以前是靠手工去排，費時且準確率不高，造成生產混亂，產銷無法協同?，F在，依靠美的自己開發(fā)的一套智能系統(tǒng)，基于多層級加工的排產邏輯，加入智能算法，排產效率提升了70%，排產準確率提升到90%甚至95%以上，基本上不用人工另做調整。

生產管理環(huán)節(jié)的品質控制也有了明顯改善。在美的微波爐順德工廠，應用了“5G+AI+云技術”的AI質檢系統(tǒng)，能在生產節(jié)拍的1.3秒內，完成拍攝5張照片、上傳云平臺、分析到輸出結果的所有步驟。而在這個系統(tǒng)運用前，人工檢測需要30秒，由于是定期抽檢，如果漏檢還會造成批量事故。

根據工信部發(fā)布的《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》(征求意見稿)，智能制造是基于新一代信息技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自決策、自執(zhí)行、自適應、自學習等特征，旨在提高制造業(yè)質量、效益和核心競爭力的先進生產方式。

作為制造強國建設的主攻方向，智能制造發(fā)展水平關乎中國未來制造業(yè)的全球地位，對于加快發(fā)展現代產業(yè)體系、鞏固壯大實體經濟根基、構建新發(fā)展格局、建設數字中國具有重要作用。

對制造業(yè)發(fā)展而言，數字化轉型已不是“選擇題”，而是關乎生存和長遠發(fā)展的“必修課”。

周曉玲表示，從外部環(huán)境看，隨著時代發(fā)展，數字化技術可以成熟運用于制造業(yè)，國際上許多企業(yè)已經走在前列；從美的自身發(fā)展看，在不增加工廠面積的情況下增加產能、減少成本、提升產品品質，必須向數字化、智能化要生產力。

“理想狀態(tài)下的智能制造，應該是打通人與人、人與設備、設備與設備之間的信息，靠數據來驅動所有的生產活動。美的數字化轉型將不斷創(chuàng)新產品服務和商業(yè)模式，更好地賦能產業(yè)、共建互利共贏生態(tài)?！敝軙粤嵴f。

在小米集團總裁王翔看來，中國制造的未來方向就是智能制造?！盀榱俗鲋悄芄S，我們在3年時間里投資了110家做智能裝備的公司，目前，小米在智能制造的能力積累涉及聲學檢測、射頻檢測、光學檢測、AI視覺檢測、機械手自動化、精密裝配等領域，實現了工廠90%的設備由小米自研或投資企業(yè)自研，這將有效推動中國智能制造的協同發(fā)展。”

看好行業(yè)新未來

中國5G+工業(yè)互聯網大會上最新發(fā)布的《燈塔工廠引領制造業(yè)數字化轉型》白皮書顯示，截至2021年9月，全球已有90家工廠入選“燈塔工廠”，中國以31家“燈塔工廠”的數量，成為目前擁有“燈塔工廠”最多的國家。

“燈塔工廠”被譽為“世界上最先進的工廠”，是由達沃斯世界經濟論壇和麥肯錫咨詢公司共同遴選的“數字化制造”和“全球化4.0”示范者，代表當今全球制造業(yè)領域智能制造和數字化的最高水平。

麥肯錫資深專家對中國“燈塔工廠”的研究發(fā)現，與其他國家相比，中國的制造商更愿意擁抱端到端全價值鏈數字化轉型。與此同時，中國用戶的個性化需求與日俱增、品牌競爭日趨激烈、電商業(yè)務蓬勃發(fā)展等，也在倒逼中國企業(yè)開展端到端的數字化轉型。

11月4日，工信部等四部門發(fā)布《智能制造試點示范行動實施方案》，提出到2025年，建設一批技術水平高、示范作用顯著的智能制造示范工廠，培育若干智能制造先行區(qū)，凝練總結一批具有較高技術水平和推廣應用價值的智能制造優(yōu)秀場景，帶動突破一批關鍵技術、裝備、軟件、標準和解決方案，推動智能制造標準的試點應用，探索形成具有行業(yè)區(qū)域特色的智能轉型升級路徑，開展大范圍推廣應用。

許多地方已經先行。例如，廣東省出臺《制造業(yè)數字化轉型實施方案和若干政策措施》，提出加快建設制造強省、網絡強省、數字經濟強省，佛山市更是提出未來3年將拿出100億元，引領推動制造業(yè)數字化轉型。浙江省在2018年就已啟動實施智能制造行動計劃，目前已認定具備數字孿生應用、智能化生產、智慧化管理等特點的“未來工廠”12家、培育企業(yè)16家、試點企業(yè)33家。

馮程達是一名在美的微波爐順德工廠工作了6年的工人，這家工廠在今年3月入選“燈塔工廠”。他并不太懂什么是“燈塔”，但過去幾年來，他明顯感受到，工人不再做簡單體力勞動，車間越來越智能和先進了。他從剛入廠時主要從事一些簡單工序，逐漸學會設備系統(tǒng)的電氣圖紙，又競聘成為部裝車間設備維修技術員，實現了職業(yè)層次的跨越。

一個個“馮程達”們的個人成長故事，映射出嶄新的時代和更廣闊的圖景：中國正加大制造業(yè)數字化、網絡化、智能化轉型力度，加速邁向制造強國。

葉 子

關鍵詞： 智能 數字化 生產 制造 工廠