全球重工行業(yè)第一座燈塔工廠。

這是三一重工對中國裝備制造的貢獻，也是對世界重工行業(yè)的貢獻。

按照達沃斯世界經(jīng)濟論壇和麥肯錫咨詢公司共同的遴選標(biāo)準(zhǔn)，燈塔工廠意味著是“數(shù)字化制造”和“全球化4.0”示范者，代表當(dāng)今全球制造業(yè)領(lǐng)域智能制造和數(shù)字化最高水平。

9月27日，世界經(jīng)濟論壇（WEF）正式發(fā)布新一期全球制造業(yè)領(lǐng)域燈塔工廠名單，三一重工北京樁機工廠（下稱“北京樁機工廠”）成功入選，成為全球重工行業(yè)首家獲認(rèn)證的燈塔工廠。獲評世界燈塔工廠，體現(xiàn)出三一重工在先進制造、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的卓越成果和“領(lǐng)頭羊”實力，標(biāo)志著三一重工在第四次工業(yè)革命的競爭中贏得先機。

三一集團董事、高級副總裁代晴華表示，燈塔工廠的建設(shè)只是一個起點，未來希望三一能夠代表中國制造的最高水平，也希望三一能夠站在世界之巔。

目前，三一重工已是全球領(lǐng)先的裝備制造企業(yè)，2020年以利潤全球行業(yè)第二、人均產(chǎn)值全球行業(yè)第一的業(yè)績邁入高質(zhì)量發(fā)展通道，三一集團整體銷售額達到1368億元。面對洶涌而來的工業(yè)4.0浪潮，三一集團董事長梁穩(wěn)根認(rèn)為，三一的新使命，就是要成為智能制造的先驅(qū)，用新的行動推動中國從制造大國變成制造強國。

三一集團董事、高級副總裁代晴華

“我們的目標(biāo)是100名工人，100億產(chǎn)值”

2018年3月13日，三一集團董事長梁穩(wěn)根對外公開表示：“三一的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，要么翻身，要么翻船！”

2019年6月，三一集團引入三現(xiàn)數(shù)據(jù)集控，柔性生產(chǎn)島等新型生產(chǎn)方式，啟動燈塔工廠等智能單位的建設(shè)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和制造業(yè)深度融合。

這是一場轟轟烈烈、極為不易的變革。

三一重工智能制造研究院院長董明楷介紹，作為重型裝備工廠，北京樁機工廠改造之前的生產(chǎn)模式屬于典型的離散制造，各零部件加工過程相互獨立、互不配合，生產(chǎn)線之間無法銜接。同時，工廠生產(chǎn)設(shè)備繁多，內(nèi)網(wǎng)主要使用WiFi、老舊五類線、光纖，布線復(fù)雜，往往牽一發(fā)而動全身，部署和調(diào)整周期長，成本高。

2019年6月，北京樁機工廠啟動改造項目，全面引入5G技術(shù)，探索5G技術(shù)與工業(yè)領(lǐng)域的深度融合。

通過部署上行容量在1Gpbs/萬平方米以上、單終端達到300Mbps以上、時延在20ms左右的5G虛擬專網(wǎng)，北京樁機工廠將8個柔性工作中心、16條智能化產(chǎn)線、375臺全聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)設(shè)備、上千臺水電油氣儀表實現(xiàn)全連接，整個工業(yè)制造全流程高效互聯(lián)互通。

樹根互聯(lián)股份有限公司是三一集團燈塔工廠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺服務(wù)商，樹根互聯(lián)副總裁劉偉光介紹：“在北京樁機工廠大概有36000多數(shù)據(jù)點實時接入，通過大數(shù)據(jù)的算力，實時計算，我們?yōu)槊恳坏拦ば?、每一種機型，甚至每一個道具來匹配最優(yōu)的參數(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)能力。”

以樁機下料區(qū)切割機為例，改造前，工廠中5臺等離子切割機需要5名人員現(xiàn)場操作，不僅作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境差，而且存在人身安全方面的風(fēng)險。

通過5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建立管理駕駛艙后，8臺激光切割機只需兩人巡檢，而且現(xiàn)場情況通過5G視頻和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)實時回傳，加工任務(wù)的開始、復(fù)位等操作均可遠(yuǎn)程無人化操作，遠(yuǎn)程控制延時低于10ms，實現(xiàn)切割下料安全、高效的無人化作業(yè)。

在裝配柔性島，重達數(shù)噸的樁機動力頭正在這里組裝，依托5G高清傳感器，重載機器人準(zhǔn)確地將大件送入機臺，幾分鐘內(nèi)就實現(xiàn)了精準(zhǔn)組對，誤差僅0.3毫米。而在過去，這道工序只能靠人工“吊龍門”完成，不僅勞動強度大，效率也比較低。

“這樣超大部件的無人化裝配，在行業(yè)尚無先例?！倍骺榻B，5G高清傳感器就是機器的“慧眼”，每秒可產(chǎn)生100萬個三維數(shù)據(jù)坐標(biāo)，擁有強大的感知和運算能力，“有了它，無論什么型號的大大小小零件，機器人都能實時得到場景深度信息和三維模型，作業(yè)時自動修復(fù)偏差”。

目前，這一條柔性裝配線可以滿足3噸到16噸所有動力頭的生產(chǎn)，自動化率達70％，產(chǎn)能翻倍，因磕碰導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷已全部杜絕。

在焊接工作島內(nèi)也是同樣的場景。機器人通過激光“觀察”坡口環(huán)境，自動適應(yīng)調(diào)整參數(shù)，一次性實現(xiàn)厚40mm、寬60mm的高強鋼多層單道焊接，解決了鉆桿方頭焊接這一全球行業(yè)難題。

現(xiàn)場工人表示，機器人相當(dāng)聰明，焊縫的位置存在偏差，焊接方法就會立即調(diào)整，且質(zhì)量不會有任何偏差。

目前，工廠里小到一塊鋼板的分揀，大到10多噸桅桿裝配，已全部可由機器人自動化完成。北京樁機工廠工藝工程師侯勤華介紹：“機器視覺系統(tǒng)，真正賦予了機器適應(yīng)環(huán)境、柔性完成任務(wù)的能力。”數(shù)據(jù)顯示，較改造前，工廠焊接、裝配、機加等核心工序作業(yè)效率分別提升130％、100％、68％，在同樣的廠房面積產(chǎn)值翻了一番。

18年前，當(dāng)時年僅18歲就來這里做鉗工的北京樁機制造管理經(jīng)理夏聞世表示，以前裝配螺栓靠人一個一個地放上去，一個一個地擰緊，再一個一個地手動檢測，一個力矩不到位就要返工，“現(xiàn)在，從螺栓抓取、放置、擰緊，實現(xiàn)全自動化，而且自動化防錯，那效率翻了不知道多少倍”。

智能制造帶來的是生產(chǎn)效率的飛躍。北京樁機燈塔工廠生產(chǎn)節(jié)拍加快了不止4倍，7天就能交付一臺旋挖鉆機，月產(chǎn)能更是翻了一番達到300臺，現(xiàn)代化、無人化、自動化、數(shù)字化、智能化在這里得到了集中的搭配與融合。

三一集團高級副總經(jīng)理、北京三一智造科技有限公司總經(jīng)理李梁健表示，2020年，北京樁機工廠銷售78億元，比2019年增長59%，總體生產(chǎn)設(shè)備作業(yè)率從66.3%提升到86.7%，平均故障時間下降58.5%，“現(xiàn)在還在不斷升級改造”。

2020年，三一重工利潤居行業(yè)全球第二，人均產(chǎn)值超過全球工程機械“老大”卡特彼勒，躍居行業(yè)第一，北京樁機工廠的人均產(chǎn)值更是高達1072.8萬元。

三一重工遠(yuǎn)不滿足于此。代晴華稱，未來，在北京樁機燈塔工廠要實現(xiàn)百人百億的高效率目標(biāo)。

三一重工總裁向文波介紹，三一集團正在加速推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型，3000名產(chǎn)業(yè)工人，實現(xiàn)3000億元銷售額，是未來5年的目標(biāo)。

三一重工北京樁機“燈塔工廠”實景

燈塔工廠最大的意義是

機器讓人變得更好，人讓機器變得更好

燈塔工廠帶來的不僅是效率的提升和產(chǎn)能的翻倍。值得重視的是，在三一的燈塔工廠里，工人與機器設(shè)備的關(guān)系正在悄然發(fā)生著改變。

代晴華認(rèn)為，燈塔工廠最大的意義，并不是讓機器取代人，而是機器讓人變得更好，人讓機器變得更好。

夏聞世說：“以前做裝配鉗工，干的是重體力活，人確實很累，效率也不高，隨著機器設(shè)備不斷升級，人也越來越輕松，現(xiàn)在做裝配，主要是看機器。”

董明楷告訴《中國經(jīng)濟周刊》記者，2018年時，焊工裹得嚴(yán)嚴(yán)實實，帶著焊槍和噴槍，在高溫、粉塵的環(huán)境里工作，“他們是真的不容易”。改造以后，“稍微有點操作經(jīng)驗的工人，通過培訓(xùn)，適當(dāng)學(xué)一些編程，就可以操作機械手，工作環(huán)境已經(jīng)非常好了”。

“在工廠內(nèi)，基于5G+AR設(shè)備的‘人機協(xié)同’技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。物料分揀、銷軸裝配等傳統(tǒng)勞累活、危險活不再需要人力操作，全部由機器人高效完成?！倍骺f。

不光是讓工人從繁重的體力勞動中解放出來，代晴華指出：“現(xiàn)在，智能制造在數(shù)字時代幫助我們的生產(chǎn)效能得到了極大的提升，解決了很多的勞動力問題，而與此同時，節(jié)省下來的勞動力，又可以把重點放在人工智能的維護和運用以及人類經(jīng)驗的傳承上。”

代晴華介紹，旋挖鉆機轉(zhuǎn)桿上面的一個對接焊口焊接難度非常高，原來的400多名焊工中只有兩位工人能夠承擔(dān)這項任務(wù)，因此，他們成為全廠重點保護對象，生產(chǎn)很忙的時候，這兩位工人必須加班加點工作，否則轉(zhuǎn)桿就會供不應(yīng)求，整個工廠的生產(chǎn)進度就被拖住?！八诵菀院笳l來干這個活呢？老工人的技巧怎么傳承下去呢？”代晴華說。

現(xiàn)在，人工智能徹底突破這一瓶頸。

董明楷介紹：“我們的做法是把所有工人的經(jīng)驗，實現(xiàn)參數(shù)化和軟件化，固化到機器人里?！蓖瑫r，通過強大的人機協(xié)同，機器人AI還能學(xué)習(xí)熟練工人的技能和手法，并作為教具“以老帶新”，最終實現(xiàn)技能傳授和工廠“老師傅”工匠精神的傳承?！斑@個核心焊接工序的產(chǎn)能，取得了數(shù)十倍的增長。”代晴華接受《中國經(jīng)濟周刊》記者采訪時說。他表示，走過這一步之后，原來的工人轉(zhuǎn)型成為工程師，機器負(fù)責(zé)干活，人負(fù)責(zé)創(chuàng)新，而人的創(chuàng)新為機器的效率提供了持續(xù)不斷的進步的可能?！八裕覀冋f燈塔工廠讓人和機器之間形成了一種協(xié)同關(guān)系，而不僅僅是一個體力的替代關(guān)系?！彼f。

三一提出的目標(biāo)是，從現(xiàn)在的30000名工人向30000名工程師轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)出歷史上最優(yōu)秀的產(chǎn)業(yè)工程師。

三一重工北京樁機“燈塔工廠”實景

穿越周期，“‘中國制造’已經(jīng)開始領(lǐng)先了”

在三一集團董事長梁穩(wěn)根看來，北京樁機工廠成為世界燈塔工廠,是三一的新名片,是三一數(shù)字化轉(zhuǎn)型的里程碑,是三一成為智能制造先驅(qū)的關(guān)鍵一步。

自2018年啟動數(shù)字化轉(zhuǎn)型以來，三一集團燈塔工廠建設(shè)已經(jīng)投入達150億元。代晴華介紹：“燈塔工廠的未來發(fā)展，我們已經(jīng)做了很詳細(xì)的規(guī)劃，首先是把三一集團全國乃至全球的40多家工廠，一個一個升級到北京樁機燈塔工廠一樣的水平。同時，還要啟動重點工廠，比如說北京樁機工廠，進一步升級到3.0的水平，也就是從制造生產(chǎn)的智能化，要全面走向以數(shù)字驅(qū)動的生產(chǎn)管理的智能化，以及物流配送的智能化，這是已經(jīng)啟動的燈塔工廠3.0規(guī)劃?！?/span>

身處工程機械這一周期性比較強的行業(yè)，梁穩(wěn)根還指出，數(shù)字化是穿越周期的法寶。

董明楷對《中國經(jīng)濟周刊》說：“工程機械是典型的離散制造，在行業(yè)周期里面，繁榮期需要大量人員，低谷期往往需要控制人員數(shù)量。這就導(dǎo)致制造成本高，市場響應(yīng)速度慢。當(dāng)市場需求起來的時候，生產(chǎn)能力跟不上；當(dāng)生產(chǎn)能力上來，市場需求可能過去了?！?/span>

初步完成智能制造改造以后，北京樁機工廠在市場波動前就頗為淡定。董明楷表示，樁工機械今年前幾個月都是淡季，工廠不需要裁員；四季度生產(chǎn)旺季來了，也不需要招人，只要開動機器，產(chǎn)能就上來了。

代晴華指出，完成智能制造改造以后，三一就擺脫了周期的束縛。2011年，三一集團的員工7萬余名，其中一半以上是工人，銷售額最高是750億元。隨著智能制造程度的不斷深化，2020年銷售額是上個周期峰值的一倍以上，達到了1368億元，一線工人卻減少了一半多。“如果未來3000人完成3000億元，我們基本上不會受周期的影響了?！?/span>

梁穩(wěn)根認(rèn)為，穿越工程機械行業(yè)周期的另一個法寶是國際化。

2021年上半年，三一集團國際銷售收入同比大幅增長80％，其中，增幅超過100％的國家地區(qū)有50個，包括法國、俄羅斯、印度、越南等。

李梁健認(rèn)為，之所以能實現(xiàn)如此高速的增長，智能制造提升三一產(chǎn)品的全球競爭力是重要因素?！案鷩H同行來比，三一的制造與數(shù)字化水平已經(jīng)處于領(lǐng)先水平，至少是同一位置。”李梁健說。

向文波表示：“我們希望通過三五年的努力在海外再造一個三一重工。過去我們重點放在發(fā)展中國家，像非洲、東南亞、南美的一些國家；下一步，我們將把重點放到發(fā)達國家，包括美國、澳大利亞、加拿大和一些歐洲國家。”

在談到三一數(shù)字化轉(zhuǎn)型的未來規(guī)劃時，代晴華透露，三一集團的智能制造模式已經(jīng)開啟了全球化的布局，包括美國工廠都會采用三一樁機的燈塔工廠方式來建設(shè)。

代晴華還談到，不久前，三一美國工廠建設(shè)方案來了一次中外PK。一個方案是由日本企業(yè)的專家做出來的，另一個是三一自己的燈塔工廠方案?！耙槐?，我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，‘中國制造’已經(jīng)開始領(lǐng)先了。他們做的方案里面光是管理人員，就是我們設(shè)計方案里管理人員的3～5倍?！?/span>

目前，中國已經(jīng)是全球燈塔工廠數(shù)量最多的國家，三一重工北京樁機燈塔工廠是重工行業(yè)第一座燈塔工廠。

基于這一成功模式，李梁健說：“不僅是在三一集團鋪開智能制造燈塔工廠的建設(shè)，我們也在向行業(yè)輸出智能制造，為供應(yīng)鏈端、客戶端提供智能制造的升級服務(wù)。幫助他們?nèi)ヌ嵘?，幫助他們降低成本，幫助他們改善質(zhì)量。事實上，降低他們的成本，提升他們的質(zhì)量，也是幫助我們提升了競爭力?！?/span>

然而，相對于三一集團150億元的投入規(guī)模，眾多中小型制造企業(yè)能否承擔(dān)向智能制造升級的成本？

代晴華算了一筆賬，三一集團的150億元看起來投入很大，但是分解到每個單元是能承受的。在北京，一個工人的人工成本，工資加上五險一金等福利，一年基本上要20萬元，3年就是60萬元，而且工資每年還上漲。“我們機器人是多少價格呢？便宜的大概10多萬，貴的60萬～70萬。一個機器人工作站造價便宜的五六十萬，貴的100多萬，算下來一般3年左右可以收回改造的費用?！贝缛A說。

在樹根互聯(lián)股份有限公司副總裁劉偉光看來，無論是三一集團，還是處于1.0狀態(tài)的中小企業(yè)，都能夠享受到智能制造的賦能。

事實上，北京樁機燈塔工廠也可以說是在1.0狀態(tài)起步。代晴華坦言，2019年改革之前，工廠大量的設(shè)備都是老舊設(shè)備，是“聾、啞、傻”，“既沒有數(shù)據(jù)輸出不能說話，也聽不懂什么指令，是‘聾’，更不要說它有什么系統(tǒng)，就是‘傻’”。

通過樹根互聯(lián)的“根云平臺”連接起這些“聾、啞、傻”設(shè)備之后，代晴華說：“連起來還是有巨大的作用，把所有設(shè)備的利用率提升到了67%。”

代晴華預(yù)測，3到5年內(nèi)，中國的中小企業(yè)將普遍能夠享受工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，特別是5G技術(shù)帶來的無線工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造的成果，真正實現(xiàn)由制造大國轉(zhuǎn)向制造強國。