2023年1月,世界经济论坛(WEF)公布最新一批“灯塔工厂”名单,全球有18座工厂入选,其中8家来自中国,截至目前,中国的“灯塔工厂”增至50座,持续排名全球第一。

在被称为“钢铁裁缝”的离散制造行业,产品及工序相对复杂,造出“灯塔工厂”更是难上加难。凭借“有条件要上,没有条件创造条件也要上”的实干劲头,中国还是造出了全球重工行业仅有的2座“灯塔工厂”:三一北京桩机工厂(2021年9月入选)、三一长沙18号工厂(2022年10月入选)。

(资料图片仅供参考)

灯塔工厂代表着当今全球制造业领域智能制造和数字化最高水平,也是一项勇闯“无人区”的探索。在市场上还没成熟的解决方案之时,仅凭技术堆砌无法解决问题,三一重工便携手树根互联思考如何将多个数字系统打通、将技术融合应用,创造性地打造属于中国的重工行业灯塔工厂。在这之前,树根互联的根云实践还成功应用在北京福田康明斯发动机有限公司。巧合的是,三一重工北京桩机工厂和福田康明斯发动机还是北京全市仅有的两家“灯塔工厂”。

连续打造多座灯塔工厂,这意味着,树根互联已经形成了一套成熟的“灯塔工厂”建设方法论。由其打造的、自主可控的工业互联网操作系统——根云,成为灯塔工厂依托的“数字化转型新基座”,支撑着全局智能化运维。

根云之上“盖”灯塔工厂:人均产值世界顶尖

位于湖南长沙经济技术开发区的18号工厂,是工信部首批智能制造试点示范工厂,2022年入选全球制造业“灯塔工厂”名单。在这里,等离子切割机正根据不同指令切割不同形状的钢板,切割完成后的钢板由机械手臂分拣、抓取到不同的分装框中,再由自动运输机器人运送到指定位置;加入视觉识别模块的智能焊接机器人在有条不紊地进行焊接;多台自动引导运输车满载物料不间断地运输……

一台泵车有2200个零件,生产完成要经过196道工序。在根云工业互联网操作系统的实时连接与毫秒级的计算分析之下,一切复杂工序都化繁为简,在各自的数字化系统里有序展开,也在以根云为核心构建的“灯塔网络”里互相支持彼此响应。

在焊接工艺,长达几米的大零件进行机器人焊接,位置要精确到毫米。最初,三一尝试了很多方法,由图形识别到高精度工装识别,尝试了几个月后,最终将这些方法融合在一起,采用焊枪定位的方法才实现了大型零件的精准定位。

项目组通过机器人将焊枪触碰大型零件的各个点位,再通过空间坐标进行融合计算,逐渐修正零件定位,最终通过技术创新与工程实践结合实现工艺数字化。

就这样,基于根云工业互联网操作系统,三一完成了下料、焊接、机加等九大工艺数字化,18号工厂由此迎来脱胎换骨的蜕变:在这里,每台泵车从原材料起就有一张专属“身份证”,由MOM“工厂大脑”全程智能调度,实现“一张钢板进,一台泵车出”的智能制造全要素落地。

钢板的切割和分拣完全交给了拥有3D视觉的AI机器人,将精度提升至1毫米同时,周期缩短60%,材料浪费减少了近一半。

2021年,18号工厂的人均产值1471.13万元,每一平方米效益15.4万元,两项核心数据均为全球重工行业的“灯塔标杆”。

世界经济论坛官网上这样介绍三一18号工厂的入选理由:“为应对重工行业市场的周期性波动、多品种小批量及重型部件生产挑战,三一充分利用柔性自动化生产、人工智能和规模化的IIoT,建立数字化柔性的重型设备制造系统。最终实现工厂产能扩大123%,生产率提高98%,单位制造成本降低29%”。

操作系统底层技术:可快速批量打造“灯塔工厂”

从福田康明斯全球“灯塔工厂”,到“全球重工行业首座灯塔标杆”三一重工北京桩机工厂,再到“世界泵王”18号灯塔工厂,工业互联网操作系统早已摸清灯塔工厂建设路径,可助力中国制造快速构建“灯塔网络”,批量制造“灯塔工厂”。

工业互联网透过跨行业跨领域的赋能,进阶为打造一个平台型产品,这背后,平台通用能力对企业降低转型门槛至关重要。树根互联打造的“根云”工业互联网操作系统,本质上是把企业数字化转型时需要的公共能力和数字化转型的成熟应用沉淀下来,并支撑制造企业快速拥有建设以及复制“灯塔工厂”的硬实力。

不得不提到操作系统背后的根云联邦架构,这是一种为全球化布局的制造业提供跨洲跨国、集团管控、 园区自治、数据合规的工业操作系统技术,可有效解决大型制造业集团多园区、多工厂乃至全球化部署的数字化管理核心痛点。

要知道,18号工厂光占地面积就达到10万平方米,涵盖9大工艺、32个典型场景;同样,在三一桩机工厂,就有8个柔性工作中心,16条智能化产线,375台全联网生产设备。如何将如此庞杂的组织有机组合在一起,就非常考验底层技术能力。

依托根云联邦架构,“灯塔工厂”顺利实现多园区分布式部署以及统一管理,如集团需要对各个事业部、各园区IoT平台进行统一管理,权限、组织、设备台账、设备模型等由集团统一管理和配置,集团侧能够统一实时地感知园区乃至事业部等各个层级的生产运营状态。

工业操作系统正展现出溢出效应。18号灯塔工厂多项原创技术方案已迅速在三一集团其他45个工厂全面推广,并先后支持了4062个考察团、10万人次的交流,实现数智化能力外溢。

三一重工董事长向文波透露,目前,三一46座数字化转型工厂正在借助第四次工业革命的前沿技术,打造智慧工厂蓝图,将智能制造拓展到产业链上下游环节。

这极大顺应企业从单个应用往全面数字化进行转型。“如果是单个应用,过去传统软件的开发模式、系统集成模式是可以应付的,但是面临全面数字化转型时,大家都会发现需要一个平台、一个操作系统,要到平台上面开发各种各样的工业APP,数据、资源要打通。”树根互联联合创始人、CEO贺东东说,如果需要跨企业做产业链数字化升级,更需要底层的数字架构支撑各种调度,平台则要具备管理、交付的能力。

他打了个比方,真正个性化的是上层应用本身,就像手机APP一样,功能千差万别,而树根互联提供的正是工业互联网领域的操作系统。

链主带动产业链,实现产业“连片式”智能化提升

我国制造门类众多,不同行业和企业的生产活动、行业特性、数字化基础都各不相同,需要针对企业特点灵活定制。而目前,树根互联已为装备制造、汽车整车及零配件、钢铁冶金等多个工业行业提供工业互联网服务。

树根互联沉淀的“灯塔工厂”建设经验,将推广到更多具备创建潜力的工厂中,推动更多工业互联网平台和优秀工业互联网企业集聚涌现,构建行业上下游产业链,建设相关行业工业互联网示范基地。

贺东东介绍,制造业的链路非常长,以建陶产业为例,仅仅卫浴五金件可以无限延伸,从采矿到炼钢,从钢铁材质到各种机加工,从陶土开采到烧纸,才会变成用户需要的零部件,工业互联网是一个网状结构、互为节点,进而延伸并覆盖整个制造业。

“也就是说,工业互联网带来的,不仅是企业内部管理的提升,还有整个产业链/产业集群的跃迁。”贺东东说。

作为工业互联网领域的“链主”企业,树根互联就和地方政府合作,推动小家电产业提升:在当地,这些小家电企业企业规模都不大,在电商时代遇到一个挑战:互联网上爆款频出,但当地的生产往往后知后觉,即便生产了也无法响应市场。

树根互联通过提供“根云”平台,把工艺设计师和算法模型等软件服务整合进来,把模具的生产厂家也纳入进来,从更大范围调用用全社会制造资源,进而从整体提升了当地产业链制造能力。

贺东东介绍,“灯塔工厂”作为制造业企业的先进示范,有望充分释放引领作用,树根互联将以整体解决方案等方式逐步推广数字应用、智能生产技术,带动中小企业数字化发展,从而推动产业链整体智能化水平提升。