走进位于北京凤凰岭山脚下的桩机工厂，一座座重型设备鳞次栉比，AGV（无人搬运车）来去自如，机械手挥舞有序，这个偌大的无人工厂仿佛在演奏舒缓的“机器交响乐”。
如果将工厂比作大象，通过应用工业互联网等新一代信息技术，这头“大象”实现了“起舞”。十年间，无人工厂在中国完成了从无到有的转变，工厂里的工人则上演了从有到无的改变，这“有”和“无”之间，则见证了中国制造业转型升级的蝶变。
从“大规模生产”到“高度柔性”
“当时还是传统制造工厂的样子，4万平米的厂房内，充斥着机器的轰鸣声、刺鼻的焊接味，800多个工人爬上爬下，油污满身，月产能仅150台，生产周期长达30天。”三一智能制造研究院院长董明楷忆起当年时说道。
那时候，谁也想象不到，后来的桩机厂会脱胎换骨，一跃成为全球重工行业首个“灯塔工厂”，生产节拍加快了不止4倍，7天就能交付一台旋挖钻机，月产能更是翻了一番达到300台。
如今，在“智慧大脑”的指挥下，车间中一条条高度柔性的自动化生产线井然有条的运行着，工厂走向了节能降耗绿色发展之路。
图为北京桩机工厂
这种翻天覆地的变化，在投身制造业愈十年的吴志杰心里烙上了深深的印记，新一代信息技术带来的产业变革让吴志杰震撼不已。
“过去的工厂处于传统的规模化工业生产模式中，工厂的生产线相对固定单一，如今客户个性化、小批量的订单需求大幅提升，之前的工厂模式早就难以为继，迫切需要通过数字化升级实现柔性生产。”现任桩机工厂制造总监吴志杰向《中国电子报》记者坦言。
谈及桩机工厂数字化改造，吴志杰作为主要负责人对工厂数字化改造过程历历在目。
2018年，集团提出数字化转型战略，其中，桩机工厂的数字化改造被寄予厚望。2019年，桩机工厂开始“灯塔工厂”顶层设计和规划；2020年6月，北京桩机工厂开始动工建设“灯塔工厂”，2021年9月桩机工厂获得“灯塔工厂”认证。通过990多天的改造，桩机工厂实现了从传统的规模化生产到高度柔性生产的蜕变。
“我在生产一线待过，特别有感触。”吴志杰向记者娓娓道来，“单就焊接工艺而言，在钻杆方头焊接改造升级前，我们需要由人工进行多道焊接，这对焊接员工技能水平要求极高，且人工焊接质量一致性差、耗时长，局限于仅有的高级焊工能够操作。如今，通过数字化改造，我们建立了抗反光激光扫描和构建坡口数字化模型，采用自适应控制机器人摆动，实现了方头、接管等对接焊缝的自适应焊接。我们应用工业互联网等新一代信息技术，实现了工匠技能的软件化，参数化，这样可以让机器人实时接收准确的指令，最终实现了焊接质量一次性合格率100%，效率大幅提升。”
桩机工厂主要生产的是桩工机械，其生产模式属典型的离散制造，多品种、小批量、工艺复杂。更大的挑战在于工件复杂，又大又重又长，例如170 多种钻杆中最长27米重达8 吨，20 多种动力头最重达16 吨。
经过自动化、数字化、智能化升级后，三一桩机工厂共有8 个柔性工作中心，16 条智能化产线，375 台全联网生产设备，基于工业互联网平台，生产制造要素实现全连接，整个工厂已成为深度融合互联网、大数据和人工智能的“智慧体”。
“高度柔性生产工厂的潜能得到极大发挥。今天的桩机工厂就是一个脑子聪明、眼疾手快的工程师，实现了工匠精神与经验的参数化与软件化。”董明楷介绍说。相比于改造前，如今，桩机工厂可生产近30 种机型，焊接、装配、机加等核心工序作业效率分别提升了130％、100％、68％，在同样的厂房面积产值翻了一番。总体生产设备作业率从66.3％提升到86.7％，平均故障时间下降58.5％，劳动生产率提高85%，生产周期从30天缩短至7天，减少77%。
从“两班倒”到“空无一人”
在厨房电器领域，杭州老板电器股份有限公司（以下简称“老板电器”）赫赫有名，吸油烟机市场占有率高达47.7%，几乎占据半壁江山；嵌入式电蒸箱电商市场占有率高达40.16%，是线上渠道销售冠军；嵌入式蒸烤一体机则揽获了线下市场第一名的桂冠。
从一家诞生在杭州市临平螺蛳桥村的村办企业，成长为中国厨房电器领导品牌，老板电器的华丽转变还要从2010年开启的关键转型说起。彼时，根据世界银行数据，2010年中国制造业增加值超过美国，成为第一制造业大国。然而，制造业生产效率却有待提升。老板电器掌舵人敏锐地意识到“制造端需要一些变化”，开始尝试生产线“机器换人”。
图为老板电器无人工厂
“机器换人”就像是按动了一个“开关”，老板电器的智能制造转型之路由此展开。2013年，老板电器启动数字化工厂改造；2016年，建成厨电行业首家通过工信部认证的智能制造试点示范基地；2018年，老板电器智能制造科创园动工；2019年，老板电器开始与阿里云、浙江大学等公司、高校机构合作，打造行业内首个“无人工厂”；2021年，发布全国首个厨电行业5G无人工厂，并入选浙江省首批未来工厂名单。
位于杭州临平的老板电器三部茅山基地钣金/冲压车间，占地面积5万平方米，配有284台自动化设备，现已成为当地有名的“无人工厂”，每天都要接待好几批来参观学习的企业。据工厂的老工人回忆，2015年工厂刚建成时配有200多名工人，每天“两班倒”作业，“双十一”期间订单量大的时候则是“三班倒”。工人们一人一坑，生产过程中不能走动。一批钣金冲压完成后，另有工人用手推车或叉车把成品运到存放处。一条生产线配有一名线长，维持生产的正常运转。
现在放眼看去，偌大的工厂空无一人。但在车间二楼的指挥中心里，员工或坐在面对自己的电脑前，或者几个人站在20米宽的数据大屏前，密切关注着车间的各种状态。“我们从2012年开始尝试对这个钣金冲压车间进行智能化改造，在2016年的时候进行了自动化升级，自动化大概达到70%左右，到目前自动化真正达到100%，实现了无人化，平时我们都是关着灯作业的，所以也叫‘黑灯工厂’。”老板电器CMO叶丹芃介绍说道。
基于工业互联网平台搭建的“老板电器九天中枢数字平台”接管了厂内的284台自动化设备、上万个点位的数据。无人工厂被装上了“智慧大脑”，人工智能、云计算、大数据、5G、数字孪生等新兴技术被广泛应用到工厂产销环节中，把工人师傅们从枯燥乏味的、流水线式的生产线上解放出来，去做更高价值的工作。表面看是在生产过程中去掉人的参与，实际上在背后是无数高端智能与技术的交互。据阿里云工程师陈荥介绍，改造完成后，这所工厂的整体生产效率提高了45%，生产成本降低21%。
改变的不止是工厂，还有老板电器的工人们。29岁的徐桥军过去主要负责在产线上“接料”，只要产线不停，他就不能休息，现在经过培训转换了身份，已成了“无人工厂”的机器人调试师。31岁的白建强过去是一名激光刻膜工人，每天在不到一平米的工位上重复作业，现在他负责对近30台AGV物流机器人的行驶路线做定期优化，“管辖区域”超过一万平米。此外，还有“运维工程师”、“设备保养工程师”、“系统开发工程师”......他们戏称自己为新时代的“知识工人”。
老板电器总裁任富佳感慨道：“40年前，我的父辈拿着老虎钳创办工厂，艰苦创业直至‘企业上市’，现在我们已经完成了‘企业上云’，通过互联网 智能制造，企业可以像‘人脑’一样去思考，无人工厂不再是梦想。”
从“排放大户”到“环保标杆”
提及钢铁业，高能耗大排放是人们最深的印象，一排排高耸入云的烟囱是工厂的标配。十年前，在钢铁行业扎根多年的王耀东也是这么认为的。
如今，时过境迁，走进天津市新天钢德材科技集团下属企业新天钢冷轧薄板有限公司（以下简称“冷轧薄板公司”），一排排光伏组件整齐排列在面积为十万余平方米的厂房屋顶上，在阳光的照射下熠熠生辉。这个光伏发电项目通过10kV并网，采用“自发自用、余电上网”的模式运行，每年约生产800万千瓦时光伏电，相当于每年节约标准煤980吨，减排二氧化碳7000余吨，可以补充企业近4%的电力消耗。在工厂车间，各条生产线有条不紊地自动运转。通过树根互联根云工业互联网平台，就能将设备、车辆、人员、能耗等多项数据实时变化情况尽收眼底……这些对于王耀东而言是十年前未曾想到的。
现任新天钢冷轧薄板有限公司副总经理王耀东告诉记者，作为新天钢德材科技集团的一员，节能减排的难题曾经深深困扰冷轧薄板公司管理层。
在“双碳”背景下，新天钢德材科技集团制订了一系列低碳发展路线。作为新天钢德材科技集团的一员，冷轧薄板公司也参与了这场翻天覆地的巨变。于是，从2020年开始，该公司启动工厂数字化智能化改造。
“实现智能化改造后，工厂的运营成本降低了25%，报表统计效率提高30%，生产、销售等各个环节的决策效率提升了57%，整体制造及管理水平得到了质的飞跃，碳排放也相应地显著降低。”王耀东说道。
图为新天钢冷轧薄板有限公司生产车间
从“排放大户”到成为业内环保标杆企业；从设备故障频发导致生产中断，到核心生产设备实现AI预测性维护；从年亏损10亿元到盈利4.5亿元……焕然一新的背后，冷轧薄板公司“5G 智能工厂”的光环吸引到了同行的关注。
据悉，2022年冷轧薄板公司还将启动“5G 智慧工厂”项目二期建设，致力于达到生产要素数字化、部分天车操作无人化、基础岗位少人化、工序模型系统化、运作管控集中化、运营决策智能化。
基于此，冷轧薄板公司获评“福布斯中国2021年度中国十大工业数字化转型企业”，并入选天津市绿色工厂名单。对于整个集团来说，冷轧薄板公司的故事还只是一个小小的缩影。据王耀东透露，2021年企业每生产一吨产品排放0.17吨二氧化碳，比2013年的碳排放强度下降了30%。
“目前集团的数控中心、大数据监测体系等正在逐步建立完善，今年集团还将加大投入，向建设钢铁行业内环保A类企业的目标不断发力。” 新天钢德材科技集团总裁张银山憧憬着未来。
在“5G 工业互联网”的赋能作用下，越来越多的中国钢铁企业主动破题，走上了绿色发展的康庄大道。
作者丨徐恒 宋婧
编辑丨赵晨
美编丨马利亚
监制丨连晓东
