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未來工廠離我們還有多遠?
十幾年前,一部科幻大片《我,機器人》,講述了在2035年人與機器共存,智能機器人大面積成為人類伙伴和生產工具的故事。在那個世界里,機器人可以幫助人們上班、生產、制造、清掃、搬運甚至于帶娃遛狗。
事實上,當年在很多好萊塢的科幻大片中,類似的人機協同,機器人成為社會運轉重要生產力量的橋段,屢見不鮮。只不過那會兒的人們,大多數會覺得這些畫面,僅僅是為了契合科幻主題的熒幕藝術。
但人們沒有想到的是,十幾年來,科學技術飛速進步,很多當年電影中的元素正一一實現。以大型工廠為例,機器人幫助生產力提升的故事,正在不少地方上演。熒幕中人機相處的場景,似乎也不再遙遠。
人少效率卻很高的工廠
在南京濱江,中興通訊的5G智能制造基地里,便構造出了這樣一個人機協作的世界。
以往工廠流水線上密密麻麻的安裝工人,換成了一只只精準高效的機械手臂;以往過道里來來往往的搬運工人,變成了一輛輛自動找人找貨的AGV(無人搬運車)小車。
廠區內常見的人,則化身成了在數字化大屏幕前“操縱”這一切的工程師。拇指戳一戳屏幕,一套套數據指令發出,各種機器便開始了有序的運轉。
生產過程中大量機器的導入,相較于傳統的制造流程,在大幅提升生產效率的同時,也減少了能源的消耗和溫室氣體的排放。
據濱江基地負責人介紹,工廠每分鐘可以生產5套基站設備,承載了中興通訊發往全世界60%以上5G基站的生產。而該工廠規劃的新型數據中心,相較于傳統方案,每年卻能給工廠節省約3000萬度電。
自動化程度提升對員工的解放也是顯而易見的。
不少工作十幾年的老員工在接受采訪時表示,以前每天工作需要走兩三萬步,躬身數小時,現在機器的介入降低了大量重復性體力勞動,讓他們有更多的時間來提升自己和兼顧家庭。一些新進入工廠的年輕人則表示,這樣干凈的工作環境,顛覆了他們以往對工廠的認知。
更高效、更綠色、更具人性關懷,也讓這個工廠自誕生以來便收獲了諸多榮譽,如國家發改委新基建5G創新提升工程、工業互聯網產業聯盟(AII)重點實驗室、5G應用產業方陣(5GAIA)創新中心、2021世界5G大會“十大應用案例”等等。
而在最近工信部主辦的第四屆“綻放杯”5G應用征集大賽上,該工廠首創的“用5G制造5G”創新實踐又榮獲了一等獎的好成績。
5G技術貫穿始終
超強的生產制造能力背后,是基于1張面向行業的5G工業專網+2個自研的協同制造云平臺、園區管控平臺+N種可復制的能力場景。通過網絡的連接加場景的結合,這些機器才能夠順暢地跑起來,源源不斷對外輸出生產力。
目前,中興的濱江工廠共規劃了16大類超過60項的5G+工業創新應用,覆蓋生產運營的所有環節,欲打造云、網、業三位一體的行業標桿。也就是說,中興打造的這個濱江工廠除了核心的5G網絡外,還涵蓋了終端、平臺和上層應用等端到端的完整產業生態。
據了解,濱江工廠廣泛應用了輸送線、機器人、AI、數字孿生、大數據等先進技術,涉及應用包括5G云化機器視覺、5G云化AGV、XR遠程單板維修操作指導、360度VR全景生產環境監控、產線數字孿生、無線看板、望聞問切機器人等等。
正是借助這樣一個基于5G網絡的數字化智能制造系統,中興通訊濱江工廠才得以通過精益化、柔性化、自動化、智能化升級,逐步從“日光工廠”向“晨光工廠”,甚至“黑燈工廠”演進。
中興通訊方面透露,濱江工廠在產線人員減少28%的情況下,關鍵工序的不良率卻降低了46%,裝配質量漏檢率降低了80%,產線的調整周期也縮短了20%。
根據西門子的測評報告,中興通訊濱江工廠的數字化典型應用總體水平為2.5,高于業界平均2.0,精益成熟度總體水平為2.6,高于業界平均1.9,智能制造水平走在業界前列。
2021年11月,工信部對外發布了《“十四五”信息化和工業化深度融合發展規劃》,旨在加速新一代信息技術向制造業各領域滲透,推進傳統行業的數字化改造升級。實際上,近些年以5G為代表的信息技術,已經在不少行業得到了應用,尤其是工業制造領域。
比如,除上述提及的通信行業,像金屬冶煉行業,通過連接5G網絡的視覺平臺,可以代替人遠程監測高溫的冶煉池;采礦行業,接上5G專網的設備,可以實現遠程控制和監控,保障井下作業人員的安全等等,都是通過5G技術賦能行業的經典例子。
工廠能力的橫向復制
仔細觀察你會發現,盡管不同行業的生產方式和產品輸出并不相同,但在一些制造的流程上,不少傳統制造卻有一定的相通性。比如都需要人力反復、高強度地上下物料、搬運貨物、安裝復檢等等。而這些似乎都有望用5G技術,結合機器設備來升級替代。
據了解,中興通訊在做好自身濱江工廠運營的同時,正將自己建設濱江工廠的經驗和技術對外輸出,部分方案和產品已在不少行業得到了應用。
例如,中興通訊推出的業界首發內置5G模組的5G云化AGV,實現了整條產線物流的無人化轉運配送。在入選2021年工信部5G+工業互聯網五大行業十大典型場景同時,幫助了鄭州格力、四川通服等客戶實現了柔性配送。
其自主研發的基于5G MEC(邊緣計算)的機器視覺平臺,可利用5G大帶寬的特性,實現高清圖片視頻回傳,通過云化部署,擺脫了傳統工控機的模式,目前已在柳鋼、茅臺等企業得到復制。
此外,公司打造了一條低時延的5G云化PLC小站自動化產線,由于在低延時、不丟包等方面的出色表現,該PLC控制的應用,也成功在寶鋼、云南神火等企業的生產過程中得到了植入。
為讓自身在5G技術領域的能力復制能夠實現最大化,中興通訊還將濱江工廠進行了對外開放,目前已接待了上千家企業事業單位、上萬人員的參觀學習。
在濱江工廠項目的基礎上,中興通訊還建立了“5G+工業互聯網安全實驗室”、“5G+工業確定性網絡實驗室”、濱江牧龍實驗室以及5GA Openlab等多個重點實驗室,成為公司面向行業合作的重要窗口。
黑燈工廠的實現還有多遠
在中興通訊,濱江工廠作為5G應用創新標桿,制訂了“數字濱江”、“智能濱江”、“極致濱江”三個階段的發展目標,力求在5年后達到生產、運營管理全面極致優化,逐步實現黑燈工廠運作。
所謂的黑燈工廠,簡單理解就是生產制造的全面無人化。不過從業內來看,完全做到無人化短期并不現實。
因此,目前對黑燈工廠的定義,一般指的是一種高度數字化,設備智能化的工廠,可以通過工業互聯網平臺,在后臺巡檢管理整個生產流程,通過數據分析平臺,合理規劃能源管理,讓工廠能夠真正達到降本增效。
從這個角度來看,類似中興濱江工廠這樣,通過數字化改造的制造基地,實際上已基本具備了黑燈工廠的雛形。尤其是針對流水線上大量重復性的人力勞動,實現了“機器換人”的全面升級,提高生產效率的同時,也減少了能源的不必要浪費。
實際上,中興通訊設計了“日光”、“晨光”、“黑燈”三種智能生產模式,希望未來持續進行迭代,逐步逼近黑燈模式,引領數字化轉型。
自疫情出現后,這些年世界各國經濟都受到了不同程度的沖擊,人力密集型的傳統制造行業更是雪上加霜。
不過,像中興這樣早期已規劃,并實施了工廠數字化改造的企業,受影響的程度卻極其有限,甚至公司不少財務數據還達到了歷史最佳,展現出了強大的經營韌性。
2021年,在國家追求雙碳目標的大背景下,天然具備高效清潔、綠色低碳的數字經濟備受推崇。工信部、發改委以及各地方政府都出臺了不少政策,來支持和推進數字產業化和產業數字化的發展,其中便有提及打造一批技術水平高、示范作用顯著的智能制造示范工廠。
政策和產業的雙向加持下,相信以完全無人化黑燈工廠為藍本的未來工廠定會成為現實。未來每一臺設備的生產、制造、運輸、監控、檢測都將有可能由機器人或代碼來完成。有條不紊的產線上,設備自帶的指示燈或許就是黑燈下的唯一光源。
- 責任編輯: 張建鑫 
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