日前，北京市昌平區南口鎮劉璃路進入三一重工南口工業園一廠，4萬平方米的大車間里只有十個現場工人，這些工人的角色都不是流水線上的知名工人一些身高超過3米的機器人正代替它們日夜擺動手臂上班過去，這里的工人數量一度達到1000多人
這大概是中國億萬制造企業中智能化水平最高的車間之一就在半個月前，被世界經濟論壇評為全球重工業第一燈塔工廠
那些幾百萬噸的巨型旋挖鉆機都是在這里生產，運往國內市場和海外多品種小批量生產的特點給這家工廠的智能化帶來了很大的困難，但盡管如此，這家工廠在兩年多的時間里還是以意想不到的速度進行了改造
三一集團董事，高級副總裁戴慶華領導三一集團30多家工廠的智能化生產大約三年前，這家機械巨頭啟動了一項宏大而昂貴的智能化改造計劃，而位于昌平的這家工廠只是起點三一計劃在未來將這家工廠的智能體驗移植到更多工廠
三大集團創始人，董事長梁穩根明確提出數字化改革前幾天，他在一次會議上判斷:我們認為，智能制造是三一事業發展的良好機遇和基礎，是一種非常新的工業文明智能制造將深刻改變人類社會，改變世界工業機器人，工業互聯網，5G等因素帶來的技術和成本，讓制造業的深度數字化，智能化成為現實戴慶華認為
戴慶華有一個明確的預測，未來三五年，包括中小規模的工廠在內的中國大量工廠將經歷智能化帶來的重大變革，一些基于平臺的工業互聯網技術的發展，將使這一切以越來越容易的方式實現。
也許有些概念真的需要更新在中國，黑燈工廠不再局限于概念，但技術正在重置車間中人和機器的角色
海陸空機器人。
從西邊進入一廠，是零部件設備和主機的流水線與以前的流水線不同，這里的生產線由工作島組成，相互獨立，通過一些移動機器人相互連接
在一個工作島上，有一個巨大的帶把手的桁架機器人通過安裝在機器上的eye ——攝像頭，可以在半空中找到并確定重達數噸的工件的精確方位，將其抓取，然后與重達十幾噸的桅桿實現精確對接
三一智能制造研究院院長董在車間介紹，桁架機械手就像機床一樣，也是利用數控設備精確識別位置并精確抓取，其精度在毫米級，就像控制機床控制裝配過程中的每一個位置和每一個動作與電子工廠中的固定，低位攝像頭不同，這里的攝像頭移動性強，高度高，同時空曠的工廠中不斷變化的光線給目標的準確識別帶來了更大的挑戰
先拍照，再做修正這里的視覺包括2D和3D2D是平的，3D也能認出它的輪廓知道這個位置是在另一個截面還是另一個平面，就能準確識別拍照計算位置后，系統會指導機械手如何抓取，抓取速度慢且穩定，需要控制董對說道
知名的汽車行業，3C，家電等行業也在一定程度上實現了自動化裝配，但不同的是，與工程機械相比，它們的工件較小，而且是批量生產的對于一個巨大的鉆機來說，車間內的攝像頭在到達一定高度之前是無法拍攝到每一個工件的，但是高度高，精度容易達到，這就對視覺識別的精度提出了很高的要求
桁架機械手旁邊是另外兩個關節臂機械手，它們相互配合，互不干擾董稱下面兩個機械手為陸軍，空中的桁架機械手稱為空軍——至于海軍，是指AGV在地面不同的工作島上來回穿梭，最后一個工作島的中桅由AGV運送到現在的工位，在那里自動裝卸，配合兩側的移位器完成
這個占地4萬平方米的工廠，2021年生產了價值78億元的打樁設備，比2019年增長了59%，這些設備都是由大大小小數百個機器人創造出來的數百萬噸的旋挖鉆機從這里運輸到中國和海外的高層建筑和橋梁
工廠現有8個柔性制造工程中心，10多條自動化生產線，375臺大型設備，其中機器人150多臺，目前還在升級改造中董對說道
日前，世界經濟論壇正式發布全球制造業燈塔工廠新名單，三一重工北京樁機廠成功入選全球重工業第一家認證燈塔工廠。
三一集團董事，高級副總裁戴慶華認為，燈塔工廠本質上是智能制造，是第四次工業革命提出的基于柔性制造的生產模式農耕時代工人是重體力勞動，蒸汽機的發明和電氣時代把重體力勞動變成了輕體力勞動智能制造將在數字時代進一步解放工人燈塔創造了人和機器之間的協同作用，而不僅僅是體力的替代品
戴慶華帶領該企業集團30多家工廠在國內外進行智能化升級大約三年前，三一集團發起數字化改革，在內部推進智能制造，投入超過100億元
從2019年到2020年，樁機廠克服了很多問題這樣的工廠必須采用柔性制造，董說由于單臺價格較高，全廠年產量在2000臺左右，是典型的多品種，小批量產品，有幾十個品種和一些型號，比如235或285型號，一次最多能下線五六臺在這樣的小批量中，機器人需要使用不同的樁如何適應它們也是一個考驗
生產線的原因。
不稱產線，而是改成工作島，這就是為了更加靈活地適配生產而形成的生產單元每個工作島相對獨立，根據分配的工序靈活配置，并通過移動機器人實現工作島之間的物流聯絡，以實現任務的實時安排，使生產更具備靈活性
怎樣做出一家黑燈工廠
代晴華回想起三年前這個工廠的樣子在2018年改造之前，車間里的景象一眼看去雜亂無章，堆滿物料和各種各樣的工具，彼時廠房內沒有任何設備的互聯
日前，根據三一集團的部署，這個工廠給工業互聯網服務平臺樹根互聯遞交了一項任務，即需要將車間內大量的聾，啞，傻的老舊設備，進行智能化改造聾，啞，傻意謂這些設備既沒有數據輸出，也不能說話，也聽不懂什么指令，代晴華將之稱為工業1.0版本到2019年，三一實現了對集團各工廠各類設備的連接，所有設備的整體利用率提升了100%
代晴華提到，中國的機床實際平均利用率有23%2019年他參觀了中航最先進的機件工廠，利用率能夠達到83%83%是過去30多位院士做了大量的工作，三一沒有這樣集中的頂尖資源，但也很快提升到了67%代晴華說
代晴華認為，在三一眾多的工廠中，這個工廠在規模上算是中小型，這能夠給中國的大部分中小規模企業帶來啟發在2020年舉辦的烏鎮世界互聯網大會上，代晴華做了一個大膽的預測，他認為，在三到五年內，中國的中小企業普遍都能夠使用工業互聯網，5G技術將給智能制造帶來巨大的改變這一切都將不再停留于設想
未來的大量中小企業，4G，5G的發展將給工業互聯網帶來巨大的好處它們不需要自建機房，聘用專業的IT人員，小企業甚至使用手機就能實現對設備的管理自己的設備，這背后，一些大型公司的工業互聯網的根平臺可以為這些中小企業低成本提供智能制造的成果應用，提供成熟的工業APP代晴華說
在變身黑燈工廠之前，這家工廠有1000多名員工，其中有大約400名焊工。
像轉桿上面的工位對接焊口，在生產很忙的時候，其中的兩位焊接工人就成為了重點保護對象這兩位工人必須加班加點工作，否則整個工廠生產不出來了現在機器人則將他們的技能轉移到了軟件當中，他們則轉而學習機器人的操作，機器人的性能在人機磨合中不斷得以優化，經此改變，這個工廠的核心焊接工序產能獲得了數十倍的增長代晴華介紹
這家工廠位于北京西北郊區，在這個寸土寸金的城市，人工的成本同樣昂貴，更關鍵的是，如同中國所有城市的制造車間一樣，技術工人的招工變得越來越難代晴華坦言，在北京這樣的地方做制造業，唯一的出路只能是機器替代人，生產管理智能化人工成本的支出以及招工本身的難度，這是制造業的普遍問題，不是某一家工廠能夠解決的
不止北京，十年前三一在上海也建了一個廠，上海市政府部門負責人問彼時的代晴華怎么應對大城市的成本和人工問題，代晴華的回答是，他們用300臺機器人替代了600名工人。
北京的這個工廠現在也用了數百臺機器人，但未來可能會更多，以替代大量的勞動力和企業發展的問題代晴華說
不過，機器人同樣需要成本，這也是工廠智能化改造中不得不面對的問題:讓機器人進場，從養人變成養機器人，企業就能夠負擔得起嗎。
代晴華的回答是肯定的:就像餐廳中已經出現機器人送餐，酒店使用機器人服務一樣，機器人是中國制造業轉型的一個重要工具并且，對于中小企業來說，這是能夠接受的成本機器人價格在逐年下降，現在已經比十年前有了大幅下降十年前一個機器手要30—50萬，國產化機器人時代的來臨，會將機器人的價格降到10萬元以下代晴華說
眼前的這家黑燈工廠看起來遠不是這家工程機械巨頭為了展示而樹立的示范工程，三一在打造這樣的一家工廠之前曾對成本進行過考量:代晴華說，盡管數字化改造的總支出達到一百幾十億元，但分解到每個單元依然是能夠承受的以在北京的成本為例，一位工人工成本加上五險一金和福利，基本上要20萬人民幣，三年靜態成本60萬，動態還不止機器人便宜的大概10多萬，貴的60—70萬，一個機器人工作站造價便宜的五六十萬，貴的一百多萬，算下來一般三年左右可以收回工廠改造的費用
盡管機器人替代了流水線上的工人，但新型的工廠意味著需要新型的工廠人才:他們既需要懂工業技術，又要懂軟件，還要熟悉業務流程董明楷介紹，三一為此花了很大的力氣，既做內部培養，也包括人才引進
過去三年中，這家公司從阿里巴巴，騰訊，百度，華為，京東等互聯網公司以及西門子這樣的知名國際公司挖掘了大量IT和其他相關高端人才，其智能研究總院的大部分人才都來自于IT領域或者工業企業。
董明楷本人即是從西門子過來他認為，三一的幾十個工廠雖都屬于傳統制造業，但這家公司本身具有較好的基礎，并提供了一種讓數字化技術在這里進行改造的良好環境
全面的改造
代晴華提到，一年前，燈塔工廠在啟動建設之后，舉辦了一項龐大的培訓計劃，給他留下留下深刻印象的是，不管是工人還是工地人員，都要學習機器人操作作業為此，三一集團在長沙三一工學院專門成立了機器人培訓基地為鼓勵員工學習機器人操作的積極性和成效，該公司制訂了可觀的獎勵性政策:工人學會機器人作業，就可以獎勵一萬元，工資也可以上漲一級
培訓的效果是顯著的，工人的技能得到大幅的提升，凡在生產現場的工人，90%以上都會操作機器人，三一智能工廠作業的水平也得以大幅的提升但同時也出現一個伴生的現象:這家公司的諸多智能制造人才，開始被外界關注并以更高的誘惑挖走
三一計劃，未來將其分布于全球的30多家工廠，最終一個一個全部升級到像樁機燈塔工廠一樣的水平，同時這家樁機工廠也還要繼續不短優化，使其制造的過程更加地流暢，對人的依賴越來越少。
代晴華認為，從訂單到最后的交付全流程，制造業的決策過程可以做到更加智能化。
為什么要不惜代價在整個集團進行這一曠日持久的改革。
數天之前，在一次會上，三一集團創始人兼董事長梁穩根判斷說:我們認為智能制造是三一事業發展的一個良好的機會和基座，并且它是一種非常新的工業文明智能制造將深刻地改變人類社會，改變這個世界
代晴華表示，除去招工難，以及人工成本的考量之外，制造企業也不得不考慮外部環境的風險事實上，做智能制造也在幫助抵御經濟，政治壁壘增加的國際貿易環境2020年之后，疊加新冠疫情這樣的突發事件，國際貨運成本驟增，這些因素都給國際貿易帶來了挑戰，對一家逐漸走向世界的中國制造企業而言，外部環境變化的影響在加大
代晴華還提到，工程機械是周期性產品，智能制造也在一定程度上對沖了周期帶來的風險上一個周期中，在銷售旺季時，生產高峰需要大量招聘工人，低谷則又要大量解聘工人，這給企業帶來巨大的負擔那時候三一集團的員工7萬名，其中5萬多人是工人智能制造讓我們對產業的把握不再依賴于人力，這個周期，我們的銷售額是上個周期的一倍以上，達到1368億元，但工人的數量在大幅減少如果未來3000人能夠完成3000億元的產值，那基本上企業不會再受周期的影響
三一對海外工廠的改造計劃目前已經進行了規劃代晴華透露，包括美國工廠在內的海外工廠都將采用這家燈塔工廠的方式來進行建設
這樣一個的黑燈工廠，其設計和建設完全由三一集團內部的力量完成，并沒有倚賴外部單位的協助。
代晴華提到，幾天前，他所在的工作組評審三一美國工廠提出的一個方案，該方案涉及的智能化改造由當年的日本專家做出，但代晴華發現，和三一目前在北京的這家燈塔工廠相比，前者已經開始落伍他們的方案中，光是管理人員，就是我們設計管理人員的3—5倍
但對于中國工廠眼下的智能制造道路而言，并不是沒有BUG代晴華坦言，目前制造業智能化真的問題還是工業軟件，目前國內運用的軟件主要還是來自美國，德國等
代晴華提到了云原生技術要對這些軟件進行替代，我們也找到了方向，新一代云原生技術給我們帶來了機會，這讓我們在構建新一代工業軟件上具備了后發優勢，不管是制造過程控制，5G云化控制，我們的云計算都是同一起跑線，甚至在某些領域還可以做到領先核心在于，這些復雜的工業軟件要轉化成云原生的工業軟件，還需要投入大量的人力物力，還需要中國一大批高級人才來作出共同的努力，這個是我們面臨的最大的挑戰他說
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