【科学强国】数字中国新愿景！从“灯塔工厂”看数实融合

　　当前，中国制造业正处于转型关键期。“灯塔工厂”由世界经济论坛和麦肯锡咨询公司共同遴选，旨在选出具有榜样意义的“全球工业4.0”示范者。因其在生产网络和更加广泛的领域积极推广先进技术，同时提升生产效率、系统韧性和可持续性，代表当今全球制造业领域智能制造和数字化最高水平，被誉为“世界上最先进的工厂”，已累计评选出132个先进工厂标杆，其中中国50家，居全球首位，“灯塔”引领效应显著。

　　在智能化时代来临的今天，数字化转型不是中国制造业的“选择题”，而是关乎企业长远发展的“必修课”。面对产品订单的大量性、差异性及快速生产等实际生产问题，怎样利用数字产线、柔性产线等新的生产技术，探索中国制造业实现更高水平数字化转型的新路径，构建自身竞争力，已成为当前全球智能制造研究的重要内容之一。

联想集团合肥产业基地 供图/受访者

　　加快数实融合步伐，推动新型工业化发展

　　党的二十大报告指出，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。当前，5G、大数据、人工智能等技术正不断与工业融合发展。这不仅是新兴技术与传统技术的融合，更是新型生产要素与传统要素的融合。从工业制造到工业“智造”，数字经济和实体经济的深度融合正推动传统产业加快转型升级，催生新产业、新业态、新模式，积极建设现代化产业体系，为构建新发展格局和推动经济高质量发展提供有力支撑。

　　各地纷纷“出招”推进制造业数字化转型，以“鼎新”带动“革故”。安徽标明未来3年“数字安徽”的行动路径，提出到2025年，实现全省重点行业规模以上制造业企业数字化改造全覆盖、规模以下制造业企业数字化应用全覆盖；江苏明确加快制造业数字化转型，其中苏州市今年将安排专项资金24亿元用于产业核心技术攻关、智能化改造等；上海计划到2025年，工业机器人密度提高100台/万人。

　　据了解，“灯塔工厂”的四项评选标准包括实现重大影响、成功整合多个案例、拥有可扩展的技术平台、在关键推动因素方面表现优异。尤其是近年来，“灯塔工厂”的评选标准增加了“减少温室气体排放”和“准时交货率提高”，更注重大规模数字化转型和可持续发展，充分反映当下全球地缘政治风险、数字化发展趋势、气候变化等重大议题挑战对先进制造提出的新要求。

　　新技术加持，为智能制造“提速”

　　面对激烈的成本和质量竞争，以及巨大的需求波动和不断增长的产品定制需求，联想集团合肥产业基地（以下简称联宝科技）作为全球最大的智能计算设备研发和制造基地，是面对“超大规模、超级离散、超快速度”挑战叠加的“三超工厂”。通过部署30多个4IR柔性自动化和数字化用例，在每天处理8000笔客户订单，且80%都是单笔小于5台的定制化需求情况下，它仍然实现了45%的劳动生产率提升。

　　联宝科技智能制造群组和智能制造解决方案群组总经理曲松涛接受《小康》杂志、中国小康网采访时表示，联宝科技在常年应对波峰波谷交织的复杂交付需求过程中，逐步构建起了独特的“联想尖峰制造模式LPM”，打造兼具柔性、敏捷性和高质量保障的智能制造标杆工厂，成为“灯塔工厂”网络中极具全球竞争力的中国制造业模式之一。

　　据其介绍，2017年，联宝科技开启智能制造的发展之路，分为自动化阶段、从自动化到数字化阶段以及从数字化到智能化阶段。目前经过十余年的深耕，已完成了从自动化到数字化的转化，正处在向智能化过渡的阶段，在全产业链结各方面均取得了阶段性成果。

　　自动化方面，联宝科技建有自动化原材料和成品仓储系统，实现原材与成品的高效有序作业；打造无缝对接物流网络，产品销往全球126个国家和270多个重点城市。按照工业互联网理念设计建造拥有完整自主知识产权的智能标杆线“哪吒线”、“水星线”，其数字化、智能化、自动化水平处于行业领先地位。在智能制造领域已获得121项授权专利。建设过程中，通过对非标自动化设备进行模块化、标准化设计，采用乐高模组式线体快速组合、搭建，实现毫秒级响应及微米级精准运动控制，进而实现同系混产、快速换型，以强大的柔性制造能力支撑来自全球客户的多样少量的大规模定制需求。

　　数字化方面，联宝科技实现了智造端到端的数字化运营管理，以IoT、5G、AR/VR、大数据、人工智能等技术为基础，全面采集工厂端到端运营数据，对制造运营指标进行多维度、多层级的实时分析与动态管理，以数据驱动业务流程重构及生产资源合理再分配，实现关键运用场景的数字化、可视化管理。

　　质量方面，联宝科技秉承“智能驱动、源头预防”理念，运用智能化、数字化技术构建质量管理生态，通过质量云平台、统计过程控制、智能测试系统等实现质量风险预警与动态监测。它拥有国家CNAS认证的权威实验室，可执行16大类1000多项测试，覆盖产品全生命周期测试需求。

　　新工艺技术方面，联宝科技开发低温焊接技术、芯片低温后焊技术及液态无基保护膜技术等，助力关键物料供应、生产效率提升与绿色制造。低温焊接技术大大降低了产品生产环节的能源消耗和温室气体排放，全面应用后每年将为基地节省电能340余万千瓦，二氧化碳排放减少超过2400吨，相当于每年植树13万棵。生产调度系统智能排产根据订单情况进行生产调度的调整，减少了生产线的闲置，每年可以节省2700兆瓦的电力，每年可减少2000多吨二氧化碳的排放，相当于种植了11万棵树。

　　产业链数字化方面，联宝科技落地联合排产、供应云、质量云平台等数字化解决方案，采用精准计划、智能排产和供应协同云平台等系统，通过智能生产调度，生成最优资产规划和人力规划，并满足定制需求，提供业界领先的交付能力。并同生态系统内的300+供应商建立战略合作伙伴关系，将数字化、智能化解决方案输出给上下游供应商和合作伙伴。

　　打造4小时产业圈，带动上下游供应商发展，助力合肥先进制造产业集群建设和区域经济发展。目前，追随联宝科技到安徽联动发展的产业链合作伙伴已达70余家，实现60%以上的机构料件本地化供应，不断优化产业集群效应，带动当地经济发展。

　　为行业打造可复制、可推广的先进制造“范本”，深入实施智能制造工程，巩固优势产业领先地位，打造中国制造新名片贡献力量，依托千亿级产业规模及全球高效的供应链等优势，联宝科技于2019年成为NVIDIAJetson生态全球推荐的合作伙伴，并携手生态伙伴共同推出了覆盖智慧交通、AMR、智能制造、智慧安防等行业众多应用场景的解决方案。

　　重工业制造的数智化迭代

　　当前，全球重工业仅有两家“灯塔工厂”，且这两家均由三一重工打造。

　　根据公开信息，三一重工的数字化涉及灯塔工厂建设、电动化无人设备研发、工业软件应用、业务流程数字化、数字中台建设、组织模式创新。过去三年，三一重工将超过150亿元的研发费用投入到新产品、新技术中，这一投入比例在重工业中位居前列。

　　入选“灯塔工厂”的三一重工长沙18号工厂，世界经济论坛官网上给出的理由为，“应对重工行业市场周期性波动、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%”。麦肯锡灯塔工厂专家团队认为，该工厂在最难的领域，在无先例情况下，用创造性思维打通了核心技术，难能可贵。

　　18号工厂占地10万平方米，是我国工信部首批智能制造试点示范工厂。2018年，三一在18号工厂最先启动“灯塔工厂”建设，迈出探索智能制造转型的第一步。在投入5亿元资金、突破55项关键技术、攻克上千项难题后，18号灯塔工厂项目于2020年圆满达产。与改造前相比，18号工厂产能提升123%，人员效率提升98%，整体自动化率升至76%，可生产多达263种机型。工厂的多项原创技术方案迅速在三一集团其他45个工厂全面推广。目前，基于树根互联工业互联网平台，18号工厂里9大工艺、32个典型场景均实现了“聪明作业”。

　　在机加中心，运用数字孪生技术，阀块机加作业的精度误差由0.1毫米刷新至10微米级；装配中心，大到72米长的臂架，小到2毫米的螺丝等，全部由机器人自动化装配完成；智能物流系统，可实现10万多种不同类型零件的自动搬运和上下料，准时交货率达99.2%；钢板的切割和分拣完全交由拥有3D视觉的人工智能机器人完成，将精度提升至1毫米的同时，生产周期缩短60%。

　　在攻克设备难关、技术壁垒，实现生产智能化、数字化的同时，三一集团又把目光投向管理体系建设。随着远程办公软件使用的不断深入，工厂已将其应用到更多的生产环节中。在落实企业6S（整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全）体系时，受制于互联网设备的延迟和作业环境的复杂，现场突发的异常很难被准确捕捉并推送给责任人。为解决这个问题，三一集团在18号工厂安装了630个摄像头，全天候观察厂区出现的突发情况并自动抓拍，再通过远程办公软件上传至云平台（三一数智化底座）自动推送给系统管理员。6S专员、管理人员和班组长都会及时收到消息提示。

　　“建立健全6S体系，既能对生产过程中的浪费严加约束，又能帮助建立更为安全、可靠的操作环境。6S体系已经成为我们管理工厂的基础性指标。”三一重工智能制造总部副总监刘岩表示，对比6S体系建成前后泵送指标发现，人均产值提升127%，生产交付周期缩短51.6%，单位产值制造费用占比下降至43%。

　　启动数字化转型以来，三一集团依托工业互联网操作系统，以“灯塔工厂”建设为核心，构建了智能产品、智能制造、智能运营等场景，以数智化重构并驱动业务发展，提升企业整体数智化能力与核心竞争力。

　　“身处工程机械这一周期性比较强的行业，数字化是穿越周期、应对挑战的法宝。”三一集团董事长梁稳根说。

　　在智能产品方面，三一集团打造了5G遥控挖掘机、无人起重机、无人压路机和无人搅拌车；在智能运营方面，企业实现了互联网营销、智能供应链、智能设计；在智能服务方面，企业通过对70余万台海量设备的工况等状态进行数据分析，将服务延伸至世界各地的客户终端市场，并持续创造更大价值。同时，通过深入挖掘、分析大数据，三一集团基于工业互联网操作系统，打造了业内著名的“挖掘机指数”，在实现智能服务的同时，为行业发展走势提供判断依据。

　　工业互联网是推动中国制造向中国智造升级的重要支撑。近5年来，中国工业互联网全面融入45个国民经济大类，产业规模迈过万亿元大关，行业赋能、赋值、赋智作用日益凸显。

　　中国工业互联网研究院总工程师张晓彤说，从更深层次看，工业互联网与新一代信息技术的同频共振，正拓展出融合创新的广阔前景，赋能更多行业焕发出高质量发展的蓬勃生机。

　　业内专家预计，今后15年，将是中国“工业互联网”和“智能制造”等新一轮工业革命核心技术发展的关键时期，中国制造将迎来跨越式发展。

　　来源：《小康》杂志2023年4月下旬刊

　　作者：孙媛媛

　　编辑：刘彦华

　　审核：龚紫陌