“燈塔工廠”是指在第四次工業(yè)革命背景下，將數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)由小范圍試點(diǎn)推向大規(guī)模應(yīng)用并獲得巨大財務(wù)收益的成功企業(yè)，是具有榜樣意義的“數(shù)字化制造”和“工業(yè)化4.0”示范者，也被譽(yù)為“世界上最先進(jìn)的工廠”。目前，全球共有189家“燈塔工廠”，廣州有3家工廠位列其中，分別是廣汽埃安番禺智能生態(tài)工廠、寶潔廣州黃埔工廠和美的空調(diào)廣州南沙工廠。

　　廣汽埃安智能生態(tài)工廠是全球唯一新能源車領(lǐng)域的“燈塔工廠”，這座工廠為何全球領(lǐng)先?它蘊(yùn)藏著哪些高科技元素?本期《科技周刊》，記者將帶大家進(jìn)行實(shí)地探訪。

　　廣汽埃安番禺智能生態(tài)工廠

　　廣汽埃安番禺智能生態(tài)工廠目前是新能源汽車領(lǐng)域全球唯一一座“燈塔工廠”，它代表新能源汽車制造產(chǎn)業(yè)中智能制造和數(shù)字化的最高水平。工廠內(nèi)，600多個機(jī)器人正在按照設(shè)定好的程序“熱火朝天”地工作，工廠共部署了40多個第四次工業(yè)革命用例，為客戶提供超過10萬種配置選項(xiàng)，同時，工廠的生產(chǎn)效率能提高50%，交付時間縮短33%，一次驗(yàn)收合格率提高8%，制造成本降低58%。

　　據(jù)廣汽埃安智能生態(tài)工廠第一智造中心總裝車間品質(zhì)技術(shù)組組長孫濤介紹，目前工廠的年標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能是20萬輛新能源汽車，“這里的生產(chǎn)節(jié)拍是53秒，每53秒就有一輛車從一個工位到下一個工位，這也意味著每53秒就有一輛車下線。”

　　“燈塔工廠”為何如此高效?得益于高智能、高柔性、高效率、高質(zhì)量和低碳環(huán)保這5大優(yōu)勢。

　　高智能

　　多個加工站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全機(jī)器人操作

　　在高智能方面，工廠集成了人工智能、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人技術(shù)，還有包括先進(jìn)的工藝流程設(shè)計(jì)技術(shù)，質(zhì)量管理、物流運(yùn)輸?shù)闹悄芑鉀Q方案等，這一切都讓工廠非常智能化。

　　在總裝車間，汽車會經(jīng)歷200多個加工工位(站點(diǎn))，其中很多站點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)了無人化、全機(jī)器人操作。

　　前后擋風(fēng)玻璃安裝站就是一個多機(jī)器人融合的工位，從零件上料，到視覺定位、涂膠，再到安裝、膠型檢測，以及最后的玻璃搭載，均實(shí)現(xiàn)全自動化。值得一提的是，涂膠檢測完后，還會有兩個機(jī)器人對車身的鈑金進(jìn)行掃描，在確認(rèn)鈑金、玻璃涂膠都沒問題后，汽車才能“出站”。

前后擋風(fēng)玻璃安裝站是一個多機(jī)器人融合的工位。

　　輪胎安裝站也是一個無人工位，輪胎經(jīng)過專門的輸送鏈來到工位，5臺機(jī)器人設(shè)備會分別搭載不同的輪胎，“每個機(jī)器人會安裝汽車的一個輪子，我們會根據(jù)客戶訂單需求，有的車要裝備胎，有的車沒有，如需安裝，第5個機(jī)器人就會把備胎投放到汽車的備胎池里，若車輛的訂單沒有備胎，機(jī)器人則不會工作。機(jī)器人夾取輪胎后，同樣會對車身進(jìn)行視覺掃描，完成比對后才會把輪胎裝上去。”孫濤說。

　　高柔性

　　生產(chǎn)線可滿足多車型混合生產(chǎn)

　　“燈塔工廠”的生產(chǎn)線高度柔性化，兼容度非常高。最多時一條生產(chǎn)線上可以兼容七八款車型的混流生產(chǎn)，既可以生產(chǎn)SUV，也可以生產(chǎn)后驅(qū)、前驅(qū)、四驅(qū)的轎車。

　　站在“燈塔工廠”的二樓平臺上，工廠的大部分工位都能盡收眼底。孫濤指著下方說：“生產(chǎn)線上，我們前一輛車是白色的，后一輛車就是酒紅色的，前一輛車用的是常見的平開車門，后一輛車又是酷炫的旋翻鷗翼門，整條生產(chǎn)線上的車輛配置、用戶定制的內(nèi)容都不一樣，這就是高柔性化。”

　　那么，柔性化生產(chǎn)線是如何實(shí)現(xiàn)的?孫濤介紹，它主要依托于大數(shù)據(jù)云平臺，以及數(shù)字化生產(chǎn)指示的MES系統(tǒng)支持。此外，傳統(tǒng)的汽車主機(jī)廠，生產(chǎn)線兩邊往往擺滿了零件，但“燈塔工廠”的生產(chǎn)線更加緊湊，每個工位零件不需要送到生產(chǎn)線邊。“我們直接放在生產(chǎn)線上的箱子里，根據(jù)訂單配置，每一輛車箱子里的零件都不一樣，這些零件在上線之前已經(jīng)根據(jù)生產(chǎn)隊(duì)列做好了排序。”

　　高效率

　　每道生產(chǎn)工序用時不到一分鐘

　　每53秒就有一輛車從一個工位到下一個工位，智能化和柔性化給“燈塔工廠”帶來了高效率。孫濤介紹，在“燈塔工廠”最快的時候，一輛車從白車身過來到整臺車下線僅需四五個小時。“工廠焊裝所用的激光螺旋焊、一體式熱成型的工藝技術(shù)，以及工程編程，都能提高造車的整體效率。”孫濤說。

　　目前，“燈塔工廠”內(nèi)20%的物流搬運(yùn)作業(yè)實(shí)現(xiàn)了無人化的AGV自動駕駛小車搬運(yùn)，這在實(shí)現(xiàn)少人化、提高效率的同時，也凸顯了工廠的人性化。“超過10公斤的零件都會被認(rèn)為是大物作業(yè)，這方面我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了100%的全自動搭載和運(yùn)輸，不需要人力進(jìn)行操作。”

　　“在‘燈塔工廠’，臟活累活都讓機(jī)器人干。特別是在底盤區(qū)，我們能實(shí)現(xiàn)重近1噸的電池自動上料和搭載，這樣重的電池，要用人去拉或搬運(yùn)是不現(xiàn)實(shí)的。工廠的高度自動化，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。”孫濤介紹道。

不到一分鐘就能完成一道工序。

　　高質(zhì)量

　　車輛生產(chǎn)數(shù)據(jù)全程可追溯

　　“燈塔工廠”在實(shí)現(xiàn)高智能、高效率的同時，也進(jìn)一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　數(shù)據(jù)上云，進(jìn)一步保障了新能源車的質(zhì)量和售后服務(wù)能力。在“燈塔工廠”，生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程全程可追溯。如汽車玻璃涂膠的軌跡數(shù)據(jù)、輪胎安裝的數(shù)據(jù)都會被全流程記錄，“甚至擰一顆螺絲用了多少扭力也可以被追溯。”

　　至于汽車的關(guān)鍵零部件，如整車的三電、智能駕駛模塊，在出廠時均配置二維碼，實(shí)現(xiàn)全生命周期可追溯。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)全程可追溯。

　　低碳環(huán)保

　　太陽能可解決工廠50%用電

　　車間屋頂上方鋪滿了太陽能電池板，在光照充足的條件下，可以滿足工廠日常50%的用電量，這些太陽能電池板年發(fā)電量可超過2000萬千瓦時。

車間屋頂鋪滿太陽能電池板。

　　降低工作強(qiáng)度

　　再造工人價值

　　孫濤介紹，“燈塔工廠”最大程度地解放了人力。當(dāng)然，目前工廠內(nèi)還有線束安裝、飾板安裝等工藝無法實(shí)現(xiàn)自動化，因?yàn)榘惭b這些零部件需要一定的手法和技巧，但越來越多的崗位已經(jīng)可以用自動化取代，“這樣可以把人從重復(fù)的簡單勞動中解放出來，實(shí)現(xiàn)工作強(qiáng)度的降低和工人價值的再造。”

　　未來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，“燈塔工廠”還將加載其他一些自動化模塊甚至人形機(jī)器人技術(shù)，“我們希望打造一個高效率的‘傻瓜型’汽車生產(chǎn)線，盡量不讓工人浪費(fèi)體力精力，讓生產(chǎn)效率越來越高。”

　　孫濤透露，今年，工廠開始設(shè)計(jì)更多增程車型，進(jìn)一步提高新能源車的續(xù)航能力，“這樣，我們整個生產(chǎn)線也會改造并加載新的工位模塊，這在‘燈塔工廠’其實(shí)是比較容易實(shí)現(xiàn)的。”

　　“燈塔工廠”

　　“燈塔工廠”被稱為“世界最先進(jìn)的工廠”，這一概念由世界經(jīng)濟(jì)論壇(WEF)與麥肯錫公司于2018年聯(lián)合提出，旨在甄選和表彰那些通過大規(guī)模應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、云計(jì)算和機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)，在生產(chǎn)效率、資源利用率和可持續(xù)發(fā)展能力方面取得突破性提升的制造業(yè)企業(yè)。“燈塔”一詞寓意這些工廠作為行業(yè)創(chuàng)新的標(biāo)桿和方向指引，推動制造業(yè)邁向數(shù)字化與智能化的新高地。

　　“燈塔工廠”代表了全球制造業(yè)智能制造和數(shù)字化的最高水平，涉及汽車制造、化工、食品加工、電子產(chǎn)品制造等35個行業(yè)。

　　截至目前，全球共有189家“燈塔工廠”，其中有80家位于中國，廣東總數(shù)達(dá)10家，分布在廣州、深圳、佛山、中山四城，廣州、深圳、佛山各三家。

　　《廣東省制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出，打造智能工廠和“燈塔工廠”，到2025年全省“燈塔工廠”數(shù)量超過5家，如今已翻倍完成。

“燈塔工廠”的生產(chǎn)線兼容度高。

　　深入開展“人工智能+”行動

　　“燈塔工廠”不僅自身具備優(yōu)秀的生產(chǎn)能力，也帶動產(chǎn)業(yè)鏈中的上下游企業(yè)走向智能制造。除廣汽埃安番禺智能生態(tài)工廠外，寶潔廣州黃埔工廠和美的空調(diào)廣州南沙工廠也入選了世界“燈塔工廠”，記者發(fā)現(xiàn)，這兩家智能制造工廠的生產(chǎn)效率同樣驚人。

　　寶潔廣州黃埔工廠利用人工智能、柔性自動化和數(shù)字孿生技術(shù)，對價值鏈上多個系統(tǒng)進(jìn)行整合，將庫存和物流成本分別降低了30%和15%，三年內(nèi)的準(zhǔn)時交付率達(dá)到99.9%。美的空調(diào)廣州南沙工廠則利用第四次工業(yè)革命技術(shù)實(shí)現(xiàn)勞動效率提高28%，單位成本降低14%，訂單交付期縮短56%。

　　在剛剛結(jié)束的廣州市高質(zhì)量發(fā)展大會上，智能制造成為關(guān)鍵詞。廣州提出要深入開展“人工智能+”行動，建設(shè)國內(nèi)領(lǐng)先的人工智能大模型應(yīng)用示范區(qū)，培育一批國家級智能制造示范工廠。

　　據(jù)了解，廣州的智能制造發(fā)展得到了強(qiáng)大的科技支撐，廣州在智能制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用了數(shù)字孿生和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些技術(shù)為制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了重要驅(qū)動力。例如，通過數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建三維虛擬模型，可以對生產(chǎn)線布局、設(shè)備配置和工藝流程進(jìn)行精準(zhǔn)模擬和優(yōu)化，從而提高設(shè)計(jì)效率，降低試錯成本。在生產(chǎn)過程中，數(shù)字孿生技術(shù)通過集成各類設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線的全面監(jiān)控和實(shí)時優(yōu)化。

　　此外，廣州的智能制造工廠通過人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的智能化管理。例如，利用實(shí)時數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)能夠自動識別生產(chǎn)瓶頸，并基于仿真和優(yōu)化算法提出改進(jìn)方案。這種實(shí)時反饋和優(yōu)化機(jī)制，有效提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。此外，廣州在機(jī)器人和自動化技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)展。

　　未來，廣州將繼續(xù)在智能制造領(lǐng)域加大技術(shù)創(chuàng)新力度，推動人工智能、數(shù)字孿生、機(jī)器人等技術(shù)的深度融合。同時，廣州還將進(jìn)一步完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)，構(gòu)建集研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用和服務(wù)于一體的智能制造體系。

多站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全機(jī)器人操作。

　　科學(xué)家解前沿

　　溫浩然廣東省科學(xué)院智能制造所數(shù)字化制造技術(shù)中心主任、高級工程師

　　工業(yè)軟件和管理工具對智能制造至關(guān)重要

　　廣東省科學(xué)院智能制造所的前身為廣東省科學(xué)院自動化工程研制中心，長期致力于自動化、信息化、數(shù)字化和智能化領(lǐng)域的研究，重點(diǎn)關(guān)注智能機(jī)器人、智能在線檢測、激光與增材制造、裝備可靠性及數(shù)字化制造技術(shù)等智能制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備。

　　廣東省科學(xué)院智能制造所數(shù)字化制造技術(shù)中心主任、高級工程師溫浩然介紹，中心目前在四個領(lǐng)域具備明顯優(yōu)勢：分別是生產(chǎn)線自動化中工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的整體設(shè)計(jì)和成套落地、3D打印領(lǐng)域金屬增材制造的研發(fā)、AI領(lǐng)域中的工業(yè)視覺與聲學(xué)識別技術(shù)以及工業(yè)軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

　　溫浩然指出：“工業(yè)軟件長期以來是制造業(yè)的‘卡脖子’問題。我們中心在流程行業(yè)的工業(yè)軟件領(lǐng)域取得了一定突破。我們設(shè)計(jì)的MES制造執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)合AI建模與大數(shù)據(jù)技術(shù)，顯著提升了系統(tǒng)功能。高效的工業(yè)軟件和管理工具對智能制造至關(guān)重要。它不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的透明化和服務(wù)的智能化，還能通過AI機(jī)器學(xué)習(xí)持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝與質(zhì)量檢測手段，緩解行業(yè)痛點(diǎn)。”

　　據(jù)其透露，其團(tuán)隊(duì)目前正在協(xié)助花都區(qū)一家民營新材料企業(yè)，推動其成為行業(yè)智能制造的新標(biāo)桿。該項(xiàng)目依托工信部發(fā)布的智能制造成熟度模型及梯度培育目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)全程咨詢規(guī)劃與總承包。“這個智能工廠將應(yīng)用先進(jìn)的智能制造技術(shù)，致力于打造成行業(yè)領(lǐng)先的‘數(shù)字工廠’。”

　　溫浩然認(rèn)為，廣州對智能制造的高度重視和支持為行業(yè)發(fā)展提供了有力保障。政府已出臺一系列引導(dǎo)政策和激勵措施，其中不少獎補(bǔ)政策在國內(nèi)居于領(lǐng)先地位。

　　2024年10月，廣州市成功入選第二批中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型試點(diǎn)城市。為加速推進(jìn)新型工業(yè)化，計(jì)劃到2026年底，廣州將完成不少于710家中小企業(yè)的數(shù)字化改造，并確保這些企業(yè)達(dá)到二級及以上的數(shù)字化水平。（廣州日報新花城記者：武威 圖：王維宣）