2020中国百强标杆智能工厂建设深度观察

标杆智能工厂的建设之“术”

    智能制造使能技术是推动智能工厂建设的重要工具和手段。e-works将智能制造使能技术划分为信息与通信技术、自动化技术、先进制造技术、企业管理技术和人工智能技术五大类，提出了智能制造使能技术的“五力模型”。标杆智能工厂通过五大使能技术在重点业务场景中交叉融合、集成应用，解决了业务痛点，实现了提质增效。

    （一）工业互联网：关键技术加速制造企业数字化转型

    工业互联网平台的核心是通过采集工业数据，实现数据的可视化、洞察与业务优化，赋能企业数字化转型。标杆智能工厂在工业互联网平台的业务模型、技术架构、商业模式、生态组织等方面进行了诸多探索与尝试。目前，较多应用在“设备物联+分析”或“业务系统互联+分析”等场景的数字化优化中。富士康精密工具智能工厂以IoT平台数据采集为基础，利用多源传感设备、智能装备，结合各类通信协议，接入各类异构设备、系统、产品及影像海量大数据，打造了跨边缘层、IaaS层、PaaS层和SaaS层的工业互联网应用体系。通过采集供应商零部件的相关数据，实现对零部件不良信息的报警，提升对供应商产品质量的监管；通过采集电子元器件表面贴装制造环节的信息（包括人员、设备、信息系统、物料等），结合制造经验与大数据分析，为生产过程提供实时监控、自动点检、快速决策、智能保养、透明化、扁平化管理；通过对生产的产线、设备的能耗数据采集，经由平台能耗大数据分析，实现对工厂能耗的精细化管理。

    （二）5G+MEC：云边深度融合赋能智能制造转型升级

    5G技术具有低时延、高速率、大连接特性，刚好契合了传统制造企业转型对无线网络的应用需求，能满足工业环境下设备互联和远程交互的应用需求。在工业AR/VR、上云、云化机器人等应用领域，5G技术更是重要支撑。此外，随着工业应用中需要实时处理的应用场景越来越多，边缘端开始承担越来越多的实时计算任务。奇瑞捷豹路虎成功开展了基于5G+MEC技术的智能拣选、MR眼镜虚拟装配、能源管理三大场景的验证。通过综合测试，工厂验证了在5G网络下，能够有效保障物流机器人的连续运动，MR眼镜在虚拟装配环节的视频流畅度，能源管理系统对于瞬时电压、瞬时电流实时不间断监控。未来，工厂将使用5G网络逐步替代有线连接和工业Wi-Fi，实现制造资源全要素的互联。

图2 奇瑞捷豹路虎智能工厂5G+MEC技术框架

    （三）工业机器人：自动化与柔性化提升的重要突破口

    机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”。在标杆智能工厂中，多种型号的工业机器人在一条生产线上进行混流生产和装配，它们承担着如焊接、检测等高难度、高精度的工作，以及搬运、上下料、装配、分拣等枯燥、机械化、高强度的工作。此外，部分工业机器人还与若干台加工中心、轨道输送设备、自动化立体仓库等组成智能加工单元，进行自动化柔性生产，全面提升加工效率。永钢固废利用工厂是一家对钢铁废渣进行转底炉处理的大型冶金固废回收加工工厂。为了避免因有害粉尘吸入而对人体造成的危害，工厂在原料抓取、装卸环节使用了远程自动模式的无人行车，借助3D扫描，实现危废物料的智能抓取。此外，工厂还应用锌粉自动收集机器人和AGV设备，实现锌粉收集环节的套袋、转运、入库的自动化。

    （四）人工智能：技术加持赋予智能工厂智慧的“大脑”

    随着人工智能技术的发展，机器视觉技术与AI结合，无疑是为设备或产线装上了锐利的“眼睛”和智慧的“大脑”，设备或产线被赋予了“感知”、“理解”、“学习”、“判断”的能力，这使工厂加速了“制造”向“智造”的跃升。深圳华星光电是国内大型智能显示面板制造基地。该工厂的面板产品要经过近40道工序、近100个检测站点，其中光学和点灯站点每天需要大量的人力判定超过200万张的图片。为了降低成本，加速产品良率提升，工厂将AI和机器视觉技术引入面板缺陷判别中，在每天几百万张图片量的生产线上，替代缺陷判别50%的人力，能在数毫秒内完成产品图像分析，比人工作业快数千倍，实现面板AI的智能化检测，年拦截效益近一亿元。

    （五）工业大数据：“让数据说话”深挖“不可见世界”价值

    基于工业大数据对复杂业务场景的数字分析，能够提升企业驾驭数据的能力，实现对业务的智能分析与决策优化，通过挖掘“不可见世界”的价值，打造企业创新驱动的来源。在标杆智能工厂中，工业大数据被较多地应用在设备预防性维修维护、工业参数调优、产品质量检测及预测等复杂场景中。一汽解放无锡柴油机惠山工厂基于加工中心实时运行的工业大数据，建立了机床主轴失效模型以及伺服轴失效模型，实现了行业领先的设备预测性维护。

    （六）VR/AR：创新"虚实融合"应用打破数字与物理边界

    随着虚拟化技术和可穿戴设备的成熟，VR/AR依托其沉浸式交互体验，打破了工厂物理作业的局限，正在迅速改变车间工人、技术服务人员和工程师们的工作模式。标杆智能工厂也越来越多地将VR/AR技术应用于辅助加工、远程诊断及培训体验等环节。爱立信南京工厂作为爱立信全球最大的新产品制造基地，每年新产品的引入带来了大量的产品培训工作，许多员工因此需要异地出差。为了高效沟通，降低差旅成本，工厂引入了5G+VR/AR培训与远程协助，大幅降低了差旅成本，并保障了项目进度。