聰明工廠丨眼疾手快會思考的柔性“燈塔”

2021.09.28

9月27日，世界經(jīng)濟論壇（WEF）正式發(fā)布新一期全球制造業(yè)領域“燈塔工廠”名單，三一重工北京樁機工廠成功入選，成為全球重工行業(yè)首家獲認證的“燈塔工廠”。

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、機器視覺、工業(yè)AI打造的高度柔性生產(chǎn)，讓這里成為全球重工行業(yè)智能制造“燈塔”。

機器視覺！

精密組裝“燈塔工廠”

走進裝配柔性島，滿是日夜不停歇的機器人。附近只看得見一兩名工程師，在機器連成的生產(chǎn)線間偶爾走動。與一般車間不同，這個負責大件組裝的產(chǎn)線相當安靜。三一智能制造研究院院長董明楷介紹：“以前這條生產(chǎn)線上滿滿都是人?！?/span>

圖丨柔性裝配島

在這里組裝的樁機動力頭重達數(shù)噸起，是樁機的核心部件。依托5G高清傳感器，重載機器人準確地將大件送入機臺，幾分鐘內(nèi)就實現(xiàn)了精準組對，誤差僅0.3mm。

而在過去，這道工序只能靠人工“吊龍門”完成，不僅勞動強度大，效率也比較低。

“這樣超大部件的無人化裝配，在行業(yè)尚無先例”。董明楷介紹，5G高清傳感器就是機器的“慧眼”，每秒可產(chǎn)生100萬個三維數(shù)據(jù)坐標，擁有強大的感知和運算能力，“有了它，無論什么型號的大大小小零件，機器人都能實時得到場景深度信息和三維模型，作業(yè)時自動修復偏差”。

目前，這一條柔性裝配線可以滿足3噸到16噸所有動力頭的生產(chǎn)，自動化率70％，產(chǎn)能翻倍，因磕碰導致的質(zhì)量缺陷已全部杜絕。

圖丨柔性焊接島

在焊接工作島內(nèi)也是同樣的場景。機器人通過激光“觀察”坡口環(huán)境，自適應調(diào)整參數(shù)，一次性實現(xiàn)厚40mm、寬60mm的高強鋼多層單道焊接，解決了鉆桿方頭焊接這一全球行業(yè)難題。

現(xiàn)場工人表示，機器人相當聰明，焊縫的位置存在偏差，焊接方法就會立即調(diào)整，質(zhì)量不會有任何偏差。

2019年，樁機燈塔工廠改造項目啟動，全面引入工業(yè)立體視覺系統(tǒng)，借助2D/3D視覺傳感技術、AI算法以及高速的5G網(wǎng)絡，樁機工廠實現(xiàn)了智能工業(yè)機器人在大型裝備自適應焊接、高精度裝配等領域的深入應用。

目前，工廠里小到一塊鋼板的分揀，大到十多噸桅桿裝配，已全部可由機器人自動化完成。

大象跳舞！

為行業(yè)作出燈塔示范

圖丨三一樁機“燈塔工廠”內(nèi)部

樁工機械作為重型裝備，其生產(chǎn)模式屬典型的離散制造，多品種、小批量、工藝復雜。更大的挑戰(zhàn)在于工件復雜，又大又重又長，例如170多種鉆桿中最長27米重達8噸，20多種動力頭最重達16噸。

經(jīng)過自動化、數(shù)字化、智能化升級后，三一樁機工廠共有8個柔性工作中心，16條智能化產(chǎn)線，375臺全聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)設備?；跇涓ヂ?lián)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，生產(chǎn)制造要素實現(xiàn)全連接，整個工廠已成為深度融合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能的“智慧體”。

首先，三一樁機工廠有一個“智能大腦”——FCC（工廠控制中心），它也是整個工廠智能制造的核心。通過FCC，訂單可快速分解到每條柔性生產(chǎn)線，每個工作島，每臺設備，每個工人，實現(xiàn)從訂單到交付的全流程數(shù)據(jù)驅(qū)動。沿著數(shù)據(jù)流程，產(chǎn)品能夠“了解”自己被制造的全過程和細節(jié)。

圖丨可視化大屏

圖丨基于5G的雙AGV聯(lián)動

智慧物流的實現(xiàn)，則交給了聰明的貨物搬運“飛毛腿”——AGV小車。在精準授時、低時延的5G無線工業(yè)專網(wǎng)保證下，行業(yè)首創(chuàng)2臺AGV“雙車夢幻聯(lián)動”，實現(xiàn)27米超長超重物料的同步搬運和自動上下料。

圖丨智能立庫

“大腦”“眼睛”“飛毛腿”高效協(xié)同分解任務，智慧工廠的“雙手”也在同步飛速運轉(zhuǎn)。在工廠內(nèi)，基于5G+AR設備的“人機協(xié)同”技術已得到廣泛應用。物料分揀、銷軸裝配等傳統(tǒng)勞累活、危險活不再需要人力操作，全部由機器人高效完成。

同時，通過強大的人機協(xié)同，機器人AI還能免編程學習熟練工人的技能和手法，并作為綜合教具“以老帶新”，最終實現(xiàn)技能傳授和工廠“老師傅”工匠精神的傳承。

圖丨三一樁機“燈塔工廠”內(nèi)部

在后臺，由樹根互聯(lián)打造的“根云平臺”也在日夜不停計算，它要根據(jù)工廠里3600多個數(shù)據(jù)采集點收集的工業(yè)大數(shù)據(jù)，為每一道工序，每一個機型、甚至每一把刀具等匹配最優(yōu)參數(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍。

三一智能制造研究院院長董明楷介紹：“今天的樁機工廠就是一個腦子聰明、眼疾手快的工程師，實現(xiàn)了工匠精神與經(jīng)驗的參數(shù)化與軟件化”。

高度柔性生產(chǎn)，讓生產(chǎn)潛能得到極大發(fā)揮。相比于改造前，樁機工廠在同樣的廠房面積產(chǎn)值翻了一番，總體生產(chǎn)設備作業(yè)率從66.3％提升到86.7％，平均故障時間下降58.5％。目前，該工廠可生產(chǎn)近30種機型，“柔性智造”水平全球領先，實現(xiàn)了“大象跳舞”。

2020年，三一樁機工廠的人均產(chǎn)值已達到1072.8萬元，是全球重工行業(yè)當之無愧的“燈塔標桿”。

董明楷表示，樁機“燈塔工廠”在行業(yè)率先采用“工業(yè)4.0”標準，打造了全球行業(yè)智能工廠的標桿，為全球行業(yè)其他“燈塔工廠”建設作出了積極表率和示范。