三一重工：聪明工厂丨眼疾手快会思考的柔性“灯塔”

9月27日，世界经济论坛（WEF）正式发布新一期全球制造业领域“灯塔工厂”名单，三一重工北京桩机工厂成功入选，成为全球重工行业首家获认证的“灯塔工厂”。

5G+工业互联网、机器视觉、工业AI打造的高度柔性生产，让这里成为全球重工行业智能制造“灯塔”。

机器视觉！

精密组装“灯塔工厂”

走进装配柔性岛，满是日夜不停歇的机器人。附近只看得见一两名工程师，在机器连成的生产线间偶尔走动。与一般车间不同，这个负责大件组装的产线相当安静。三一智能制造研究院院长董明楷介绍：“以前这条生产线上满满都是人。”

图丨柔性装配岛

在这里组装的桩机动力头重达数吨起，是桩机的核心部件。依托5G高清传感器，重载机器人准确地将大件送入机台，几分钟内就实现了精准组对，误差仅0.3mm。

而在过去，这道工序只能靠人工“吊龙门”完成，不仅劳动强度大，效率也比较低。

“这样超大部件的无人化装配，在行业尚无先例”。董明楷介绍，5G高清传感器就是机器的“慧眼”，每秒可产生100万个三维数据坐标，拥有强大的感知和运算能力，“有了它，无论什么型号的大大小小零件，机器人都能实时得到场景深度信息和三维模型，作业时自动修复偏差”。

目前，这一条柔性装配线可以满足3吨到16吨所有动力头的生产，自动化率70％，产能翻倍，因磕碰导致的质量缺陷已全部杜绝。

图丨柔性焊接岛

在焊接工作岛内也是同样的场景。机器人通过激光“观察”坡口环境，自适应调整参数，一次性实现厚40mm、宽60mm的高强钢多层单道焊接，解决了钻杆方头焊接这一全球行业难题。

现场工人表示，机器人相当聪明，焊缝的位置存在偏差，焊接方法就会立即调整，质量不会有任何偏差。

2019年，桩机灯塔工厂改造项目启动，全面引入工业立体视觉系统，借助2D/3D视觉传感技术、AI算法以及高速的5G网络，桩机工厂实现了智能工业机器人在大型装备自适应焊接、高精度装配等领域的深入应用。

目前，工厂里小到一块钢板的分拣，大到十多吨桅杆装配，已全部可由机器人自动化完成。

大象跳舞！

为行业作出灯塔示范

图丨三一桩机“灯塔工厂”内部

桩工机械作为重型装备，其生产模式属典型的离散制造，多品种、小批量、工艺复杂。更大的挑战在于工件复杂，又大又重又长，例如170多种钻杆中最长27米重达8吨，20多种动力头最重达16吨。

经过自动化、数字化、智能化升级后，三一桩机工厂共有8个柔性工作中心，16条智能化产线，375台全联网生产设备。基于树根互联工业互联网平台，生产制造要素实现全连接，整个工厂已成为深度融合互联网、大数据和人工智能的“智慧体”。

首先，三一桩机工厂有一个“智能大脑”——FCC（工厂控制中心），它也是整个工厂智能制造的核心。通过FCC，订单可快速分解到每条柔性生产线，每个工作岛，每台设备，每个工人，实现从订单到交付的全流程数据驱动。沿着数据流程，产品能够“了解”自己被制造的全过程和细节。

图丨可视化大屏

图丨基于5G的双AGV联动

智慧物流的实现，则交给了聪明的货物搬运“飞毛腿”——AGV小车。在精准授时、低时延的5G无线工业专网保证下，行业首创2台AGV“双车梦幻联动”，实现27米超长超重物料的同步搬运和自动上下料。

图丨智能立库

“大脑”“眼睛”“飞毛腿”高效协同分解任务，智慧工厂的“双手”也在同步飞速运转。在工厂内，基于5G+AR设备的“人机协同”技术已得到广泛应用。物料分拣、销轴装配等传统劳累活、危险活不再需要人力操作，全部由机器人高效完成。

同时，通过强大的人机协同，机器人AI还能免编程学习熟练工人的技能和手法，并作为综合教具“以老带新”，最终实现技能传授和工厂“老师傅”工匠精神的传承。

图丨三一桩机“灯塔工厂”内部

在后台，由树根互联打造的“根云平台”也在日夜不停计算，它要根据工厂里3600多个数据采集点收集的工业大数据，为每一道工序，每一个机型、甚至每一把刀具等匹配最优参数，优化生产节拍。

三一智能制造研究院院长董明楷介绍：“今天的桩机工厂就是一个脑子聪明、眼疾手快的工程师，实现了工匠精神与经验的参数化与软件化”。

高度柔性生产，让生产潜能得到极大发挥。相比于改造前，桩机工厂在同样的厂房面积产值翻了一番，总体生产设备作业率从66.3％提升到86.7％，平均故障时间下降58.5％。目前，该工厂可生产近30种机型，“柔性智造”水平全球领先，实现了“大象跳舞”。

2020年，三一桩机工厂的人均产值已达到1072.8万元，是全球重工行业当之无愧的“灯塔标杆”。

董明楷表示，桩机“灯塔工厂”在行业率先采用“工业4.0”标准，打造了全球行业智能工厂的标杆，为全球行业其他“灯塔工厂”建设作出了积极表率和示范。