“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)技術由小范圍試點推向大規(guī)模應用并獲得巨大財務收益的成功企業(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，也被譽為“世界上最先進的工廠”。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域的“燈塔工廠”，這座工廠為何全球領先?它蘊藏著哪些高科技元素?本期《科技周刊》，記者將帶大家進行實地探訪。

　　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多個機器人正在按照設定好的程序“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，同時，工廠的生產(chǎn)效率能提高50%，交付時間縮短33%，一次驗收合格率提高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)技術組組長孫濤介紹，目前工廠的年標準產(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

　　多個加工站點實現(xiàn)全機器人操作

　　在高智能方面，工廠集成了人工智能、大數(shù)據(jù)、機器人技術，還有包括先進的工藝流程設計技術，質(zhì)量管理、物流運輸?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)，其中很多站點都實現(xiàn)了無人化、全機器人操作。

　　前后擋風玻璃安裝站就是一個多機器人融合的工位，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，均實現(xiàn)全自動化。值得一提的是，涂膠檢測完后，還會有兩個機器人對車身的鈑金進行掃描，在確認鈑金、玻璃涂膠都沒問題后，汽車才能“出站”。

前后擋風玻璃安裝站是一個多機器人融合的工位。

　　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臺機器人設備會分別搭載不同的輪胎，“每個機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，機器人則不會工作。機器人夾取輪胎后，同樣會對車身進行視覺掃描，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，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%的物流搬運作業(yè)實現(xiàn)了無人化的AGV自動駕駛小車搬運，這在實現(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為是大物作業(yè)，這方面我們已經(jīng)實現(xiàn)了100%的全自動搭載和運輸，不需要人力進行操作。”

　　“在‘燈塔工廠’，臟活累活都讓機器人干。特別是在底盤區(qū)，我們能實現(xiàn)重近1噸的電池自動上料和搭載，這樣重的電池，要用人去拉或搬運是不現(xiàn)實的。工廠的高度自動化，進一步提高了生產(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”在實現(xiàn)高智能、高效率的同時，也進一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　數(shù)據(jù)上云，進一步保障了新能源車的質(zhì)量和售后服務能力。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。當然，目前工廠內(nèi)還有線束安裝、飾板安裝等工藝無法實現(xiàn)自動化，因為安裝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的簡單勞動中解放出來，實現(xiàn)工作強度的降低和工人價值的再造。”

　　未來，隨著科學技術的發(fā)展，“燈塔工廠”還將加載其他一些自動化模塊甚至人形機器人技術，“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，工廠開始設計更多增程車型，進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’其實是比較容易實現(xiàn)的。”

　　“燈塔工廠”

　　“燈塔工廠”被稱為“世界最先進的工廠”，這一概念由世界經(jīng)濟論壇(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)模應用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、云計算和機器人等先進技術，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，對價值鏈上多個系統(tǒng)進行整合，將庫存和物流成本分別降低了30%和15%，三年內(nèi)的準時交付率達到99.9%。美的空調(diào)廣州南沙工廠則利用第四次工業(yè)革命技術實現(xiàn)勞動效率提高28%，單位成本降低14%，訂單交付期縮短56%。

　　在剛剛結束的廣州市高質(zhì)量發(fā)展大會上，智能制造成為關鍵詞。廣州提出要深入開展“人工智能+”行動，建設國內(nèi)領先的人工智能大模型應用示范區(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)展得到了強大的科技支撐，廣州在智能制造領域廣泛應用了數(shù)字孿生和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術，這些技術為制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了重要驅(qū)動力。例如，通過數(shù)字孿生技術構建三維虛擬模型，可以對生產(chǎn)線布局、設備配置和工藝流程進行精準模擬和優(yōu)化，從而提高設計效率，降低試錯成本。在生產(chǎn)過程中，數(shù)字孿生技術通過集成各類設備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)線的全面監(jiān)控和實時優(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，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的智能化管理。例如，利用實時數(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)化算法提出改進方案。這種實時反饋和優(yōu)化機制，有效提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。此外，廣州在機器人和自動化技術方面取得了顯著進展。

　　未來，廣州將繼續(xù)在智能制造領域加大技術創(chuàng)新力度，推動人工智能、數(shù)字孿生、機器人等技術的深度融合。同時，廣州還將進一步完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)，構建集研發(fā)、生產(chǎn)、應用和服務于一體的智能制造體系。

多站點實現(xiàn)全機器人操作。

　　科學家解前沿

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

　　工業(yè)軟件和管理工具對智能制造至關重要

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

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

　　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)軟件領域取得了一定突破。我們設計的MES制造執(zhí)行系統(tǒng)結合AI建模與大數(shù)據(jù)技術，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重要。它不僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的透明化和服務的智能化，還能通過AI機器學習持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝與質(zhì)量檢測手段，緩解行業(yè)痛點。”

　　據(jù)其透露，其團隊目前正在協(xié)助花都區(qū)一家民營新材料企業(yè)，推動其成為行業(yè)智能制造的新標桿。該項目依托工信部發(fā)布的智能制造成熟度模型及梯度培育目標，團隊負責全程咨詢規(guī)劃與總承包。“這個智能工廠將應用先進的智能制造技術，致力于打造成行業(yè)領先的‘數(shù)字工廠’。”

　　溫浩然認為，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政策和激勵措施，其中不少獎補政策在國內(nèi)居于領先地位。

　　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)型試點城市。為加速推進新型工業(yè)化，計劃到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）