当“黑灯工厂”与低碳工厂合为一体，传统制造会发生什么变化？

近些年来,随着5G、AI、物联网、大数据等先进技术与工业生产业务深度耦合,科幻世界中的“黑灯工厂”已经不再神秘,传统的人工流水线不断被高度自动化机器人取代,无人工厂正在全国范围内加速落地。

作为2021年浙江省“未来工厂”试点企业和浙江省“数字经济龙头项目”,紫光股份智能制造工厂致力于打造“黑灯工厂”中的新标杆,从生产测试到仓储物流,无人化作业覆盖全流程,整体自动化率达到88%,处于行业领先水平。新技术加持下的全面智能化运营,助力工厂实现了降本增效:人员同比减少60%,人均产出却提升了5倍,订单交付周期缩短了65%。与此同时,无感换线效率提升了7-12倍,这意味着柔性化制造能力也大大增强。

紫光股份智能制造工厂如何通过数字化建设实现这样的效率提升与能力升级?这其中经历了怎样的思维转变?近日,紫光股份智能制造工厂董事长姚海峰,新华三集团副总裁、解决方案部总裁李立在接受采访时,详细讲述了这段建设历程。

转变传统模式是大势所趋

长久以来,传统制造业面临着两大现实问题:一方面是供应与需求割裂、生产与消费割裂,导致企业无法及时有效应对市场需求的变化;另一方面,劳动密集型的传统流水线作业也给企业带来了效率、管理、成本等方面的诸多挑战。

这些都要求制造企业转变传统生产模式,而依靠科技的力量则可以重新定义生产过程,提高柔性生产能力,对各个业务环节进行良好的运营管理,实现生产链、价值链、产业链的融合。因此,紫光股份智能制造工厂的建立首先是行业发展的大势所趋。

其次,智能制造工厂的建立也是出于紫光股份自身发展的需要。“现在随着劳动力成本的上升和市场需求的变化,我们需要在自身的供应链体系中增加生产制造能力,才能更好地保障长远的业务发展。”姚海峰表示。他还举了一个例子,此前依靠1000多人的代工企业,但服务器产能只有30万台;如今紫光股份智能制造工厂规划产出60万台服务器,却只需要300多人,大大节省了人力成本,也提高了生产效率。

为此,在紫光股份智能制造工厂建设之初,“优化供应链”就被正式确立为一项重要目标,为的也正是今后企业能够拥有自研、自制、自销的全链化流程,便能对产品质量有更好的把控,对市场需求也能更快地做出响应。

总之,不管是从行业未来趋势来看,还是从企业自身发展的角度进行考量,对紫光股份来说,将最先进的工业4.0与数字化技术,融入企业的生产运营管理实践,打造紫光股份智能制造工厂,都是势在必行的事情。

打造智能工厂新标杆

在打造智能制造工厂方面,紫光股份有自己的一套理念:通过新一代信息技术与制造业的深度融合,建立全链条、高效协同、全生命周期的服务性制造模式,建设成为智能工厂的新标杆。具体来说就是,从智能研发、智能生产、智能物流到智能销售、智能服务和智慧园区,在各个环节实现数字化的打通,打造一个精益、智能、柔性、物联、绿色的智能工厂。

依靠这套理念及智能制造工厂的整体业务战略,紫光股份设计了一个既满足于当下也能随需迭代的技术体系架构。它脱胎于紫光股份旗下新华三集团的数字大脑,包括智能数字平台(由数字化转型必备的数字基础设施、云与智能平台、主动安全及统一运维构成),以及与合作伙伴共同提供的行业智慧应用。

工厂设备通过各种边缘节点接入到本地云上,被采集的数据在企业云图系统进行集中管理,管理者可以实时精准地掌握工厂的运营状态。这个架构也为紫光股份智能制造工厂提供了一套稳定的、高性能的、可靠的、智能的支撑系统,在整个平台上能够同时支持传统和云智原生的应用,实现应用的敏态智能开发。目前已经上线了几十个应用,涵盖设备物联、品控管理、物流、园区管理等。

这些智能化的应用带来了肉眼可见的变化,是传统制造行业不曾有的。例如在品控方面,采用将5G技术与AI深度学习技术相结合的、基于AI模型的一体化品控云服务,针对服务器机箱划痕、摩擦痕、凹陷、污渍等表面不良进行检测,能够克服传统人工检验的过程质量不稳定问题,多项外观不良识别整体准确率能达到99.5%,实现质量可控,也减少了停机时间。

值得一提的是,基于新华三提供的端到端全场景解决方案, 5G技术在工厂内的很多场景都有所应用,比如通过5G + AGV,发挥AGV在不同物料搬运中的柔性化、准时化优势,形成完整的无标识智能搬运AGV系统,提升货物管理的安全和准确性;而5G+AR/VR的应用,则实现了装配工艺的模拟和优化,提高概念设计的效率,做到虚拟现实与智能制造的“虚实融合”。

让绿色零碳实现落地

当然,挑战也不可避免。2019年8月紫光股份智能制造工厂正式开工,到2021年8月交付使用,整个建设只用了2年的时间。但在姚海峰看来,这个过程十分不易。“很多方面在业界都是没有先例的,需要对制造的工艺流程很了解,对服务器产品和研发要有深刻理解,所以挺不容易的。”

例如零碳智慧园区的建设,正是“没有先例”的最好体现之一。通常,工业园区中的制造业务和园区业务是独立运营的,但紫光股份智能制造工厂的建设理念要求实现制造业务、园区运营的协同管理,这就意味着前期方案设计还要考虑诸如仓储物流、产能效益、能耗环保等工业园区特有的应用场景。

在“双碳”战略目标的要求下,新华三为紫光股份智能制造工厂提供了零碳智慧园区解决方案,构建园区双碳数据底座,引领园区绿色变革。比如,利用新能源技术和储能技术,改善园区碳排放现状并减少能源支出;借助绿洲平台,实现各类能源数据的全面管理及趋势分析,实现能源效益最大化等。

而据李立介绍,零碳落地的过程要面临两项大的挑战。首先是数据资产沉淀问题。要实现整体零碳运行,就需要将工厂各个业务子系统(新能源、园区能耗、空调、照明等系统)都打通,形成有效的资产沉淀,从而实现业务赋能。然而各个系统间的通信协议和数据格式存在一定差异性,如何打通这些数据壁垒、合理调用各种维度的数据?

为此,紫光股份智能制造工厂将新华三提供的零碳操作系统能力集发挥到最大化:通过绿洲平台提供标准化的接入集成方式,实现各个系统的融合集成,数据共享;同时利用大数据、AI等能力,对海量数据进行开发与治理,形成相应的工厂运行策略建议,实现能源利用最优。

其次是碳排放管理体系的搭建。碳排放管理体系规划涉及的知识面和行业信息很广,包括组织边界的界定、温室气体种类的划分、碳盘查的种类等,因此困难重重。为了解决这一问题,新华三充分发挥外脑资源,联合顶尖高校等研究机构,参考行业内最前沿的标准,将工厂的各个用碳场景抽丝剥茧,落地国家级科研成果,最终形成完备的碳排放和碳资产溯源体系。

“前期的整体规划非常重要,在这个过程中我们再去不断克服困难,迭代优化,最终才能够保证工厂运行模式按照我们的预想呈现出来。”李立表示。

以生态之力赋能行业转型升级

紫光股份智能制造工厂是紫光股份在工业互联网领域持续探索的一个缩影。不过,工业互联网不是靠一家企业就能完成的,需要聚合形成生态的力量,发挥1+1>2的作用,才能推动传统制造行业的整体转型升级,全面激发工业领域的发展势能。

为此,建设之初,面向整个行业,紫光股份智能制造工厂就提出不仅要打造业界领先的智能工厂样板点,还要形成可复制的数字化工厂解决方案,向业界输出,推动整个产业链向数字化、智能化的转型持续迈进,整体带动产业发展,提升行业竞争力。

这一点在零碳智慧园区的建设中也得到了体现。按照李立的介绍,零碳智慧园区遵循的是大生态的理念,利用绿洲平台数据汇聚、行业资产沉淀、便捷开放的能力,联合园区多行业、多领域的生态合作伙伴,来共同构建各行业的智慧发展解决方案。“通过零碳园区的建设积累零碳咨询能力,今后也能给第三方提供碳服务的咨询,或者跟碳交易中心做数据的共享和联动。”

“这是我们的努力方向,先给自身创造价值,然后还要考虑对整个制造业转型升级的价值。我们希望能够对行业有积极的示范作用。”姚海峰表示。(《哈佛商业评论》中文版)