走进全球重工行业首家“灯塔工厂”——三一重工桩机工厂：如何做到人均产值超千万？

日前，世界经济论坛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”。

三一重工北京桩机工厂

北青-北京头条记者于9月28日走进位于北京市昌平区南口产业园的三一重工北京桩机工厂，两年前的三一桩机工厂，还是传统制造工厂的样子：4万平米的厂房内，充斥着机器的轰鸣声、刺鼻的焊接味，800多个工人爬上爬下，油污满身，月产能仅150台，生产周期长达30天。

三一桩机灯塔工厂车间

走进今天的三一桩机灯塔工厂，上百台机器人干得热火朝天，生产节拍加快了不止4倍，7天就能交付一台旋挖钻机，月产能更是翻了一番达到300台，现代化、无人化、自动化、数字化、智能化，正是大家心中“灯塔工厂”的模样。

三一桩机灯塔工厂4倍速生产变革之上，正是一张看不见的5G大网，在让这座庞大的重型装备制造工厂，展现出大象奔跑的速度和力量。 2020年，三一桩机工厂的人均产值已达到1072.8万元。

机器视觉！精密组装“灯塔工厂”

走进三一重工的装配柔性岛，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。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。”

三一桩机灯塔工厂自动化的生产线

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”。

三一桩机灯塔工厂焊接工作岛

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。

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。

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。桩机工厂工艺工程师侯勤华介绍，“机器视觉系统，真正赋能了机器适应环境、柔性完成任务的能力。”

数据显示，较改造前，工厂焊接、装配、机加等核心工序作业效率分别提升130％、100％、68％，在同样的厂房面积产值翻了一番。

与改造前相比，三一桩机工厂产值翻了一番

柔性智造，智能生产水平成全球“灯塔”

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”。

三一桩机灯塔工厂已成为深度融合的“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。

机器视觉系统，是工厂内无处不在的“慧眼”。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，并解决了“16吨动力头无人化装配”、“厚40mm、宽60mm钻杆方头多层单道连续焊接”等多个世界难题。

目前，在这家工厂里，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。

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无线工业专网的保证下，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。

人机协同，三一桩机工厂人均产值已超过1000万元

人机协同，工厂人均产值已超过1000万元

“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。

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。

5G时代的到来，让三一桩机工厂找到了突破口

5G，打通“大象的任督二脉”

2018年3月13日，三一重工董事长梁稳根先生在十三届全国人大会上表示，“三一的数字化转型，要么翻身，要么翻船！”

而彼时的三一桩机工厂，面对数字化转型，就如同大象般庞大且笨重，困难重重。

作为重型装备，桩工机械的生产模式属于典型的离散制造，各零部件加工过程相互独立，互不配合，生产线之间无法衔接。同时，工厂生产设备繁多，内网主要使用Wifi、老旧五类线、光纤，布线复杂，往往牵一发而动全身，部署和调整周期长，成本高。

设备、生产等各类信息的互通互联，成为了这头传统制造大象的“任督二脉”。

5G时代的到来，让三一桩机工厂找到了突破口。2019年，三一桩机工厂改造项目启动，全面引入5G技术，探索5G技术与工业领域的深度融合。

三一桩机工厂以5G连接为神经，就像打通“任督二脉”

通过部署上行容量在1Gpbs/万平米以上、单终端达到300Mbps以上，时延在20ms左右的5G虚拟专网，三一桩机工厂将8个柔性工作中心、16条智能化产线、375台全联网生产设备、上千台水电油气仪表实现全连接，让整个工业制造全流程高效互联互通。

三一桩机工厂以5G连接为神经，就像打通“任督二脉”一般，把肌肉、骨骼、大脑协调起来一样，组成了智能制造的有机整体。

目前，除北京桩机工厂外，三一已投资超过120亿元，在长沙、昆山、重庆等产业园先后启动46个智能制造灯塔工厂及智能产线项目，已实现近万台生产设备、十几万种物料的实时互联，各关键生产环节无人化、智能化大幅提升，助推企业人均产值迈进世界一流行列。

三一集团董事、高级副总裁代晴华表示，三一桩机灯塔工厂将继续深化数字化转型，打造重工行业“百人百亿”灯塔工厂，助力三一集团实现“三个三”战略目标：在“十四五”末，全集团达成3000亿销售额、3000名工人、30000名工程师。

他还表示，响应国家智能制造战略，大力发展工业互联网，深入推进智能制造，三一正在致力于成为智能制造先驱。与此同时，三一建设“灯塔工厂”的诸多经验还将实现能力外溢，对产业链伙伴、行业、乃至整个“中国智造”赋能，切实发挥世界级“灯塔工厂”的领航作用。