多站點實現全機器人操作。
“燈塔工廠”的生產線兼容度高。
不到一分鐘就能完成一道工序。
生產數據全程可追溯。
車間屋頂鋪滿太陽能電池板。
前后擋風玻璃安裝站是一個多機器人融合的工位。
“燈塔工廠”是指在第四次工業革命背景下，將數字化生產技術由小范圍試點推向大規模應用并獲得巨大財務收益的成功企業，是具有榜樣意義的“數字化制造”和“工業化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工廠、寶潔廣州黃埔工廠和美的空調廣州南沙工廠。
廣汽埃安智能生態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。
文/廣州日報全媒體記者武威 圖/廣州日報全媒體記者王維宣
廣汽埃安番禺智能生態工廠
廣汽埃安番禺智能生態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業中智能制造和數字化的最高水平。工廠內，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%。
據廣汽埃安智能生態工廠第一智造中心總裝車間品質技術組組長孫濤介紹，目前工廠的年標準產能是20萬輛新能源汽車，“這里的生產節拍是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、高質量和低碳環保這5大優勢。
高智能
多個加工站點實現全機器人操作
在高智能方面，工廠集成了人工智能、大數據、機器人技術，還有包括先進的工藝流程設計技術，質量管理、物流運輸的智能化解決方案等，這一切都讓工廠非常智能化。
在總裝車間，汽車會經歷200多個加工工位，其中很多站點都實現了無人化、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”。
輪胎安裝站也是一個無人工位，輪胎經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
生產線可滿足多車型混合生產
“燈塔工廠”的生產線高度柔性化，兼容度非常高。最多時一條生產線上可以兼容七八款車型的混流生產，既可以生產SUV，也可以生產后驅、前驅、四驅的轎車。
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，整條生產線上的車輛配置、用戶定制的內容都不一樣，這就是高柔性化。”
那么，柔性化生產線是如何實現的？孫濤介紹，它主要依托于大數據云平臺，以及數字化生產指示的MES系統支持。此外，傳統的汽車主機廠，生產線兩邊往往擺滿了零件，但“燈塔工廠”的生產線更加緊湊，每個工位零件不需要送到生產線邊。“我們直接放在生產線上的箱子里，根據訂單配置，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根據生產隊列做好了排序。”
高效率
每道生產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20%的物流搬運作業實現了無人化的AGV自動駕駛小車搬運，這在實現少人化、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，這方面我們已經實現了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，我們能實現重近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實的。工廠的高度自動化，進一步提高了生產效率。”孫濤介紹道。
高質量
車輛生產數據全程可追溯
“燈塔工廠”在實現高智能、高效率的同時，也進一步提高了產品質量。
數據上云，進一步保障了新能源車的質量和售后服務能力。在“燈塔工廠”，生產數據、生產過程全程可追溯。如汽車玻璃涂膠的軌跡數據、輪胎安裝的數據都會被全流程記錄，“甚至擰一顆螺絲用了多少扭力也可以被追溯。”
低碳環保
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電量可超過2000萬千瓦時。
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，目前工廠內還有線束安裝、飾板安裝等工藝無法實現自動化，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’汽車生產線，盡量不讓工人浪費體力精力，讓生產效率越來越高。”
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航能力，“這樣，我們整個生產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”，這一概念由世界經濟論壇與麥肯錫公司于2018年聯合提出，旨在甄選和表彰那些通過大規模應用物聯網、人工智能、區塊鏈、云計算和機器人等先進技術，在生產效率、資源利用率和可持續發展能力方面取得突破性提升的制造業企業。“燈塔”一詞寓意這些工廠作為行業創新的標桿和方向指引，推動制造業邁向數字化與智能化的新高地。
“燈塔工廠”代表了全球制造業智能制造和數字化的最高水平，涉及汽車制造、化工、食品加工、電子產品制造等35個行業。
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。
《廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃》提出，打造智能工廠和“燈塔工廠”，到2025年全省“燈塔工廠”數量超過5家，如今已翻倍完成。
深入開展“人工智能+”行動
“燈塔工廠”不僅自身具備優秀的生產能力，也帶動產業鏈中的上下游企業走向智能制造。除廣汽埃安番禺智能生態工廠外，寶潔廣州黃埔工廠和美的空調廣州南沙工廠也入選了世界“燈塔工廠”，記者發現，這兩家智能制造工廠的生產效率同樣驚人。
寶潔廣州黃埔工廠利用人工智能、柔性自動化和數字孿生技術，對價值鏈上多個系統進行整合，將庫存和物流成本分別降低了30%和15%，三年內的準時交付率達到99.9%。美的空調廣州南沙工廠則利用第四次工業革命技術實現勞動效率提高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量發展大會上，智能制造成為關鍵詞。廣州提出要深入開展“人工智能+”行動，建設國內領先的人工智能大模型應用示范區，培育一批國家級智能制造示范工廠。
據了解，廣州的智能制造發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字孿生和工業互聯網技術，這些技術為制造業的數字化轉型提供了重要驅動力。例如，通過數字孿生技術構建三維虛擬模型，可以對生產線布局、設備配置和工藝流程進行精準模擬和優化，從而提高設計效率，降低試錯成本。在生產過程中，數字孿生技術通過集成各類設備數據，實現對生產線的全面監控和實時優化。
此外，廣州的智能制造工廠通過人工智能和大數據分析技術，實現了生產過程的智能化管理。例如，利用實時數據分析，系統能夠自動識別生產瓶頸，并基于仿真和優化算法提出改進方案。這種實時反饋和優化機制，有效提升了生產效率和產品質量。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，廣州將繼續在智能制造領域加大技術創新力度，推動人工智能、數字孿生、機器人等技術的深度融合。同時，廣州還將進一步完善產業生態，構建集研發、生產、應用和服務于一體的智能制造體系。
科學家解前沿
溫浩然 廣東省科學院智能制造所數字化制造技術中心主任、高級工程師
工業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勢:分別是生產線自動化中工業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、AI領域中的工業視覺與聲學識別技術以及工業軟件的設計與應用。
溫浩然指出:“工業軟件長期以來是制造業的‘卡脖子’問題。我們中心在流程行業的工業軟件領域取得了一定突破。我們設計的MES制造執行系統結合AI建模與大數據技術，顯著提升了系統功能。高效的工業軟件和管理工具對智能制造至關重要。它不僅實現了數據的透明化和服務的智能化，還能通過AI機器學習持續優化生產工藝與質量檢測手段，緩解行業痛點。”
據其透露，其團隊目前正在協助花都區一家民營新材料企業，推動其成為行業智能制造的新標桿。該項目依托工信部發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，致力于打造成行業領先的‘數字工廠’。”
溫浩然認為，廣州對智能制造的高度重視和支持為行業發展提供了有力保障。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居于領先地位。
2024年10月，廣州市成功入選第二批中小企業數字化轉型試點城市。為加速推進新型工業化，計劃到2026年底，廣州將完成不少于710家中小企業的數字化改造，并確保這些企業達到二級及以上的數字化水平。
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