圖為長城汽車重慶永川生產(chǎn)基地焊裝車間，智能化焊接機器人在進行作業(yè)。新華社記者 黃 偉攝

習(xí)近平總書記在參加十四屆全國人大一次會議江蘇代表團審議時指出：“要堅持把發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上，深入推進新型工業(yè)化，強化產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造和重大技術(shù)裝備攻關(guān)，推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展”。今天起，本版推出“深入推進新型工業(yè)化”系列報道，實地走訪大江南北的工廠車間，展現(xiàn)制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展的積極進展和成效。

當(dāng)前，新一代信息技術(shù)與先進制造技術(shù)融合發(fā)展，已成為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的鮮明特色，正在驅(qū)動全球產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈發(fā)生深刻變化。黨的十八大以來，我國智能制造應(yīng)用規(guī)模和發(fā)展水平大幅躍升，制造業(yè)智能化發(fā)展成效明顯。目前，我國已建成2100多個高水平的數(shù)字化車間和智能工廠。其中，209家示范標(biāo)桿工廠開展智能化改造后，產(chǎn)品研發(fā)周期縮短20.7%，生產(chǎn)效率提升34.8%，不良品率降低27.4%，碳排放減少21.2%。本期報道，記者帶您走進三家不同行業(yè)的智能工廠，感受智能制造給產(chǎn)業(yè)一線帶來的可喜變化。

——編 者

寧德時代新能源科技股份有限公司

極限制造，將不良品率降至“近零”

制造業(yè)通常用PPM（百萬分之一），即每百萬個產(chǎn)品中不良品數(shù)量來標(biāo)示產(chǎn)品可靠性。在汽車行業(yè)，世界級制造水平下的PPM通常在100上下，然而，在全球最大動力電池生產(chǎn)企業(yè)寧德時代新能源科技股份有限公司，這卻遠遠不夠。

“去年公司全球動力電池使用192Gwh（吉瓦時），相當(dāng)于約3億個電芯。如果不良品率只達到PPM級別，就相當(dāng)于市場上有成百上千個存在隱患的電芯，這是我們難以承受的。”寧德時代工程制造及研發(fā)體系聯(lián)席總裁倪軍說，極限制造的首要目標(biāo)就是要將不良品率進一步降低至十億分之一（PPB）級別。

如此極致的電芯品質(zhì)，寧德時代是如何做到的？穿戴好防塵服、口罩、防護帽和鞋套，穿過新風(fēng)除塵通道，記者走進了寧德時代總部Z基地的陽極攪拌車間。兩層樓高的廠房里，巨大的攪拌桶完全由系統(tǒng)自動控制。干混、預(yù)攪拌、慢攪拌、攪拌等多道生產(chǎn)流程，分別對應(yīng)不同的工作溫度和不同的攪拌速度。自動裝填的陽極活性物質(zhì)在攪拌機里要克服重力和慣性力的干擾，形成穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，進而變成性狀完全一致的漿狀物。

“制漿是關(guān)乎動力電池安全一致性的重要工序，也是極限制造要攻克的第一道難題。”寧德時代智能工廠推進負責(zé)人馮安民解釋說，多道流程、多種不同溫度和電流強度，獨特的漿葉片設(shè)計，蘊含著寧德時代對流體物理學(xué)的深刻理解、對虛擬仿真技術(shù)以及核心算法的熟練運用。“MES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）承接了這些智慧，下發(fā)指令讓機器自動完成復(fù)雜的攪拌工作，而眾多傳感器采集的數(shù)據(jù)，則確保了指令得以精確執(zhí)行。”馮安民說。

極限制造要攻克的第二道難題是涂布。“通俗理解，涂布有點像攤煎餅，或者像在面包上涂上窄窄的幾道黃油，追求的都是薄和均勻。”寧德時代制造基地支持部高級經(jīng)理劉玉青說，不同的是，Z基地的涂布工序，要將攪拌好的活性材料，以每分鐘80米的速度均勻涂覆到4000米長、4.5微米厚的銅箔上下兩面，“這厚度相當(dāng)于一根頭發(fā)絲直徑的1/10。”

完成這一看似不可能任務(wù)的，是一臺長80多米的國產(chǎn)涂布設(shè)備。“看到這排電機控制器了嗎？”劉玉青指著涂布設(shè)備最核心的狹縫擠壓頭告訴記者，工人通過手持的平板電腦，依托5G傳輸技術(shù)以微米級的精度控制擠壓頭，確保流出的漿料高速、均勻地在鋁箔表面涂覆出3條細細的“絲帶”。記者湊近看去，薄如蟬翼的鋁箔仿佛平靜的黑色湖水，只有轉(zhuǎn)換角度，才能看到背輥轉(zhuǎn)動帶來的細微流動波紋。而在唇口部位，1.2米寬的鋁箔連同涂覆的漿料依然宛如鏡面。

“為了確保產(chǎn)品良率，我們?yōu)橥坎脊ば虬惭b了強大的‘鷹眼’系統(tǒng)。”馮安民說，8K高清攝像機，通過超低時延的5G網(wǎng)絡(luò)，將涂布過程實時傳輸?shù)綑C器視覺系統(tǒng)，任何微小缺陷都會被“鷹眼”系統(tǒng)識別。陽極攪拌和涂布，只是Z基地七大車間中的前兩個。在其他五大車間里，一個合格的電芯還要經(jīng)過輥壓、模切、卷繞、裝配等20多個工序，才會走下生產(chǎn)線。其間，烘干、激光預(yù)分切、卷繞、極耳焊接、電芯頂蓋激光焊接等復(fù)雜工藝環(huán)節(jié)，寧德時代的產(chǎn)品良率都做到了行業(yè)最高水平。

自2020年底上線智能制造系統(tǒng)以來，寧德時代總部智能制造示范工廠在實現(xiàn)十億分之一缺陷率的前提下，每組電芯的生產(chǎn)節(jié)拍降至1.7秒，勞動生產(chǎn)率提高了75%，每年的能源消耗也降低了10%。

如今，100多臺自動化設(shè)備和6800個核心質(zhì)量控制點，讓Z基地距離無需停產(chǎn)也可實時糾錯的目標(biāo)越來越近。這不僅可以進一步降低不良率，提升產(chǎn)品品質(zhì)和一致性，更可帶來生產(chǎn)效率的進一步優(yōu)化。作為全球市場占有率達37%的動力電池龍頭企業(yè)，寧德時代在全國有47個生產(chǎn)工廠。讓人驚嘆的是，2021年開始，寧德時代47家工廠在半年內(nèi)先后完成了“5G+智慧工廠”的建設(shè)。

3月12日，最長續(xù)航里程1000公里的麒麟電池在寧德時代總部全新基地下線。“采用智能制造2.0系統(tǒng)的新基地，生產(chǎn)效率又將有顯著提升，而生產(chǎn)成本和能耗則可大幅下降。”倪軍向記者發(fā)出邀請：“等產(chǎn)能完成爬坡，歡迎來感受極限制造的又一次蛻變。”

浙江極氪智能科技有限公司

智慧工廠，百萬種個性化配置隨意組合

“這輛是雙電機版本，紅色車漆，淺色內(nèi)飾、普通輪轂”“這輛是單電機版本，黑白套色車身，深色內(nèi)飾，21寸低風(fēng)阻輪轂”……在極氪智慧工廠總裝車間最后一道工序，一輛輛不同車身和內(nèi)飾顏色、不同輪轂、不同動力配置的新車緩緩駛過U形終檢線。

“車在生產(chǎn)前已經(jīng)有了主人。”極氪智能科技副總裁趙春林告訴記者，極氪的車型完全由消費者在APP上自主定制，比如極氪001，配置就多達150萬種。以輪轂為例，用戶可選擇低風(fēng)阻輪轂，也可選擇普通款，僅車輪就有20多個組合。

如此多的配置選擇，生產(chǎn)中會不會出差錯？駛?cè)虢K檢線前，基于人工智能視覺技術(shù)的“整車外觀視覺檢查系統(tǒng)”有效解決了這一難題。一臺臺高清攝像機，像一雙雙明亮的眼睛，將頂蓋、擾流板、左右側(cè)頂蓋飾板、左右后視鏡、左右窗框條、前后左右嵌板、門把手等九大類關(guān)鍵配置“記錄在案”，并與后臺MES系統(tǒng)里由訂單生成的配置表實時比對，杜絕裝配差錯。

實施大規(guī)模個性化定制，會不會影響生產(chǎn)效率？“傳統(tǒng)車企也能實現(xiàn)多車型混線生產(chǎn)，但配置都是提前設(shè)定好的，算上車身和內(nèi)飾顏色，最多也就百種左右。”極氪智慧工廠制造總監(jiān)楊輝說，要將選擇權(quán)開放給用戶，有能力實現(xiàn)150萬種配置組合，又確保生產(chǎn)高效，就需要研、產(chǎn)、銷全流程個性化定制智能解決方案。

作為工信部2022年度智能制造示范工廠，2021年三季度投產(chǎn)的極氪智慧工廠全面導(dǎo)入了智能化、數(shù)字化技術(shù)，以“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”為載體，以數(shù)字孿生驅(qū)動產(chǎn)品綠色研發(fā)，以智能化生產(chǎn)牢控產(chǎn)品質(zhì)量，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)高效協(xié)作，形成“透明、敏捷、智能”的智能制造體系。以物料配給為例，在極氪智慧工廠總裝車間，每一臺新車的配件，都由AGV（自動導(dǎo)引運輸車）牽引的專屬物料車全程跟隨，裝配前更要掃描“身份標(biāo)識”，杜絕差錯。

在輪胎安裝環(huán)節(jié)，普通整車工廠是由工人借助吊具、扭力擰緊槍在車身靜止?fàn)顟B(tài)下手工安裝，極氪則與設(shè)備供應(yīng)商聯(lián)合開發(fā)了智能化安裝方案，借助視覺檢測系統(tǒng)與兩臺機器人的完美合作，不僅有效避免不同規(guī)格的輪胎與車身匹配出現(xiàn)差錯，更減少了等待時間，節(jié)約了工位占用空間。

高效敏捷完成大規(guī)模個性化定制，只是極氪智慧工廠要解決的諸多課題中的一個。通過生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)采集、智能診斷，確保工藝質(zhì)量與產(chǎn)品品質(zhì)，更是極氪贏得消費者認可的競爭利器。

走進極氪智慧工廠焊接車間，幾乎看不到工人。與傳統(tǒng)汽車工廠的焊接車間不同，這里沒有刺鼻的金屬味道，飛濺的焊花也少了很多。703臺全自動焊接機器人、近兩百臺AGV機器人自動運轉(zhuǎn)，焊接自動化率達到100%。

“焊花飛濺看上去很壯觀，但焊花大并不代表焊接質(zhì)量好，相反，可能是沒有控制好電流電壓，產(chǎn)生了過燒現(xiàn)象。”趙春林說，焊接的過程細分開來比較復(fù)雜，剛開始要用小電流將材料軟化，然后逐步加大電流，讓材料真正融化，“一下子給非常大的電流，又可能會造成爆燃、過燒等異常，影響焊接質(zhì)量。”

趙春林指著正在混線生產(chǎn)的極氪009白車身告訴記者，這款MPV焊點有4800多個，每一個焊點的焊接過程只有一秒多，極氪卻將這一秒多的時長，分割成了很多毫秒，進而由焊接電流電壓生成數(shù)值曲線。“焊接過程中，點焊機器人不僅通過數(shù)值曲線進行毫秒級的管控，還可以采集電流電壓的精準數(shù)據(jù)，并在后臺進行大數(shù)據(jù)分析，完成質(zhì)量追溯。”焊裝車間資深經(jīng)理張旭業(yè)說。

類似的數(shù)據(jù)采集、分析和質(zhì)量追溯系統(tǒng)，還用在底盤合裝工位。在這里，46個螺栓自動擰緊，將底盤與車身緊緊裝配在一起。工位一旁的鋼架上，數(shù)十個家用電表大小的小盒子排成兩行。“這是螺栓控制器，每個螺栓的扭力數(shù)據(jù)，都通過它記錄下來，實時反饋到系統(tǒng)中。”總裝車間資深經(jīng)理李凱說，扭力數(shù)據(jù)生成力矩曲線，與系統(tǒng)設(shè)定的曲線進行智能比對，如果超出閾值，意味著螺栓擰緊過程出現(xiàn)異常，下個工位的顯示大屏就會亮起紅燈，車身則被從流水線上“扣”下來，確保線上車輛裝備品質(zhì)萬無一失。

“我們的目標(biāo)是實現(xiàn)智慧工廠的不斷進化，面向未來探索人工智能平臺，賦能數(shù)字化、智能化，敏捷高效、高品質(zhì)地實現(xiàn)三大平臺、6款車型同時全柔性化生產(chǎn)。”趙春林說。

中國寶武寶鋼股份冷軋車間

智慧大腦，助生產(chǎn)效率提升三成

“怎么車間一片漆黑？”

“這里的生產(chǎn)線足夠智能，不用開燈就能自動運行，名副其實的‘黑燈工廠’。”走進中國寶武寶鋼股份冷軋廠熱鍍鋅智能車間，四冷軋分廠廠長沈青福自豪地說。

一開燈，記者才發(fā)現(xiàn)車間上方的行車正抓著直徑約2米的冷軋鋼卷來回穿梭。“行車通常需要工人操作，通過智慧賦能，無人化行車自身就知道怎么根據(jù)生產(chǎn)計劃從庫區(qū)尋找所需鋼卷，再運到指定位置。”沈青福告訴記者，2017年至2019年，寶鋼對這座冷軋車間實施了整體智能化改造，兩臺熱鍍鋅機組由此實現(xiàn)智慧升級。

沿產(chǎn)線向前，32項技改項目一一映入眼簾。

先看拆捆機器人。過去，鋼卷在不同工序之間挪移，需要人工打捆、人工拆捆。特別在拆捆時，工人需用大力鉗剪開鋼滾帶，既費時費力，也有安全風(fēng)險：一人多高、25噸左右重的鋼卷在彈開的一瞬間容易傷人。經(jīng)過改造，這一工作交給機器人，高效安全。

鋼卷拆捆之后進入機組，開卷、自動焊接、清洗，隨后進入連續(xù)退火爐高溫退火，退火后的帶鋼快速冷卻后進入鋅鍋，即實現(xiàn)了熱鍍鋅的加工。長則3000多米、短則1000多米的鋼卷，便如同染坊里的布匹似的鋪展開來，在7層樓高的退火爐內(nèi)部上下纏繞、滾動向前。

“場面壯觀，工作量也大。”沈青福告訴記者，鋼卷在運轉(zhuǎn)過程中纏繞在不計其數(shù)的輥子上，以前為了發(fā)現(xiàn)輥子異常，每個班次的工人都得從一樓走到七樓巡檢，一趟就得花2到3小時，“現(xiàn)在，巡檢機器人每4小時就能自動巡檢一遍，遇到異常再提示工人檢查維修。作業(yè)效率提升，勞動負荷也降低了。”

再往前，還有全球首套鋅鍋電磁撇渣系統(tǒng)。在鍍鋅環(huán)節(jié)，液態(tài)鋅跟空氣接觸后會形成氧化鋅雜質(zhì)。要保證汽車板等成品質(zhì)量，就得對氧化鋅進行抑渣、驅(qū)渣、撈渣。“過去，工人要穿著隔熱服，用長柄大勺一勺勺地撈出雜質(zhì)。改造后，依靠電磁撇渣技術(shù)，氧化鋅被聚攏在一塊，再由撈渣機器人撈出，實現(xiàn)了無人化。”沈青福說。

爐子閉環(huán)、堿液回收、能環(huán)智能在線、鋅層閉環(huán)、增濕抑渣、邊部測厚儀、取樣機器人……一項項智能應(yīng)用，讓產(chǎn)線用工大為減少。每條線一個班次僅需的4位操作員，在車間中部的集控室里集中操控，對著電腦和大屏幕監(jiān)控全線各種生產(chǎn)參數(shù)，工作量大為減輕。除此之外，智能制造還帶來降本增效、節(jié)能降耗等利好。據(jù)介紹，這座數(shù)字化車間改造以來，綜合污染物噸鋼下降30%，生產(chǎn)效率提升30%，產(chǎn)能提升20%，噸鋼能耗下降15%，加工成本下降10%。

“寶鋼股份對鋼廠進行智能化改造，最主要有兩方面：一是給原來的設(shè)備加裝了大量傳感器、攝像頭、探測裝置，讓設(shè)備和設(shè)備、設(shè)備和系統(tǒng)實現(xiàn)連接；二是借助‘智慧大腦’對設(shè)備進行控制。”寶鋼股份大數(shù)據(jù)與智慧化部高級經(jīng)理沈立明告訴記者，同時滿足鋼鐵生產(chǎn)大規(guī)模、定制化兩項需求，“智慧大腦”至關(guān)重要，“從煉鋼環(huán)節(jié)開始，鋼水就要按照不同訂單的需求進行定制，熱軋、冷軋等環(huán)節(jié)同樣如此。為此，我們將生產(chǎn)機理、‘老師傅’經(jīng)驗輸入系統(tǒng)，再輔以人工智能，讓系統(tǒng)作出科學(xué)高效的決策。未來，隨著數(shù)據(jù)積累、經(jīng)驗沉淀、算法升級，‘大腦’會越來越智能，生產(chǎn)也會更加高效。”

在中國寶武，智能制造的總體目標(biāo)被歸納為“四個一律”。沈立明介紹：一是“操作室一律集中”，即將原來相對分散的操作室進行遠程集中改造，至少實現(xiàn)“一條產(chǎn)線、一個操作室”或更高的集中度，進而大幅提高工作效率；二是“操作崗位一律機器人”，特別是臟污、危險、重復(fù)性高的崗位，優(yōu)先采用機器代人，降低勞動強度和安全風(fēng)險；三是“運維一律遠程”，即將一些通用設(shè)備接入設(shè)備智慧運維平臺，通過實時監(jiān)控、提前預(yù)警、遠程診斷提升運行效率；四是“服務(wù)環(huán)節(jié)一律上線”，是指鋼鐵外部供應(yīng)鏈服務(wù)的所有流程業(yè)務(wù)都在平臺上完成。

目前，寶鋼股份寶山基地約80條主產(chǎn)線均不同程度實現(xiàn)了智能制造。“除了生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，設(shè)備管理、能源環(huán)境、物流運輸、安全生產(chǎn)等也都搭乘了數(shù)字化的翅膀。”據(jù)沈立明介紹，過去5年，寶鋼股份投入了50多億元進行智能化改造，助力人均生產(chǎn)鋼產(chǎn)量年均增長8%左右，“今后，隨著5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)持續(xù)落地，鋼鐵生產(chǎn)將更加智能。”

來源：人民日報

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