十几年前,一部科幻大片《我,机器人》,讲述了在2035年人与机器共存,智能机器人大面积成为人类伙伴和生产工具的故事。在那个世界里,机器人可以帮助人们上班、生产、制造、清扫、搬运甚至于带娃遛狗。
事实上,当年在很多好莱坞的科幻大片中,类似的人机协同,机器人成为社会运转重要生产力量的桥段,屡见不鲜。只不过那会儿的人们,大多数会觉得这些画面,仅仅是为了契合科幻主题的荧幕艺术。
但人们没有想到的是,十几年来,科学技术飞速进步,很多当年电影中的元素正一一实现。以大型工厂为例,机器人帮助生产力提升的故事,正在不少地方上演。荧幕中人机相处的场景,似乎也不再遥远。
人少效率却很高的工厂
在南京滨江,中兴通讯(000063)的5G智能制造基地里,便构造出了这样一个人机协作的世界。
以往工厂流水线上密密麻麻的安装工人,换成了一只只精准高效的机械手臂;以往过道里来来往往的搬运工人,变成了一辆辆自动找人找货的AGV小车。
厂区内常见的人,则化身成了在数字化大屏幕前“操纵”这一切的工程师。拇指戳一戳屏幕,一套套数据指令发出,各种机器便开始了有序的运转。
生产过程中大量机器的导入,相较于传统的制造流程,在大幅提升生产效率的同时,也减少了能源的消耗和温室气体的排放。
据滨江基地负责人介绍,工厂每分钟可以生产5套基站设备,承载了中兴通讯发往全世界60%以上5G基站的生产。而该工厂规划的新型数据中心,相较于传统方案,每年却能给工厂节省约3000万度电。
自动化程度提升对员工的解放也是显而易见的。
不少工作十几年的老员工在接受采访时表示,以前每天工作需要走两三万步,躬身数小时,现在机器的介入降低了大量重复性体力劳动,让他们有更多的时间来提升自己和兼顾家庭。一些新进入工厂的年轻人则表示,这样干净的工作环境,颠覆了他们以往对工厂的认知。
更高效、更绿色、更具人性关怀,也让这个工厂自诞生以来便收获了诸多荣誉,如国家发改委新基建5G创新提升工程、工业互联网产业联盟重点实验室、5G应用产业方阵创新中心、2021世界5G大会“十大应用案例”等等。
而在最近工信部主办的第四届“绽放杯”5G应用征集大赛上,该工厂首创的“用5G制造5G”创新实践又荣获了一等奖的好成绩。
5G技术贯穿始终
超强的生产制造能力背后,是基于1张面向行业的5G工业专网+2个自研的协同制造云平台、园区管控平台+N种可复制的能力场景。通过网络的连接加场景的结合,这些机器才能够顺畅地跑起来,源源不断对外输出生产力。
目前,中兴的滨江工厂共规划了16大类超过60项的5G+工业创新应用,覆盖生产运营的所有环节,欲打造云、网、业三位一体的行业标杆。也就是说,中兴打造的这个滨江工厂除了核心的5G网络外,还涵盖了终端、平台和上层应用等端到端的完整产业生态。
据了解,滨江工厂广泛应用了输送线、机器人、AI、数字孪生、大数据等先进技术,涉及应用包括5G云化机器视觉、5G云化AGV、XR远程单板维修操作指导、360度VR全景生产环境监控、产线数字孪生、无线看板、望闻问切机器人等等。
正是借助这样一个基于5G网络的数字化智能制造系统,中兴通讯滨江工厂才得以通过精益化、柔性化、自动化、智能化升级,逐步从“日光工厂”向“晨光工厂”,甚至“黑灯工厂”演进。
中兴通讯方面透露,滨江工厂在产线人员减少28%的情况下,关键工序的不良率却降低了46%,装配质量漏检率降低了80%,产线的调整周期也缩短了20%。
根据西门子的测评报告,中兴通讯滨江工厂的数字化典型应用总体水平为2.5,高于业界平均2.0,精益成熟度总体水平为2.6,高于业界平均1.9,智能制造水平走在业界前列。
2021年11月,工信部对外发布了《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》,旨在加速新一代信息技术向制造业各领域渗透,推进传统行业的数字化改造升级。实际上,近些年以5G为代表的信息技术,已经在不少行业得到了应用,尤其是工业制造领域。
比如,除上述提及的通信行业,像金属冶炼行业,通过连接5G网络的视觉平台,可以代替人远程监测高温的冶炼池;采矿行业,接上5G专网的设备,可以实现远程控制和监控,保障井下作业人员的安全等等,都是通过5G技术赋能行业的经典例子。
工厂能力的横向复制
仔细观察你会发现,尽管不同行业的生产方式和产品输出并不相同,但在一些制造的流程上,不少传统制造却有一定的相通性。比如都需要人力反复、高强度地上下物料、搬运货物、安装复检等等。而这些似乎都有望用5G技术,结合机器设备来升级替代。
据了解,中兴通讯在做好自身滨江工厂运营的同时,正将自己建设滨江工厂的经验和技术对外输出,部分方案和产品已在不少行业得到了应用。
例如,中兴通讯推出的业界首发内置5G模组的5G云化AGV,实现了整条产线物流的无人化转运配送。在入选2021年工信部5G+工业互联网五大行业十大典型场景同时,帮助了郑州格力、四川通服等客户实现了柔性配送。
其自主研发的基于5G MEC的机器视觉平台,可利用5G大带宽的特性,实现高清图片视频回传,通过云化部署,摆脱了传统工控机的模式,目前已在柳钢、茅台(600519)等企业得到复制。
此外,公司打造了一条低时延的5G云化PLC小站自动化产线,由于在低延时、不丢包等方面的出色表现,该PLC控制的应用,也成功在宝钢、云南神火等企业的生产过程中得到了植入。
为让自身在5G技术领域的能力复制能够实现最大化,中兴通讯还将滨江工厂进行了对外开放,目前已接待了上千家企业事业单位、上万人员的参观学习。
在滨江工厂项目的基础上,中兴通讯还建立了“5G+工业互联网安全实验室”、“5G+工业确定性网络实验室”、滨江牧龙实验室以及5GA Openlab等多个重点实验室,成为公司面向行业合作的重要窗口。
黑灯工厂的实现还有多远
在中兴通讯,滨江工厂作为5G应用创新标杆,制订了“数字滨江”、“智能滨江”、“极致滨江”三个阶段的发展目标,力求在5年后达到生产、运营管理全面极致优化,逐步实现黑灯工厂运作。
所谓的黑灯工厂,简单理解就是生产制造的全面无人化。不过从业内来看,完全做到无人化短期并不现实。
因此,目前对黑灯工厂的定义,一般指的是一种高度数字化,设备智能化的工厂,可以通过工业互联网平台,在后台巡检管理整个生产流程,通过数据分析平台,合理规划能源管理,让工厂能够真正达到降本增效。
从这个角度来看,类似中兴滨江工厂这样,通过数字化改造的制造基地,实际上已基本具备了黑灯工厂的雏形。尤其是针对流水线上大量重复性的人力劳动,实现了“机器换人”的全面升级,提高生产效率的同时,也减少了能源的不必要浪费。
实际上,中兴通讯设计了“日光”、“晨光”、“黑灯”三种智能生产模式,希望未来持续进行迭代,逐步逼近黑灯模式,引领数字化转型。
自疫情出现后,这些年世界各国经济都受到了不同程度的冲击,人力密集型的传统制造行业更是雪上加霜。
不过,像中兴这样早期已规划,并实施了工厂数字化改造的企业,受影响的程度却极其有限,甚至公司不少财务数据还达到了历史最佳,展现出了强大的经营韧性。
2021年,在国家追求双碳目标的大背景下,天然具备高效清洁、绿色低碳的数字经济备受推崇。工信部、发改委以及各地方政府都出台了不少政策,来支持和推进数字产业化和产业数字化的发展,其中便有提及打造一批技术水平高、示范作用显著的智能制造示范工厂。
政策和产业的双向加持下,相信以完全无人化黑灯工厂为蓝本的未来工厂定会成为现实。未来每一台设备的生产、制造、运输、监控、检测都将有可能由机器人或代码来完成。有条不紊的产线上,设备自带的指示灯或许就是黑灯下的唯一光源。