聰明工廠丨眼疾手快會(huì)思考的柔性“燈塔”

9月27日，世界經(jīng)濟(jì)論壇（WEF）正式發(fā)布新一期全球制造業(yè)領(lǐng)域“燈塔工廠”名單，三一重工北京樁機(jī)工廠成功入選，成為全球重工行業(yè)首家獲認(rèn)證的“燈塔工廠”。

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺(jué)、工業(yè)AI打造的高度柔性生產(chǎn)，讓這里成為全球重工行業(yè)智能制造“燈塔”。

機(jī)器視覺(jué)！

精密組裝“燈塔工廠”

走進(jìn)裝配柔性島，滿是日夜不停歇的機(jī)器人。附近只看得見(jiàn)一兩名工程師，在機(jī)器連成的生產(chǎn)線間偶爾走動(dòng)。與一般車間不同，這個(gè)負(fù)責(zé)大件組裝的產(chǎn)線相當(dāng)安靜。三一智能制造研究院院長(zhǎng)董明楷介紹：“以前這條生產(chǎn)線上滿滿都是人?！?/span>

圖丨柔性裝配島

在這里組裝的樁機(jī)動(dòng)力頭重達(dá)數(shù)噸起，是樁機(jī)的核心部件。依托5G高清傳感器，重載機(jī)器人準(zhǔn)確地將大件送入機(jī)臺(tái)，幾分鐘內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)組對(duì)，誤差僅0.3mm。

而在過(guò)去，這道工序只能靠人工“吊龍門(mén)”完成，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率也比較低。

“這樣超大部件的無(wú)人化裝配，在行業(yè)尚無(wú)先例”。董明楷介紹，5G高清傳感器就是機(jī)器的“慧眼”，每秒可產(chǎn)生100萬(wàn)個(gè)三維數(shù)據(jù)坐標(biāo)，擁有強(qiáng)大的感知和運(yùn)算能力，“有了它，無(wú)論什么型號(hào)的大大小小零件，機(jī)器人都能實(shí)時(shí)得到場(chǎng)景深度信息和三維模型，作業(yè)時(shí)自動(dòng)修復(fù)偏差”。

目前，這一條柔性裝配線可以滿足3噸到16噸所有動(dòng)力頭的生產(chǎn)，自動(dòng)化率70％，產(chǎn)能翻倍，因磕碰導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷已全部杜絕。

圖丨柔性焊接島

在焊接工作島內(nèi)也是同樣的場(chǎng)景。機(jī)器人通過(guò)激光“觀察”坡口環(huán)境，自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)，一次性實(shí)現(xiàn)厚40mm、寬60mm的高強(qiáng)鋼多層單道焊接，解決了鉆桿方頭焊接這一全球行業(yè)難題。

現(xiàn)場(chǎng)工人表示，機(jī)器人相當(dāng)聰明，焊縫的位置存在偏差，焊接方法就會(huì)立即調(diào)整，質(zhì)量不會(huì)有任何偏差。

2019年，樁機(jī)燈塔工廠改造項(xiàng)目啟動(dòng)，全面引入工業(yè)立體視覺(jué)系統(tǒng)，借助2D/3D視覺(jué)傳感技術(shù)、AI算法以及高速的5G網(wǎng)絡(luò)，樁機(jī)工廠實(shí)現(xiàn)了智能工業(yè)機(jī)器人在大型裝備自適應(yīng)焊接、高精度裝配等領(lǐng)域的深入應(yīng)用。

目前，工廠里小到一塊鋼板的分揀，大到十多噸桅桿裝配，已全部可由機(jī)器人自動(dòng)化完成。

大象跳舞！

為行業(yè)作出燈塔示范

圖丨三一樁機(jī)“燈塔工廠”內(nèi)部

樁工機(jī)械作為重型裝備，其生產(chǎn)模式屬典型的離散制造，多品種、小批量、工藝復(fù)雜。更大的挑戰(zhàn)在于工件復(fù)雜，又大又重又長(zhǎng)，例如170多種鉆桿中最長(zhǎng)27米重達(dá)8噸，20多種動(dòng)力頭最重達(dá)16噸。

經(jīng)過(guò)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化升級(jí)后，三一樁機(jī)工廠共有8個(gè)柔性工作中心，16條智能化產(chǎn)線，375臺(tái)全聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)設(shè)備?；跇?shù)根互聯(lián)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，生產(chǎn)制造要素實(shí)現(xiàn)全連接，整個(gè)工廠已成為深度融合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能的“智慧體”。

首先，三一樁機(jī)工廠有一個(gè)“智能大腦”——FCC（工廠控制中心），它也是整個(gè)工廠智能制造的核心。通過(guò)FCC，訂單可快速分解到每條柔性生產(chǎn)線，每個(gè)工作島，每臺(tái)設(shè)備，每個(gè)工人，實(shí)現(xiàn)從訂單到交付的全流程數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。沿著數(shù)據(jù)流程，產(chǎn)品能夠“了解”自己被制造的全過(guò)程和細(xì)節(jié)。

圖丨可視化大屏

圖丨基于5G的雙AGV聯(lián)動(dòng)

智慧物流的實(shí)現(xiàn)，則交給了聰明的貨物搬運(yùn)“飛毛腿”——AGV小車。在精準(zhǔn)授時(shí)、低時(shí)延的5G無(wú)線工業(yè)專網(wǎng)保證下，行業(yè)首創(chuàng)2臺(tái)AGV“雙車夢(mèng)幻聯(lián)動(dòng)”，實(shí)現(xiàn)27米超長(zhǎng)超重物料的同步搬運(yùn)和自動(dòng)上下料。

圖丨智能立庫(kù)

“大腦”“眼睛”“飛毛腿”高效協(xié)同分解任務(wù)，智慧工廠的“雙手”也在同步飛速運(yùn)轉(zhuǎn)。在工廠內(nèi)，基于5G+AR設(shè)備的“人機(jī)協(xié)同”技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。物料分揀、銷軸裝配等傳統(tǒng)勞累活、危險(xiǎn)活不再需要人力操作，全部由機(jī)器人高效完成。

同時(shí)，通過(guò)強(qiáng)大的人機(jī)協(xié)同，機(jī)器人AI還能免編程學(xué)習(xí)熟練工人的技能和手法，并作為綜合教具“以老帶新”，最終實(shí)現(xiàn)技能傳授和工廠“老師傅”工匠精神的傳承。

圖丨三一樁機(jī)“燈塔工廠”內(nèi)部

在后臺(tái)，由樹(shù)根互聯(lián)打造的“根云平臺(tái)”也在日夜不停計(jì)算，它要根據(jù)工廠里3600多個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)收集的工業(yè)大數(shù)據(jù)，為每一道工序，每一個(gè)機(jī)型、甚至每一把刀具等匹配最優(yōu)參數(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍。

三一智能制造研究院院長(zhǎng)董明楷介紹：“今天的樁機(jī)工廠就是一個(gè)腦子聰明、眼疾手快的工程師，實(shí)現(xiàn)了工匠精神與經(jīng)驗(yàn)的參數(shù)化與軟件化”。

高度柔性生產(chǎn)，讓生產(chǎn)潛能得到極大發(fā)揮。相比于改造前，樁機(jī)工廠在同樣的廠房面積產(chǎn)值翻了一番，總體生產(chǎn)設(shè)備作業(yè)率從66.3％提升到86.7％，平均故障時(shí)間下降58.5％。目前，該工廠可生產(chǎn)近30種機(jī)型，“柔性智造”水平全球領(lǐng)先，實(shí)現(xiàn)了“大象跳舞”。

2020年，三一樁機(jī)工廠的人均產(chǎn)值已達(dá)到1072.8萬(wàn)元，是全球重工行業(yè)當(dāng)之無(wú)愧的“燈塔標(biāo)桿”。

董明楷表示，樁機(jī)“燈塔工廠”在行業(yè)率先采用“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)，打造了全球行業(yè)智能工廠的標(biāo)桿，為全球行業(yè)其他“燈塔工廠”建設(shè)作出了積極表率和示范。