原標題:看完現在的中國製造,誰不拍案叫絕!

上海,一處軋鋼廠房中的設備正在高速運轉。三萬平米的廠房中,幾乎看不到幾個人在現場。而每年,這裏都可以生產出來10萬噸的捲鋼。

這樣的工廠,被稱爲“黑燈工廠”。這裏並不是真的不亮燈,而是因爲自動化水平已經足夠高,以至於可以熄滅燈光,讓機器自動工作。

黑燈工廠代表了人們對工廠自動化的最終構想,而這樣的工廠背後,其實是智能製造技術在大顯身手。

究竟什麼是智能製造?它離我們有多遠?

智能製造,離我們並不遠

智能製造,聽起來像是高大上的未來產物。

但其實,它離我們並不遠。生活中很多常見的物件,都和智能製造密切相關。

汽車的裝配流程,就集成了諸多智能製造技術。

一輛汽車的零件多達上萬件,汽車配置表上也有數十種配置;想要保證這麼多配置都能裝對,光靠人是不夠的。

如果來到汽車的總裝工廠,你時常會看到一種載着貨物、自動行駛的小車。這種小車叫做AGV小車。利用磁導航技術,這些小車就能夠按照預設路徑,載着指定的零件前往預設的工位。這就避免了人工操作不當,導致零件運送錯誤的情況。

吉林長春,一汽紅旗工廠中運送底盤的AGV

除了運送零件的小車,汽車工廠中還用到了射頻識別技術(RFID)。簡單來講,這就相當於給每一輛汽車安裝了識別標籤;汽車通過生產線的時候,傳感器可以無接觸讀取汽車的識別標籤,工人則能夠看到這輛汽車的全部配置信息,防止裝錯零件。

在汽車工廠,你已經見識了傳感技術的厲害;那麼在手機外殼工廠,則能直觀地感受到數控機牀有多精準。

你或許對數控機牀沒概念,但手機和筆記本電腦總用過吧?很多電子產品的金屬外殼的加工,就是由數控機牀完成的。

筆記本電腦、手機等電子產品的金屬外殼的加工,就是由數控機牀完成的

想把金屬表面加工得光潔順滑,難度並不低。拿我們經常見到的鋁合金外殼來說,零件的厚度、表面的光潔度要求很高。而且常見的銑削加工過程會產生震動,容易在金屬表面形成震紋,破壞美觀程度。

這就對機牀的精度要求很高。數控機牀的精度可以達到0.005-0.01毫米,遠遠高於傳統機牀。和傳統機牀相比,數控車牀可以用數字信號控制機牀的運動,按照預先設定好的程序加工零件,直接消除了操作者導致的人爲誤差。

數控機牀的精度遠高於傳統機牀

在醫院,另一關鍵的智能技術——3D打印也正在得到越來越廣泛的應用。

3D打印聽起來彷彿和我們很遠,在你的印象中,這項技術可能是用來製作飛機發動機的零部件,或者生產航天器的各種異形外殼的。

但其實,3D打印還可以爲拔過牙的患者帶來福音。

2020年9月16日,北京大學口腔醫院,牙科醫生在爲患者進行治療

缺牙最好的補救方式之一,就是種植牙。但種植牙並不是真的“種”了一顆牙,而是在牙槽骨上打入金屬植體,然後再在金屬植體上安裝假牙。

這也就導致了種植牙手術非常麻煩。首先要在牙槽骨上鑽洞,嵌入植體。三到六個月後,等到牙槽骨和植體癒合後,才能進行後續的手術,進而把假牙固定在植體上。

但如果應用3D打印技術,患者就不需要經歷打洞、植骨的過程。醫院採集完患者的口腔數據後,可以直接用3D打印機制造出來有牙根的假牙。

除了種植牙,牙齒矯正也有望應用到3D打印技術

帶牙根的假牙,就有可能在原有的牙窩上進行種植;不僅省時省錢,還幫患者減少了痛苦。

汽車、手機再到醫療器械,智能製造技術,其實離我們並不遠。

智能製造,

不僅僅是機器人那麼簡單

那麼,是不是工廠裏面有了數控車牀、工業機器人和3D打印機,就等於實現了智能製造呢?

並不是這樣的。根據工信部對智能製造標準的規劃,智能製造不僅指智能裝備,還包括智能服務、工業互聯網、智能工廠等多種技術。

這也就意味着,想實現智能製造,就要打造一個複雜的系統。而對於一家企業來說,則要在設計、生產、物流、服務等全部流程上實現智能化。

針對這個問題,中國工程院院士、機械製造及自動化專家李培根就指出:智能製造,更重要的是生態的進化。

李培根舉了汽車企業的例子來解釋“生態進化”:“像汽車這樣的一個產品,它也是一個複雜產品,不是說汽車公司裏頭,保證我的質量就行了。供應商的所有零部件、元器件,這些產品也非常重要。”

中國工程院院士、機械製造及自動化專家李培根

汽車企業的工廠並不負責生產汽車的全部零部件。從車身、底盤、動力總成到內飾,很多零部件都是從供應商那裏採購而來的。這些零部件最後會被送入工廠,經過沖壓、焊裝、塗裝、總裝等加工步驟,最終成爲一輛整車。

而一家大型車企的零部件供應商數量,可能高達數百家。保證這麼多供應商和車企的步伐協調一致,並不是件容易的事情。

“那麼像這個就一定會用到工業互聯網,這一點非常重要。” 李培根認爲,在5G技術的驅動下,工業互聯網應用場景進一步拓展,能夠通過萬物互聯、信息匯聚、優化調度、異地協同、遠程監控,對整個供應鏈進行有效管理。

汽車車身中的很多高強度鋼材就是供應商提供的,供應鏈對製造企業來說至關重要

除了工廠的製造、供應鏈的管理,智能製造還有更廣泛的應用。

李培根認爲,下一代智能製造最重要的特點之一,就是數字孿生。

數字孿生技術最早用於飛行器的維護和保障。工作人員在數字空間建立飛行器的模型,然後通過傳感器實現和飛行器真實狀態的完全同步。這樣就可以根據飛行數據,及時分析評估飛行器的狀態,判斷是否需要維修。

數字孿生技術最早應用於飛行器的維護和保障

也就是說,數字孿生技術相當於在數字空間複製出了真實世界的“雙胞胎”;藉助這個虛擬世界的“雙胞胎”,工作人員就可以模擬設備在真實世界的運行情況。

“數字孿生模型(主要是)預測運行維護。”李培根用風力發電機打比方,“運行過程中,收集它的數據,來分析什麼時候可以告訴風機,你該怎麼調整葉片的俯仰角度。”

2019年06月21日,新疆阿勒泰,布爾津風電場的風力發電機

而這個虛擬世界的“雙胞胎”,反過來也可以“影響機器或者設備的性能和效率。”

不管是工業互聯網還是數字孿生技術,它們都需要一定時間纔可以廣泛落地。智能製造遠不是裝幾個智能設備那麼簡單;想要全面實現智能製造,其實還有很長的一段路要走。

中國的智能製造水平,

到什麼程度了

既然智能製造這麼複雜,我們什麼時候纔可以大規模地應用這套技術?中國的智能製造水平,到底到什麼程度了?

如果說智能製造是一輛高速奔馳的火車,那麼底層技術就相當於鐵軌。想要大規模實現智能製造,首先就要讓底層技術足夠可靠,並且得到廣泛應用。

2020年5月,西藏日喀則的5G基站。只有底層技術足夠可靠,智能製造纔有可能大規模實現

目前,中國正在這些技術的研發上窮追猛趕;有一些技術的應用,已經達到了世界領先水平。

比如5G技術。工業互聯網的大規模應用,迫切需要5G的支撐。據估計,一座智能工廠每天產生上千TB的數據,相當於一萬部4K電影的大小。這麼大的數據量,只能依靠5G進行無線傳輸。

而目前,中國三大運營商已經相繼宣佈5G實現規模商用。一些城市,比如北京和深圳,甚至已經實現了5G獨立組網全覆蓋。

2020年6月26日,湖北宜昌的一處5G基站

人工智能(AI)也是一項至關重要的技術。目前,AI在製造業的應用主要是優化生產流程和質量檢測。尤其在質量檢測方面,用AI代替傳統的人工抽樣檢測,不僅可以減少檢測時間,還可以大大降低次品率。

目前,中國的人工智能產業已經初具規模。根據清華大學和工信部的不完全統計,中國的AI企業已經超過4000家,核心產業規模也將在2020年突破1600億,帶動相關產業規模超一萬億元。

除此之外,中國在數據方面的優勢也不容小覷。目前,中國整體網民規模已經達到9.4億,將爲中國的AI技術提供龐大複雜的數據量。這就給AI算法升級和應用場景擴展提供了很好的基礎。

工人在總裝車間燈光通道檢測汽車表面。應用AI技術之後,汽車質檢的效率將會大大提高

日益成熟的底層技術,讓越來越多的工廠有機會試水智能製造。來到一汽紅旗的智能工廠,你就可以看到工人們如何運用這些技術,製造出高品質的汽車。

“我們從18年開始普及智能製造規劃和建設,目標是基於5G+的工業互聯網平臺,實現數據系統和流程的智能化。”中國一汽工程與生產物流部總經理畢文權,介紹了紅旗的智能製造規劃。

一汽紅旗工廠的總裝車間

“另外我們工廠裏頭,5G信號全都覆蓋了。也就是說它這種大數據、這種5G的技術、工業互聯網,也給我們提供了這種智能製造的一個機會和手段。”中國一汽紅旗工廠廠長張巍補充道。

目前,紅旗總裝車間智能化工位佔到全部工位數量的80%以上,焊裝車間焊點自動化率可達100%。

紅旗數字化工廠,已經實現了數字化工藝閉環、數字化質量閉環、數字化物流閉環三大閉環;打通系統間的數據流,形成高效的數字網絡,實現生產過程的高效、可控以及透明化。

一汽紅旗工廠的整車生產線

“這個工廠裏按照原來的工藝佈局,可能實現3萬輛就是一大關了。”張巍說到。

“但是正是通過這種高水平的,自動化程度的進步改善,我們現在已經達成了10萬的產能,所以效率的提高,提高了3倍5倍不止。”

紅旗工廠,正在成爲高質量、高效率、高智能、高生態、體系化、數字化的智能工廠,爲每一位消費者生產出可靠、智能的汽車。

文章來源:網易浪潮工作室

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