全球重工行業第一座燈塔工廠。

這是三一重工對中國裝備制造的貢獻，也是對世界重工行業的貢獻。

按照達沃斯世界經濟論壇和麥肯錫咨詢公司共同的遴選標準，燈塔工廠意味著是“數字化制造”和“全球化4.0”示范者，代表當今全球制造業領域智能制造和數字化最高水平。

9月27日，世界經濟論壇（WEF）正式發布新一期全球制造業領域燈塔工廠名單，三一重工北京樁機工廠（下稱“北京樁機工廠”）成功入選，成為全球重工行業首家獲認證的燈塔工廠。獲評世界燈塔工廠，體現出三一重工在先進制造、數字化轉型的卓越成果和“領頭羊”實力，標志著三一重工在第四次工業革命的競爭中贏得先機。

三一集團董事、高級副總裁代晴華表示，燈塔工廠的建設只是一個起點，未來希望三一能夠代表中國制造的最高水平，也希望三一能夠站在世界之巔。

目前，三一重工已是全球領先的裝備制造企業，2020年以利潤全球行業第二、人均產值全球行業第一的業績邁入高質量發展通道，三一集團整體銷售額達到1368億元。面對洶涌而來的工業4.0浪潮，三一集團董事長梁穩根認為，三一的新使命，就是要成為智能制造的先驅，用新的行動推動中國從制造大國變成制造強國。

三一集團董事、高級副總裁代晴華

“我們的目標是100名工人，100億產值”

2018年3月13日，三一集團董事長梁穩根對外公開表示：“三一的數字化轉型，要么翻身，要么翻船！”

2019年6月，三一集團引入三現數據集控，柔性生產島等新型生產方式，啟動燈塔工廠等智能單位的建設，推動互聯網、大數據、人工智能和制造業深度融合。

這是一場轟轟烈烈、極為不易的變革。

三一重工智能制造研究院院長董明楷介紹，作為重型裝備工廠，北京樁機工廠改造之前的生產模式屬于典型的離散制造，各零部件加工過程相互獨立、互不配合，生產線之間無法銜接。同時，工廠生產設備繁多，內網主要使用WiFi、老舊五類線、光纖，布線復雜，往往牽一發而動全身，部署和調整周期長，成本高。

2019年6月，北京樁機工廠啟動改造項目，全面引入5G技術，探索5G技術與工業領域的深度融合。

通過部署上行容量在1Gpbs/萬平方米以上、單終端達到300Mbps以上、時延在20ms左右的5G虛擬專網，北京樁機工廠將8個柔性工作中心、16條智能化產線、375臺全聯網生產設備、上千臺水電油氣儀表實現全連接，整個工業制造全流程高效互聯互通。

樹根互聯股份有限公司是三一集團燈塔工廠的工業互聯網平臺服務商，樹根互聯副總裁劉偉光介紹：“在北京樁機工廠大概有36000多數據點實時接入，通過大數據的算力，實時計算，我們為每一道工序、每一種機型，甚至每一個道具來匹配最優的參數，優化生產能力。”

以樁機下料區切割機為例，改造前，工廠中5臺等離子切割機需要5名人員現場操作，不僅作業現場環境差，而且存在人身安全方面的風險。

通過5G+工業互聯網建立管理駕駛艙后，8臺激光切割機只需兩人巡檢，而且現場情況通過5G視頻和工業互聯網數據實時回傳，加工任務的開始、復位等操作均可遠程無人化操作，遠程控制延時低于10ms，實現切割下料安全、高效的無人化作業。

在裝配柔性島，重達數噸的樁機動力頭正在這里組裝，依托5G高清傳感器，重載機器人準確地將大件送入機臺，幾分鐘內就實現了精準組對，誤差僅0.3毫米。而在過去，這道工序只能靠人工“吊龍門”完成，不僅勞動強度大，效率也比較低。

“這樣超大部件的無人化裝配，在行業尚無先例。”董明楷介紹，5G高清傳感器就是機器的“慧眼”，每秒可產生100萬個三維數據坐標，擁有強大的感知和運算能力，“有了它，無論什么型號的大大小小零件，機器人都能實時得到場景深度信息和三維模型，作業時自動修復偏差”。

目前，這一條柔性裝配線可以滿足3噸到16噸所有動力頭的生產，自動化率達70％，產能翻倍，因磕碰導致的質量缺陷已全部杜絕。

在焊接工作島內也是同樣的場景。機器人通過激光“觀察”坡口環境，自動適應調整參數，一次性實現厚40mm、寬60mm的高強鋼多層單道焊接，解決了鉆桿方頭焊接這一全球行業難題。

現場工人表示，機器人相當聰明，焊縫的位置存在偏差，焊接方法就會立即調整，且質量不會有任何偏差。

目前，工廠里小到一塊鋼板的分揀，大到10多噸桅桿裝配，已全部可由機器人自動化完成。北京樁機工廠工藝工程師侯勤華介紹：“機器視覺系統，真正賦予了機器適應環境、柔性完成任務的能力。”數據顯示，較改造前，工廠焊接、裝配、機加等核心工序作業效率分別提升130％、100％、68％，在同樣的廠房面積產值翻了一番。

18年前，當時年僅18歲就來這里做鉗工的北京樁機制造管理經理夏聞世表示，以前裝配螺栓靠人一個一個地放上去，一個一個地擰緊，再一個一個地手動檢測，一個力矩不到位就要返工，“現在，從螺栓抓取、放置、擰緊，實現全自動化，而且自動化防錯，那效率翻了不知道多少倍”。

智能制造帶來的是生產效率的飛躍。北京樁機燈塔工廠生產節拍加快了不止4倍，7天就能交付一臺旋挖鉆機，月產能更是翻了一番達到300臺，現代化、無人化、自動化、數字化、智能化在這里得到了集中的搭配與融合。

三一集團高級副總經理、北京三一智造科技有限公司總經理李梁健表示，2020年，北京樁機工廠銷售78億元，比2019年增長59%，總體生產設備作業率從66.3%提升到86.7%，平均故障時間下降58.5%，“現在還在不斷升級改造”。

2020年，三一重工利潤居行業全球第二，人均產值超過全球工程機械“老大”卡特彼勒，躍居行業第一，北京樁機工廠的人均產值更是高達1072.8萬元。

三一重工遠不滿足于此。代晴華稱，未來，在北京樁機燈塔工廠要實現百人百億的高效率目標。

三一重工總裁向文波介紹，三一集團正在加速推動數字化轉型，3000名產業工人，實現3000億元銷售額，是未來5年的目標。

三一重工北京樁機“燈塔工廠”實景

燈塔工廠最大的意義是

機器讓人變得更好，人讓機器變得更好

燈塔工廠帶來的不僅是效率的提升和產能的翻倍。值得重視的是，在三一的燈塔工廠里，工人與機器設備的關系正在悄然發生著改變。

代晴華認為，燈塔工廠最大的意義，并不是讓機器取代人，而是機器讓人變得更好，人讓機器變得更好。

夏聞世說：“以前做裝配鉗工，干的是重體力活，人確實很累，效率也不高，隨著機器設備不斷升級，人也越來越輕松，現在做裝配，主要是看機器。”

董明楷告訴《中國經濟周刊》記者，2018年時，焊工裹得嚴嚴實實，帶著焊槍和噴槍，在高溫、粉塵的環境里工作，“他們是真的不容易”。改造以后，“稍微有點操作經驗的工人，通過培訓，適當學一些編程，就可以操作機械手，工作環境已經非常好了”。

“在工廠內，基于5G+AR設備的‘人機協同’技術已得到廣泛應用。物料分揀、銷軸裝配等傳統勞累活、危險活不再需要人力操作，全部由機器人高效完成。”董明楷說。

不光是讓工人從繁重的體力勞動中解放出來，代晴華指出：“現在，智能制造在數字時代幫助我們的生產效能得到了極大的提升，解決了很多的勞動力問題，而與此同時，節省下來的勞動力，又可以把重點放在人工智能的維護和運用以及人類經驗的傳承上。”

代晴華介紹，旋挖鉆機轉桿上面的一個對接焊口焊接難度非常高，原來的400多名焊工中只有兩位工人能夠承擔這項任務，因此，他們成為全廠重點保護對象，生產很忙的時候，這兩位工人必須加班加點工作，否則轉桿就會供不應求，整個工廠的生產進度就被拖住。“他退休以后誰來干這個活呢？老工人的技巧怎么傳承下去呢？”代晴華說。

現在，人工智能徹底突破這一瓶頸。

董明楷介紹：“我們的做法是把所有工人的經驗，實現參數化和軟件化，固化到機器人里。”同時，通過強大的人機協同，機器人AI還能學習熟練工人的技能和手法，并作為教具“以老帶新”，最終實現技能傳授和工廠“老師傅”工匠精神的傳承。“這個核心焊接工序的產能，取得了數十倍的增長。”代晴華接受《中國經濟周刊》記者采訪時說。他表示，走過這一步之后，原來的工人轉型成為工程師，機器負責干活，人負責創新，而人的創新為機器的效率提供了持續不斷的進步的可能。“所以，我們說燈塔工廠讓人和機器之間形成了一種協同關系，而不僅僅是一個體力的替代關系。”他說。

三一提出的目標是，從現在的30000名工人向30000名工程師轉變，培養出歷史上最優秀的產業工程師。

三一重工北京樁機“燈塔工廠”實景

穿越周期，“‘中國制造’已經開始領先了”

在三一集團董事長梁穩根看來，北京樁機工廠成為世界燈塔工廠,是三一的新名片,是三一數字化轉型的里程碑,是三一成為智能制造先驅的關鍵一步。

自2018年啟動數字化轉型以來，三一集團燈塔工廠建設已經投入達150億元。代晴華介紹：“燈塔工廠的未來發展，我們已經做了很詳細的規劃，首先是把三一集團全國乃至全球的40多家工廠，一個一個升級到北京樁機燈塔工廠一樣的水平。同時，還要啟動重點工廠，比如說北京樁機工廠，進一步升級到3.0的水平，也就是從制造生產的智能化，要全面走向以數字驅動的生產管理的智能化，以及物流配送的智能化，這是已經啟動的燈塔工廠3.0規劃。”

身處工程機械這一周期性比較強的行業，梁穩根還指出，數字化是穿越周期的法寶。

董明楷對《中國經濟周刊》說：“工程機械是典型的離散制造，在行業周期里面，繁榮期需要大量人員，低谷期往往需要控制人員數量。這就導致制造成本高，市場響應速度慢。當市場需求起來的時候，生產能力跟不上；當生產能力上來，市場需求可能過去了。”

初步完成智能制造改造以后，北京樁機工廠在市場波動前就頗為淡定。董明楷表示，樁工機械今年前幾個月都是淡季，工廠不需要裁員；四季度生產旺季來了，也不需要招人，只要開動機器，產能就上來了。

代晴華指出，完成智能制造改造以后，三一就擺脫了周期的束縛。2011年，三一集團的員工7萬余名，其中一半以上是工人，銷售額最高是750億元。隨著智能制造程度的不斷深化，2020年銷售額是上個周期峰值的一倍以上，達到了1368億元，一線工人卻減少了一半多。“如果未來3000人完成3000億元，我們基本上不會受周期的影響了。”

梁穩根認為，穿越工程機械行業周期的另一個法寶是國際化。

2021年上半年，三一集團國際銷售收入同比大幅增長80％，其中，增幅超過100％的國家地區有50個，包括法國、俄羅斯、印度、越南等。

李梁健認為，之所以能實現如此高速的增長，智能制造提升三一產品的全球競爭力是重要因素。“跟國際同行來比，三一的制造與數字化水平已經處于領先水平，至少是同一位置。”李梁健說。

向文波表示：“我們希望通過三五年的努力在海外再造一個三一重工。過去我們重點放在發展中國家，像非洲、東南亞、南美的一些國家；下一步，我們將把重點放到發達國家，包括美國、澳大利亞、加拿大和一些歐洲國家。”

在談到三一數字化轉型的未來規劃時，代晴華透露，三一集團的智能制造模式已經開啟了全球化的布局，包括美國工廠都會采用三一樁機的燈塔工廠方式來建設。

代晴華還談到，不久前，三一美國工廠建設方案來了一次中外PK。一個方案是由日本企業的專家做出來的，另一個是三一自己的燈塔工廠方案。“一比，我們驚訝地發現，‘中國制造’已經開始領先了。他們做的方案里面光是管理人員，就是我們設計方案里管理人員的3～5倍。”

目前，中國已經是全球燈塔工廠數量最多的國家，三一重工北京樁機燈塔工廠是重工行業第一座燈塔工廠。

基于這一成功模式，李梁健說：“不僅是在三一集團鋪開智能制造燈塔工廠的建設，我們也在向行業輸出智能制造，為供應鏈端、客戶端提供智能制造的升級服務。幫助他們去提升效率，幫助他們降低成本，幫助他們改善質量。事實上，降低他們的成本，提升他們的質量，也是幫助我們提升了競爭力。”

然而，相對于三一集團150億元的投入規模，眾多中小型制造企業能否承擔向智能制造升級的成本？

代晴華算了一筆賬，三一集團的150億元看起來投入很大，但是分解到每個單元是能承受的。在北京，一個工人的人工成本，工資加上五險一金等福利，一年基本上要20萬元，3年就是60萬元，而且工資每年還上漲。“我們機器人是多少價格呢？便宜的大概10多萬，貴的60萬～70萬。一個機器人工作站造價便宜的五六十萬，貴的100多萬，算下來一般3年左右可以收回改造的費用。”代晴華說。

在樹根互聯股份有限公司副總裁劉偉光看來，無論是三一集團，還是處于1.0狀態的中小企業，都能夠享受到智能制造的賦能。

事實上，北京樁機燈塔工廠也可以說是在1.0狀態起步。代晴華坦言，2019年改革之前，工廠大量的設備都是老舊設備，是“聾、啞、傻”，“既沒有數據輸出不能說話，也聽不懂什么指令，是‘聾’，更不要說它有什么系統，就是‘傻’”。

通過樹根互聯的“根云平臺”連接起這些“聾、啞、傻”設備之后，代晴華說：“連起來還是有巨大的作用，把所有設備的利用率提升到了67%。”

代晴華預測，3到5年內，中國的中小企業將普遍能夠享受工業互聯網，特別是5G技術帶來的無線工業互聯網智能制造的成果，真正實現由制造大國轉向制造強國。

（文章來源于《中國經濟周刊》2021年第20期，記者李永華）