山東制造業(yè)的智能騰飛

董忱

作為制造業(yè)大省，山東制造業(yè)基礎(chǔ)雄厚，但也面臨著怎樣在新一輪的國際競爭中加速趕超的新課題。近年來，山東把智能制造作為推動(dòng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的新引擎，把智能化作為推動(dòng)制造業(yè)升級(jí)的新動(dòng)力，用智能工廠、數(shù)字車間，不斷培育智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，搶占競爭制高點(diǎn)，為制造業(yè)插上騰飛的翅膀。

人工智能，助推制造業(yè)升級(jí)

在青島賽輪集團(tuán)輪胎生產(chǎn)車間，一套智能半鋼成型機(jī)剛剛上線。它的特點(diǎn)在“智能”這兩個(gè)字上，能在輪胎生產(chǎn)過程中抓取分析上百項(xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能壓合。有了大腦的生產(chǎn)線，效率提高3倍多，每40秒生產(chǎn)一條輪胎。

“它能穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)1600條的生產(chǎn)能力，就是一臺(tái)頂過去三臺(tái)的產(chǎn)能，另外在輪胎的均勻性方面有著明顯的競爭優(yōu)勢。”賽輪集團(tuán)青島工廠副總經(jīng)理趙永剛告訴記者。

這家老牌輪胎制造廠，原來裝備落后，僅2012年退賠額就高達(dá)6000萬元。嚴(yán)峻的市場形勢，讓他們加快了智能改造步伐。

“我們提供了一套整體的自動(dòng)化解決方案，整體環(huán)節(jié)不需要人工進(jìn)行參與，可以讓輪胎的混裝正確率達(dá)到百分之百?！睘橘愝喖瘓F(tuán)提供智能生產(chǎn)線研發(fā)的科捷機(jī)器人研發(fā)科室主任蘇志同說。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，山東近4萬家規(guī)模以上制造企業(yè)當(dāng)中，近六成處于產(chǎn)業(yè)中低端。山東在2018年開始的新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換中，把工業(yè)機(jī)器人作為發(fā)展重點(diǎn)，以此帶動(dòng)制造業(yè)的智能化改造。僅在青島高新區(qū)，就引進(jìn)培育了100多家機(jī)器人企業(yè)，涵蓋全產(chǎn)業(yè)鏈，這里也成為首個(gè)國家級(jí)機(jī)器人高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地。

“從事智能生產(chǎn)線的集成解決方案研發(fā)和實(shí)施，都給予100至300萬元的支持，高層次人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)給予最高500萬元的資金支持?！鼻鄭u高新區(qū)智能制造與新材料產(chǎn)業(yè)事業(yè)部部長李德強(qiáng)說，青島高新區(qū)全方位支持制造業(yè)的智能研發(fā)和人才引進(jìn)。

相關(guān)資料顯示，近兩年，山東工業(yè)機(jī)器人增加值平均增速達(dá)44%，新產(chǎn)品產(chǎn)量平均增速達(dá)1倍多。但是隨著機(jī)器人的蓬勃發(fā)展，又帶來一些新的問題。一個(gè)智能化工廠，采用的機(jī)器人往往來自不同國家、不同型號(hào)、不同年代，隨著機(jī)器人的快速更新?lián)Q代，一些較早的機(jī)器人甚至連制造商都找不到了。

“這臺(tái)雕刻機(jī)的控制系統(tǒng)是德國的，而和它搭檔的這臺(tái)機(jī)械臂是日本的，不同的設(shè)備有著不同的通信協(xié)議，就像說著不同的語言?！?濟(jì)南高新區(qū)的山東萬騰電子科技有限公司副總經(jīng)理趙偉龍說，為了讓這些機(jī)器人有效對話、協(xié)同作業(yè)，他們研發(fā)了智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，讓設(shè)備之間能夠互聯(lián)互通。

“我們這款產(chǎn)品它牛在哪里呢？即使是20年前的設(shè)備，現(xiàn)在有可能已經(jīng)停產(chǎn)，也能通過它把數(shù)據(jù)抓取出來和其他設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。”趙偉龍說。

有了這樣一款人工智能產(chǎn)品，市場上92%的機(jī)器人品牌都能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，變單兵作戰(zhàn)為大兵團(tuán)作戰(zhàn)，智能工廠的作業(yè)效率進(jìn)一步提升。

從勞動(dòng)密集型的“萬人工廠”，轉(zhuǎn)型為智能制造的“無人工廠”，是制造業(yè)的發(fā)展趨勢。

記者近日走進(jìn)威海文登區(qū)全國規(guī)模最大的汽車零部件生產(chǎn)廠家的廠房，所有工人加起來僅有24人，公司負(fù)責(zé)人介紹，以前工人至少是現(xiàn)在7倍以上。

曲軸是內(nèi)燃機(jī)五大核心零部件之一，被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟。談起這些年來工作環(huán)境的變化，已在這里工作8年之久的乘用車曲軸生產(chǎn)線線長王鵬超感受頗深：“剛進(jìn)工廠的時(shí)候至少有160多人，產(chǎn)品從一道工序到下一道工序，全部需要人工搬運(yùn)，勞動(dòng)強(qiáng)度很大?，F(xiàn)在，不光產(chǎn)品在各個(gè)工序之間實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)傳輸，產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)也流動(dòng)起來，下一道工序可以根據(jù)上一道工序傳來的參數(shù)自動(dòng)調(diào)整機(jī)器。”

記者看到，廠房里依次排放著一臺(tái)臺(tái)裝有屏幕和機(jī)械手的機(jī)器，智能機(jī)械手將毛坯從原料區(qū)取來，放到數(shù)控加工機(jī)床，經(jīng)過打磨等20多道工序，加工完畢后，機(jī)械手又將產(chǎn)品放到成品區(qū)。這些機(jī)械手和數(shù)控機(jī)床在軟件“大腦”的操作下，精準(zhǔn)而不知疲倦地運(yùn)作，整條生產(chǎn)線只有24名工人在操作。

“這條虎鯊線是目前最高端全自動(dòng)化生產(chǎn)線，專門為大型汽車企業(yè)生產(chǎn)曲軸，可年產(chǎn)曲軸12萬支……”負(fù)責(zé)人很自豪地告訴記者，也就是說，每年有12萬輛汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)“心臟”，是在這條智能化生產(chǎn)線上誕生。

2018年是山東新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的開局之年。我們把工業(yè)機(jī)器人作為發(fā)展重點(diǎn)，以此帶動(dòng)制造業(yè)的智能化改造。根據(jù)山東《智能制造發(fā)展規(guī)劃》，每萬名工人配套使用機(jī)器人數(shù)量達(dá)到200臺(tái)以上，這遠(yuǎn)高于2017年國家制定的每萬人88臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)。2018年的全省經(jīng)濟(jì)工作會(huì)上也提出，實(shí)施“現(xiàn)代優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群+人工智能”行動(dòng)，促進(jìn)工業(yè)化和信息化深度融合。

來自山東省工業(yè)和信息化廳的數(shù)據(jù)顯示，近兩年，山東已經(jīng)培育建設(shè)了500條無人生產(chǎn)線、300個(gè)數(shù)字車間和100個(gè)智能工廠，并實(shí)施了“現(xiàn)代優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群+人工智能”行動(dòng)。

山東省工業(yè)和信息化廳廳長汲斌昌介紹，2018年山東培育工信部制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展試點(diǎn)示范6個(gè)、制造業(yè)“雙創(chuàng)”平臺(tái)試點(diǎn)示范10個(gè)、國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新工程項(xiàng)目5個(gè)、大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)示范項(xiàng)目9個(gè)，爭取國家智能制造專項(xiàng)13個(gè)、試點(diǎn)示范項(xiàng)目11個(gè)，數(shù)量居全國前列。

山東省工業(yè)和信息化廳裝備產(chǎn)業(yè)處處長王桂強(qiáng)表示，智能制造是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)企業(yè)升級(jí)的跳板，也是助推新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的加速器，是山東加快新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

共享工廠，提升產(chǎn)業(yè)鏈競爭力

2019年，山東省第一個(gè)染色共享工廠在泰安投入使用。山東康平納集團(tuán)有限公司就擁有省內(nèi)第一個(gè)染色共享工廠，這家共享工廠憑借自主研發(fā)的筒子紗自動(dòng)染色成套技術(shù)與設(shè)備，走在了行業(yè)前沿。

記者在車間里看到，把顏色發(fā)黃的原紗染成艷麗的彩紗，經(jīng)過絡(luò)紗、印染、烘干等多道工序。同一車間內(nèi)，多道復(fù)雜工序集中進(jìn)行，但并不忙亂，每一步都是有條不紊。

偌大車間，工人卻寥寥無幾。筒子紗數(shù)字化自動(dòng)染色成套技術(shù)與裝備，不僅大幅度提高了紡織染色質(zhì)量，節(jié)省了人力成本，還大大減少了耗能和污染排放。

高人工、高污染、高能耗，一直是紡織印染行業(yè)的沉疴，憑借筒子紗自動(dòng)染色成套技術(shù)與設(shè)備，康平納破解了這一行業(yè)難題。雖然優(yōu)勢多多，但這套先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備推廣起來卻并不容易。

“作為全國首家染整智能制造試點(diǎn)示范企業(yè)，康平納建設(shè)智能染色工廠，創(chuàng)建基于云平臺(tái)的1+N印染智能管理模式，實(shí)現(xiàn)了筒子紗染色行業(yè)全流程信息共享、協(xié)同創(chuàng)新、資源優(yōu)化，推動(dòng)智能染色技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用進(jìn)程?！鄙綎|康平納集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理鹿慶福此前接受采訪時(shí)表示，“投資建設(shè)這樣一個(gè)單體的車間，離不開政府財(cái)政的大力支持?！?/p>

據(jù)悉，在財(cái)政資金支持下，康平納作為省內(nèi)第一個(gè)染色共享工廠在泰安投入使用，這也讓周圍的紡織企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)訂單式購買，不用再耗時(shí)耗能自己印染。高科技紡織印染企業(yè)做平臺(tái)，為傳統(tǒng)中小紡織印染企業(yè)省下設(shè)備投入、省下人工、省電、省水、降低污染，大家合作共贏，這就是共享工廠的奧秘。

“印染行業(yè)給人的印象是高耗能、高污染。而康平納的印染裝備，比國家標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水70%、節(jié)電45%、節(jié)約蒸汽58%、減少污水排放68%，節(jié)約用工80%、提高生產(chǎn)效率28%?！?山東康平納集團(tuán)有限公司董事長陳隊(duì)范說。

山東康平納集團(tuán)的共享工廠可以使每噸紗線節(jié)約印染成本1000-2000元，為此斬獲了2018年度“中國工業(yè)大獎(jiǎng)”。

“紡織廠不用外運(yùn)印染了，還能每噸節(jié)約這些成本，這將提高全產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力?！标愱?duì)范說，我省在紡織服裝產(chǎn)業(yè)較為集中的淄博、棗莊、濰坊、濱州、聊城、新泰等6個(gè)地區(qū)，布局建立集約化、標(biāo)準(zhǔn)化的分布式智能綠色印染共享工廠。山東計(jì)劃用5年時(shí)間，在全省建設(shè)1個(gè)印染行業(yè)云平臺(tái)和7個(gè)分布式印染共享工廠。7個(gè)共享工廠建成后，將形成72萬噸左右的年印染能力，面向輻射區(qū)域內(nèi)紡織服裝企業(yè)提供智能化、綠色化的印染加工服務(wù)，置換規(guī)模小、分布散、技術(shù)裝備落后、生產(chǎn)方式陳舊的傳統(tǒng)印染工廠，預(yù)計(jì)將帶動(dòng)全省紡織服裝產(chǎn)業(yè)年增收1000億元以上。

“1+7”區(qū)域性共享工廠體系建成后，將形成70萬噸的年印染能力，預(yù)計(jì)年可新增銷售收入220億元，可節(jié)水6800萬噸、節(jié)電80000萬度，減排污水6400萬噸，帶動(dòng)紡織服裝產(chǎn)業(yè)增加收入1000億元以上。

共享工廠已在山東多地建設(shè)成功，昌邑市圍子街道是遠(yuǎn)近聞名的“鑄造之鄉(xiāng)”，當(dāng)?shù)赜?00多家傳統(tǒng)鑄造企業(yè)，近年來環(huán)保壓力越來越大，不少企業(yè)掙扎在生死線上。當(dāng)?shù)匾劳旋堫^企業(yè)山東浩信集團(tuán)有限公司，正在建設(shè)年鑄造能力30萬噸的共享工廠，可替代50家中小鑄造企業(yè)產(chǎn)能。

“以前中小鑄造企業(yè)開發(fā)鑄造模具需要幾個(gè)月，而共享工廠引進(jìn)3D打印技術(shù)，幾天時(shí)間就能打印一套，開發(fā)成本會(huì)大大降低?！焙菩偶瘓F(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，3D打印設(shè)備一臺(tái)就要4000多萬元，單個(gè)企業(yè)購進(jìn)不經(jīng)濟(jì)，大家一起用就便宜了。除了設(shè)備，浩信的研發(fā)、管理模式、信息化系統(tǒng)等都可以拿出來共享。其他鑄造企業(yè)可以拿著訂單，到共享工廠來研發(fā)、加工。這樣，中小企業(yè)將從“散、亂、差”中解放出來，集群也將實(shí)現(xiàn)高端化、綠色化、集約化。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能

一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)或機(jī)床出了故障怎么辦？過去，工程師需要實(shí)地勘察、診斷，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，成本特別高。山東百惠精工機(jī)械股份有限公司、濟(jì)南第一機(jī)床有限公司通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供的大數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)，登錄工業(yè)大數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺(tái)，對銷售產(chǎn)品進(jìn)行故障診斷，“確診”后工程師可就近進(jìn)行維護(hù)。設(shè)備提供廠家通過手機(jī)客戶端，實(shí)時(shí)監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)，便于遠(yuǎn)程運(yùn)維和售后服務(wù)。

“就近維修設(shè)備算是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)比較簡單的應(yīng)用，借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，下一步家用風(fēng)扇是不是在轉(zhuǎn)，廠家都將知道?！鄙綎|省工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長、浪潮集團(tuán)執(zhí)行總裁王洪添說，這樣廠家可實(shí)時(shí)掌控風(fēng)扇狀態(tài)，以便實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營銷。

王洪添說，再比如，煤礦井下地質(zhì)條件往往比較復(fù)雜，瓦斯高、地溫高、煤層易自燃，“以往技術(shù)不發(fā)達(dá)的時(shí)候，監(jiān)測到礦井下瓦斯?jié)舛雀叩臅r(shí)候，往往就晚了?！比缃?，通過大數(shù)據(jù)，可以整合井下人員定位系統(tǒng)、視頻監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行異常監(jiān)控系統(tǒng)，生成井下作業(yè)人員精準(zhǔn)畫像，實(shí)時(shí)了解人員的基本情況、行進(jìn)軌跡與里程、分布密度等信息，真正實(shí)現(xiàn)預(yù)警機(jī)制的閉環(huán)，保障作業(yè)人員安全。

目前，山東制造業(yè)低成本優(yōu)勢正逐漸消退，面臨制造業(yè)持續(xù)外遷和“產(chǎn)業(yè)空心化”的挑戰(zhàn)。積極部署利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，將原有工廠改造升級(jí)為智能工廠，不僅能幫助企業(yè)減少用工量，還能促進(jìn)制造資源配置和使用效率提升，降低企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營成本，增強(qiáng)企業(yè)特別是勞動(dòng)密集型企業(yè)的競爭力。如，山東某大型電子信息制造企業(yè)運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案對工廠進(jìn)行升級(jí)改造后，已在其標(biāo)桿工廠成功實(shí)現(xiàn)人力節(jié)省50% 、效率提升30%、人均產(chǎn)值提升31%，其中，測試工段實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，人力節(jié)約92%，有效緩解人工成本壓力，保持了其在全球的競爭優(yōu)勢。

“中國智造，智從何來？從數(shù)據(jù)中來！”全國“兩會(huì)”上，浪潮集團(tuán)有限公司董事長孫丕恕代表多次談及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。他認(rèn)為，真正的智能制造，要以數(shù)據(jù)為核心，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打造智慧企業(yè)大腦，形成企業(yè)運(yùn)營的智能決策、指揮體系，推動(dòng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，助推企業(yè)效率提升和產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)。

工信部調(diào)查顯示，數(shù)字化智能化改造后，企業(yè)生產(chǎn)效率平均提升超30%，運(yùn)營成本約降低20%。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)憑借先進(jìn)的計(jì)算架構(gòu)和高性能的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，能夠?qū)崿F(xiàn)對海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成、存儲(chǔ)與計(jì)算，解決工業(yè)數(shù)據(jù)處理爆炸式增長與現(xiàn)有工業(yè)系統(tǒng)計(jì)算能力不相匹配的問題，加快制造業(yè)以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化進(jìn)程。

“目前，不同制造業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識(shí)程度還有差別，但無論從贏得行業(yè)競爭，還是提升企業(yè)自身效率來說，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都非常必要。”東岳集團(tuán)首席科學(xué)家張永明說，東岳集團(tuán)近年來對生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行了一次大升級(jí)，投資2億元建成智能化管控中心，集成生產(chǎn)、銷售、物流、環(huán)保等全方面信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)經(jīng)營管理模式向信息化、智慧化模式的轉(zhuǎn)變?！斑@個(gè)管控中心在業(yè)內(nèi)是一流的，但我們還是又組織了一支隊(duì)伍，探索向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方向轉(zhuǎn)，這是制造業(yè)發(fā)展的趨勢。”

位于濟(jì)南市章丘區(qū)的明水經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)升級(jí)為國家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，是目前濟(jì)南市唯一的國家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。園區(qū)內(nèi)有325家規(guī)模企業(yè)，186家企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入過億元，51家企業(yè)稅收超過千萬元，已形成交通裝備、機(jī)械制造、精細(xì)化工、食品飲料四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

去年，浪潮針對明水經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)專門設(shè)計(jì)的工業(yè)大數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺(tái)投入使用，這也是全國首個(gè)面向經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)設(shè)計(jì)的工業(yè)大數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)依托M81工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，在全國范圍內(nèi)率先服務(wù)于山東企業(yè)的智能制造轉(zhuǎn)型。

“明水經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)已經(jīng)可以利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，針對當(dāng)?shù)劁撹F深加工、鼓風(fēng)機(jī)、機(jī)床等產(chǎn)業(yè)集群探索創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式，圍繞工業(yè)大數(shù)據(jù)、傳感器、工控系統(tǒng)測試集成等，開展多源數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)組織梳理、大數(shù)據(jù)計(jì)算分析、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)預(yù)測和預(yù)警應(yīng)用。”相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者。

其實(shí)除了明水經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力山東制造業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供新動(dòng)能的例子還有很多。像海爾、海 信、濰柴等作為龍頭企業(yè)，很早就開始了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的探索與實(shí)踐，在技術(shù)、模式和創(chuàng)新方面都實(shí)現(xiàn)了全方位突破。