全球光通信行業(yè)首座“燈塔工廠”探秘

秦云龍

“燈塔工廠”，被譽(yù)為“世界上最先進(jìn)的工廠”，相當(dāng)于電影界的“奧斯卡金像獎(jiǎng)”，是由世界經(jīng)濟(jì)論壇和麥肯錫咨詢公司共同選出的“數(shù)字化制造”和“全球化4.0”的示范標(biāo)桿。這些工廠代表了全球制造業(yè)領(lǐng)域智能化和數(shù)字化的最高水平，更代表著前沿和方向，如同茫茫大海上的明亮燈塔，為其他制造企業(yè)指明了前進(jìn)航程。目前，全球有153家企業(yè)入選“燈塔工廠”，中國(guó)有62家，其中江蘇12家有7家在蘇州。去年年底，位于蘇州市吳江區(qū)的亨通集團(tuán)光纖光棒智能制造工廠成為全球光通信行業(yè)首座“燈塔工廠”，而這也是江蘇省民營(yíng)企業(yè)第一家入選者。

光纖，顧名思義是光導(dǎo)纖維，它就像一條超細(xì)的“信息高速公路”，每天承載著海量的信息數(shù)據(jù)在飛馳，是現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。拉制光纖的預(yù)制棒，簡(jiǎn)稱(chēng)“光棒”，它不僅決定著光纖的關(guān)鍵性能，還占據(jù)了光纖70%的成本，是棒纖纜產(chǎn)業(yè)鏈上的“明珠”。2010年之前，光棒技術(shù)基本掌握在美國(guó)、日本等企業(yè)手中。2010年亨通光纖自主研發(fā)出我國(guó)第一根國(guó)產(chǎn)光棒，2015年打破國(guó)外技術(shù)壟斷，顛覆了以四氯化硅為原料的傳統(tǒng)技術(shù)路線，率先成功自主研發(fā)出新一代綠色光棒技術(shù)及裝備，于2016年快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，成功打造了全球單體規(guī)模最大、技術(shù)領(lǐng)先的光纖光棒智能化制造工廠。

探秘“黑燈工廠”

“燈塔工廠”也被形象地稱(chēng)為“黑燈工廠”，當(dāng)然并不是黑燈，也不是無(wú)人，而是指工廠的高度自動(dòng)化和智能化。全球光通信行業(yè)首個(gè)“燈塔工廠”——亨通光纖光棒智能制造工廠位于蘇州吳江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，走進(jìn)這里，《經(jīng)濟(jì)》雜志記者看到，一個(gè)個(gè)智能智造奇跡正在上演。這座全球最大的光纖預(yù)制棒智能制造基地，占地10多萬(wàn)平方米，每天能生產(chǎn)出足夠環(huán)繞地球4圈半的光纖。在3萬(wàn)平方米，上下3層樓的第二代光纖生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)，一臺(tái)臺(tái)精密設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)，一架架重型桁架機(jī)器人有序穿梭，在十幾名工作人員輕松操控下的近400臺(tái)大型設(shè)備，經(jīng)過(guò)二氧化硅沉積、高溫?zé)Y(jié)、芯棒延伸等上百道工序，最終將一根重達(dá)百斤的透明光棒，拉成了直徑僅125微米、細(xì)如發(fā)絲的高性能光纖。值得一提的是，這一系列復(fù)雜的流程，大部分都是在“數(shù)字大腦”的精準(zhǔn)指揮下自動(dòng)完成。

亨通光纖科技有限公司總經(jīng)理劉振華介紹，在數(shù)字新技術(shù)賦能下，亨通自主研發(fā)出了新一代綠色光棒技術(shù)及裝備，實(shí)現(xiàn)了光棒制造尺寸最大、沉積效率最快、制造精度最高、質(zhì)量最優(yōu)、成本最低、綠色化的目標(biāo)?！?010年之前，進(jìn)口光纖的成本高達(dá)每公里2000元至3000元。而隨著亨通光纖在2010年自主研發(fā)出第一根國(guó)產(chǎn)光棒后，這一局面發(fā)生了翻天覆地的變化。如今，每公里光纖成本降至不足30元。”劉振華自豪地說(shuō)。據(jù)他介紹，過(guò)去進(jìn)口光棒的尺寸較小，僅1米長(zhǎng)且外徑只有80毫米，一根光棒在半天內(nèi)便可完全拉制完畢，如今亨通光纖生產(chǎn)的大型光棒長(zhǎng)達(dá)6米，外徑達(dá)到200毫米，單根光棒能夠在高溫拉絲爐中連續(xù)作業(yè)長(zhǎng)達(dá)6天，可連續(xù)拉制長(zhǎng)達(dá)15000公里的光纖，“這相當(dāng)于從北京到上海往返7次之多?，F(xiàn)在的拉絲速度也極為驚人，每分鐘可生產(chǎn)約3000米的光纖，這相當(dāng)于以時(shí)速180公里的速度在狂飆。”時(shí)至今日，亨通光纖的光棒年產(chǎn)量已達(dá)到2500噸，如果完全轉(zhuǎn)化為光纖則是1億芯公里，足以環(huán)繞地球赤道2000多圈。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和自主研發(fā)，不僅大幅降低了光纖的生產(chǎn)成本，還顯著提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了從依賴進(jìn)口到自給自足，不僅在全球光纖市場(chǎng)中站穩(wěn)了腳跟，還實(shí)現(xiàn)了引領(lǐng)。

近年來(lái)，亨通光纖大力實(shí)施智能化改造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，先進(jìn)分析技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)和人工智能技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用，27個(gè)先進(jìn)用例被部署實(shí)施，覆蓋了銷(xiāo)售、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)量等多個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，涵蓋了生產(chǎn)全過(guò)程。同時(shí)，該公司還對(duì)外發(fā)布了5項(xiàng)創(chuàng)新的重大專(zhuān)利技術(shù)，涵蓋了機(jī)器學(xué)習(xí)、智能優(yōu)化、標(biāo)識(shí)解析和人工智能視覺(jué)等領(lǐng)域。在智能化、數(shù)字化的有力加持下，亨通光纖的產(chǎn)能、成本效率、產(chǎn)值以及單位能耗等關(guān)鍵指標(biāo)均實(shí)現(xiàn)了兩位數(shù)的顯著提升。正是因?yàn)樵跀?shù)字化轉(zhuǎn)型與分析、智能自動(dòng)化、可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域的卓越表現(xiàn)，亨通光纖光棒智能制造工廠在去年年底被評(píng)為全球光通信行業(yè)首個(gè)“燈塔工廠”。實(shí)際上，亨通“燈塔工廠”的申報(bào)之路并非一帆風(fēng)順，“我們第一次申報(bào)連第一階段的網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)都沒(méi)有通過(guò)”。劉振華介紹，第一次失敗后，在蘇州各級(jí)政府的大力支持和全集團(tuán)的努力下，開(kāi)始深入復(fù)盤(pán)前次失敗的原因，并邀請(qǐng)行業(yè)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)協(xié)助分析。“后來(lái)發(fā)現(xiàn)是我們發(fā)掘的深度和廣度不夠，以及與中西方的表達(dá)方式差異有關(guān)。去年再次申報(bào)時(shí)，外國(guó)評(píng)審沒(méi)有提出任何問(wèn)題，就成功了?！?/p>

創(chuàng)新成就硬實(shí)力

在亨通的光棒光纖生產(chǎn)過(guò)程中，到處都閃現(xiàn)著科技之光，數(shù)字化、智能化要素?zé)o處不在，而這一切都源于亨通光纖26年對(duì)精益制造、管理信息化、生產(chǎn)智能化的專(zhuān)注和厚積薄發(fā)。

制造光棒最重要的兩個(gè)工序是沉積和燒結(jié)，當(dāng)一顆顆二氧化硅沉積起來(lái)，形成白色圓柱狀的芯棒疏松體，運(yùn)往下一道制造工序進(jìn)行燒結(jié)，桁架機(jī)器人便開(kāi)始發(fā)揮關(guān)鍵作用?！八邆?60度定點(diǎn)定位功能，能夠精準(zhǔn)對(duì)接工序，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，不僅能進(jìn)行4種聯(lián)動(dòng)的微距調(diào)整，還必須在超過(guò)1000攝氏度的高溫環(huán)境下，‘拿捏像煙灰一樣易碎的芯棒疏松體，這要求精確掌控力學(xué)，消除震動(dòng)，確保精確抓取，這是人類(lèi)根本無(wú)法完成的?！眲⒄袢A介紹，得益于如攝像機(jī)鏡頭、保溫涂膜等技術(shù)的進(jìn)步，以及我國(guó)綜合能力的提升，這一高難度工序才得以實(shí)現(xiàn)。此外，桁架機(jī)器人還配備有“智慧大腦”，能分析每臺(tái)設(shè)備的沉積工藝狀況和良品率，然后根據(jù)算力自動(dòng)優(yōu)先向表現(xiàn)最佳的設(shè)備派發(fā)任務(wù)，顯著提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。劉振華表示，真正的挑戰(zhàn)在于如何讓這些設(shè)備變得更高效、更聰明，“通過(guò)對(duì)AI的訓(xùn)練和修正，將性能從95分提升至99分，甚至99.9分，這是通過(guò)建立仿真平臺(tái)，鎖定關(guān)鍵維度和方向，不斷試錯(cuò)、糾錯(cuò)和持續(xù)優(yōu)的過(guò)程，需要大量時(shí)間和不斷努力?！?/p>

最近，亨通集團(tuán)正在開(kāi)發(fā)一套機(jī)器學(xué)習(xí)閉環(huán)系統(tǒng)，主要用于特種光纖的配方研發(fā)。“光纖雖細(xì)如發(fā)絲，但內(nèi)部需形成精確的高斯曲線，我們的沉積配方由一萬(wàn)層去堆砌，每層僅0.4微米厚。傳統(tǒng)方法是在檢測(cè)完成后拉絲，之后再檢測(cè)是否合格，現(xiàn)在則通過(guò)數(shù)字化標(biāo)定工序，使用檢測(cè)設(shè)備逐點(diǎn)掃描生成數(shù)字化圖像進(jìn)行核對(duì)?！眲⒄袢A介紹，因受震動(dòng)、溫度等因素影響，這項(xiàng)工作要求的誤差在萬(wàn)分之三以內(nèi)，否則就會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品畸變和良品率下降。“利用機(jī)器學(xué)習(xí)閉環(huán)系統(tǒng)逐層檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能迅速定位原因，這與傳統(tǒng)的操作方法截然不同。”以前，這項(xiàng)工作由人工完成，檢測(cè)一次大概需要一周的時(shí)間，而現(xiàn)在只需3秒，效率得到極大提升。亨通集團(tuán)運(yùn)營(yíng)中心負(fù)責(zé)人張征平表示，這一切看上去似乎很簡(jiǎn)單，實(shí)際上讓機(jī)器設(shè)備變得更聰明、更精準(zhǔn)好用，是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱難的過(guò)程?！霸谖覀兊挠^點(diǎn)中，將規(guī)劃付諸實(shí)踐并不會(huì)帶來(lái)多少興奮感。執(zhí)行時(shí)，需要收集數(shù)據(jù)，為機(jī)器學(xué)習(xí)制定規(guī)則并訓(xùn)練它，這需要領(lǐng)導(dǎo)和員工都具備耐心，要持續(xù)嘗試和糾正錯(cuò)誤，才能讓機(jī)器變得更加智能。我們無(wú)法確切知道何時(shí)或者是否會(huì)出現(xiàn)好的結(jié)果。這個(gè)過(guò)程就像撫養(yǎng)一個(gè)孩子，從小學(xué)到大學(xué)需要不斷去教育，只有當(dāng)他能夠獨(dú)立工作，那時(shí)候才是真正令人興奮的。”

時(shí)至今日，亨通的光棒光纖智能生產(chǎn)車(chē)間的設(shè)備、配套工藝、軟件和信息化平臺(tái)均由自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)26年的持續(xù)自主研發(fā)和對(duì)AI的不斷訓(xùn)練與修正，亨通集團(tuán)各種先進(jìn)分析技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)和人工智能技術(shù)全面覆蓋生產(chǎn)流程，使得工廠效率提升了66％、單位制造成本降低了21％、單位能耗也下降至33%，不良率更是降低了52％。

“燈塔工廠”的育成之路

談及亨通光纖的“燈塔工廠”的育成之路，劉振華用“一內(nèi)一外，一上一下”來(lái)總結(jié)其背后的推動(dòng)力量?！巴獠縼?lái)看，我國(guó)政府和全社會(huì)都在自上而下，積極推動(dòng)智能化改造、數(shù)字化轉(zhuǎn)型；內(nèi)部而言，亨通光纖經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，在技術(shù)迭代、產(chǎn)品質(zhì)量保證和控制，以及環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等方面均面臨挑戰(zhàn)，需要通過(guò)新的路徑實(shí)現(xiàn)更低成本、更快速的產(chǎn)品交付，并提高產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量保證和控制，我們存在自下而上、實(shí)實(shí)在在的改革需求?！?/p>

劉振華介紹，亨通光纖信息化、智能化、數(shù)字化建設(shè)歷程實(shí)際上可分為4個(gè)階段：2002年至2003年建廠初期，年產(chǎn)能為200萬(wàn)芯。當(dāng)時(shí)主要聚焦于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能、推行無(wú)紙化辦公以及信息錄入等基礎(chǔ)工作，為后續(xù)的數(shù)字化建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。2006年至2008年，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和需求的增加，建立了全生產(chǎn)流程追蹤系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全面監(jiān)控、追溯和系統(tǒng)管理，數(shù)字化建設(shè)完成進(jìn)階。2009年至2014年，進(jìn)一步細(xì)化了生產(chǎn)管理，將信息化滲透到每一個(gè)角落，正式進(jìn)入了信息化融合階段。2015年，亨通光纖全面開(kāi)啟數(shù)字化進(jìn)程，通過(guò)引入先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)流程的自動(dòng)化、智能化管理?！皩?shí)際上亨通集團(tuán)1998年就上了第一套系統(tǒng)，但我認(rèn)為公司真正的數(shù)字化元年應(yīng)是2015年，當(dāng)時(shí)集團(tuán)啟動(dòng)了三化建設(shè)——工廠智能化、管理信息化、制造精益化，這為后續(xù)智轉(zhuǎn)數(shù)改的順利變革奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?！?/p>

如今，亨通集團(tuán)已經(jīng)部署了40多套系統(tǒng)，構(gòu)建起了具有亨通特色、能夠滿足自我需求的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，面向集團(tuán)內(nèi)70多家公司開(kāi)放。智改數(shù)轉(zhuǎn)領(lǐng)域能夠取得今天的成就，劉振華直言與亨通集團(tuán)創(chuàng)始人崔根良的前瞻性有關(guān)，“早在1998年，就上了ERP系統(tǒng)，2015年董事長(zhǎng)開(kāi)始推動(dòng)三化建設(shè)，他認(rèn)為這是實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化的基石和必由之路”。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中，許多企業(yè)之所以難以有效推進(jìn)或效果不佳，劉振華認(rèn)為，主要是因?yàn)槠湫畔⒒A(chǔ)尚未穩(wěn)固，設(shè)備自動(dòng)化程度不足，生產(chǎn)流程和管理尚未精益化，“沒(méi)有這些基礎(chǔ)，就急于求成進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，自然難以成功”。

經(jīng)過(guò)33年的發(fā)展，亨通集團(tuán)已成為全球領(lǐng)先的光通信與能源系統(tǒng)解決方案服務(wù)商，擁有70家子公司，13個(gè)海外產(chǎn)業(yè)基地及2萬(wàn)多名員工，業(yè)務(wù)覆蓋通信、電力、海洋通信、海洋能源及先進(jìn)新能源材料五大領(lǐng)域。其重要組成部分亨通光纖，在光棒和光纖制造方面掌握四大自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)路線，產(chǎn)品涵蓋通信、激光、傳感三大領(lǐng)域。展望未來(lái)，劉振華表示，亨通光纖希望成為“燈塔工廠”的排頭兵和新質(zhì)生產(chǎn)力的倡導(dǎo)者與領(lǐng)跑者。為此，亨通光纖聚焦業(yè)務(wù)全流程，識(shí)別各項(xiàng)管理要素，共整理出86項(xiàng)可以數(shù)據(jù)化、可測(cè)量、可改善、可實(shí)施的評(píng)價(jià)指標(biāo)，搭建了一套完整的“燈塔工廠”評(píng)價(jià)體系。未來(lái)3年計(jì)劃培養(yǎng)出20名評(píng)估專(zhuān)家、30名數(shù)字化專(zhuān)家，并挖掘超過(guò)100個(gè)亮點(diǎn)案例和10個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景，再?gòu)?fù)制出一個(gè)“燈塔工廠”?！拔覀兂蔀榈谝?，也希望更多的人，能夠加入我們，成為燈塔。”劉振華說(shuō)。