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復工時刻,“關燈工廠”能續命嗎?



疫情之下,製造業面臨前所未有的“大考“。為有效防控疫情,春節假期延長,眾多企業被迫延遲開工,這對於嚴重依靠人工和設備的製造業簡直是最嚴厲的打擊。比如,員工無法按時到崗,意味著生產車間中的機器設備將會沒有人去操作;而產線停擺,則會導致整個企業的經營活動陷入停滯狀態加之訂單無法如期交付,企業還會面臨違約風險、客戶丟失等情況······

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因此,全社會何時能控制住疫情並且早日實現復工復產,是企業們,尤其是製造業最為關注的事情。

儘管勞動密集型產業為我們提供了大量的工作機會,但是在疫情來臨後,也讓我們意識到對於人工的高度依賴,一定程度上對於企業運營是有潛在風險的。

關燈工廠又可稱為無人工廠,由於無需人工操作或僅需要極少的人,就可以在關燈的情況下實現正常運轉而在近日備受關注。它會是未來工廠的演進方向嗎?

雷鋒網了解到,現如今不少的製造型企業都在試水“關燈工廠”,比如寶鋼、富士康、日月光等。

同時,從已復工的企業中,我們也能發現:率先恢復正常運轉的企業,不少都具有技術先進、自動化程度高的特點,比如“不停產”的寶鋼股份上海寶山基地,即便是在春節期間也沒停過工。

寶鋼的“不碰面生產”和黑燈工廠

中國寶武鋼鐵集團有限公司是中國最大、最現代化的鋼鐵聯合企業,總部位於上海和武漢,而寶山鋼鐵股份有限公司,也就是寶鋼股份,正是他旗下的子公司。

今年1月,寶鋼股份的上海寶山基地工廠首次入選世界經濟論壇發布的全球“燈塔工廠”名單。面對疫情,這個新上榜的“燈塔工廠”有什麼優秀的表現呢?

據行業人士透露,該工廠實現了覆蓋全廠的智能製造,不僅提升生產效率,更在特殊時期,實現了疫情防控和穩產、高產的有效平衡。

春節假期以來,上海寶山基地的這個工廠沒停過工。在廠區裡,這些為數不多的工人依然戴著口罩堅守一線。而為他們帶來保障的,除了口罩和各種防疫措施,還有遍布各道工序的機器人和自動化智能裝備。

這個“燈塔工廠”的智慧製造都有何體現?比如冷軋車間,智能化改造前,冷軋生產線上工人眾多:進料關口要站兩名工人,負責把控鋼捲質量;鋅鍋旁站兩名工人,負責隨時撈渣;成品出口站一名工人,檢查成品質量;倉庫里站兩名工人,負責打捆貼標;此外,還需要至少一名的流動工人,隨時應付突發情況。

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據知情人士透露,以前產線上工人多,相互之間需要密切配合和互幫互助,但是若是遇到如今這樣的疫情,就不太適合開工了。但是通過改造,冷軋車間內以前需要工人們去完成的那些最危險、最髒、最難的工作,比如進料、撈渣、出料、打包等,現如今都可以交給機器人們去完成。

目前,該基地有這樣兩條200米長的生產線,每條只需2、3名工人流動照看,基本可以實現不碰面生產。在生產線的一側,有一個100多平方米的“六合一”操作室,分散坐著幾名工人,他們通過電子幕牆,觀察著生產線上的一切,而整個車間還不到十人。

如果生產線上真要遇到什麼技術問題,工程師坐在家裡就能解決。工作人員表示,手機中安裝了智能遠程操控軟件後,通過手機操作,工程師不光能看到上海基地,就連遠在三千公里外的寶鋼湛江基地的情況也能清晰看到。

工作人員透露,去年開始,寶山基地的智慧製造就進入新階段。寶鋼股份開始對上海基地所有工廠和生產項目進行系統規劃、頂層設計,從整體上大規模採用大數據、人工智能技術,提升生產效率和質量,並加強穩定性,降低成本。比如,經過人工智能分析後,寶山基地數百輛運輸車一年能少行駛1億公里。

另外,寶鋼股份的冷軋廠C008熱鍍鋅智能車間,有一個業內早有耳聞的別稱——黑燈工廠

之所以得此名字,是因為原來的冷軋車間都是燈火通明的,經過2016年的改造後,原來由人工開的行車變成無人駕駛行車,也就不再需要行車工人現場駕駛,從而具備了24小時黑燈操作的條件。

寶鋼股份冷軋廠C008熱鍍鋅智能車間是工信部鋼鐵企業智能製造示範試點和工業互聯網應用試點項目,通過應用信息化技術,這裡實現了行車無人化,庫區管理和鋼捲駁運等物流作業無人化;機組入口拆捆、鋅鍋撈渣、出口取樣、打捆和貼標等作業全部應用機器人技術。

“冷軋廠C008熱鍍鋅智能車間實施各環節無人化運作後,噸鋼能耗下降了15%,綜合污染物噸鋼下降30%、勞動效率提升30%,產能提升20%,加工成本下降10%。”

除了“黑燈工廠”,在上海寶山的寶鋼股份生產基地,還有六台無人駕駛框架車已參與到鋼材轉庫、裝船作業中,取代了原來的人工駕駛框架車,實現了“無人化”倉庫與自動碼頭間的貫通。

富士康的深圳“關燈工廠”

眾所周知,富士康憑藉給iPhone代工而聞名海內外,然而,近些年他們還希望能在全球科技界有更大的影響力。

自2012年第一座關燈工廠在成都投入使用以來,富士康旗下的工業富聯已經在深圳、成都、鄭州、太原等地運行了6座關燈工廠,包括了精密機構件加工工廠、智能刀具加工工廠、精密組裝、測試及包裝工廠等。

“目前,六座關燈工廠已發展出設備監控維修預測、質量檢測預判改進、能耗監控物流配置、產量優化智能調度、製程參數調整優化等多項基於工業現場的人工智能應用。”

到了2019年初,在瑞士日內瓦舉辦的達沃斯世界經濟論壇上,富士康打造的深圳龍華“關燈工廠”入選世界“製造業燈塔工廠”,成為當時全球16家技術領先的製造業工廠之一。

據行業人士透露,他們位於深圳的這個“關燈工廠”已經基本做到熄燈狀態下的無人自主作業,全部生產活動由電腦進行控制,生產第一線配有機器人而無需配備工人。另外,工業富聯自主研發的霧小腦將海量設備連接至邊緣計算及雲端,應用到表面貼裝、數控加工、機器人、組裝測試、環境數據採集等場景,覆蓋全行業數據採集。該“關燈工廠”最終使得生產效率提高30%,庫存週期降低15%。

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富士康的關燈工廠

不開燈、更沒有工人,那麼該工廠的產線是如何工作的?

就拿數字化刀具切削生產線的來講,其是在車間未開燈,僅有一排綠色的生產指示燈亮著的情況下就開始工作的。在機器確認了工作流程後,機器手將粗坯送入第一台機台,機台自動接收後關閉窗口,後由機台內的刀具進行切削。每個機台內部的上方懸著一個羅盤,標著數字1-20,每個數字下對應一把旋轉刀具,而每一把刀承擔一項任務。

工作人員透露,深圳的這個“關燈工廠”整個項目導入108台自動化設備,並已完成聯網化。製程中SMT導入設備9台,節省人力50人,節省比例96%;ASSY導入設備21台,節省人力74人,節省比例79%;Test導入設備78台,節省人力156人,節省比例88%。

在整體項目完成後,人力節省280人,人力節省88%,提升效益2.5倍。

日月光:2020年完成15座關燈工廠

日月光集團成立於1984年,是全球知名的半導體製造服務公司之一。專注於提供半導體客戶完整之封裝及測試服務,包括晶片前段測試及晶圓針測至後段之封裝、材料及成品測試的一元化服務。

自2011年開始,日月光投入關燈工廠的建設,期間經過很多次失敗。到了2017年,他們已有3座關燈工廠,目前正建設第10座與第11座關燈工廠,預計2020年底將擴增至15座。

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對於日月光來講,建關燈工廠的目的在於節省電力成本和人力成本。關燈工廠將應用到人工智能、大數據及自動化技術,利用人工智能技術進行預測分析、影像辨識與信息安全,利用大數據進行實時派工、機台預期保養及材料追踪。

“關燈工廠在效益方面可提升73%,測試方面交期縮短33%,1座關燈工廠需要投資大約9410萬元新台幣,將有助於節省86%人力。”

目前,日月光半導體已經有9座關燈工廠,從一開始的晶圓凸塊封裝,演進到覆晶封裝(FC)、系統級封裝(SiP),然後持續往打線封裝(WB)以及晶圓封測發展。

在封裝製程階段,一個製程要跑5~6次,還有時效、進出順序等非常複雜的手續,傳統做法是填工單、作顏色標記、作業員推著產品走,但是到要封裝1000多個零組件時,時間方面就會有較高的要求,很難做到有效管控。

隨著IC封測業務的發展,倒逼著日月光必須走向關燈工廠,力求封測製程自動化,進一步化繁為簡。

工作人員表示,日月光關燈工廠的設計,目前是一層樓為一座,未來希望是3個樓層就是一座關燈工廠,長期目標則是12層樓是一整座關燈工廠。

在日月光和矽品合作成立日月光投控後,面對中國大陸長電科技、天水華天、通富微電在低階IC封測領域的競爭,日月光投控正全方位,不遺餘力地打造關燈工廠。

未來工廠的進化

除了寶鋼、富士康、日月光等在打造關燈工廠,雅士林智能家居與ABB智能機器人也在合作打造自己的“關燈工廠”。據公開信息,旗下的集成灶、洗碗機等雅士林智能家居產品生產的核心流程,全部實現智能化和信息化,減少了公差,與傳統生產相比生產效率提升較多。

而協鑫集成是全球一線組件製造商,也在積極研究智能製造工廠模式,現在它的兩個車間、六條生產線已經裝上了阿里雲ET工業大腦,其中包括一個“熄燈工廠”。這個位於張家港的“熄燈工廠”保持著25℃恆溫、60%恆濕的工作環境,並且沒有嘈雜的機器轟鳴聲和工人忙碌的身影,只有數盞閃爍的紅綠信號燈、一台台高速運轉的機器以及處於繁忙工作中的AGV小車。

未來的工廠到底要進化為什麼樣?

除了前面提到的這些關燈工廠,目前還有一些智慧工廠同樣引人注目,比如西門子、博世、寶潔、歐姆龍、施耐德等,以及美的、格力、華為等也在謀求工廠的智能化轉型。

其中,西門子“工業4.0創新實驗室”則是受到關注比較多,該實驗室融合PLM、MOM和TIA三大軟件技術,結合第三方製造與檢測硬件設施,以數字化方式實現和管理流程規劃、產品設計與仿真、生產線仿真、虛擬調試、機器人控制等,並通過遠程協作實現生產製造流程的無縫銜接。

而美的集團在其武漢智慧空調數字化工廠展示了平均每18秒鐘就有一台空調外機下線的空調外機裝配線,這也是全球智能化率較高的空調外機裝配線。

至於海爾的互聯工廠,更多地可以理解為是一個生態系統,是對整個企業全系統全流程進行顛覆。互聯工廠通過大數據實現大規模定制、個性化生產,通過人、機、物的互聯互通,滿足用戶個性化需求。

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寶潔公司關燈工廠

無論是國內還是國外企業,智慧工廠的構建都需要強大的智能裝備去支撐,包括工業自動化軟件、基於機器人的自動生產線和一站式解決方案等。那麼,到底哪種智慧工廠更能受到追捧?

在探索未來工廠的模式時,不管是哪種智慧工廠,都需要企業付出實實在在的人力、物力,以及真金白銀,才能有所收穫。而一旦智慧工廠的技術壁壘構築起來,並且模式成熟之後,該工廠將比普通工廠,在提質降本增效方面會有很大提升,同時相比其他企業,也會超前發展了至少二到三年的時間。

疫情之下,部分的工人們受到交通管制、居家隔離等限製而不能及時返崗,然而,目前的製造業對人工又是高度依賴的……以上這些因素,使得工廠的產能恢復與正常運營受到了較大的影響。

那麼,像關燈工廠這種不需要工人或極少的工人,就能完成生產的工廠會不會更有未來?