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解读三一重工5G全连接工厂:效果显著,成规模复制“灯塔”

文/黄海峰

挖掘机技术哪家强?你肯定会想起山东一家技校,那是驾驶培训,但要说挖掘机生产制造,得看三一重工这家从湖南起家的中国机械制造企业。除了挖掘机外,三一重工还生产混凝土机械、起重机械、桩工机械、筑路机械等重型机械。

据悉,三一重工是中国最大的工程机械制造商,也是世界最大的混凝土机械制造商。我们熟悉的上海中心大厦、广州小蛮腰、阿联酋迪拜塔等高楼,都有他们的设备参与支持建设。

2018年,三一重工靠1万多台设备,实现700多亿元的销售额;如今,靠7000多台设备,实现1500多亿元的销售额。不知你是否发现,销售额增长了一倍多,设备数却减少了三分之一!三一重工如何做到的?

解读三一重工5G全连接工厂:效果显著,成规模复制“灯塔”

其实,这背后是三一重工借助数字化转型,提升效率的结果。而且,三一重工显然不满足现状,谋划自家工厂更大的升级变革。6月16日,三一重工、中国电信、华为,在京发布了北京首个5G全连接工厂,落地八大类30多个细分5G场景。

解读三一重工5G全连接工厂:效果显著,成规模复制“灯塔”

如今,以数字化、网络化、智能化为本质特征的工业革命4.0正在兴起,推动工业互联网加快发展已成为国家新战略。而以5G为代表的通信技术,可为工厂自动化、柔性化生产提供高可靠、大上行、低时延、有算力、能快速部署调整的网络,被认为是工业数字化的有力引擎。

5G全连接工厂给三一重工运营者是否带来实实在在价值?来自工信部、三一重工、中国电信、华为的领导和专家为何如此重视该工厂?5G全连接工厂能否规模发展,助我国从“中国制造”向“中国智造”升级?

落地八大类30余个5G应用

也许在大家的印象中,制造企业的车间应该充斥着机器的轰鸣声,大量工人驾驶着叉车将沉重的材料运送到生产线;切割钢板时的火花夹杂着金属烧焦的难闻气味;诸多生产线上的工人,在艰苦环境中不停歇地将设备零件组装起来……

其实,笔者此前对制造企业工厂的看法也是如此。但了解到三一重工5G全连接工厂后,笔者发现制造企业工厂也可以充满科技感,用三个字形容就是高效、整洁、快速。

参观者进入工厂后,首先映入眼帘的是整齐排列的生产线,机器人整齐划一的操作。偌大的工厂,有诸多的产品线,竟然看不到多少工人。

比如在焊接生产线,三一重工焊接机器人搭载视觉信息系统,可自动进行光线补偿、识别零件形态和定位零件,自主焊接精度可达到毫米级,最终确保钢板焊接分毫不差。再比如在加工生产线,三一重工利用数字检测、IoT、数字孪生等技术,实现从钢板被送入到加工完成被送出全程无人,比如可以实现机器人自动折弯钢板。

其中给笔者留下深刻印象的是,技术工人凭借一台电脑,就可为所有工位提供物料和零部件提取、配送服务;满载物料的重型AGV小车,在厂房内有条不紊运行,将配料运送到指定位置;在智能系统控制下,几百台机器人可实现毫无误差的协同工作。

解读三一重工5G全连接工厂:效果显著,成规模复制“灯塔”

如此智能化、数字化的工厂,就是5G全连接工厂。5G在这里大显神威,得到认可。在发布会上,三一集团董事、高级副总裁代晴华介绍了5G带来的改变:5G连接可以跟踪工厂从钢板到自动分解再到机器人选型,钢板在AGV送达以后可实现机器人自动的折弯,后面有视觉算法,通过边缘云进行控制。

笔者还了解到,此次5G全连接工厂拥有诸多改变。比如5G全连接工厂架构,实现云网边端协同;5G+机器视觉,使能堆垛车无人自动上下架,可7×24小时作业,降低人工成本;保障仓库管理账实相符,降低人工复核成本;5G+AGV/叉车:自动进行产线物料配送,稳定可靠连接,避免Wi-Fi不稳定导致的业务指令丢包及作业轨迹丢失;5G机器视觉拣选、码垛+AGV,替代人工拣选,可大大降低人工的使用,提升效率;机器视觉大带宽实时上传,秒级检验,降低人员专业性要求,效率高。

三一重工智能制造研究院副院长董明楷介绍,5G全连接工厂将从生产制造、视觉管理、智慧物流、智慧园区、智能研发、智慧营销与服务等8大类共计30余个细分场景落地5G应用,贯穿业务全流程,切实为工厂生产制造做到“剪辫子、去机房化、少人化、数据驱动智能应用”。

众所周知,工厂连接用工业有线网络以及Wi-Fi网络多,三一重工为何要用5G?代晴华介绍,焊接线多机协同通信的可靠性,是三一重工持续在攻克的难题,与其在工业技术上艰难攻克,不如通过5G技术的连接。原来的无线技术实现不了同步运行,主要因为Wi-Fi信号不可靠,两套设备之间的通讯有时延,而5G连接实现了生产线自动化物流。

带来是实实在在价值!

业界之前有人士认为,5G对工厂价值不大。但我们从三一重工这家toB企业嘉宾的介绍得知,5G让三一重工车间换新颜,并且未来前景可期。

以前的三一重工,面临多个痛点。一是效率低:通过原来不断投入人员、设备后,产能依然提升不明显;二是人员成本高:如今人员流动性大,企业难以培养需要的熟练工;三是计算需求不断增长:随着数字化设备的引进,机房规模不断扩张;四是网络维护难度大:随着远程控制等技术的应用,企业对网络需求持续增长,传统的Wi-Fi不仅干扰大,网络延时也难以掌控,有线网络的辫子却让车间设备布局受限,网络维护难度更是指数级增长。

三一重工期望出现一种新的网络方案,能够解决上述所有难题。5G全连接工厂的出现无疑是恰逢其时。因为如上所述,5G机器视觉,能够带来生产效率的提升;5G自动下料切割、5G自动装备能够降低企业生产成本;5G边缘云,能够实现安全与算力的兼顾;5G一张网可支撑所有业务网络需求,实现运维统一。

解读三一重工5G全连接工厂:效果显著,成规模复制“灯塔”

有几组数据,给我们展示了更加直观的生产效率提升对比。在会上,工业和信息化部信息通信管理局副局长鲁春丛讲到:“北京市三一南口产业园,采用视觉导航替代传统的激光导航,有效实现多台AGV协同设置,提高了AGV智能化能力和标准化水平,提升生产调度效率,节约成本80%以上。”

代晴华分享说,在激光下料工位,原来需要十几个人才可以完成,如今借助5G,工厂只需要一个人,让(人员)效率提升了十倍。董明楷介绍说,三一重工的设备数从原来的1万多台,逐渐减少到6000多台,实现了1368亿元的销售,(设备)效率至少增长了一倍以上。

据悉,基于5G的生产设备联网及数据采集,通过监控设备开机率和作业率,发现制造黑洞,消除冗余浪费, 减少设备等待浪费,优化设备工艺参数与工艺路径,提升设备作业率,提升产能。

三方携手升级制造业

为何三一重工此次能够实现业界首个5G全连接工厂?我想这离不开产业链企业的通力合作。

首先,离不开三一重工对数字化的重视。早在2018年时,三一重工集团在进行数字化转型时,就下定“不翻身就翻船”的决心,2019年,提出“三三目标”,即3000亿销售、3000名产业工人和3万名研发工程师。该战略促进三一重工积极应用5G新技术,

其次,离不开中国电信积极提供的5G云网资源。在三一重工北京这边的厂区,中国电信建成约100个5G室内小基站,支撑260多个连接5G模组,覆盖整个工厂5G全连接制造设备。

中国电信集团有限公司董事、党组副书记邵广禄介绍,基于三一重工各项业务的数字化、在线化和智能化需求,中国电信为三一重工全国产业园区建设5G+MEC边缘云,并通过5G+云+AI能力,构建可灵活部署、泛在接入、智能分析的全云化、数字化工厂,5G技术将为智能制造带来巨大动能。

解读三一重工5G全连接工厂:效果显著,成规模复制“灯塔”

最后,离不开华为等产业链伙伴的创新技术支持。华为带来了最先进的、适合5G智能工厂的方案。比如为此次5G全连接工厂,要支持超过300多个分布在工厂内部各处的摄像头,就需要高达3.6Gbps的上行容量需求,区域容量至少要按照4Gbps规划,还要兼顾不同高度的多点位覆盖和减少信号干扰。

对此,华为提供了面向行业场景的5G LampSite EE室内数字化解决方案,采用300M大带宽模块,并开通分布式Massive MIMO特性(最高可达64T64R多通道能力,上行速率是普通4T4R小区4倍),可有效满足机器视觉、5G摄像头、数据采集、5G AGV等智慧工厂大上行业务需求。

落成5G制造规模复制灯塔工厂

当前许多业内人士指出,5G进入工厂的难度很大,5GtoC架构不适合5GtoB场景,尤其无法解决工业控制、多协议共存等难题,所以很难实现从1到N的规模复制。三一重工的5G全连接工厂,能否成为真正的“灯塔工厂”?如何发挥“灯塔工厂”价值?

我们先看看三一重工自己怎么说。三一重工代晴华指出,此次发布标志着三一重工在5G智能制造领域的又一个新起点,并将持续推动5G智能制造领域应用验证和规模推广,加速北京昌平、上海临港、江苏昆山等全国多地的5G工厂建设,实现运营业务标准化、产品数字化、数据管理智能化。

据介绍,三一重工使用的5G智能云应用,将随着此次“灯塔工厂”的推广建设,在三一集团内进行推广复制,并且实现能力外溢,对产业链外协厂家进行赋能,共同成长。

鲁春丛认为,此次推动5G全连接工厂建设是实现5G+工业互联网高质量发展的重要举措。因为,综合运用5G等多种网络技术,将工厂中的人员、机器、环境、平台等实现连接,最终实现企业生产系统、管理系统、网络系统的深入融合。

为了加速5G全连接工厂复制,鲁春丛还提出了三点建议:一是壮大产业生态,发挥好龙头企业带动作用,各方协同,优势互补,打好团体赛。二是加快创新突破,推动定制化、轻量型5G工业模组产业化,从5G到现场进一步推进5G到网关、5G到设备,实现全要素连接。三是扩大应用示范,深化CT、IT与OT深度融合,打造更多更大应用场景。

中国电信也在积极推动5G全连接工厂复制。邵广禄介绍,中国电信打造的园区5G+边缘云的专线建设模式,可以通过云+5G+AI+大数据能力,构建全云化数字化工厂。中国电信还强调了安全的重要性。所以中国电信还在构建企业云边端数一体化安全体系,进而保障好企业的工业安全。

华为非常重视此次灯塔工厂打造,希望通过这次深入合作,全力推进5G全连接工厂建设,把三一重工5G智能制造打造成世界样板,共同复制推广,整个产业链携手让5G inside成为中国智造的新引擎。所以,华为携手伙伴在5G工厂方案方面持续巨大投入,联合创新,不断推进产业前行。

笔者观察:最“全”的5G全连接工厂

截至目前,我国已累计建成5G基站81.9万个,占全球70%以上,为5G进入千行百业奠定基础。鲁春丛指出,我国正在实现制造大国和网络大国的叠加,特别是5G+工业互联网为我国提供了难得的历史机遇。

据悉,我国5G+工业互联网项目已超过1500个,覆盖22个重点行业,并形成了协同研发设计、远程设备操控、现场辅助装备、无人智能巡检等一系列典型应用场景。

当笔者将三一重工的5G全连接工厂发到社交媒体,很多人询问,该工厂有何独特性?在笔者看来,“全连接”的“全”是该工厂最大的特色——5G、云、AI、大数据、专网运维、安全等,与工业互联网“芯、管、端、应用”更好地端到端结合,实现OICT充分融合,全面支持该工厂数字化。

比如在端侧,5G实现将三一重工的摄像头、水电油气表、生产设备及外部设备实现全连接和数据采集;在管侧,5G网络提供覆盖更广、带宽更宽(300MHz)的管道能力;在边缘侧,5G+边缘计算提供实时计算能力;在云侧,5G+私有云及公有云,实现云端智能汇聚和智能应用。

大家是否还记得工信部今年印发的《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》,其中对于5G+工业互联网目标提出,计划到2023年在10个重点行业打造30个5G全连接工厂的三年工作目标。

所以可以看出,三一重工为我国3年打造30个的5G全连接工厂开了个好头。榜样的力量是无穷的,我们相信在整个产业链共同努力下,5G全连接工厂将在未来3年全国各地开花,还将促进更多5G工厂诞生。

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