【原创】谁在建黑灯工厂?

2024-09-11 11:46

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图片来源:网络

  有人说,智能制造的终极是黑灯工厂,那么,在我国制造业智能化突飞猛进之时,黑灯工厂的现状如何呢?见之于报道的有特斯拉上海超级工厂,小米的北京制造基地,还有烟草行业,轧钢行业的黑灯工厂等等。

  对于头部企业来说,黑灯工厂是品牌含金量的一部分,但对于中小制造企业来说,却要“好自为之”,因为巨额的投入,会有“得不偿失”之虞,就是头部企业,上马黑灯工厂,也要掂量掂量,看看是否合适。

  一、黑灯工厂是方向

  从2010年起,我国已成为全球最大的制造业国家,迈向工业4.0时代智能制造转型加速进行,监管层更是从顶层设计方面予以引导。毫不夸张地说,智能制造是我国制造业转型升级的主攻方向,终极目标是黑灯工厂。


  也可以说,工业4.0的标配是黑灯工厂,又名智慧工厂,是Dark Factory的直译。理想的状态是工厂内的整个生产过程——从原材料的交付、加工,产品运输、检测,到最终的成品交付——完全由自动控制的机器进行,可以在关灯状态下运转自如。简而言之,黑灯工厂在无需人工干预的情况下自动完成生产任务,更进一步说,整个工厂具备自我思考、有序生产的能力。

  为什么说“黑灯”,就是即使关灯也可正常运行,主要是为了形象地突出这种生产方式的高度智能化,实际情况并不是漆黑一片,设备状态指示灯、品质检测灯及激光发射器的微光彼此闪烁,不时发出清脆提示音。

  其实黑灯工厂是“可视”工厂,不仅生产流程可视,而且设备状态、能源消耗、质量控制都是可视的。生产流程可视化是黑灯工厂的基石,屏幕上,每个工位的生产状态、物料流动和质量检测结果一目了然,这种实时监控和快速响应机制,大大地提高了生产效率和产品质量。

  设备可视化体现在对设备运行数据的实时采集和分析,及时了解设备的“健康”状况,预测潜在故障,并进行维护;质量控制可视化是黑灯工厂中的一道重要防线,通过对产品质量数据的实时采集和分析,工厂能够确保每一批产品都符合严格的质量标准,当产品出现质量问题时,系统会通过可视化界面展示产品的“身份证”,包括异常指标、可能的原因和处理建议。

  黑灯工厂的可视化技术通过直观的图表和动态模型,将复杂的数据转化为易于理解的信息,使得工厂管理者能够更加科学的管理生产过程。

  黑灯工厂是信息技术改革制造工艺和工业流程的一个尝试,其技术支撑与实现路径离不开一系列先进技术的支持,因此说黑灯工厂是前沿技术的集大成者,包括人工智能、物联网、5G、大数据、云计算、边缘计算、机器视觉等,例如,利用5G边缘计算技术减少数据传输延迟,提高生产数据处理的效率;利用视觉感知技术进行商品标识码识别,为自动化生产提供信息支持。

  AI技术是黑灯工厂的核心驱动力,通过深度学习、机器视觉等能够实现对生产过程的全面感知和精准控制;物联网技术为黑灯工厂提供了广泛的数据来源和实时监控能力;通过多种技术以实现工厂生产、设备、物流、能环、安全5大核心要素的效能提升。

  关键点是有效降低人力成本和提高生产效率,另外不需要照明、供暖和制冷,工厂的能源使用效率大大提升;高精度和一致性的生产过程也减少了废品率,对环境更加友好。

  黑灯工厂的重要特质是整合与拓展性,能整合多项技术、算法,如机器视觉、5G、人工智能等开展视觉信号处理、信息推理预测等实践工作,并结合工厂运作中的实际情况不断拓展技术和功能,系统中的每一个组成部分都可以根据自身工作任务形成最佳的系统结构。

  黑灯工厂建设的大前提是,中国实体产业发展方式正从人口红利转向技术红利,黑灯工厂本质上是通过使用智能设备和数智化系统融合,实现降本增效、节能环保,对企业来说,黑灯工厂还牵涉到行业地位维系、品牌领导需求、未来竞争力探索等内涵。

  从理论上说,黑灯工厂具备高度的自主性,能够自动搜集外部世界以及内部的信息,并利用这些数据进行深入的分析和判断,从而自行规划行动和响应,实现自主的生产管理和决策过程。

  更为重要的是,黑灯工厂通过自我学习机制,能够不断地更新和补充制造过程中的数据,实现自我优化;更神乎其神的是,系统还能自动进行故障诊断,并通过自修复来保持持续运行,减少停机时间。

  黑灯工厂包括黑灯仓库,也是就是说黑灯仓库是其重要组成部分,一般是通过“子车”(AGV)和“母车”(升降机)联动的方式实现立体存储,电子拣选与WMS系统结合可以通过料箱前的指示灯闪烁提示快速锁定目标部件;多层且密集的自动化立体库存储,既节约了存储空间、提高了库房利用率,又减少了叉车设备和人员的投入。


  黑灯仓库的重要性在于生产排序及准时供货,其排序准确率及供货及时率直接关系到黑灯工厂生产计划能否顺利推进。一旦排错将会直接导致生产线停线,作为‘黑灯工厂’重要组成部分的‘黑灯仓库’,是解决供应链上下游协同较差等难题的重要一环,目前迎来了新的发展契机。

  新型制造模式已经从概念框架走向落地实施,技术成熟度与标准化问题也是制约黑灯工厂应用落地的重要因素之一,中国贡献的智能制造国际标准累计已达到50余项。

  总之,黑灯工厂成为探寻“智造”之光的一种重要形式,黑灯工厂可以作为探路者,为制造业各领域的智能化转型提前探测问题与难点,助力我国制造业加速转型升级。AI时代工业革命的目的是,探索制造的“智能”未来,重塑每一个工业场景。

  随着网络传输技术、信息感知技术、机器人技术等相关应用技术的不断提升与成熟,我国制造业各细分领域将在未来涌现出更多黑灯工厂,黑灯工厂是AI时代工业智能化升级的典型代表,黑灯工厂的诞生标志着工业生产方式的一次根本性变革。

  二、头部企业宜先上

  在我国制造业转型升级趋势下,国内一些头部制造业企业早已率先试水黑灯工厂,且已取得“降本增效”的积极成效。


  其实,黑灯工厂理论上是24小时不停机的,如果生产量不大,产品附加值不高,无法摊薄黑灯工厂的投入成本,是不宜上马的,而头部企业,相对而言,产量大,附加高,是黑灯工厂建设的最佳主体。

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