【原创】谁在建黑灯工厂?

2024-09-11 11:46

  上海特斯拉超级工厂可以算得上高度自动化的黑灯工厂的一个典范,其背后的支持者则是特斯拉名列前茅的销量与高度标准化的电机和电池;格力已经实现了黑灯工厂,过去一万人的工厂现在只需1000人,而且对精度、质量、效率带来了颠覆性变化;对小米来说,年产百万台高端手机的黑灯工厂便是其中的亮点之一,代表着小米对于未来产业链条上的创新和技术集成的高度应用。

  联想集团武汉产业基地于2020年投入了自主开发的业界首条5G+IoT(物联网)自动化组装线“量子线”,使其3C设备组装产线的自动化率提升2倍,与传统产线相比,人员精简45%……

  在制造领域,如果可以率先运用前沿技术对传统制造体系进行改革赋能,那么在市场上品牌的影响力很容易就能获得提升。

  对于头部企业来说,黑灯工厂是自家产业链的一大亮点,是品牌催化剂,也是关键业务承载体,酷炫的“黑灯工厂”有益于提升大众心中的品牌“科技值”,有效增强品牌好感度;长期而言可有效通过规模化生产与竞争壁垒而实现边际收益递增,更为重要的是黑灯工厂是未来制造工艺和工业流程的探路者。

  如上所述,黑灯工厂集成了前沿技术,但前沿技术受限于技术的成熟程度,导致黑灯工厂的技术要素不断迭代升级,此外,不同行业的生产工艺、流程差异较大,对技术的通用性提出了更大的挑战。

  在黑灯工厂体系中,数据是核心资源之一,如何从海量数据中提取有价值的信息和知识为工业生产提供精准的预测和决策支持,并进行经验积累和传承以形成可复用的知识库和模型库为工业生产的持续改进和创新提供有力支撑成为重点。

  既使是工业巨擘,传统制造巨头、在建造黑灯工厂时也要遵循成熟的路径与关键步骤,最好采用逐步推进与持续改进,分阶段实施的方法:在每个阶段进行试点和验证,积累经验,逐步扩大规模;在实现黑灯工厂的过程中,不断进行改进和优化,通过反馈和数据分析,持续提升生产效率和产品质量;也就是说智能化改造是一个持续的过程,需要根据生产实际和技术进步不断进行优化和更新。

  小米黑灯工厂的特点包括深度自研的制造装备、关键工艺的100%自动化、全链路工业大数据底座建设以及自感知、自决策、自执行的智能制造平台,展示了小米在智能制造技术上的领先地位。

  从某种意义上说,黑灯工厂是机器人当家,通过应用机器人、AI、物流系统等技术对工厂和仓储空间进行了数字化、智能化升级,不仅攻克了复杂环境下多类型设备的集成问题,还将多层次控制系统打通。

  智能物流系统在黑灯工厂中具有重要的地位和价值,我们知道,生产过程中,80%的过程是物料的流动,加工时间只占20%,智能物流体系建设,包括仓储管理、生产线物料配送、自动化生产,以及信息系统整合四个层面,并且随着技术不断进步,将持续引入更加先进、智能的自动化物流设备。

  小米黑灯工厂,配备了高柔性、高灵活性的物流体系,通过与自研工业数智平台的连接,使用自动导引车(AGV)和自主移动机器人(AMR)进行物料和成品的运输,实现了生产流程的无缝对接。

  这里要提醒的一点是,黑灯工厂的建设需要对整个生产流程和供应链的深度理解和优化,如果产品工艺流程还不是特别清晰,还没有明确的工艺步骤划分,还是先把工艺流程理顺,把作业步骤完全识别出来为先,另外还需要质量异常判断标准,完善的物料配送管理等等。

  其实黑灯工厂的最终目标是建设一个智能制造生态系统,不仅是生产,而且包括设计。三一重工18号工厂,世界灯塔工厂,实现了从产品设计到生产交付的全流程数字化管理;而小米的黑灯工厂,是小米探索新技术、新材料和新工艺的试验田,它不仅承担着现有产品的制造任务,同时也为未来的产品开发提供了实验平台,可进行新产品的生产验证,不仅服务于当前的产品线,还为未来的创新产品打下坚实的基础。

  黑灯工厂的智能制造系统甚至包括原材料采购,与供应链、物流、销售等环节进行紧密合作,实现端到端的智能制造和服务,通过精准的数据分析和预测,黑灯工厂还能实现资源的优化配置和合理利用。


  例如,小米的黑灯工厂从产业链的角度来看,位于产业链的下游,负责最终产品的组装和制造,但与上游供应链的紧密合作也是至关重要的,需要确保原材料和零部件的质量以及供应的稳定性,获得最优质的输入材料,进而保证最终产品的性能和可靠性。

  总之,黑灯工厂是一个系统性和复杂性的工程,需要企业在战略规划、技术升级、数据驱动、系统集成、人才培养和持续改进等多个方面进行推进。

  三、中小企业宜谨慎

  智能制造技术赋能下的新型工厂方兴未艾,对于中小企业,上马黑灯工厂,还是应考虑考虑,首要的问题是投资巨大,业内预测,目前投资一条黑灯工厂生产线,大概需要800万元,而小米黑灯工厂的总投资金额高达6亿元人民币,对中小企业来说,这样的投入远远超出了他们的承受能力,因此,高额的投资成本是主要障碍,同时,技术的不断更新和维护需要巨大的资金投入。


  技术层面的挑战也不容忽视,需要跨学科的技术创新和应用,包括网络传输、信息感知和机器人技术的应用和集成等,中小企业的技术积累一般是不够的,但也不能一概而论,一些具有技术优势的科技新星,也通过自身业务赋能传统制造业企业而兴建黑灯工厂,旷视科技为国内一家电机及驱动制造商打造了集软硬件为一体的智能化“黑灯工厂”样板车间。

  中小企业考虑上马黑灯工厂,首要要解决两个认识误区。第一个是黑灯工厂并不是完全无人,看不见人,并不是无人,实际上是人机合作的系统,人员在监控、决策和创新等方面与机器相互补充。其实,黑灯工厂背后有无数的技术工程师,作为工厂的“隐形人”,他们需要在综合考虑效率、成本等因素的基础上决定哪些工作由机器完成,哪些由人完成,这是一个人机协作的过程。

  目前,我国人工成本确实走高了,但和发达国家相比,还是致胜法宝,黑灯工厂改造,一个机械臂,一套制造执行系统价格都是不菲的,如果非必要,还是不要上。

  第二个问题是黑灯工厂灵活局限性,虽然有些资料强调了黑灯工厂具有灵活性与柔性化,并且从理论上给予说明:黑灯工厂运用先进的视觉技术和模拟手段,将现实中的设计和制造过程数字化和虚拟化,通过信号处理、预测、仿真等技术,使得产品的设计和生产过程更加灵活和高效,并强调能够快速响应市场变化满足消费者个性化需求。

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