5G、AI、物聯網、邊緣計算、雲計算、大數據等齊上陣 中國製造向中國智造飛躍

輕點鼠標，車間裏的重型設備自動開啓；打開手機APP，生產過程中的各類數據一目瞭然；即時呈現的大屏幕上，工廠每個角落盡收眼底……當傳統工廠遇到數字技術，這些曾經在科幻片中出現的“未來工廠”場景變成現實。近日，2021年中國5G+工業互聯網大會在湖北武漢開幕，一大批5G+工業互聯網領域最前沿的創新實踐亮相。

製造業是國家經濟命脈所繫。近年來，5G、AI（人工智能）等新一代信息技術與製造業深度融合，應用範圍向生產製造的核心環節不斷延伸，有力支撐了製造業數字化、網絡化、智能化轉型升級，助力中國製造向中國智造飛躍。

5G賦能全連接

機器人手臂整齊劃一高效作業、AGV（自動引導小車）零差錯調度運送到位、工人佩戴AR（增強現實）設備遠程檢修設備、5G CPE（一種可以將寬帶信號或移動網絡數據直接轉換為WiFi信號的終端）即時監測機器人電機運行動態……在位於廣東順德北滘的美的廚房和熱水器事業部工廠裏，高質量的5G網絡正支撐生產線高速運轉。

今年7月20日，這個5G全連接智能製造示範工廠正式亮相，驚豔業界。此前一年，美的、聯通、華為攜手，結合工廠生產製造流程，規劃了包括智能倉儲、智能車輛管理、AI智能監測等19項應用和超600個5G連接的落地實施方案。

“5G全連接”，對於工廠的智能製造有多重要呢？有個改變讓美的廚熱事業部順德工廠洗消分廠廠長趙偉東印象深刻。

“AR遠程驗貨可以保證我們在疫情防控期間實現準時交付。”趙偉東説，疫情防控期間，第三方驗貨不能及時來到現場，各方溝通過程中存在障礙，在5G助力下，遠程驗貨成為現實，如此一來，待貨物到港後，客户再進行抽檢即可。“這項技術可以大大降低海外客户在第三方驗貨方面的資源投入，也降低了我們和海外經銷商之間的溝通成本。”

另一項廣受好評的數字化改造，是5G融合定位技術。

以前，園區傳統倉儲物流體系長期面臨着人機物無法有效跟蹤定位、移動場景下工業WiFi網絡不穩定、多網並行維護困難等問題，增加了人員找貨的成本，影響倉儲物流效率。

針對這個業務痛點，美的、聯通、華為聯合生態合作伙伴，制定了基於5G+藍牙AOA（到達角技術）融合定位的智能倉儲方案，並完成升級交付。據介紹，方案是基於中國聯通5G室內基站和MEC（邊緣計算技術）專網架構，在本地部署融合定位引擎，提供5G+AOA融合定位能力，併成功與美的內部系統進行對接。

這項技術應用後，工廠成品倉庫的夾抱車位置信息能夠準確傳輸到倉儲系統，並與實物信息相關聯，系統定位達亞米級精度，裝櫃效率提升50%。

“建設5G全連接工廠，就是要借力5G大帶寬、低時延、廣連接的特點，深度打造5G+工業互聯網智能製造新模式，從根本上提升生產效率和效益。”美的集團IT總監周曉玲接受本報採訪時表示。據預測，這座5G全連接工廠每年可節約成本數千萬元。

AI助力自動化

機器掐住8英寸大小的手機兩側，模擬人手把一塊完整的屏幕反覆向內對摺。當屏幕再度展開，畫面依舊清晰展示……在北京亦莊的小米智能工廠裏，小米最新的摺疊屏手機MIX Fold就這樣被製造出來。

從外觀上看，智能工廠與一般廠房並無差別，但推開大門，便能發現裏面與眾不同：沒開燈的廠房裏，傳送帶在空中不停運送着零部件，一部部手機接連下線，幾乎看不到工人來往。即使在夜間生產時，也不見燈火通明的景象，只有設備狀態指示燈、品質檢驗燈等持續閃爍着微光，“科技感”十足。

“別看沒什麼工人，這座工廠一年可以生產百萬台高端智能手機。”小米智能工廠廠長周毅向記者介紹，建造智能工廠的初衷，就是要打造一座可以24小時運行的“黑燈工廠”，實現生產管理過程、機械加工過程和包裝儲運過程的全程自動化生產。

在這裏，一部手機從無到有要經歷的200多道工序，絕大部分靠智能設備自動化完成。以小米MIX Fold手機為例，其主板上需要貼裝1500多顆元器件。過去，貼片機前後端至少要四五位工人，主板測試環節則需要一二十位工人流水線操作。而現在，高度自動化的SMT（表面貼裝技術）貼片設備和測試系統，完全可以替代人工操作。

位於浙江省寧波市江北區的康賽妮高檔羊絨紗線智能工廠，同樣是一家“黑燈工廠”。

走進這幢今年6月全面投產的五層樓新廠房，幾乎見不到工人的身影。只見一台台嶄新的機器整齊排列，軸輪緩緩轉動，發出輕微的聲響。一層和二層是主要生產加工區，羊絨原料從一樓投料口投進機器後，就進入了全程自動化操作流程，最後在二樓製成紗線，並完成絡筒、併紗、倍捻等工序。

“這是全球毛紡行業首家智能化、信息化、數字化工廠。”康賽妮智能工廠項目負責人牟黃波介紹，新增加的10條粗紡流水線，可年產1500噸高檔羊絨紗線，產能效率是普通生產線的近2倍。

自動化，是繁忙的工廠能黑着燈運行的秘訣。智能化，則是智能工廠有序運轉且更加高效的真正原因。“黑燈工廠”的背後，覆蓋了AI、物聯網、邊緣計算、雲計算、大數據等最前沿的技術，是這些技術的集成，實現了工廠生產、物流等核心環節的效能提升。

周毅表示，AI技術的應用是智能製造更高層次的要求，作為智能工廠“最強大腦”的決策判定系統，利用大數據、分析引擎、動態知識圖譜、自適應能力，在動態和多維信息收集的基礎上，能夠對複雜問題進行自主判斷、推理並作出前瞻性決策，同時系統還具有自學習、自適應的能力。“換句話説，手機表面組裝、檢測、主板加工、預組裝、整機測試能實現無人化，都是因為機器能夠‘自主’作出預測。”

在康賽妮，情況同樣如此。牟黃波介紹，工人們只需要在中控中心的電腦下單，系統就能自動完成毛料選料、投料、成紗到出廠成品打包的全過程操作和質量控制。不僅如此，整個智能系統還一併完成成品筒紗的稱重、貼標、包裝，集合成箱、打包入庫操作。

目前，小米北京亦莊智能工廠已經將手機生產200多道工序的自動化率提高到75%，成本下降20%。在康賽妮，智能工廠將生產效率提升50%、庫存週轉率提升100%、交貨週期縮短50%。

智能製造是大勢

無論是廠區智能理貨、全域物流監測等典型場景，還是採礦、電力、鋼鐵等重點行業，5G、AI等新一代信息技術對製造業的升級改造已深入方方面面。

美的集團從2012年就開始數字化轉型，通過數字化產品、軟件和解決方案等一系列舉措，實現了端到端全價值鏈的轉型升級，提質增效與節能減排效果顯著。周曉玲向記者舉例介紹了其中的幾個環節。

在採購尋源環節，美的開發了一套公有云系統，從工廠的排產到庫存到產品品質等信息，產業鏈上下游供應商都能即時收到，清晰明瞭。有了這套系統，美的和供應商之間的協同效率提升了42%，齊套率提升到96%。這意味着，在工廠需要的時候，幾百種物料能按時送到，工廠能立即開始生產。

在訂單排產環節，以前是靠手工去排，費時且準確率不高，造成生產混亂，產銷無法協同。現在，依靠美的自己開發的一套智能系統，基於多層級加工的排產邏輯，加入智能算法，排產效率提升了70%，排產準確率提升到90%甚至95%以上，基本上不用人工另做調整。

生產管理環節的品質控制也有了明顯改善。在美的微波爐順德工廠，應用了“5G+AI+雲技術”的AI質檢系統，能在生產節拍的1.3秒內，完成拍攝5張照片、上傳雲平台、分析到輸出結果的所有步驟。而在這個系統運用前，人工檢測需要30秒，由於是定期抽檢，如果漏檢還會造成批量事故。

根據工信部發布的《“十四五”智能製造發展規劃》（徵求意見稿），智能製造是基於新一代信息技術與先進製造技術深度融合，貫穿於設計、生產、管理、服務等製造活動各個環節，具有自感知、自決策、自執行、自適應、自學習等特徵，旨在提高製造業質量、效益和核心競爭力的先進生產方式。

作為製造強國建設的主攻方向，智能製造發展水平關乎中國未來製造業的全球地位，對於加快發展現代產業體系、鞏固壯大實體經濟根基、構建新發展格局、建設數字中國具有重要作用。

對製造業發展而言，數字化轉型已不是“選擇題”，而是關乎生存和長遠發展的“必修課”。

周曉玲表示，從外部環境看，隨着時代發展，數字化技術可以成熟運用於製造業，國際上許多企業已經走在前列；從美的自身發展看，在不增加工廠面積的情況下增加產能、減少成本、提升產品品質，必須向數字化、智能化要生產力。

“理想狀態下的智能製造，應該是打通人與人、人與設備、設備與設備之間的信息，靠數據來驅動所有的生產活動。美的數字化轉型將不斷創新產品服務和商業模式，更好地賦能產業、共建互利共贏生態。”周曉玲説。

在小米集團總裁王翔看來，中國製造的未來方向就是智能製造。“為了做智能工廠，我們在3年時間裏投資了110家做智能裝備的公司，目前，小米在智能製造的能力積累涉及聲學檢測、射頻檢測、光學檢測、AI視覺檢測、機械手自動化、精密裝配等領域，實現了工廠90%的設備由小米自研或投資企業自研，這將有效推動中國智能製造的協同發展。”

看好行業新未來

中國5G+工業互聯網大會上最新發布的《燈塔工廠引領製造業數字化轉型》白皮書顯示，截至2021年9月，全球已有90家工廠入選“燈塔工廠”，中國以31家“燈塔工廠”的數量，成為目前擁有“燈塔工廠”最多的國家。

“燈塔工廠”被譽為“世界上最先進的工廠”，是由達沃斯世界經濟論壇和麥肯錫諮詢公司共同遴選的“數字化製造”和“全球化4.0”示範者，代表當今全球製造業領域智能製造和數字化的最高水平。

麥肯錫資深專家對中國“燈塔工廠”的研究發現，與其他國家相比，中國的製造商更願意擁抱端到端全價值鏈數字化轉型。與此同時，中國用户的個性化需求與日俱增、品牌競爭日趨激烈、電商業務蓬勃發展等，也在倒逼中國企業開展端到端的數字化轉型。

11月4日，工信部等四部門發佈《智能製造試點示範行動實施方案》，提出到2025年，建設一批技術水平高、示範作用顯著的智能製造示範工廠，培育若干智能製造先行區，凝練總結一批具有較高技術水平和推廣應用價值的智能製造優秀場景，帶動突破一批關鍵技術、裝備、軟件、標準和解決方案，推動智能製造標準的試點應用，探索形成具有行業區域特色的智能轉型升級路徑，開展大範圍推廣應用。

許多地方已經先行。例如，廣東省出台《製造業數字化轉型實施方案和若干政策措施》，提出加快建設製造強省、網絡強省、數字經濟強省，佛山市更是提出未來3年將拿出100億元，引領推動製造業數字化轉型。浙江省在2018年就已啓動實施智能製造行動計劃，目前已認定具備數字孿生應用、智能化生產、智慧化管理等特點的“未來工廠”12家、培育企業16家、試點企業33家。

馮程達是一名在美的微波爐順德工廠工作了6年的工人，這家工廠在今年3月入選“燈塔工廠”。他並不太懂什麼是“燈塔”，但過去幾年來，他明顯感受到，工人不再做簡單體力勞動，車間越來越智能和先進了。他從剛入廠時主要從事一些簡單工序，逐漸學會設備系統的電氣圖紙，又競聘成為部裝車間設備維修技術員，實現了職業層次的跨越。

一個個“馮程達”們的個人成長故事，映射出嶄新的時代和更廣闊的圖景：中國正加大製造業數字化、網絡化、智能化轉型力度，加速邁向製造強國。