与汽车、家电等行业知名厂商相比，三一重工北京桩机工厂（以下简称为三一桩机）似乎并不起眼，但主产的旋挖钻机高擎百米、重逾百吨，称得上“钢铁巨象”了。

旋挖钻机俗称打桩机，用于大型基建工程的桩基开孔。这些桩基深度往往决定建筑高度。

2年前，这家国内三分天下有其一的旋挖钻机制造商，依托物联网、大数据和人工智能技术赋能，跻身世界经济论坛全球灯塔网络，荣膺全球重工行业首个“灯塔工厂”。

三一桩机从规模生产到柔性制造，破解了重工行业品种多、批量小、工艺复杂等离散化制造难题，全员劳动生产率提高85%、生产周期缩短77%，年人均产值突破千万元。

“以柔克刚”的三一桩机，如何玩转这些“钢铁巨象”？“举重若轻”的变化背后，对制造业数字化转型有何启示？

“焊接大拿”的徒弟不是人

走进三一桩机厂区，昔日挥汗如雨、满身油污的工人不见了，取而代之的120余台焊接、抓取、组装和搬运等机器人，围绕16条智能化生产线各显神通：小到分拣一块钢板，大到装配16吨重的动力头，都能轻松自如完成。

人气冷清的焊接线上，几台配备自动焊枪的机器人，正在焊接一根20多米长、8吨重的钻杆：蓝色弧光追逐着红外线靶点和轨迹，夹杂着脉冲般吱吱作响的焊接声……

手握15年焊枪的赵清霞，是全厂有名的“焊接大拿”。他做梦也没想到，徒弟竟是一群机器人。自己会把焊接桩机方头的看家本领，都“传”给这些“没心没肺”的“钢铁小子”。

连接钻杆与钻斗的方头，是桩机的核心部件。方头焊接质量不好发生断裂，钻斗可能掉进地下几十甚至上百米深的孔洞里，轻则影响工程质量，重则需要重新设计打孔。

此前，全厂400多名焊工中，只有赵清霞和另一名高级技工能焊接方头。“如果他俩全不在，整个生产都得停！”制造管理经理胡展鹏入厂20年，对此仍记忆犹新。

他还向记者解释说，焊接方头跟绣花差不多，主要工艺难点就是用1.2mm焊丝，环绕40mm厚、60mm宽的焊缝反复施焊上几十层，还要确保每层都不出现气泡和裂痕。

“每个焊层温度不同，施焊速度和节奏掌握不好，质量就难以保证。”70后赵清霞说，当年师傅就是这么教的，他也按这个套路带徒弟。

然而，这些类似于厨师口中“盐少许、油少量”的经验，经常让新手们琢磨不透，没有一年半载出不了徒。

赵清霞干活都穿防护服，只露出一双眼睛。赶上大热天再捂也不敢开电风扇，生怕焊缝里吹出气泡。焊工是个体力活，经常一蹲就是几个小时，腰间盘突出都成了职业病。

“年轻人不愿意吃这个苦，”他操着浓重山东腔说，“可技术得往下传，这不机器人都成徒弟了。”

连人都难以掌握的经验，机器人怎么能听得懂呢？

“不是简单模仿工匠的焊接轨迹。”三一桩机总经理王龙刚揭开了机器人学艺秘密：“每一条焊缝背后，都有焊枪角度、摆幅、瞬时速度、电参、温度等大量工艺参数做支撑。”

这些“心中有数”的机器人，巧用AI算法学艺，仅两个月就学会方头焊接。技术水平就连赵清霞都服气：不光效率翻倍，一次成功率达100%，个个都成了“焊接大拿”。

以前焊接一根7节长的钻杆，6个人白加黑两班顶多焊一节；现在4个人操纵8台机器人，一个白班就能全焊完。

经过3个月的培训，年轻技工岳千喜已能像玩游戏一样，熟练操控焊接机器人，比传统焊工轻松不少。

赵清霞教会焊接机器人后，又走上给机器人下发指令的新岗位，师徒变成人机协同的新搭档。两年前，厂里要求新岗位掌握基础的机器人编程，赵清霞第一个报名参加培训班。

有工友冲他开玩笑：“都这么大年纪了，还报名学那玩意儿？不如回家抱孩子。”

“学到的东西归自己，谁都拿不走。”赵清霞回应道。

生产运行不再靠“人治”

在机加中心，28岁的操作工李田华遥控着磁力吸盘，将七八十斤重的提引器坯料，稳稳当当地吊运到料台上，由机械臂自动夹装到数控机床。一整套动作下来如行云流水。

据李田华介绍，提引器加工精度高，允许误差仅为头发丝直径的三分之一。由于担心坯料磕碰受损，过去搬运、上料和测量主要靠人工。工人们围着机械设备爬上爬下是常态。

如今，机械臂带摄像头，机床会自动测量，机器视觉的“慧眼”遍布全厂。李田华形象地拿切菜做比喻：就像近视眼配戴高清眼镜，拿菜的手和切菜的刀都更有准了。

从2003年加入三一桩机，制造部经理夏闻世最头疼的事，莫过于粗重的零部件与毫米级装配精度的磨合。直到三年前，零部件生产基本靠“人治”：每道工序都离不开人，一处不到位就得返工。赶上生产繁忙，整个过程就像打乱战。

研发桩机十多年的王龙刚认为，正是这种离散化制造模式，才使该厂成为2019年集团数字化转型首批试点。如果这块最硬的“骨头”都能啃下来，其他工厂就更有把握了。

工程机械行业周期性较强，导致企业用工弹性过大，产能调整跟不上市场变化。三一重工决策者深知，突破行业周期困局，唯有“要么翻身，要么翻船”的数字化背水一战。

作为三一桩机工业互联网平台服务商，树根互联有限公司市场总经理修斌坦言，让工厂的大量“聋哑设备”学会“说话”，听从“指令”，是传统制造业启动数字化的基础。

三一重工智能制造研究院院长董明楷，把这个过程梳理为“三现四表互联”。即通过摄像头管理现场、现实、现物，采集水、电、气、油表等能耗数据，实现设备互联互通。

“要把设备连起来，结合不同的工艺和业务要求，才能把数据用好。”这位曾在西门子工业研究院工作多年的数字化专家，深谙工业软件与生产制造的融合之道。

起初，每项工艺只能采集到30多种数据。现在平均每项超过100多种。他们运用数据分类和挖掘技术搭建知识库，使三一桩机实现从刚到柔的转变。

三一桩机的数字工程师和工艺工程师利用这些数据，逐一调试、标定，建立生产知识库，让机器人得心应手地识别和处理不同尺寸的零件。

全厂每台设备的工况、每个订单的进度，包括每位工人的绩效、工厂后台的“智慧大脑”都了如指掌。5G信号打通了信息共享的“经脉”，能根据工厂实时运转情况，把订单分解到不同的产线上。

桩机物料大多都超长超重，一旦搬运时碰伤报废，损失动辄上万元。智慧物流成为数字化难点之一。

据王龙刚透露，他们对5G自动导引运输车采取双车联动，实现大宗物料同步搬运和自动上下料。为了提高智能化水平，下一步重点攻关运输路线的实时显示和算法优化。

装配线上的机械臂，个个都长了一双“慧眼”：借助视觉传感技术和AI算法，能快速识别、抓取和装配不同型号的工件。装配精度达到0.2mm以内，仅有两张A4纸厚。

董明楷回忆，在设备上安装高清摄像头，位置放低了生产场景拍不全，高了图片分辨率不达标。再加上机械振动、光线反射等噪声干扰，要反复调试才能选准数据采集点。

通过不断摸索，团队决定采取先拍照再修正的办法：利用图像模式识别、2D/3D视觉定位技术，精准识别工件种类和位姿，并由“智慧大脑”指导机械手平稳作业。

三一桩机数字化试点改造期间，正赶上产能从每月150台上升到200台的爬坡阶段。一直担心产量受影响的夏闻世却意外发现，产值比原来翻了一番，用工还不到过去的一半。

夏闻世清楚地记得，自己进厂那会儿，每月下线桩机10台左右，也就是现在一天的产量。

数字化不能一味做加法

直到今天，仍有人把制造业数字化转型，简单理解成“机器换人”，认为最理想状态就是“黑灯工厂”。

三一桩机也曾算过一笔账：假设购买一台60万元的设备，可替换两位人均年收入15万元的工人，两年就能回本。据此，他们提出3年收回3亿元数字化投资的目标。

随着数字化试点的推进，越来越多的人开始意识到，若完全为了机器换人而换人，既不可行也没有必要。

部件工艺所副所长尹言虎反映，对于一些特殊角度的焊缝，焊接机器人实在无能为力，只能依靠人工。

董明楷估计，三一桩机除了下料、成型等环节接近无人化，而焊接、机加、涂装、装配、物流等环节的数字化程度仅六成以上。

三年前从车企跳槽过来的智能制造所所长张雯，本想把车厂的数字化经验移植到桩机上，却遭遇了“水土不服”。

与品种多、批量小的桩机生产不同，汽车制造属于规模化生产，无需频繁转换工艺设备，计划可以直接指导生产。

“同样精确到分钟的桩机排产计划，由于不同机型生产差别过大而经常落空。”张雯深有感触地说。

三一桩机现有38种标准机型，小的挖深二三十米，大的挖深达150米。不少订单还是客户根据施工场景定制的非标型号，一年也生产不了几台。

董明楷也坦言，目前有近30种机型实现数字化生产，但对挖深超限的特殊机型，仍无法完全覆盖兼容。

显而易见，机器换人不仅存在“行不行”的技术问题，也有“值不值”的经济考量。

2021年，王龙刚接棒总经理后，一口气停掉了全厂近1/6的自动化设备，改为人机协同模式。

他算过这样一笔账：一台自动螺栓机成本约200万元，能抵一位年收入10万的工人干20年。与其完全靠自动螺栓机，远不如用人操纵机械臂更为高效和经济。

王龙刚认为，数字化并不是没完没了地做加法，追求所谓的“大而全”和“高大上”没必要。现在做减法就是要回归到降本增效的企业根本目标上。

一直关注企业数字化转型案例的修斌，也反对盲目追捧一些热门概念。他曾见过一家企业为了追求“黑灯工厂”，要求员工在电脑屏幕前关灯工作的滑稽场面。

在王龙刚的眼里，未来三一桩机将实现自决策，自动制定生产计划、调度工人、管理生产要素，真正打通研发、营销和服务，实现产品全生命周期的数字化。

“以后企业更多利润来源于数据，包括基于数据的服务和创新。”王龙刚坚信数据才是企业的核心优势，将成为制造业弯道超车的机会。

三一桩机的数字化转型，印证了“灯塔工厂”的意义：人让机器变得更有效率，机器让人变得更有价值。 （记者刘荒、张典标、李坤晟、黄海波）

来源： 新华每日电讯

 

据国际机器人联合会称，世界上50%的机器人都用于焊接。具体而言，33%用于点焊，16%用于电弧焊，1%用于其他类型的焊接操作。

在传统人工焊接中，工人工作时难免会与激光、电磁场有害气体、烟雾粉尘等有害气体直接接触，长时间积累下会造成工人身体的极大损害。另外，现阶段焊接行业中存在招工难、工资高、周期慢等难题。而在焊接机器人出现后，许多难题都得到了有效的解决。

焊接机器人比起人工焊接：

1.更加稳定、质量更高，能将焊接质量以数值的形式反映出来;

2.提高劳动生产率，降低工人的劳动强度和操作要求，可在有害环境下工作;

3.缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资。

目前中国市场应用的焊接机器人大致可以划分为三大家族：日系、欧系、国产系。他们各自有什么亮点和优势？有什么“代表作”？

今天的栏目小编就带大家走进“焊接机器人三大家族”，一起来了解更多方面的他们吧！

日系家族代表：安川、欧地希、川崎

1.安川：

安川电机以运动控制、机器人和系统工程三大事业为核心，是日本最具有代表性工业机器人公司之一，作为一家“提供整体解决方案的企业”，安川电机自成立以来便源源不断向中国市场提供享誉世界的产品和技术。

安川的商用车白车身焊接工位，导入安川本土化NC伺服定位装置，可在同一工位中布置更多的机器人，实现配置高密度化，动作高速化，小型轻量化。

2.欧地希：

欧地希机电（上海）有限公司自成立以来，坚持“信赖与创造”的经营理念，以“品质优良、性价比高、反应迅速、服务彻底”为经营方针，为客户提供世界OTC全系列的多功能机器人、全系列焊接机及周边设备。

欧地希的SFT超低飞溅机器人焊接系统，能够实现CO2极致的超低飞溅焊接，在降低最大98%飞溅的同时确保熔深，适用于汽车副车架、汽车后梁、摩托车部件、镀锌保险杠等多种工件。

3.川崎：

川崎机器人以高度综合技术实力，以提供高功能、高质量、高度安全的产品及服务为使命，凝聚简约友好的理念，提供尖端技术及卓越的性能，充分满足顾客对生产效率及产品品质提升的要求。不断为中国企业注入了生机，提供了新的解决方案，得到了社会与顾客的信赖。

川崎新品BA013N焊接机器人系列，定位精度和接触传感精度得到突破性提升，有效缩短了指令的节拍时间，可应对多种焊接方式，自适应激光视觉系统，实现更精准定位焊缝。

欧系家族代表：ABB、柯马、库卡

1.ABB

ABB是全球领先的工业机器人技术供应商，为客户提供机器人产品，模块化制造单元及服务，致力于帮助客户提高生产效率、改善产品质量、提升安全水平。

ABB机器人推出的完整搅拌摩擦焊解决方案，灵活度更高，能够实现焊接速度提高50%，降低生产成本，提高其生产效率和焊接质量，尤其是在新能源汽车领域具有广阔的应用前景。

2.柯马

柯马作为先进的自动化产品和系统解决方案的全球领导者，也是先进激光焊接工艺和应用的先驱者之一，不仅在汽车行业传统动力领域深耕细作，并在新能源装配领域实现了快速发展。

柯马智能柔性激光焊接站,采用全标准化设计，利用柯马PRO平台自动生成代码控制焊接轨迹。采用柯马Lhyte 复合激光源，可切换两种激光形式（半导体和光纤或者混合光纤),实现软包极耳、硬壳Bus-bar焊接、端板焊接、电机定子全自动焊接。

3.库卡

KUKA是一家国际自动化集团公司，公司总部位于德国奥格斯堡。作为智能自动化解决方案全球供应商，向客户提供一站式解决方案：从机器人、工作单元到全自动系统及其联网，市场领域遍及汽车、电子产品、金属和塑料等。

库卡 KR CYBERTECH系列机器人是库卡为复杂恶劣的作业环境开发的产品，所有系列的机器人都采用出色的外形设计，均可灵活地安装在地面上、墙上、天花板上，且可针对不同应用需求开发多种系列，满足更多样的应用需求。与此同时，可提供多种可兼容的拖链系统。

国产代表：埃夫特、埃斯顿、新时达

1.埃夫特：

埃夫特智能装备股份有限公司是中国工业机器人行业第一梯队企业，在中国制造全面升级的背景下，埃夫特公司以“‘智’造智能化装备，解放人类生产力”为己任，致力于成为国际知名的智能化装备提供商。

埃夫特焊接系列机器人通过视觉识别或工件3D数模导入，识别工件的焊缝位置，并自动规划路径，再通过激光扫描或3D相机拍照，精准识别并计算焊缝位置。如今，埃夫特已在电弧跟踪、多层多道、双机协同等关键技术上取得了突破性进展。

2.埃斯顿：

埃斯顿自动化成立于1993年，坚持走自主研发核心技术的发展正道，工业机器人产品线在公司自主核心部件的支撑下得到超高速发展，已经形成以六轴机器人为主，负载范围覆盖3kg-600kg， 54种以上的完整规格系列。

埃斯顿在不久前的西部合作伙伴大会上发布全新一代数字化解决方案及新款焊接机器人，此方案将助力新能源、工程机械、特重车辆等行业打造标杆型数字化工厂，推动“制造”向“智造”的跨越。

3.新时达

新时达是智能制造的领先者，聚焦于汽车白车身及相关零部件和一般工业等领域。提供自动化核心产品、技术及智能制造整体解决方案，提高产线整体利用效率，实现高自动化和数字化，促进节能减排，赋能工业领域，助力中国智能制造。

新时达SA系列机器人外形紧凑、体积小、重量轻，是专用的弧焊机器人，能够实现稳定的焊接，获得高精度的焊接路径，缩短焊接周期，延长管件和线缆寿命。

未来机器人在线“产品栏目”将为大家带来更多系列，敬请期待！