山东制造业的智能腾飞

董忱

作为制造业大省，山东制造业基础雄厚，但也面临着怎样在新一轮的国际竞争中加速赶超的新课题。近年来，山东把智能制造作为推动制造业产业升级的新引擎，把智能化作为推动制造业升级的新动力，用智能工厂、数字车间，不断培育智能制造试点示范项目，抢占竞争制高点，为制造业插上腾飞的翅膀。

人工智能，助推制造业升级

在青岛赛轮集团轮胎生产车间，一套智能半钢成型机刚刚上线。它的特点在“智能”这两个字上，能在轮胎生产过程中抓取分析上百项数据，实现智能压合。有了大脑的生产线，效率提高3倍多，每40秒生产一条轮胎。

“它能稳定地实现日产1600条的生产能力，就是一台顶过去三台的产能，另外在轮胎的均匀性方面有着明显的竞争优势。”赛轮集团青岛工厂副总经理赵永刚告诉记者。

这家老牌轮胎制造厂，原来装备落后，仅2012年退赔额就高达6000万元。严峻的市场形势，让他们加快了智能改造步伐。

“我们提供了一套整体的自动化解决方案，整体环节不需要人工进行参与，可以让轮胎的混装正确率达到百分之百。”为赛轮集团提供智能生产线研发的科捷机器人研发科室主任苏志同说。

据统计，截至2017年底，山东近4万家规模以上制造企业当中，近六成处于产业中低端。山东在2018年开始的新旧动能转换中，把工业机器人作为发展重点，以此带动制造业的智能化改造。仅在青岛高新区，就引进培育了100多家机器人企业，涵盖全产业链，这里也成为首个国家级机器人高新技术产业化基地。

“从事智能生产线的集成解决方案研发和实施，都给予100至300万元的支持，高层次人才创新创业给予最高500万元的资金支持。”青岛高新区智能制造与新材料产业事业部部长李德强说，青岛高新区全方位支持制造业的智能研发和人才引进。

相关资料显示，近两年，山东工业机器人增加值平均增速达44%，新产品产量平均增速达1倍多。但是随着机器人的蓬勃发展，又带来一些新的问题。一个智能化工厂，采用的机器人往往来自不同国家、不同型号、不同年代，随着机器人的快速更新换代，一些较早的机器人甚至連制造商都找不到了。

“这台雕刻机的控制系统是德国的，而和它搭档的这台机械臂是日本的，不同的设备有着不同的通信协议，就像说着不同的语言。” 济南高新区的山东万腾电子科技有限公司副总经理赵伟龙说，为了让这些机器人有效对话、协同作业，他们研发了智能数据网关，让设备之间能够互联互通。

“我们这款产品它牛在哪里呢？即使是20年前的设备，现在有可能已经停产，也能通过它把数据抓取出来和其他设备进行组网。”赵伟龙说。

有了这样一款人工智能产品，市场上92%的机器人品牌都能实现互联互通，变单兵作战为大兵团作战，智能工厂的作业效率进一步提升。

从劳动密集型的“万人工厂”，转型为智能制造的“无人工厂”，是制造业的发展趋势。

记者近日走进威海文登区全国规模最大的汽车零部件生产厂家的厂房，所有工人加起来仅有24人，公司负责人介绍，以前工人至少是现在7倍以上。

曲轴是内燃机五大核心零部件之一，被称为发动机的心脏。谈起这些年来工作环境的变化，已在这里工作8年之久的乘用车曲轴生产线线长王鹏超感受颇深：“刚进工厂的时候至少有160多人，产品从一道工序到下一道工序，全部需要人工搬运，劳动强度很大。现在，不光产品在各个工序之间实现了自动传输，产品的各项指标参数也流动起来，下一道工序可以根据上一道工序传来的参数自动调整机器。”

记者看到，厂房里依次排放着一台台装有屏幕和机械手的机器，智能机械手将毛坯从原料区取来，放到数控加工机床，经过打磨等20多道工序，加工完毕后，机械手又将产品放到成品区。这些机械手和数控机床在软件“大脑”的操作下，精准而不知疲倦地运作，整条生产线只有24名工人在操作。

“这条虎鲨线是目前最高端全自动化生产线，专门为大型汽车企业生产曲轴，可年产曲轴12万支……”负责人很自豪地告诉记者，也就是说，每年有12万辆汽车的发动机“心脏”，是在这条智能化生产线上诞生。

2018年是山东新旧动能转换的开局之年。我们把工业机器人作为发展重点，以此带动制造业的智能化改造。根据山东《智能制造发展规划》，每万名工人配套使用机器人数量达到200台以上，这远高于2017年国家制定的每万人88台的标准。2018年的全省经济工作会上也提出，实施“现代优势产业集群+人工智能”行动，促进工业化和信息化深度融合。

来自山东省工业和信息化厅的数据显示，近两年，山东已经培育建设了500条无人生产线、300个数字车间和100个智能工厂，并实施了“现代优势产业集群+人工智能”行动。

山东省工业和信息化厅厅长汲斌昌介绍，2018年山东培育工信部制造业与互联网融合发展试点示范6个、制造业“双创”平台试点示范10个、国家工业互联网创新工程项目5个、大数据产业发展试点示范项目9个，争取国家智能制造专项13个、试点示范项目11个，数量居全国前列。

山东省工业和信息化厅装备产业处处长王桂强表示，智能制造是实现传统企业升级的跳板，也是助推新兴产业发展的加速器，是山东加快新旧动能转换，实现高质量发展的必由之路。

共享工厂，提升产业链竞争力

2019年，山东省第一个染色共享工厂在泰安投入使用。山东康平纳集团有限公司就拥有省内第一个染色共享工厂，这家共享工厂凭借自主研发的筒子纱自动染色成套技术与设备，走在了行业前沿。

记者在车间里看到，把颜色发黄的原纱染成艳丽的彩纱，经过络纱、印染、烘干等多道工序。同一车间内，多道复杂工序集中进行，但并不忙乱，每一步都是有条不紊。

偌大车间，工人却寥寥无几。筒子纱数字化自动染色成套技术与装备，不仅大幅度提高了纺织染色质量，节省了人力成本，还大大减少了耗能和污染排放。

高人工、高污染、高能耗，一直是纺织印染行业的沉疴，凭借筒子纱自动染色成套技术与设备，康平纳破解了这一行业难题。虽然优势多多，但这套先进技术和设备推广起来却并不容易。

“作为全国首家染整智能制造试点示范企业，康平纳建设智能染色工厂，创建基于云平台的1+N印染智能管理模式，实现了筒子纱染色行业全流程信息共享、协同创新、资源优化，推动智能染色技术在行业应用进程。”山东康平纳集团有限公司副总经理鹿庆福此前接受采访时表示，“投资建设这样一个单体的车间，离不开政府财政的大力支持。”

据悉，在财政资金支持下，康平纳作为省内第一个染色共享工厂在泰安投入使用，这也让周围的纺织企业能够实现订单式购买，不用再耗时耗能自己印染。高科技纺织印染企业做平台，为传统中小纺织印染企业省下设备投入、省下人工、省电、省水、降低污染，大家合作共赢，这就是共享工厂的奥秘。

“印染行业给人的印象是高耗能、高污染。而康平纳的印染装备，比国家标准节水70%、节电45%、节约蒸汽58%、减少污水排放68%，节约用工80%、提高生产效率28%。” 山东康平纳集团有限公司董事长陈队范说。

山东康平纳集团的共享工厂可以使每吨纱线节约印染成本1000-2000元，为此斩获了2018年度“中国工业大奖”。

“纺织厂不用外运印染了，还能每吨节约这些成本，这将提高全产业链的竞争力。”陈队范说，我省在纺织服装产业较为集中的淄博、枣庄、潍坊、滨州、聊城、新泰等6个地区，布局建立集约化、标准化的分布式智能绿色印染共享工厂。山东计划用5年时间，在全省建设1个印染行业云平台和7个分布式印染共享工厂。7个共享工厂建成后，将形成72万吨左右的年印染能力，面向辐射区域内纺织服装企业提供智能化、绿色化的印染加工服务，置换规模小、分布散、技术装备落后、生产方式陈旧的传统印染工厂，预计将带动全省纺织服装产业年增收1000亿元以上。

“1+7”区域性共享工厂体系建成后，将形成70万吨的年印染能力，预计年可新增销售收入220亿元，可节水6800万吨、节电80000万度，减排污水6400万吨，带动纺织服装产业增加收入1000亿元以上。

共享工厂已在山东多地建设成功，昌邑市围子街道是远近闻名的“铸造之乡”，当地有100多家传统铸造企业，近年来环保压力越来越大，不少企业挣扎在生死线上。当地依托龙头企业山东浩信集团有限公司，正在建设年铸造能力30万吨的共享工厂，可替代50家中小铸造企业产能。

“以前中小铸造企业开发铸造模具需要几个月，而共享工厂引进3D打印技术，几天时间就能打印一套，开发成本会大大降低。”浩信集团相关负责人告诉记者，3D打印设备一台就要4000多万元，单个企业购进不经济，大家一起用就便宜了。除了设备，浩信的研发、管理模式、信息化系统等都可以拿出来共享。其他铸造企业可以拿着订单，到共享工厂来研发、加工。这样，中小企业将从“散、乱、差”中解放出来，集群也将实现高端化、绿色化、集约化。

工业互联网，为制造业转型升级赋能

一台鼓风机或机床出了故障怎么办？过去，工程师需要实地勘察、诊断，费时又费力，成本特别高。山东百惠精工机械股份有限公司、济南第一机床有限公司通过工业互联网平台提供的大数据平台服务，登录工业大数据公共服务平台，对销售产品进行故障诊断，“确诊”后工程师可就近进行维护。设备提供厂家通过手机客户端，实时监测相关数据，便于远程运维和售后服务。

“就近维修设备算是工业互联网比较简单的应用，借助工业互联网技术，下一步家用风扇是不是在转，厂家都将知道。”山东省工业互联网产业联盟理事长、浪潮集团执行总裁王洪添说，这样厂家可实时掌控风扇状态，以便实现精准营销。

王洪添說，再比如，煤矿井下地质条件往往比较复杂，瓦斯高、地温高、煤层易自燃，“以往技术不发达的时候，监测到矿井下瓦斯浓度高的时候，往往就晚了。”如今，通过大数据，可以整合井下人员定位系统、视频监测系统、设备运行异常监控系统，生成井下作业人员精准画像，实时了解人员的基本情况、行进轨迹与里程、分布密度等信息，真正实现预警机制的闭环，保障作业人员安全。

目前，山东制造业低成本优势正逐渐消退，面临制造业持续外迁和“产业空心化”的挑战。积极部署利用工业互联网，将原有工厂改造升级为智能工厂，不仅能帮助企业减少用工量，还能促进制造资源配置和使用效率提升，降低企业生产运营成本，增强企业特别是劳动密集型企业的竞争力。如，山东某大型电子信息制造企业运用工业互联网综合解决方案对工厂进行升级改造后，已在其标杆工厂成功实现人力节省50% 、效率提升30%、人均产值提升31%，其中，测试工段实现全自动化，人力节约92%，有效缓解人工成本压力，保持了其在全球的竞争优势。

“中国智造，智从何来？从数据中来！”全国“两会”上，浪潮集团有限公司董事长孙丕恕代表多次谈及工业互联网。他认为，真正的智能制造，要以数据为核心，依托工业互联网打造智慧企业大脑，形成企业运营的智能决策、指挥体系，推动企业数字化转型，助推企业效率提升和产品质量升级。

工信部调查显示，数字化智能化改造后，企业生产效率平均提升超30%，运营成本约降低20%。

工业互联网平台凭借先进的计算架构和高性能的云计算基础设施，能够实现对海量异构数据的集成、存储与计算，解决工业数据处理爆炸式增长与现有工业系统计算能力不相匹配的问题，加快制造业以数据为驱动的网络化、智能化进程。

“目前，不同制造业领域对工业互联网的认识程度还有差别，但无论从赢得行业竞争，还是提升企业自身效率来说，发展工业互联网都非常必要。”东岳集团首席科学家张永明说，东岳集团近年来对生产管理系统进行了一次大升级，投资2亿元建成智能化管控中心，集成生产、销售、物流、环保等全方面信息数据，实现了传统经营管理模式向信息化、智慧化模式的转变。“这个管控中心在业内是一流的，但我们还是又组织了一支队伍，探索向工业互联网方向转，这是制造业发展的趋势。”

位于济南市章丘区的明水经济技术开发区，经国务院批准升级为国家级经济技术开发区，是目前济南市唯一的国家级经济技术开发区。园区内有325家规模企业，186家企业主营业务收入过亿元，51家企业税收超过千万元，已形成交通装备、机械制造、精细化工、食品饮料四大主导产业。

去年，浪潮针对明水经济开发区专门设计的工业大数据公共服务平台投入使用，这也是全国首个面向经济开发区设计的工业大数据公共服务平台。这个平台依托M81工业互联网平台，在全国范围内率先服务于山东企业的智能制造转型。

“明水经济开发区已经可以利用云计算、大数据等新技术，针对当地钢铁深加工、鼓风机、机床等产业集群探索创新业务模式，围绕工业大数据、传感器、工控系统测试集成等，开展多源数据采集、数据组织梳理、大数据计算分析、数据可视化、数据预测和预警应用。”相关负责人告诉记者。

其实除了明水经济技术开发区，工业互联网助力山东制造业产业转型升级提供新动能的例子还有很多。像海尔、海 信、潍柴等作为龙头企业，很早就开始了工业互联网平台的探索与实践，在技术、模式和创新方面都实现了全方位突破。