走进三一重工南口产业园一号工厂，四万平米的偌大车间中，现场工作人员不过十来人，而这些工作人员的角色也不是人们熟知的流水线上的工人。一些高达3米多的机器人摆动着手臂，在代替他们夜以继日地“上班”。过去，这里的工人曾一度达到1000余人。

可能是中国亿万计的制造企业中智能化水平最高的车间之一。就在半个月前，它刚刚被世界经济论坛评为全球重工行业的首家“灯塔工厂”。

那些拥有庞大身躯的数百万吨级的旋挖钻机就是从这里生产并运往国内市场和海外。多品种、小批量的生产特点给这个工厂的智能化带来了很高的难度，但尽管如此，这家工厂依然在两年多的时间里以出人意料的速度改头换面。

三一集团董事、高级副总裁代晴华主导三一集团多达三十多个工厂的生产智能化。大约在三年前，这家机械巨头开启了一项宏大同时代价不菲的智能化改造计划，昌平的这家工厂只是一个起点，三一计划后续将这家工厂智能化经验移植到更多的工厂。

三人集团的创始人兼董事长梁稳根旗帜鲜明地提出数字化改革。数天之前，他在一次会上判断说：“我们认为智能制造是三一事业发展的一个良好的机会和基座，并且它是一种非常新的工业文明。智能制造将深刻地改变人类社会，改变这个世界。”“工业机器人的技术和成本、工业互联网、5g等因素，已经让制造业的深度数字化和智能化变成了现实。”代晴华认为。

代晴华有一个明确的预言：三、五年之后，中国大量的工厂，包括那些中小规模的工厂，都将经历一番智能化带来的显著改变，一些平台性的工业互联网技术的发展，将会使这一切以一种越来越“轻松”的方式实现。

或许有些观念的确需要更新了：在中国，黑灯工厂已经不再停留于概念，而技术正在让人和机器的角色在车间内重置。

海陆空机器人

从西边进入一号工厂内部，是部件装备和主机装配生产线。不同于从前的流水线，这里的产线由一个个“工作岛”组成，这些工作岛既相互独立，也通过一些移动机器人（agv）相互联络。

一个工作岛中，长着一个巨大“抓手”的桁架机器手（不同于关节臂机器手的另外一种机器手），通过安装在机器上的眼睛——摄像头，来寻找和确定数吨重的工件在半空中的精准方位，并进行抓取，再将之与十多吨重的桅杆实现准确对接。

三一重工智能制造研究院院长董明楷在车间内介绍，桁架机械手就像机床一样，也是利用数控设备精准识别位置并进行精准抓取，它的精度在毫米级，这就像控制一台机床一样控制装配过程中的每一个位置、每一个动作。不同于电子厂中固定且位置很低的摄像头，这里的摄像头是移动的，且高度很高，同时，空旷的厂房内不断变化的光线，这些都对目标物的精准识别带来了更大的挑战。

“先拍照，再做修正，这里的视觉包括2d和3d，2d是平面的，3d还会识别它的轮廓，知道这个位置在另外一个截面还是另外一个平面，所以能够精准识别。拍完照并算出位置后，系统会指导机械手怎样抓取，抓取的速度要求慢且平稳，这都需要控制。”董明楷说。

人们熟知的汽车行业、3c、家电等行业，也在一定程度上实现了自动化装配，但区别在于，和工程机械比起来，它们的工件小，且为批量化生产。对于一台庞大的钻挖钻机来说，车间的摄像机达不到一定高度就拍不全每一个工件，但高度高了，精度又容易达不到，这对视觉识别的精度要提出了很高的要求。

桁架机器手的旁边是另外两台关节臂机械手，它们彼此配合，互不干涉，董明楷将下面的两台机器手成为“陆军”，空中的桁架机器手则称为“空军”——至于“海军”，则是指地面上来回穿梭于不同工作岛的agv，通过agv将上一个工作岛的中桅杆驮到现在的工位，在这个地方自动上下料，跟两边的变位机协同完成装甲，海陆空三军如此在这个岛内协同作战，完成这个环节的装配。

这个面积4万平米的工厂，在2021年生产了价值78亿元的桩机设备，比2019年增长了59%，这一切都是由大大小小的数百台机器人在这个厂房内“创造”。数百万吨级的旋挖钻机从这里运往中国国内以及海外的高层楼宇以及桥梁等建筑工地。

“工厂里有8个柔性制造工程中心，10多条自动化产线，375台大型设备，其中机器人超过150台，现在还在不断升级改造。”董明楷介绍说。

9月27日，世界经济论坛正式发布新一期的全球制造业领域“灯塔工厂”名单，三一重工北京桩机工厂成功入选，成为全球重工行业首家获认证的“灯塔工厂”。

三一集团董事、高级副总裁代晴华认为，“灯塔工厂”本质上即智能制造，是遵从于第四次工业革命提出来的以柔性制造为基础的生产方式。劳动者在农耕时代是重体力劳动，蒸汽机的发明以及电器化时代让重体力劳动变成了轻体力劳动，智能制造在数字时代将进一步解放了劳动者。灯塔工厂让人和机器之间形成了一种协同关系，而不仅仅是体力的替代关系。

代晴华主导这家企业集团海内外多达三十多个工厂的智能化升级。大约在三年前，三一集团在内部启动了一项推动智能制造的数字化改革，并投入了高达一百几十亿元的资金。

从2019年开始规划到2020年投产，这个桩机工厂克服了大量的问题。“这样的工厂必须采用柔性制造，”董明楷说，“由于单台价格高，整个工厂一年产量大概也就是两千多台，是典型的多品种、小批量产品，有几十个品种，有的型号，比如235型号或者285型号，一次下线至多五、六台，这么小的批量，机器人要用不同的工桩去做，如何去做适配，也考验能力。”

产线之所以不称产线，而是改成“工作岛”，这就是为了更加灵活地适配生产而形成的生产单元。每个工作岛相对独立，根据分配的工序灵活配置，并通过移动机器人实现工作岛之间的物流联络，以实现任务的实时安排，使生产更具备灵活性。

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