全球重工行业首个“灯塔工厂”三一桩机的数字化转型实践

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”