“灯塔工厂”是指在第四次工业革命背景下，将数字化生产技术由小范围试点推向大规模应用并获得巨大财务收益的成功企业，是具有榜样意义的“数字化制造”和“工业化4.0”示范者，也被誉为“世界上最先进的工厂”。目前，全球共有189家“灯塔工厂”，广州有3家工厂位列其中，分别是广汽埃安番禺智能生态工厂、宝洁广州黄埔工厂和美的空调广州南沙工厂。
广汽埃安智能生态工厂是全球唯一新能源车领域的“灯塔工厂”，这座工厂为何全球领先？它蕴藏着哪些高科技元素？本期《科技周刊》，记者将带大家进行实地探访。
文/广州日报全媒体记者武威 图/广州日报全媒体记者王维宣
广汽埃安番禺智能生态工厂
广汽埃安番禺智能生态工厂目前是新能源汽车领域全球唯一一座“灯塔工厂”，它代表新能源汽车制造产业中智能制造和数字化的最高水平。工厂内，600多个机器人正在按照设定好的程序“热火朝天”地工作，工厂共部署了40多个第四次工业革命用例，为客户提供超过10万种配置选项，同时，工厂的生产效率能提高50%，交付时间缩短33%，一次验收合格率提高8%，制造成本降低58%。
据广汽埃安智能生态工厂第一智造中心总装车间品质技术组组长孙涛介绍，目前工厂的年标准产能是20万辆新能源汽车，“这里的生产节拍是53秒，每53秒就有一辆车从一个工位到下一个工位，这也意味着每53秒就有一辆车下线。”
“灯塔工厂”为何如此高效？得益于高智能、高柔性、高效率、高质量和低碳环保这5大优势。
高智能
多个加工站点实现全机器人操作
在高智能方面，工厂集成了人工智能、大数据、机器人技术，还有包括先进的工艺流程设计技术，质量管理、物流运输的智能化解决方案等，这一切都让工厂非常智能化。
在总装车间，汽车会经历200多个加工工位（站点），其中很多站点都实现了无人化、全机器人操作。
前后挡风玻璃安装站就是一个多机器人融合的工位，从零件上料，到视觉定位、涂胶，再到安装、胶型检测，以及最后的玻璃搭载，均实现全自动化。值得一提的是，涂胶检测完后，还会有两个机器人对车身的钣金进行扫描，在确认钣金、玻璃涂胶都没问题后，汽车才能“出站”。
轮胎安装站也是一个无人工位，轮胎经过专门的输送链来到工位，5台机器人设备会分别搭载不同的轮胎，“每个机器人会安装汽车的一个轮子，我们会根据客户订单需求，有的车要装备胎，有的车没有，如需安装，第5个机器人就会把备胎投放到汽车的备胎池里，若车辆的订单没有备胎，机器人则不会工作。机器人夹取轮胎后，同样会对车身进行视觉扫描，完成比对后才会把轮胎装上去。”孙涛说。
高柔性
生产线可满足多车型混合生产
“灯塔工厂”的生产线高度柔性化，兼容度非常高。最多时一条生产线上可以兼容七八款车型的混流生产，既可以生产SUV，也可以生产后驱、前驱、四驱的轿车。
站在“灯塔工厂”的二楼平台上，工厂的大部分工位都能尽收眼底。孙涛指着下方说：“生产线上，我们前一辆车是白色的，后一辆车就是酒红色的，前一辆车用的是常见的平开车门，后一辆车又是酷炫的旋翻鸥翼门，整条生产线上的车辆配置、用户定制的内容都不一样，这就是高柔性化。”
那么，柔性化生产线是如何实现的？孙涛介绍，它主要依托于大数据云平台，以及数字化生产指示的MES系统支持。此外，传统的汽车主机厂，生产线两边往往摆满了零件，但“灯塔工厂”的生产线更加紧凑，每个工位零件不需要送到生产线边。“我们直接放在生产线上的箱子里，根据订单配置，每一辆车箱子里的零件都不一样，这些零件在上线之前已经根据生产队列做好了排序。”
高效率
每道生产工序用时不到一分钟
每53秒就有一辆车从一个工位到下一个工位，智能化和柔性化给“灯塔工厂”带来了高效率。孙涛介绍，在“灯塔工厂”最快的时候，一辆车从白车身过来到整台车下线仅需四五个小时。“工厂焊装所用的激光螺旋焊、一体式热成型的工艺技术，以及工程编程，都能提高造车的整体效率。”孙涛说。
目前，“灯塔工厂”内20%的物流搬运作业实现了无人化的AGV自动驾驶小车搬运，这在实现少人化、提高效率的同时，也凸显了工厂的人性化。“超过10公斤的零件都会被认为是大物作业，这方面我们已经实现了100%的全自动搭载和运输，不需要人力进行操作。”
“在‘灯塔工厂’，脏活累活都让机器人干。特别是在底盘区，我们能实现重近1吨的电池自动上料和搭载，这样重的电池，要用人去拉或搬运是不现实的。工厂的高度自动化，进一步提高了生产效率。”孙涛介绍道。
高质量
车辆生产数据全程可追溯
“灯塔工厂”在实现高智能、高效率的同时，也进一步提高了产品质量。
数据上云，进一步保障了新能源车的质量和售后服务能力。在“灯塔工厂”，生产数据、生产过程全程可追溯。如汽车玻璃涂胶的轨迹数据、轮胎安装的数据都会被全流程记录，“甚至拧一颗螺丝用了多少扭力也可以被追溯。”
至于汽车的关键零部件，如整车的三电、智能驾驶模块，在出厂时均配置二维码，实现全生命周期可追溯。
低碳环保
太阳能可解决工厂50%用电
车间屋顶上方铺满了太阳能电池板，在光照充足的条件下，可以满足工厂日常50%的用电量，这些太阳能电池板年发电量可超过2000万千瓦时。
降低工作强度
再造工人价值
孙涛介绍，“灯塔工厂”最大程度地解放了人力。当然，目前工厂内还有线束安装、饰板安装等工艺无法实现自动化，因为安装这些零部件需要一定的手法和技巧，但越来越多的岗位已经可以用自动化取代，“这样可以把人从重复的简单劳动中解放出来，实现工作强度的降低和工人价值的再造。”
未来，随着科学技术的发展，“灯塔工厂”还将加载其他一些自动化模块甚至人形机器人技术，“我们希望打造一个高效率的‘傻瓜型’汽车生产线，尽量不让工人浪费体力精力，让生产效率越来越高。”
孙涛透露，今年，工厂开始设计更多增程车型，进一步提高新能源车的续航能力，“这样，我们整个生产线也会改造并加载新的工位模块，这在‘灯塔工厂’其实是比较容易实现的。”
“灯塔工厂”
“灯塔工厂”被称为“世界最先进的工厂”，这一概念由世界经济论坛（WEF）与麦肯锡公司于2018年联合提出，旨在甄选和表彰那些通过大规模应用物联网、人工智能、区块链、云计算和机器人等先进技术，在生产效率、资源利用率和可持续发展能力方面取得突破性提升的制造业企业。“灯塔”一词寓意这些工厂作为行业创新的标杆和方向指引，推动制造业迈向数字化与智能化的新高地。
“灯塔工厂”代表了全球制造业智能制造和数字化的最高水平，涉及汽车制造、化工、食品加工、电子产品制造等35个行业。
截至目前，全球共有189家“灯塔工厂”，其中有80家位于中国，广东总数达10家，分布在广州、深圳、佛山、中山四城，广州、深圳、佛山各三家。
《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》提出，打造智能工厂和“灯塔工厂”，到2025年全省“灯塔工厂”数量超过5家，如今已翻倍完成。
深入开展“人工智能+”行动
“灯塔工厂”不仅自身具备优秀的生产能力，也带动产业链中的上下游企业走向智能制造。除广汽埃安番禺智能生态工厂外，宝洁广州黄埔工厂和美的空调广州南沙工厂也入选了世界“灯塔工厂”，记者发现，这两家智能制造工厂的生产效率同样惊人。
宝洁广州黄埔工厂利用人工智能、柔性自动化和数字孪生技术，对价值链上多个系统进行整合，将库存和物流成本分别降低了30%和15%，三年内的准时交付率达到99.9%。美的空调广州南沙工厂则利用第四次工业革命技术实现劳动效率提高28%，单位成本降低14%，订单交付期缩短56%。
在刚刚结束的广州市高质量发展大会上，智能制造成为关键词。广州提出要深入开展“人工智能+”行动，建设国内领先的人工智能大模型应用示范区，培育一批国家级智能制造示范工厂。
据了解，广州的智能制造发展得到了强大的科技支撑，广州在智能制造领域广泛应用了数字孪生和工业互联网技术，这些技术为制造业的数字化转型提供了重要驱动力。例如，通过数字孪生技术构建三维虚拟模型，可以对生产线布局、设备配置和工艺流程进行精准模拟和优化，从而提高设计效率，降低试错成本。在生产过程中，数字孪生技术通过集成各类设备数据，实现对生产线的全面监控和实时优化。
此外，广州的智能制造工厂通过人工智能和大数据分析技术，实现了生产过程的智能化管理。例如，利用实时数据分析，系统能够自动识别生产瓶颈，并基于仿真和优化算法提出改进方案。这种实时反馈和优化机制，有效提升了生产效率和产品质量。此外，广州在机器人和自动化技术方面取得了显著进展。
未来，广州将继续在智能制造领域加大技术创新力度，推动人工智能、数字孪生、机器人等技术的深度融合。同时，广州还将进一步完善产业生态，构建集研发、生产、应用和服务于一体的智能制造体系。
科学家解前沿
温浩然 广东省科学院智能制造所数字化制造技术中心主任、高级工程师
工业软件和管理工具对智能制造至关重要
广东省科学院智能制造所的前身为广东省科学院自动化工程研制中心，长期致力于自动化、信息化、数字化和智能化领域的研究，重点关注智能机器人、智能在线检测、激光与增材制造、装备可靠性及数字化制造技术等智能制造关键技术与装备。
广东省科学院智能制造所数字化制造技术中心主任、高级工程师温浩然介绍，中心目前在四个领域具备明显优势：分别是生产线自动化中工业机器人应用的整体设计和成套落地、3D打印领域金属增材制造的研发、AI领域中的工业视觉与声学识别技术以及工业软件的设计与应用。
温浩然指出：“工业软件长期以来是制造业的‘卡脖子’问题。我们中心在流程行业的工业软件领域取得了一定突破。我们设计的MES制造执行系统结合AI建模与大数据技术，显著提升了系统功能。高效的工业软件和管理工具对智能制造至关重要。它不仅实现了数据的透明化和服务的智能化，还能通过AI机器学习持续优化生产工艺与质量检测手段，缓解行业痛点。”
据其透露，其团队目前正在协助花都区一家民营新材料企业，推动其成为行业智能制造的新标杆。该项目依托工信部发布的智能制造成熟度模型及梯度培育目标，团队负责全程咨询规划与总承包。“这个智能工厂将应用先进的智能制造技术，致力于打造成行业领先的‘数字工厂’。”
温浩然认为，广州对智能制造的高度重视和支持为行业发展提供了有力保障。政府已出台一系列引导政策和激励措施，其中不少奖补政策在国内居于领先地位。
2024年10月，广州市成功入选第二批中小企业数字化转型试点城市。为加速推进新型工业化，计划到2026年底，广州将完成不少于710家中小企业的数字化改造，并确保这些企业达到二级及以上的数字化水平。
