导引:三一重能凭什么能成为中国风电首个“智能制造标杆企业”?智能制造水平到底如何?背后有哪些故事?带着这些疑问,记者在风能展前实地探访了三一重能南口智能制造工厂,展会期间现场见证了三一重能“智能制造2.0”发布并深度专访了三一重能副总经理、首席数字官彭旭。
三一重能数智化亮相2023年北京风能展
说起风电智能制造,就不得不提被工信部认定为“智能制造标杆企业”的三一重能。不断创造行业智造奇迹,多次被央视大篇幅报道,同行竞相前来参观学习,三一重能已经成为全球风电智能制造领域的“单项冠军”。
“别人看一眼就能学走的技术,那一定不是核心技术。欢迎友商前来参观交流,共同推动中国风电智能制造转型升级。”当同行对三一重能智能制造颇感兴趣并提出想来实地参观时,三一重能不仅不担心核心技术泄露风险,反而大方地敞开怀抱表示欢迎,这气度和胸怀隐隐已经有了几分王者之气。
那么问题来了。三一重能是行业“后起之秀”,今年才刚刚跻身中国风电整机行业前五,全球风电智能制造领域“领头羊”为什么会是三一?而不是曾引领全球风电技术创新的国际三巨头维斯塔斯、西门子歌美飒、GE,不是中国名列前茅的其他整机龙头呢?三一重能副总经理、首席数字官彭旭接受记者专访时为我们揭秘并讲述了成功背后不为人知的故事。
01
差点夭折
2019年,是中国风电历史分水岭,国家能源局一纸红头文件,吹响了平价时代的集结号,也引发了中国风电“抢装潮”。也就是在这一年,在三一数字化大潮引领下,三一重能将目光瞄准了风机智能制造。
当时,三一重能董事长周福贵对智能制造新技术高度重视,也坚信在风电行业做智能制造将大有可为。作为三一重能数字化部门负责人,彭旭也开始着手推动三一重能智能制造工作。
三一重能副总经理、首席数字官彭旭
2019年前,中国风电行业普遍重视技术研发、重视交付、重视供应链,几乎没有人重视制造。那时,各家整机商几乎没有什么生产交付压力。即便是行业龙头一年交付量也只有2000多台,生产基地有很多个,平均下来一个基地生产量也不过三五百台。哪怕是生产交付高峰的下半年,通过产线加人就能完成生产任务。而且风机制造工艺技术比较成熟,产品迭代比较慢,现有的生产车间就能满足,根本没有必要去自我革命、耗费人力财力去做智能制造。此外,风机部件动辄几十吨,智能制造无异乎是让大象跳舞,这是无法想象的。
三一重能要做“第一个吃螃蟹的人”,必然将面临一系列难题。
当智能制造立项方案提交审议时,三一重能董事会审慎地提出了四个问题:国际整机三巨头、国内整机龙头都没做智能制造,为什么三一要做?大型装备智能制造难度不言而喻,能不能做成功?就算做成功了,未来风机产品更新迭代很快,能不能实现兼容?智能制造投资回报能不能达到预期?
前三个问题都好解答,但投资回报率这笔帐在三一却怎么都算不过去,三一重能投资回报要求必须3-5年回本,而智能制造则至少需要6-8年。
追求投资回报是现代企业生存发展的必然要求。智能制造项目还没开始就要结束了吗?作为项目负责人,彭旭并没有放弃,带着团队对关键技术进行试验和验证,最大程度地降低投资风险。皇天不负苦心人,三一重能智能制造研发团队找到了关键技术风险防范方案,项目立项也在不久后终于迎来了转机。
“宁可过错,不可错过。”三一重能董事长周福贵一锤定音。董事会高管们想明白了一笔账:智能制造投资回报虽达不到预期,但却能大大提高产品质量、提升生产效率、降低制造成本;而传统制造模式质量管控难度较大,风机一旦出现质量问题进行维护技改,这个成本也不小。与其这样,还不如将钱投入到更有未来的智能制造技术创新上。
终于,三一重能董事会批准了,智能制造项目成功立项。万事开头难,但更难的还在后头。
02
破旧立新
这是一条此前没有人走通过的路,能不能走通、前方到底有多少艰难险阻在等着,没有人知道。
三一重能整机制造基地当时仅有一个,在北京昌平区南口镇,早期生产制造模式和其他企业没什么区别,都是传统的定点装配、定点制造。彭旭将这种传统的制造方式形象地比喻为“杀猪式的制造”,一群人围着一个大家伙作业,生产效率低,产品质量也难以管控。
“在这种情况下,一步到位直接做智能制造,显然是不现实的。因此第一步我们并没有着急做智能制造,而是先将传统的生产作业方式改造成流水线作业。”彭旭讲到。
一个大部件几十吨,又是多品种、小批量生产,竟然想实现流水线生产?这是一个疯狂而大胆的想法。
机器替代人工生产作业
但三一重能团队充满信心。彭旭认为,飞机尤其是军用飞机和风机很像,同样是大型装备、多品种、小批量,飞机能做流水线,那么风机一定也能。当年汽车同样没人相信可以实现流水线生产,但福特率先尝试突破,最后也取得了巨大成功。
当时的三一重能,不可能将产线停下来专门做流水线改造,因为生产交付事关客户和公司经营。为了二者兼顾,三一重能决定先将风机生产拆解成多个工序,有的工序用机器去做,有的人辅助机器去做,有的工序进行改良。在这一策略引领下,流水线改造工作进入实质推进阶段。
所有的变革创新,对于传统来说都是一次涅槃重生。流水线变革,一开始就遭到了一线生产工人的抗拒。干了十几年的整机装配,突然间所有的工作习惯、工作方式都要改变,生产压力不减反增,换谁都不好受。但阵痛之后,随着工序不断优化,机器替代越发成熟,每个人只需要在专业的地方干专业的事情就行,大家对流水线改造的抵触心理也逐渐消散。
流水线改造过程中,三一重能将工艺技术、工艺路线、生产模式、制造模式都进行了创新。
最终在大家共同努力下,三一重能流水线改造终于完成,全国首条柔性脉动式生产线问世,智能制造“雏形”初现。
03
生死大考
实践是检验真理的唯一标准。流水线改造成效几何?智能制造是否可以启动下一步进程?还需要一次实践检验。
2020年,中国陆上风电“抢装潮”最后一年,保交付成了每一个整机企业的头等大事。因为开发商客户的项目一旦不能在年底全部并网,将面临20年的补贴损失,整机商不仅面临巨额经济赔偿,客户关系和长远合作都将受到难以估量的巨大影响。
三一重能的交付压力空前巨大。订单量骤增使得一年的交付量相当于成立后前十年的累计交付量,而生产基地只有一个,而且三一重能董事长周福贵要求三一所有承诺客户的风机必须按时完成交付。
时至9月,交付截止时间只剩下100天左右。按当时行业平均水平,一个基地满负荷运行生产100台已是佳绩,但三一重能却有800多台需要生产交付,这是一个不可能完成的任务。那么刚刚完成整改的流水线能否堪当大任?大家都想知道答案。
100天生产800台风电机组
12月中旬,谜底揭晓,三一重能南口产业园里欢呼一片。单条生产线100天成功生产下线805台风电机组,完成100%产品交付!流水线产线做到了!这是一个行业奇迹。三一重能“100天生产800台”,也被传为业内佳话。
更令人称道的是,三一重能在“抢装潮”期间生产交付的风机,在此后3年来没有发生过一起恶性质量事故,这么快的生产节拍还能保证产品高质量,让更多人看到了流水线生产的威力和魅力。
流水线生产就能惊艳众人,那真正的智能制造呢?这也激发了大家对智能制造的美好想象空间,也让三一重能高层更加坚定了全力支持智能制造的决心。
04
化整为零
三一重能很快启动了“智能制造1.0”计划:将流水线升级到智能化产线。这一阶段的主要目标是让机器更多地替代人工,推动风电机组生产制造进一步自动化、智能化。
技术创新,人才为本。三一重能成立了智能制造工艺研究所,专门负责风电智能设备的研发。为了找到合适的人才,只能去飞机、汽车等跨行业去挖,国内、国外企业齐头并进,终于组建了一支30多人的专业团队。正是这支团队为三一重能智能制造冲锋陷阵、攻坚克难,立下了汗马功劳。
“这一过程,我们经历了无数次失败,无数次尝试,智能制造团队从不气馁,将一个个难题攻坚了下来。”彭旭讲起了当时做智能制造产线时的经历。
技术方案的落地需要找到各个领域专业的供应商。智能制造产线主攻两个方面:一是作业自动化,二是物料配送自动化。但是找了好几个月,没有一家供应商可以将整个方案做下来。
为了实现顺利推进,三一重能重新考量制定了智能制造“421战略”。即将整个方案分成偏航、轮毂、线束、传动链“4”个智能单元,机舱、轮毂“2”条智能产线和“1”个自动化立库及物流自动化。
“421战略”分成了7个项目进行推进,化整为零后终于完成了供应商遴选工作。全部项目原计划当年12月实现投产,但到了时间只有部分项目达到90%技术要求可以投产,其他项目供应商都遇到了各种各样技术难题,更有甚者因技术无法突破而中途放弃了。
当时轮毂智能单元就是这种情况。轮毂是不规则物体,切面与水平线有5度的坡度,利用机械臂抓变桨轴承与轮毂实现自动装配,但由于定位精度技术达不到,起初找的一家供应商在一次次尝试失败后不得不放弃。三一重能智能制造团队只好自己接盘,去做技术攻坚。为了攻克这一难题,三一重能团队在工业视觉定位系统、算法方面进行了大量的研究探索,终于实现精准定位。在团队的努力下,轮毂智能单元终于实现投产。
2022年,全部智能制造产线终于全部实现达产要求,三一重能智能制造1.0版本宣告成型。
三一重能被认定为“智能制造标杆企业”
同年,三一重能智能制造迎来了高光时刻:被工信部认定为“智能制造标杆企业”,成为中国风电行业首个获此殊荣的企业。
05
再度进化
智能制造不是浅尝辄止,而是需要在不断升级中实现谍变进化。
如果说“抢装潮”推动了三一重能智能制造1.0,那么“抢装潮”后迅速开启的大兆瓦时代则为智能制造2.0注入了澎湃动力。
2022年,中国风电全面平价第一年,机组大型化突然开启“加速度”,产品迭代速度史无前例、超乎想象。
举一组数据可见一斑。1986年中国第一台并网发电的陆上风机单机容量是0.055MW,“抢装潮”前最大容量才是4-5MW,2023年北京风能展上推出的全球最大陆上风机已达15MW;2010年中国第一台并网发电的海上风机单机容量是3MW,“抢装潮”前最大的是8-10MW,2023年北京风能展上全球最大海上风机刷新到了22MW。
三一重能重磅发布15MW陆上新机型
智能制造2.0目标是比1.0集成度更高,实现整条产线智能化;产线抗各种精度误差的能力更强,自适应能力更强;兼容性更强。大型化时代产品更新迭代加速,生产节拍更快。智能制造2.0踩在了新时代的同频共振点上。
在智能制造1.0时期,三一重能做了大量的工艺技术创新、产品平台化技术创新和制造模式变革,突破了一个又一个遇到的“黑匣子”,这也为进一步进化积累了大量的成功经验,培养了一批优秀的风机智能制造供应商。这也使得智能制造2.0进化起来顺利很多。
三一重能郴州智能制造基地
2023年5月,三一重能智能制造再一次引发行业轰动。三一重能郴州智能制造基地实现了“2.5小时下线1台风机”,生产高效率令人大为惊叹。至此,三一重能完成了智能制造从1.0向2.0的进化。
据介绍,智能制造2.0版本的郴州基地可以兼容3-15MW风机生产;生产效率更高,后续可以实现2小时下线一台风电机组。
风能展上三一重能智能制造2.0工厂发布会现场
“三一重能智能制造采取‘量产一代、研发一代、储备一代’的战略,目前正基于2.0正在规划3.0版本。将来还会不断引入一些智能化技术,增强自感知、自适应、智能预警能力,在智能化、柔性化方面下功夫,实现智能制造持续不断进化。”彭旭讲述了三一重能智能制造的未来构想。
中国风电制造业的未来一定是智能制造,三一重能的成功经验可供行业借鉴。彭旭认为,做风电智能制造要做到“三要”,即一定要做技术创新,一定要有魄力,一定要有一支懂智能制造和风机工艺的优秀团队;还要做到“三不要”,即不要在落后的工艺上去搞智能制造,不要在落后的管理上去搞智能制造,不要在不具备联网的基础上搞智能制造。
06
智领未来
“品质改变世界 智造创领未来”,这不再是三一重能的一句口号。随着智能制造不断推进进化,梦想正在逐渐照进现实。
如今中国风电行业发展进入“深水区”,市场竞争规则也将随之改变。以前做好一两个方面就能独步武林的时代将一去不复返,取而代之的是产品、运营、供应链、交付、制造等综合实力的竞争。只有全面领先才能独占鳌头。三一重能想实现“中国第一 世界品牌”的宏伟目标,单单依靠智能制造是不够的。
图片三一重能巴彦淖尔零碳数智产业园
彭旭表示,三一重能正在全面推行数智化战略,智能制造只是其中一环。在智能制造领域三一重能已经实现了风电机组、叶片、发电机智能化生产,基于智能制造沉淀了一整套成熟的风电装备高端制造体系,大幅提升了三一重能风电制造水平,并将为中国风电行业实现世界级智造做出贡献。未来还将在智能交付、智能吊装、智慧风场、智能运维、零碳数智产业园等方面进行全面探索,走出一条全生命周期数智化发展之路。
百舸争流,奋楫者先;千帆竞发,勇进者胜。下一个十五年,三一重能将更值得行业期待。