探索新型工業(yè)化模式

作者／ IT時報記者 郝俊慧

編輯／潘少穎 孫妍

制造業(yè)數字化轉型是新型工業(yè)化建設和建設現(xiàn)代化產業(yè)體系的關鍵舉措。不久前，2024上海數智融合“智慧工匠”選樹、“領軍先鋒”評選活動首次開設的制造業(yè)智能化解決方案創(chuàng)新競賽落幕，圍繞5G、人工智能、大數據、云計算、工業(yè)互聯(lián)網等新技術在制造業(yè)中的應用，挖掘了一批具有行業(yè)代表性、可復制、可推廣的科技創(chuàng)新和綠色創(chuàng)新的智能制造典型案例。

這些智能制造的“上海方案”，從基礎制造能力提升、關鍵生產環(huán)節(jié)優(yōu)化、核心要素資源保障和智能檢測裝備創(chuàng)新等多個方面，展示了上海在加快推進新型工業(yè)化、加快培育新質生產力方面做出的深度探索和成果。

作為中國高端制造業(yè)重鎮(zhèn)，上海擁有全國最大的汽車工廠、最大的飛機總裝基地、最精細的集成電路裝備生產線，截至目前，上海市共有177家智能工廠，實現(xiàn)生產效率平均提升50%以上，運營成本平均降低30%以上，帶動單位增加值能耗累計下降13.8%。

上海市經濟和信息化委員會副主任湯文侃表示，要發(fā)揮上海豐富場景的優(yōu)勢，用好用足智能工廠標桿建設專項政策，推動重點產業(yè)智能制造全場景建設落地，探索智能制造“上海方案”。

智能制藥“吃螃蟹” 生產不僅透明且要合規(guī)

生物制藥行業(yè)近年來發(fā)展迅猛，創(chuàng)新藥品種覆蓋越來越多的病癥。與國外制藥巨頭相比，中國的藥物創(chuàng)新趨近同步，但在制藥生產環(huán)節(jié)，差距依然很大。

國產創(chuàng)新型生物制藥企業(yè)普遍面臨一個“沖突性命題”：制藥研發(fā)投資巨大，而在生產上必須符合強制性合規(guī)要求，因此在設計工廠時往往會面臨重大挑戰(zhàn)，即如何在保障藥品批次生產質量均一穩(wěn)定的同時，兼顧高效精益的生產，并確保產品切換過程中不帶來額外的污染風險。

如何解決？

“工廠智能制造包含兩大業(yè)務板塊：生產和質量?！本龑嵵扑幍纳镏扑幹悄苤圃旃S被譽為生物醫(yī)藥行業(yè)數字化轉型“第一個吃螃蟹”的探索者，據君實生物上海臨港生產基地智能自控部高級總監(jiān)張宏介紹，工廠總體架構依據ISA95模型，數據流通過系統(tǒng)集成貫穿整個生產過程并實現(xiàn)全流程可追溯，通過產線數字化、車間數字化、工廠數字化，將原本生物制藥“摸黑生產”轉變?yōu)椤巴该魃a”。

2023年10月，由上海君實生物醫(yī)藥科技股份有限公司（以下簡稱“君實生物”）自主研發(fā)的抗腫瘤藥物特瑞普利單抗被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準上市，成為首個成功“出?！泵绹袌龅膰a抗PD-1創(chuàng)新藥，每年為公司增加經濟效益近2000萬元。

對于生物制藥這個行業(yè)來講，藥物的創(chuàng)新驅動是第一生產力，企業(yè)搶的是時間，通過這套數字化系統(tǒng)，君實制藥首創(chuàng)了WMS系統(tǒng)在制藥行業(yè)的物料全流程正反向追溯，包括精準配送、多冷庫管理以及首創(chuàng)API在制藥行業(yè)的應用，采用工藝最優(yōu)排程算法，實現(xiàn)產供銷一體化創(chuàng)新。

通過柔性制造，君實的智能工廠實現(xiàn)了柔性制造，在同一條生產線里面，既可以快速切換產品，也不帶來其他的風險，包括交叉污染、物料混用、投料錯誤、配方使用錯誤等，滿足了藥品生產強制合規(guī)的關鍵要求。

做好虛擬仿真 機器人既能繡花也能打樁

隨著工業(yè)4.0的推進，智能制造已成為推動制造業(yè)轉型升級的關鍵驅動力，工業(yè)機器人是“黑燈工廠”不可或缺的伙伴。

在傳統(tǒng)的機器人軌跡算法中，同一臺機器人在同一軌跡上的性能通常是固定的，無法根據負載的變化進行實時調整。然而，在實際應用中，機器人的負載會隨任務的不同而變化，這導致了在小負載情況下，機器人的關鍵零部件壽命和發(fā)熱風險較低，可以以更快的速度驅動；而在大負載情況下，則需要減緩速度以保證安全和壽命。

“工業(yè)機器人就是要為多樣化的客戶現(xiàn)場應用提供全面支持，面對現(xiàn)場可能遇到的應用場景問題，需要快速響應，迭代優(yōu)化出解決方案，確保方案的合理性及魯棒性，但往往這些開發(fā)都是史無前例或是全新的應用需求，因此對機器人系統(tǒng)的快速開發(fā)提出了非常高的要求?！北荣惉F(xiàn)場，ABB工程有限公司研發(fā)機械經理陳亮介紹，ABB打造的基于虛擬仿真技術的機器人系統(tǒng)，可以通過計算機模型建立和模擬，對機器人運動行為和結構可靠性進行仿真，使得機器人系統(tǒng)能夠在虛擬環(huán)境中進行調試，而無須構建實際物理系統(tǒng)。

然而，真正“孿生”的虛擬仿真技術要求高水平的技術實力和專業(yè)技能，要實現(xiàn)虛擬環(huán)境測試與實際測試結果的高度一致，需要對機器人和各種工廠場景有深刻的洞察，設計者擁有豐富的工程應用經驗、大量的數據支持和復雜算法設計，因此一套成熟可靠的虛擬仿真技術通常需要高性能的硬件設備和專業(yè)的軟件工具投入，要用大量的時間建立和優(yōu)化仿真模型，最后通過測試結果修正各種參數和算法，才能實現(xiàn)仿真和測試結果的高度一致，提升機器人系統(tǒng)的開發(fā)效率。

如今，經過反復調試和測試之后的ABB虛擬仿真平臺，可以快速幫助客戶找到滿足多方面要求的機器人運行路徑和姿態(tài)，比如避障要求、節(jié)拍要求、機器人運行可靠性要求等，從而幫助客戶確定合理的產線布局，規(guī)避機器人不正確使用而導致的壽命縮短和發(fā)熱風險。

無論是繡花還是打樁，通過提前虛擬仿真和調試，機器人都能勝任有加。

AGV背著夾具“隨地走” 汽車也能“私人訂制”

自亨利·福特的T型車和流水線生產方式出現(xiàn)以來，汽車工廠作為最早的規(guī)?；I(yè)生產代表，走過了百余年的歷程。如今，隨著技術的不斷進步和消費者需求的日益多樣化，傳統(tǒng)整車廠的產品迭代速度正在加速，形成多品種小批量的生產模式。

柔性生產，是讓用戶擁有一部“私人訂制”汽車的關鍵。

“隨著新車型不斷上市，傳統(tǒng)焊裝車間必然面臨6—8種甚至10種以上不同白車身車型混線生產情況，但傳統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)僅支持6種以下車型混線生產能力。因此，需要部署兩條并行主線的生產布局方式，配置并行的兩套柔性制造系統(tǒng)，不僅投資巨大，占地面積也非常大?！鄙掀蟊娖囉邢薰疽?guī)劃部門智能制造—機器視覺&人工智能專家孫海濤介紹，上汽大眾開發(fā)的基于AGV（自動牽引車）的超柔性車身總拼制造系統(tǒng)，已經在上海大眾儀征工廠批量生產線使用，在全球汽車行業(yè)焊裝車間總拼制造系統(tǒng)中首次構建了重載AGV的可重構切換理念，其目的是可實現(xiàn)無限種車型混線，匹配未來制造業(yè)多品種小批量甚至私人訂制的生產模式需求。

簡單理解，柔性生產通過使用重載AGV替代了傳統(tǒng)的轉臺結構，使得AGV能夠更靈活地在地面及工位內外切換夾具，最高可用負載4噸的AGV來運送高達數噸的夾具，使生產線具備同平臺多車型或跨平臺車型共線生產的能力，滿足任意混流生產或批量生產的生產方式，以及較容易完成產能提升的需求。

據孫海濤介紹，2023年開發(fā)的第二代超柔性車身總拼制造系統(tǒng)相較于第一代，占地面積壓縮了35%，投資成本下降10%，柔性化水平達到了無限種車型混線生產的能力。

目前該系統(tǒng)中AGV與工位PLC之間的無線通信方式為Wi-Fi 5.0，數據低時延為128ms，下一代升級版本的系統(tǒng)中AGV與工位PLC之間的無線通信方式將采用5G-A技術，數據低時延可壓縮到4ms。

排版／ 季嘉穎

圖片／ 君實生物 ABB 東方IC

來源／《IT時報》公眾號vittimes

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