从灯塔到卓越:福田康明斯的智能工厂进化

导语:福田康明斯用十余年时间走出了一条以端到端柔性为核心全生命周期管理为特色的智能制造转型之路为重型装备制造业树立了可复制的标杆

在北京昌平的产业园区内,北京福田康明斯发动机有限公司的生产车间里,没有传统制造工厂的嘈杂与忙碌,取而代之的是协作机器人的精准作业、AGV小车的有序穿梭和数据大屏上实时跳动的生产参数。这里诞生的每一台发动机,从设计之初到售后运维,全流程都被数字化轨迹清晰勾勒。作为中国发动机行业首家世界经济论坛“灯塔工厂”,又在2025年斩获工信部卓越级智能工厂认证,福田康明斯用十余年时间,走出了一条以“端到端柔性”为核心、“全生命周期管理”为特色的智能制造转型之路,为重型装备制造业树立了可复制的标杆。

一、转型:从标准化到数字化


2008年福田康明斯成立之初,恰逢中国商用车市场快速扩张期,彼时行业的核心需求是规模化生产与标准化品质。这一阶段,福田康明斯以建立世界级发动机制造标准为核心,引进国际先进的生产设备与管理体系,完成了基础制造能力的积淀。但随着商用车市场细分加剧,物流、工程、客运等不同场景对发动机的动力、油耗、排放要求日趋多元,“多品种、小批量”的订单需求逐渐成为主流,传统生产线的刚性短板开始显现——换型周期长、定制化响应慢、质量追溯难等问题,成为制约企业发展的瓶颈。


敏锐捕捉到市场变化的福田康明斯,在2014年启动了数字化转型的初步探索。这一时期的核心任务是“基础设施筑基”,通过搭建初步的信息化管理系统,实现关键生产数据的采集与整合。工厂逐步引入高精度CNC设备,替代传统加工机床,并开始尝试将生产环节的关键参数录入系统,为后续的数据分析与质量追溯埋下伏笔。同时,针对供应链协同不畅的问题,初步建立了供应商信息管理平台,实现核心零部件供应的可视化管控。这一阶段的探索虽未触及深层的智能化变革,却为后续的全面转型积累了宝贵的实践经验,也让企业明确了“以数字化破解柔性生产难题”的核心方向。


二、突破:灯塔工厂的成型与全链条数字化贯通


2017年,随着工业4.0理念在全球制造业普及,福田康明斯正式确立了以“卓越客户支持、定制化产品开发、世界级供应链和质量”为核心的数字化转型战略,明确了数字化产品、数字化工厂、数字化客户支持等六大转型方向,构建“数字化产品+数字化运营+数字化服务”三位一体的运营体系,开启了全面智能化升级的征程。这一阶段的转型,精准对标了灯塔工厂“运用第四次工业革命技术重塑制造业、实现显著效益提升”的核心要求,重点突破“柔性生产”与“数据贯通”两大关键命题。


在柔性生产体系构建上,福田康明斯投入大量资源打造柔性智能装配产线,集成3D视觉、协作机器人、智能相机等先进技术,成功实现3000多个发动机品类的混线生产。针对发动机装配中关键的拧紧、涂胶等工序,引入高精度智能设备,通过实时数据监控确保工艺稳定性;在机加工环节,通过10K赫兹高频采集机床功率、振动等参数,利用“机理+AI建模”技术建立加工状态与零件质量的关联模型,不仅能提前识别加工异常,还能优化刀具寿命,使刀具寿命提高20%。这种“硬件柔性+软件智能”的组合,让生产线具备了快速换型能力,彻底破解了“多品种、小批量”生产的效率困境。


数据贯通是这一阶段的另一项核心突破。福田康明斯搭建了涵盖数据层、业务层和服务平台层的三层数字化平台架构:数据层打通设计、制造、售后全环节数据,实现全价值流数据的集中采集;业务层基于物联网、AI搭建边缘计算系统,支撑实时生产管控;服务平台层通过工业APP开展数据分析,实现工厂的闭环管控。这一平台就像工厂的“神经网络”,让原本孤立的设备、工序和部门实现了数据互通。例如,通过CMES制造执行系统与SPS系统的协同,AGV小车可根据生产进度精准配送零部件,实现“物料追着工序跑”的智慧物流模式;质量管控环节,搭建拧紧数据分析系统,30分钟内即可解决螺栓装配等工艺问题,效率较传统模式提升百倍。


2021年,福田康明斯凭借在柔性制造、数据驱动、质量管控等方面的卓越实践,成功获评世界经济论坛“灯塔工厂”,成为中国发动机行业首家获此殊荣的企业,标志着其智能化水平获得全球权威认可。此时,工厂已实现人均机器人拥有量提高61.8%、关键工序数控化率提高6%、关键区域全员劳动生产率提高9.8%的显著成效,为向更高阶的卓越级智能工厂迈进奠定了坚实基础。


三、对标:全生命周期智能体系的完善与升级


获评灯塔工厂后,福田康明斯并未止步,而是以《智能工厂梯度培育要素条件》为指引,向着“卓越级智能工厂”的更高标准冲刺。卓越级智能工厂要求实现生产全流程数字化贯通、核心技术经济指标国内领先、AI应用场景比例不低于20%,更强调全价值链的协同优化与全生命周期的精细化管理。福田康明斯围绕这些要求,在技术深化、管理升级和生态构建上持续发力,最终在2025年成功入选工信部卓越级智能工厂。


在技术深化应用上,工厂推出了集成13个智能模块的“未来工位”,将视觉拧紧定位、人形机器人分拣、AR防错指引等前沿技术融为一体,实现了从“人适应机器”到“机器赋能人”的本质变革。工人不再是重复劳动者,而是转型为专注工艺优化与异常处理的“知识型操作者”,这一创新工位使生产效率提升25%、能耗降低5%,成为柔性生产的新标杆。同时,行业首个黑灯工厂的落地,结合机器狗巡检等无人化运维手段,让生产与运维的智能化水平再上台阶。


全生命周期管理体系的完善是对标卓越的关键突破。福田康明斯构建设备故障预测与健康管理系统(PHM),采集全量设备物联数据后,通过故障机理+AI模型分析设备状态,实现预测性维护与备件精准管理。例如,通过分析主轴振动数据提前72小时预警设备故障,每年可避免六七次设备碰撞风险,显著提升了设备综合效率。在产品端,为每一台发动机建立完整的健康档案,从零部件入库到生产加工,再到售后运维,所有数据实时记录、可追溯,实现了“全球市场同一标准、同一品质”的质量承诺。在绿色制造方面,通过智能能源管理系统优化能耗分配,实现单台发动机能耗成本降低5%,践行“双碳”目标下的企业责任。


供应链与价值链的协同优化是卓越级标准的核心要求之一。福田康明斯通过数字化平台打通了从供应商到客户的端到端价值链,实现设计、订单、生产、物流、质量等全流程可视化。上游供应商可通过平台实时获取生产计划,精准匹配零部件供应;下游客户则能实时追踪订单进度,享受定制化的产品与服务。这种全链条的协同模式,不仅提升了供应链的响应速度,更构建了稳定高效的产业生态。此外,工厂采用敏捷工作模式,在应用新技术时快速验证概念、试点推广,确保了智能化升级的高效落地。


四、密码:技术、战略与生态的深度融合


福田康明斯之所以能从传统制造工厂成长为卓越级智能工厂,核心在于实现了技术创新、战略引领与生态协同的深度融合,构建了难以复制的核心竞争力。


战略引领是转型成功的前提。从早期的数字化奠基到中期的智能突破,再到后期的卓越升级,福田康明斯始终围绕“客户需求”与“行业趋势”制定转型战略,明确了“柔性化”与“全生命周期”两大核心方向,避免了盲目跟风的技术堆砌。六大转型方向与三位一体运营体系的构建,为转型提供了清晰的路径指引,确保了各项举措的协同推进。


技术创新是核心驱动力。福田康明斯并非简单引进先进设备,而是注重技术的消化吸收与二次创新。例如,“机理+AI建模”技术的应用,将工业经验与人工智能深度融合,实现了从“被动响应”到“主动预测”的转变;三层数字化平台的搭建,打破了数据壁垒,让数据成为驱动生产、质量、运维优化的核心要素。这些技术创新并非孤立存在,而是形成了覆盖生产全流程、产品全生命周期的技术体系。


生态协同是持续发展的保障。福田康明斯通过数字化平台链接上下游供应商与客户,构建了“端到端”的产业生态;百余个信息化系统构建起全覆盖的互联网络生态圈,实现了业务的全面数字化覆盖。这种生态化的思维,让工厂不再是孤立的生产单元,而是成为产业链中的核心节点,通过资源整合与协同创新,提升了整个产业链的竞争力。


五、展望:迈向“AI+质量”的智能中枢时代


站在卓越级智能工厂的新起点,福田康明斯已规划了更清晰的未来发展路径。未来,工厂将重点推进四大方向:一是布局零碳智能工厂,深化智慧能源管理,进一步降低生产能耗;二是通过低代码平台强化物联网与大数据挖掘能力,提升OT端数据分析水平,让数据价值得到更充分的释放;三是引入数字孪生技术,用于新机型程序模拟测试,避免量产阶段的程序漏洞,进一步缩短产品研发周期;四是探索工业大模型在拧紧防错、工厂测试分析等场景的应用,加快构建“AI+大数据+质量”智能中枢系统。


从灯塔工厂到卓越级智能工厂,福田康明斯的转型之路,不仅实现了自身生产效率、产品质量与服务水平的全方位提升,更为中国重型装备制造业的智能化升级提供了宝贵经验。它用实践证明,智能制造不是简单的技术叠加,而是以客户为中心,通过战略引领、技术创新与生态协同,实现全价值链的数字化重构。未来,随着更多前沿技术的落地应用,福田康明斯必将在智能制造的道路上持续领跑,为“中国智造”注入更强动力。

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