苏州看“新”之二 全球光通信行业首座“灯塔工厂”探秘

“灯塔工厂”，被誉为“世界上最先进的工厂”，相当于电影界的“奥斯卡金像奖”，是由世界经济论坛和麦肯锡咨询公司共同选出的“数字化制造”和“全球化4.0”的示范标杆。这些工厂代表了全球制造业领域智能化和数字化的最高水平，更代表着前沿和方向，如同茫茫大海上的明亮灯塔，为其他制造企业指明了前进航程。目前，全球有153家企业入选“灯塔工厂”，中国有62家，其中江苏12家有7家在苏州。去年年底，位于苏州市吴江区的亨通集团光纤光棒智能制造工厂成为全球光通信行业首座“灯塔工厂”，而这也是江苏省民营企业第一家入选者。

光纤，顾名思义是光导纤维，它就像一条超细的“信息高速公路”，每天承载着海量的信息数据在飞驰，是现代电信网络的基础。拉制光纤的预制棒，简称“光棒”，它不仅决定着光纤的关键性能，还占据了光纤70%的成本，是棒纤缆产业链上的“明珠”。2010年之前，光棒技术基本掌握在美国、日本等企业手中。2010年亨通光纤自主研发出我国第一根国产光棒，2015年打破国外技术垄断，颠覆了以四氯化硅为原料的传统技术路线，率先成功自主研发出新一代绿色光棒技术及装备，于2016年快速实现产业化，成功打造了全球单体规模最大、技术领先的光纤光棒智能化制造工厂。

探秘“黑灯工厂”

“灯塔工厂”也被形象地称为“黑灯工厂”，当然并不是黑灯，也不是无人，而是指工厂的高度自动化和智能化。全球光通信行业首个“灯塔工厂”——亨通光纤光棒智能制造工厂位于苏州吴江经济技术开发区，走进这里，《经济》杂志记者看到，一个个智能智造奇迹正在上演。这座全球最大的光纤预制棒智能制造基地，占地10多万平方米，每天能生产出足够环绕地球4圈半的光纤。在3万平方米，上下3层楼的第二代光纤生产车间内，一台台精密设备高效运转，一架架重型桁架机器人有序穿梭，在十几名工作人员轻松操控下的近400台大型设备，经过二氧化硅沉积、高温烧结、芯棒延伸等上百道工序，最终将一根重达百斤的透明光棒，拉成了直径仅125微米、细如发丝的高性能光纤。值得一提的是，这一系列复杂的流程，大部分都是在“数字大脑”的精准指挥下自动完成。

亨通新一代绿色光纤材料制造基地。图/采访对象提供

亨通光纤科技有限公司总经理刘振华介绍，在数字新技术赋能下，亨通自主研发出了新一代绿色光棒技术及装备，实现了光棒制造尺寸最大、沉积效率最快、制造精度最高、质量最优、成本最低、绿色化的目标。“2010年之前，进口光纤的成本高达每公里2000元至3000元。而随着亨通光纤在2010年自主研发出第一根国产光棒后，这一局面发生了翻天覆地的变化。如今，每公里光纤成本降至不足30元。”刘振华自豪地说。据他介绍，过去进口光棒的尺寸较小，仅1米长且外径只有80毫米，一根光棒在半天内便可完全拉制完毕，如今亨通光纤生产的大型光棒长达6米，外径达到200毫米，单根光棒能够在高温拉丝炉中连续作业长达6天，可连续拉制长达15000公里的光纤，“这相当于从北京到上海往返7次之多。现在的拉丝速度也极为惊人，每分钟可生产约3000米的光纤，这相当于以时速180公里的速度在狂飙。”时至今日，亨通光纤的光棒年产量已达到2500吨，如果完全转化为光纤则是1亿芯公里，足以环绕地球赤道2000多圈。通过技术创新和自主研发，不仅大幅降低了光纤的生产成本，还显著提高了生产效率和产量，实现了从依赖进口到自给自足，不仅在全球光纤市场中站稳了脚跟，还实现了引领。

近年来，亨通光纤大力实施智能化改造和数字化转型，先进分析技术、机器视觉和人工智能技术大规模应用，27个先进用例被部署实施，覆盖了销售、设计、生产和测量等多个业务领域，涵盖了生产全过程。同时，该公司还对外发布了5项创新的重大专利技术，涵盖了机器学习、智能优化、标识解析和人工智能视觉等领域。在智能化、数字化的有力加持下，亨通光纤的产能、成本效率、产值以及单位能耗等关键指标均实现了两位数的显著提升。正是因为在数字化转型与分析、智能自动化、可持续发展等领域的卓越表现，亨通光纤光棒智能制造工厂在去年年底被评为全球光通信行业首个“灯塔工厂”。实际上，亨通“灯塔工厂”的申报之路并非一帆风顺，“我们第一次申报连第一阶段的网络申请都没有通过”。刘振华介绍，第一次失败后，在苏州各级政府的大力支持和全集团的努力下，开始深入复盘前次失败的原因，并邀请行业专家团队协助分析。“后来发现是我们发掘的深度和广度不够，以及与中西方的表达方式差异有关。去年再次申报时，外国评审没有提出任何问题，就成功了。”

创新成就硬实力

在亨通的光棒光纤生产过程中，到处都闪现着科技之光，数字化、智能化要素无处不在，而这一切都源于亨通光纤26年对精益制造、管理信息化、生产智能化的专注和厚积薄发。

制造光棒最重要的两个工序是沉积和烧结，当一颗颗二氧化硅沉积起来，形成白色圆柱状的芯棒疏松体，运往下一道制造工序进行烧结，桁架机器人便开始发挥关键作用。“它具备360度定点定位功能，能够精准对接工序，在执行任务时，不仅能进行4种联动的微距调整，还必须在超过1000摄氏度的高温环境下，‘拿捏’像烟灰一样易碎的芯棒疏松体，这要求精确掌控力学，消除震动，确保精确抓取，这是人类根本无法完成的。”刘振华介绍，得益于如摄像机镜头、保温涂膜等技术的进步，以及我国综合能力的提升，这一高难度工序才得以实现。此外，桁架机器人还配备有“智慧大脑”，能分析每台设备的沉积工艺状况和良品率，然后根据算力自动优先向表现最佳的设备派发任务，显著提高了生产效率和产品质量。刘振华表示，真正的挑战在于如何让这些设备变得更高效、更聪明，“通过对AI的训练和修正，将性能从95分提升至99分，甚至99.9分，这是通过建立仿真平台，锁定关键维度和方向，不断试错、纠错和持续优的过程，需要大量时间和不断努力。”

光纤预制棒。图/采访对象提供

最近，亨通集团正在开发一套机器学习闭环系统，主要用于特种光纤的配方研发。“光纤虽细如发丝，但内部需形成精确的高斯曲线，我们的沉积配方由一万层去堆砌，每层仅0.4微米厚。传统方法是在检测完成后拉丝，之后再检测是否合格，现在则通过数字化标定工序，使用检测设备逐点扫描生成数字化图像进行核对。”刘振华介绍，因受震动、温度等因素影响，这项工作要求的误差在万分之三以内，否则就会出现产品畸变和良品率下降。“利用机器学习闭环系统逐层检测，发现问题能迅速定位原因，这与传统的操作方法截然不同。”以前，这项工作由人工完成，检测一次大概需要一周的时间，而现在只需3秒，效率得到极大提升。亨通集团运营中心负责人张征平表示，这一切看上去似乎很简单，实际上让机器设备变得更聪明、更精准好用，是一个漫长而艰难的过程。“在我们的观点中，将规划付诸实践并不会带来多少兴奋感。执行时，需要收集数据，为机器学习制定规则并训练它，这需要领导和员工都具备耐心，要持续尝试和纠正错误，才能让机器变得更加智能。我们无法确切知道何时或者是否会出现好的结果。这个过程就像抚养一个孩子，从小学到大学需要不断去教育，只有当他能够独立工作，那时候才是真正令人兴奋的。”

时至今日，亨通的光棒光纤智能生产车间的设备、配套工艺、软件和信息化平台均由自主设计开发，经过26年的持续自主研发和对AI的不断训练与修正，亨通集团各种先进分析技术、机器视觉和人工智能技术全面覆盖生产流程，使得工厂效率提升了66％、单位制造成本降低了21％、单位能耗也下降至33%，不良率更是降低了52％。

“灯塔工厂”的育成之路

谈及亨通光纤的“灯塔工厂”的育成之路，刘振华用“一内一外，一上一下”来总结其背后的推动力量。“外部来看，我国政府和全社会都在自上而下，积极推动智能化改造、数字化转型；内部而言，亨通光纤经过多年发展，在技术迭代、产品质量保证和控制，以及环境保护和可持续发展等方面均面临挑战，需要通过新的路径实现更低成本、更快速的产品交付，并提高产品全生命周期的质量保证和控制，我们存在自下而上、实实在在的改革需求。”

亨通全球光通信首家灯塔工厂。图/采访对象提供

刘振华介绍，亨通光纤信息化、智能化、数字化建设历程实际上可分为4个阶段：2002年至2003年建厂初期，年产能为200万芯。当时主要聚焦于实现检测功能、推行无纸化办公以及信息录入等基础工作，为后续的数字化建设打下坚实基础。2006年至2008年，随着生产规模的扩大和需求的增加，建立了全生产流程追踪系统，从而实现了对生产过程的全面监控、追溯和系统管理，数字化建设完成进阶。2009年至2014年，进一步细化了生产管理，将信息化渗透到每一个角落，正式进入了信息化融合阶段。2015年，亨通光纤全面开启数字化进程，通过引入先进的数字技术和设备，实现了生产流程的自动化、智能化管理。“实际上亨通集团1998年就上了第一套系统，但我认为公司真正的数字化元年应是2015年，当时集团启动了三化建设——工厂智能化、管理信息化、制造精益化，这为后续智转数改的顺利变革奠定了坚实基础。”

如今，亨通集团已经部署了40多套系统，构建起了具有亨通特色、能够满足自我需求的工业互联网平台，面向集团内70多家公司开放。智改数转领域能够取得今天的成就，刘振华直言与亨通集团创始人崔根良的前瞻性有关，“早在1998年，就上了ERP系统，2015年董事长开始推动三化建设，他认为这是实现智能化、数字化的基石和必由之路”。在数字化转型的浪潮中，许多企业之所以难以有效推进或效果不佳，刘振华认为，主要是因为其信息化基础尚未稳固，设备自动化程度不足，生产流程和管理尚未精益化，“没有这些基础，就急于求成进行数字化转型，自然难以成功”。

经过33年的发展，亨通集团已成为全球领先的光通信与能源系统解决方案服务商，拥有70家子公司，13个海外产业基地及2万多名员工，业务覆盖通信、电力、海洋通信、海洋能源及先进新能源材料五大领域。其重要组成部分亨通光纤，在光棒和光纤制造方面掌握四大自主知识产权技术路线，产品涵盖通信、激光、传感三大领域。展望未来，刘振华表示，亨通光纤希望成为“灯塔工厂”的排头兵和新质生产力的倡导者与领跑者。为此，亨通光纤聚焦业务全流程，识别各项管理要素，共整理出86项可以数据化、可测量、可改善、可实施的评价指标，搭建了一套完整的“灯塔工厂”评价体系。未来3年计划培养出20名评估专家、30名数字化专家，并挖掘超过100个亮点案例和10个典型应用场景，再复制出一个“灯塔工厂”。“我们成为第一，也希望更多的人，能够加入我们，成为灯塔。”刘振华说。

记者/秦云龙

来源/《经济》杂志

亨通光纤何以成为光通信行业首个“灯塔工厂”

这里是全球单体规模最大的光纤研发制造基地，每天生产的光纤长度可绕地球4圈多，从200多公斤重的光棒到直径125微米的光纤，需要经历上百道工序，但只需要很少的操作工人即可完成……

世界经济论坛日前公布了最新一批“灯塔工厂”名单。位于江苏省苏州市吴江经济技术开发区的江苏亨通光纤科技有限公司（以下简称亨通光纤）光棒智能制造工厂被评为全球光通信行业首个“灯塔工厂”。该公司之所以能成为全球数字化制造标杆，其在数字化转型与分析、智能自动化、可持续发展等领域的创新实践功不可没。

亨通光纤总经理刘振华告诉记者，依靠智能制造技术，该公司生产效率提升了66%，单位制造成本降低了21%，不良率降低了52%。同时，数字化技术还使公司每年减少危废水排放400万吨以上，促进了绿色可持续发展。

“数字大脑”让数据不再“沉睡”

长3米、直径最大20厘米的光棒，是光纤的上游产品，由绿色有机硅原材料沉积而成。

记者来到工厂二楼的展示平台，一座座高达十几米的沉积设备尽收眼底。这里正在进行光棒外包层的制作，需要把指定重量的二氧化硅微粉均匀沉积在光棒表面，其最关键的控制指标是直径均匀性，直径极差要求小于4毫米。

“作业时设备温度高达1200摄氏度，人根本无法靠近，所以我们在内部安装了12组微距摄像机进行图像采集，配合数字化流量计、风速仪、压差计、振动仪等感知设备，并通过先进的机器视觉和分析技术，根据算法来甄别芯棒表面是否存在裂纹、斑点等缺陷。”亨通光纤资深研发工程师孙伟说。

在亨通光纤，每生产一根光棒就会产生上万组数据。刘振华说：“我们不会让这些数据‘沉睡’，成为垃圾数据，而是要通过数据治理，反过来指导生产、助推新品开发。”

工厂数字化、智能化建设是在已累积的800多万组光纤技术参数的基础上进行的。

走进亨通光纤光棒智能制造工厂，映入眼帘的是一台台整齐排列的自主研发的精密工序装备，一架架重型桁架机器人在网格化车间来回穿梭，中台集控屏实时显示每一个工艺参数的变化，掌控着这座工厂里的所有生产工序。

孙伟介绍，这些科技感十足的智能场景背后，是公司自主研发智能集控系统的支撑。它就像一个“数字大脑”，每秒可采集1万多条数据，不仅能让工厂实现制造精益化、管理信息化，而且每月都会对数据进行总结梳理，例如挖掘有益的工艺数据、追溯异常关键信息等，从而更加精准高效地指挥生产。

产品表面一旦出现瑕疵，系统就会立即自动调整相关工艺，进行修正，无须人工干预就能确保指标控制在标准范围内，真正实现了高端化、智能化、柔性化生产。

把工匠经验化为数字模板

光纤是一种高度标准化的产品，所有新型号光纤都依据一套完整的标准进行设计生产。亨通光纤在建厂之初就制定了标准化的作业指导书。

但是，管理人员很快发现，即便有标准化的作业方法，人与人的操作也存在细微不同，导致产品良率有高低之分。“模具清洗程度、模具穿插组装精度、送棒速度等，都会影响光纤产品质量。”刘振华说。

为此，公司举行了一次活动，把技术较好的操作手换到质量数据较差的生产线，再把技术较差的操作手换到质量数据较好的生产线，让工程师提取人为操作的关键因素进行分析研究，最后把工匠经验转化为数字模板。

世界经济论坛专家评审介绍，亨通光纤光棒智能制造工厂共部署实施了27个先进应用案例，涵盖了生产全过程。以光棒沉积和烧结工序为例，单个绿色光棒智能制造车间共有12个沉积烧结制造单元，240多台套设备，分布有近10万个各类传感器和仪表，每秒实时处理千万级数据。目前，光棒制造5大工艺过程全部实现智能化，产业链上中下游的光棒、光纤和光缆实现数字化联动，数字化光棒光纤与实物光棒光纤可同步出入库。

仿真系统按下开发“快进键”

光通信行业技术难度高，发展速度快。近年来，光纤通信朝着传输容量大、传输距离远、传输信号质量高的技术方向发展，新产品开发迭代的速度不断提升。

2023年7月，亨通光纤接到了西班牙和巴西两笔海外订单的投标任务，要求在有限时间内生产交付两种具备不同功能属性的特种光纤。

“放在过去，这需要设计各种方案逐一试验，直到指标达到要求，至少得花大半年时间。但是现在我们有一套数字仿真系统，设计开发就变得简单多了。”刘振华说。

由于时间紧张，亨通光纤决定“合二为一”，开发一种兼具两项性能的新型BL光纤。

在过去几年积累的生产数据基础上，几名研发人员运用数字仿真技术在电脑里模拟制造流程、测算生产结果，只花了15天时间就确定了合适的工艺参数，并制造出符合要求的光纤产品。

回忆起这段经历，刘振华不禁感慨：“数字经济时代，数据就是生产力！”

从“智能工厂”到“灯塔工厂”，亨通光纤靠的是长久以来持续推动智能化改造和数字化转型的战略定力。早在2005年，该公司就率先启动工厂智能化、制造精益化、管理信息化“三化”建设，全力打造个性化定制、网络化协作、柔性化生产、可视化监造的智能制造先进模式，以数字化升级智能制造，以智能化融合科技创新，引领企业在数字经济时代不断突破，实现可持续高质量发展。

目前，亨通光纤先后建成首批国家级智能示范工厂、国家双跨工业互联网平台、国家级工业设计中心、国家级5G工厂等。

然而，这一切仅仅只是开始。

“接下来，我们希望通过分享自身经验和实践，帮助其他制造企业实现高质量发展。”亨通光纤的母公司亨通集团有限公司党委书记、董事局主席崔根良表示，亨通集团有限公司已正式启动“灯塔工厂”领航计划，未来3年将助力6家行业领军企业建设成为世界一流的智能制造标杆，让35家成熟应用数智化技术的企业实现全过程数字化管理，将亨通集团有限公司旗下的新建工厂全面导入数智化应用，加速成为“工业4.0”领军企业，用实际行动为培育壮大新质生产力贡献力量。

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