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0.305秒破世界纪录!比“工业4.0”早10年的百年老厂,凭什么拒绝盲目“机器换人”?

0.305秒破世界纪录!比“工业4.0”早10年的百年老厂,凭什么拒绝盲目“机器换人”? 智能工厂前线
2026-10-10
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导读:智能制造的“理念先行者”,从e-F@ctory深耕到物理AI跃迁!

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早在德国2013年汉诺威工业博览会正式推出“工业4.0”国家战略的十年前(2003),一家日本企业就提出了智能制造的整体解决方案理念(e-F@ctory),并在自家工厂坚守打磨了二十余年。它,就是三菱电机。一家百年电机制造企业的核心工厂,凭什么成为智能制造理念的策源地?e-F@ctory如何从口号变成可量化的成效?物理AI浪潮席卷而来,传统工控巨头如何卡位?2026年6月29日上午,e-works第十一届日本精益制造考察团一行抵达位于爱知县名古屋市东区的三菱电机名古屋制作所,试图从这家“智能制造的先行者”身上寻找答案。

内容提要/OVERVIEW
 - 文章信息 - 


本文由e-works原创报道。


▲ 三菱电机名古屋制作所外景

Logo下方铺设了太阳能电池板


01
从“母亲工厂”到全球FA事业的心脏


名古屋制作所的故事始于1924年。彼时,创立仅三年的三菱电机将这里辟为通用电动机的量产工厂;此后百年,它逐步成长为三菱电机工厂自动化(FA)事业的核心制作所,承担着可编程控制器(PLC)、人机界面(HMI)、伺服系统等工业自动化“中枢产品”的开发与制造。在三菱电机内部,它素有“母亲工厂”之称——不仅因为这里孕育了FA事业的主体产品线,更因为这里始终是新理念、新方法的实践策源地。



母体三菱电机的实力,则为这座工厂提供坚实支撑。三菱集团的故事始于1870年——岩崎弥太郎创立九十九商会(航运业务),1872年更名为“三菱商会”,1917年设立三菱造船(现三菱重工的前身);1921年,三菱造船的电机部门独立,三菱电机由此诞生;1945-46年三菱财阀解体后,集团各公司以独立形式持续运营至今。如今,加盟三菱集团网站委员会的公司及组织已达553家,三菱重工、三菱日联银行、三菱商事、麒麟控股等均位列其中;而三菱标志,正是岩崎家纹“三阶菱”与“三叶柏”的组合。



考察团了解到,创立于1921年1月15日的三菱电机是世界500强企业,业务按基础设施、工业与移动、生活三大领域经营,另有数字创新与半导体两大事业本部横跨其间。截至2026年3月末,公司合并销售额达58,947亿日元(约合人民币2,800余亿元),较上一财年的55,217亿日元增长约6.8%;全球员工总数150,386名,注册资本1,758亿日元。面对制造业的深刻变革,名古屋制作所将自身定位为客户的“唯一(Onli-One)FA供应商”——不止于卖设备,而是成为客户制造升级全生命周期的伙伴。


▲考察团三菱电机会议室交流


2003年,三菱电机在业内率先提出e-F@ctory智能制造解决方案理念,主张以FA设备与ICT技术深度融合,打通生产现场设备层与上层信息系统,实现制造全程的可视化、可分析化与持续改善。比德国正式推出“工业4.0”国家战略早了整整十年的战略眼光,源于其对制造现场百年积累的深刻理解——真正的智能制造,不是凭空的概念,而是从现场长出来的方法。


▲三菱电机e-F@ctory拥有20多年专业经验

联盟达全球5万+合作伙伴


02
E4工厂:把智能制造的成效“算”给客户看


考察团实地走进了名古屋制作所引以为傲的E4工厂——e-F@ctory综合解决方案最前沿的实物模型。这座工厂负责生产工业自动化最核心的“大脑”——可编程控制器(PLC),其特别之处在于:三菱电机把自家工厂做成了解决方案的“样板间”,用真实的产线数据证明智能制造的价值。



让考察团印象深刻的,是E4工厂对自动化的冷静态度。它并未一味追求全面自动化,而是根据多品种小批量或单一品种大批量的特点,采取灵活的生产策略。据工厂介绍,名古屋制作所制造的FA设备产品超过1万种,为应对客户的多样化需求,工厂形成了自动化与人工操作混合的多品种生产模式:螺丝紧固(电路板)、外壳组装、马达绕线等标准化工序交给自动化设备,目视检查、零件手动插入、手动布线与卡接等依赖手感与判断的环节则保留人工。现场设有单人工位,配备完善的防呆防错(Poka-Yoke)措施,新人也能快速胜任——其中的门道,考察团在一套螺钉紧固作业指导系统上看得格外清楚;这种“让普通人做出专家水平”的设计,正是针对熟练工短缺这一全球共性难题的答案。



考察团在现场看到,E4工厂生产的正是三菱电机FA事业的核心产品——可编程控制器(PLC,三菱电机内部称之为“定序器”)与指示器。这类产品采用单元生产方式,可小批量混流生产多品种,整套装配作业由一名工人独立完成:取料、装配、紧固环环相扣,工序集中且繁复,稍有不慎便可能出错;而现场除了熟练工,还有不少经验尚浅的工人与新人。“一个人做完全部工序”的灵活背后,是极高的出错风险。


为了把这种风险压到最低,名古屋制作所早在十几年前便着手系统性引入防呆防错(Poka-Yoke)措施,如今现场错误数量已降至原先的十分之一。让考察团印象尤深的,是一套螺钉紧固作业指导系统——它把“使用正确的部件”与“采用正确的方法”这两条朴素的现场纪律,转译成机器可以自动判定的规则:螺栓供给计数确保不多取、不少取;拧紧过程全程受控,扭矩与状态被实时记录;灯光颜色指示把正确的作业位置和零部件直接“指”给工人;重复拧紧等异常动作则被系统直接拦下。高度自动化、智能化的螺钉拧紧Poka-Yoke系统,把过去高度依赖老师傅手感与经验的作业,变成了“普通人也能一次做对”的标准流程。


▲ 视频:E4工厂螺钉紧固作业指导系统,多重Poka-Yoke让“正确的部件、正确的方法”成为机器可判定的规则


这套系统最耐人寻味之处,在于它的出发点不是“防人”,而是“助人”:把判断交给系统,把差错挡在发生之前,工人不必再凭记忆与感觉去分辨每一颗螺钉。工厂技术团队十几年的用心,最终凝结为工人与机器之间的高效协作——所谓“让普通人做出专家水平”,落点就在这里。


据工厂介绍,导入e-F@ctory后,E4工厂取得四项可量化的核心成效:引入GENESIS64及可编程控制器的空调、照明智能控制系统,能源成本降低30%;通过表面贴装运行管理系统的数字化监控与防错,质量损失降低50%;打通精益细胞生产线、人机界面作业指令系统与垂直搬运系统,综合生产率提高30%;导入智能物料盒与指示器画面演示等防错作业指示系统,新员工培训工时降低65%——螺钉紧固作业指导系统正是这条数据最直观的注脚:新人不必再经历漫长的手感养成,便能一次做对。这组数据的真正价值不在数字本身,而在于其揭示的路径——智能制造的落脚点不是“机器换人”,而是“人机协同”:用数据武装人,而不是用机器取代人。


▲三菱电机名古屋制作所工厂外景


然而,一个更大的命题随之浮现:如何把工厂现场的价值,扩展到跨业务、跨产业的层面?三菱电机在随后的分享中给出了答案。


03
从极致运动控制到物理AI:一手抓住当下,一手布局未来


在名古屋制作所的FCC(FA Communication Center)展厅,考察团领略了三菱电机前沿自动化的完整技术版图。最引人注目的是运动控制技术的极限展示:以MELSERVO-J5伺服系统配合次世代工业网络CC-Link IE TSN,速度频率响应高达3.5kHz,可在极短时间内对指令做出精准响应;配套运动模块采用多核处理器,最小运算周期仅31.25微秒,单模块即可支持最大256轴的控制规模。CC-Link IE TSN将时间敏感网络(TSN)与现场网络深度融合,在保证运动控制实时性的同时实现IT与OT系统同网共存——从上百个伺服轴的精密同步到上层IT数据的实时采集,可在同一网络中无缝完成,为大规模智能制造构筑了坚实底座。



考察团在展厅见到的一台魔方复原机器人,把这套技术的极限变成了肉眼可见的震撼。它叫TOKUFASTbot,2024年5月,它以0.305秒复原一个三阶魔方,创下了当时的吉尼斯世界纪录(此前该纪录为0.38秒)——0.305秒,快到人眼根本来不及看清。



高速拼魔方,还没开始就结束了


支撑这一成绩的,正是前文提到的那套技术组合:三菱电机自研的小型高功率伺服电机,让魔方完成一次90°旋转仅需0.009秒;自主AI开发的颜色识别算法在瞬间完成六个面的判读;伺服系统、可编程控制器、工业CC(工业PC)、触摸屏与相机,则通过CC-Link IE TSN实现高速信号连接与设备间联动。据介绍,这台机器人的初衷并非炫技,而是三菱电机部件生产技术中心的年轻工程师们,为验证电机绕组的高速、高精度能力而自发发起的挑战——而绕组效率,恰恰是决定电机性能与生产效率的关键工序。



如果说FCC展厅展示的是“当下的极致”,那么Serendie数字平台与物理AI则指向“未来的图景”。Serendie之名源自“Serendipity(机缘巧合)”与“Digital Engineering(数字工程)”的组合,是三菱电机2024年推出的价值共创数字平台。它以“数据聚合→洞察检视→价值创造→价值再分配”的循环数字工程为方法论,整合工厂自动化、智能建筑、铁路优化等多元业务数据,打破产业数据孤岛,推动三菱电机从产品制造商向以客户为中心的解决方案提供商转型。



在物理AI领域,专家介绍了多个贴近制造现场的应用。设备保养方面,三菱电机开发了物理嵌入AI(Physics-Embedded AI)技术,将设备物理模型知识嵌入AI训练,仅需少量数据即可高精度估计设备退化状态,实现预测性维护——过去依赖资深专家“听音辨障”的经验判断,正转化为可复制的组织能力。


一个具体案例让考察团印象尤深:卷绕机的短暂停机保养。系统通过视觉集成分析软件,将工件图像与控制数据同步记录、测量与分析——即便在4000rpm的高速旋转下,也能精准识别卷绕位置;一旦检测到卷绕不良,AI便自主分析异常条件,并根据分析结果自动修正卷绕条件,抑制卷绕不良的连续发生。同步分析影像与控制数据,让物理AI真正“理解”物理世界,这是三菱电机迈向生产现场自主控制的关键一步。



人工作业分析方面,基于深度学习的AI视觉系统实时识别操作人员的动作,判断作业是否符合标准流程。行为分析AI的应用尤其生动:随着生产规模扩大,新人作业人员急剧增加,其熟练度直接影响生产效率——系统录制熟练工与新人的作业过程,逐项对比动作要素的差异,自动指出改善点并反馈,帮助新员工快速提升技能,实现生产作业的高质量化。这一实践融入“趣味工厂(Engaging Factory)”理念:让制造过程可视、可交互、可优化,工人的每一个动作都被系统理解并赋能,而非被监视。



更具未来感的探索,是尝试用人形机器人替代部分人工操作。三菱电机锁定的四类场景颇具代表性:多品种零件混淆、缺件核对负担沉重的套件配置;依赖熟练工技术、停机损失巨大的换型准备;判定标准难以标准化的目视检查;以及重复作业带来身体负担的包装——用物理AI驱动的人形机器人,去接管这些“机器不好干、人又很累”的环节。


▲ 三菱电机专家为考察团专题分享

Serendie数字平台与物理AI前沿应用


◆
后记
◆


参访三菱电机名古屋制作所,是本次日本考察中最具“教科书”意义的一站。从E4工厂的精实落地,到FCC展厅的尖端技术,再到Serendie与物理AI的前瞻布局,考察团看到了智能制造“当下”与“未来”的双重图景。一家企业能把一个理念坚守二十余年并持续迭代,背后是难得的战略定力——智能制造不是一蹴而就的工程,而是以现场为本、以数据为脉、以协同为魂的长期修行。


▲考察团在三菱电机FCC展厅合影留念


三菱电机给中国制造企业带来的启示至少有四点:


● 第一,理念先行不能停留于口号,而要用自家工厂的量化成效来验证——三菱电机用能源成本降30%、质量损失减半、生产率提30%、培训工时降65%的硬数据,把解决方案的价值“算”给客户看;


● 第二,智能制造的核心不是“机器换人”,而是“人机协同”——E4工厂按产品特点灵活选择自动化策略、用防呆防错让新人快速胜任,恰恰说明技术应当为人赋能,而非取代;


● 第三,数据的真正价值在于循环流动——Serendie平台以“数据聚合→洞察检视→价值创造→价值再分配”打通产业数据孤岛,昭示着制造企业从卖产品向共创价值的转型方向;


● 第四,AI落地制造业的关键在于“物理嵌入”——将领域知识注入AI模型,用少量数据实现高精度预测,让技术理解现场、让经验得以传承。从“监视人”到“赋能人”的理念转变,正是三菱电机穿越百年周期的最深层底色。



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