揭秘博世長沙“燈塔工廠”:數智化賦能推進高質量發展

2022年09月22日00:07

  2022年,21世紀新汽車研究院推出“21金引擎·探尋新樣本”系列策劃,展示企業在改革創新、科學管理、低碳戰略、智能智造、技術研發等方面的成果,全面呈現新時期下中國汽車產業高質量發展新樣本!

  此次,“21金引擎·探尋新樣本”項目組將帶領大家走進博世長沙“燈塔工廠”,揭秘數字化+智能化賦能,從“燈塔工廠”到“未來工廠”的發展新範式!

  今年3月,世界經濟論壇(World Economic Forum,WEF)宣佈有13家新的工廠加入其“全球燈塔網絡”——這個由世界一流製造工廠和價值鏈組成的社區致力於積極利用第四次工業革命的各項技術,提高運營績效和環境可持續性。

  13座世界“燈塔”被點亮,其中一座就在湖南長沙,博世汽車部件(長沙)有限公司(以下簡稱“博世長沙”)成功入選2022年新晉全球“燈塔工廠”。這是博世中國的第三個工廠獲此榮譽,此前博世無錫動力總成工廠和博世蘇州汽車電子工廠分別在 2018 年、2021 年入選。

  映著“燈塔”之光,記錄下時光的重量。在當下中國製造業加速數智化轉型過程中,燈塔工廠作為第四次工業革命的指路明燈,已成為未來智造之路的新趨勢和風向標。

  於博世而言,打造“燈塔工廠”不僅僅是一場製造的變遷,更是一次涉及自動化、智能化、數字化的全方位革新,代表著其對工業互聯網的深度實踐。坐擁三家“燈塔工廠”的博世站在數字化轉型和綠色低碳的風口之上,扛起綠色發展大旗的同時,也在為中國製造業參與“雙碳”目標探路前行。

  數字化+智能化賦能,

  助力行業迭代發展

  行至當下,作為智能製造的先鋒,燈塔工廠的“標配”離不開自動化、數字化、智能化等技術的集成與運用,獲此榮譽的博世長沙也不例外。

  走進博世長沙,偌大的廠房中,首先映入眼簾的並非密密麻麻的車間工人,而是智能牛奶車載著物料箱來回穿梭;體積龐大的機械臂馬不停蹄完成各個加工環節,流暢的軌跡中傳遞著振奮;一條條繁忙的生產線正在規律地運作,隱藏著燈塔工廠的奧秘……

  作為博世集團在中國中部地區設立的第一家工廠,博世長沙於2004年成立,2005年投產,占地面積22.8萬平方米,現有員工超過3500人。產品主要包括汽車穩定系統和刹車防抱死系統用的馬達、發動機冷卻風扇、空調鼓風電機、雨刮片等。

  在全球工業4.0底色下,博世長沙積極順應國家戰略趨勢,依靠科技創新率先走在前列,成為行業示範者和引領者。早在2015年,博世長沙便開始工業互聯的嚐試,2016年首條工業4.0生產線投產。

  據博世長沙生產技術總監張畢生介紹,目前長沙工廠擁有約20條工業4.0產線,目前所有新導入的產線均按照工業4.0標準建立,而傳統產線的互聯水平也達到近60%。

  值得注意的是,在博世長沙的ABS電機裝配車間,一條稍顯狹窄的過道將傳統生產線與工業4.0生產線隔開。不過,不足2米寬的過道,分開的遠不止於產能。

  一組直觀的數據便可窺見一二,展現著變革帶來的實質性成效:左手邊的工業4.0生產線上,36道工序,39個工位,2名工人(一人負責上料,一人負責成品質檢),5台機器人,7.5秒可生產一台ABS電機,技術人員只需一台電腦便可操縱、監控機器運作。生產效率提高30%,質量損失減少30%,操作人員減少80%,換型時間也減少了30%。

  在博世長沙,顯而易見的是數字化、智能化在生產過程中得以充分應用,無論是生產管理,或是物流檢測等,均通過數據的互聯互通實現效率最大化。

  數字技術的力量讓博世長沙的物流中台更加智慧,形成了“端到端”的閉環。從原材料供應、運輸、內部流轉到生產及貨物出廠,整個流程都由物流中台通過實時數據連接,幫助工廠節省30%的物流成本和15%的庫存周轉天數,使生產週期縮短至3年前的64%。

  此外,得益於滲透率達到100%的可視化數字化車間管理,博世長沙實現了涵蓋流程、原料、設備、人事、文件系統等多個業務環節的精益日常管理,生產力提升20%,人力成本縮減12%。

  談及博世長沙的數字化轉型效果,張畢生總結了四點:一是工廠每年約有10%的生產效率改善指標,自動化正是其中一種;二是產品質量層面,一條工業4.0示範產線從2017 年量產至今,未發生過一起質量事故;三是在維修成本上,單件產品的維修成本上實現了25%的改善;四是交付保證上,去年在極度缺電的情況下,依託實時能耗預測系統和生產計劃系統的整合,與銷售計劃聯動,保證交付。

  “所謂‘燈塔’是標杆的意思,燈塔工廠可能在某幾個領域或某一個領域做得非常好的,有示範效應。對於博世長沙,我們的遠景規劃是希望其可以變成‘未來工廠’。”張畢生表示。

  從“燈塔工廠”到“未來工廠”

  美國管理學家伊查克·愛迪思曾引用達爾文的觀點——“能存活下來的物種,既不是那些最強壯的,也不是那些最聰明的,而是那些最能適應變化的。”

  當席捲全球的數字化浪潮呼嘯而至,工業製造業轉型痛點逐漸凸顯:設備之間難以互聯互通,數據孤島製約著設備的預測性維護,複雜的生產工藝讓部分核心環節依賴主觀判斷和人工經驗……

  邁入工業4.0時代,這種適應變化的能力和積極推動企業的數字化、智能化轉型緊密聯繫在一起。

  業內多數人認為,智能製造的核心在於“智能”,自動化只是“手臂”,智能才是讓製造擁有“大腦”並讓其進行決策的各種“神經系統”,AI技術正是讓製造擁有會思考的工業機器設備的核心因素。

  博世長沙深諳其道。

  生產模式上,博世長沙採用自研的人工智能(AI)驅動生產能源管理系統,結合客戶需求及預測、生產計劃、天氣情況、溫濕度等多項業務及環境因素,滾動給出未來7天內產線級的能源使用預測及生產排產。此外,該系統還能提供優化的停機管理和精確的能耗異常監測,目前已幫助博世長沙的年耗電量減少18%,二氧化碳排放量降低14%。

  與此同時,設備的智能化管理一定程度上強化了成本的競爭力。比如AI預測模型對設備24小時內的健康情況進行預測,並給出預先警告,幫助維修和生產人員提前準備和快速響應,減少緊急維修工單的產生,實現了設備從預防性維護到預測性維護的轉變。該系統的使用節約了19%的維修時間,節省了25%的維護成本和17%的缺陷成本。

  博世長沙數據科學家夏曉毛分享了一個更換生產線皮帶的故事——曾經工廠皮帶的更換很多時候是憑經驗,無法真正知道皮帶的磨損狀態如何。

  “兩三年前,博世長沙和長沙大學合作了一個項目,通過加裝聲音傳感器以及振動傳感器,甚至進行皮帶磨損實時圖像監控,嚐試提取皮帶故障信號。後來,我們成功發現了判斷皮帶磨損狀態的工具,項目成果也轉化成為專利,運用到實際產線中。”

  據瞭解,過去工廠內的皮帶都是被動更換,以成本計算,基本每個月要花費14、15萬元。現在可以主動操作,當探測出異常後,提前4到8小時將信息給到維修人員,維修人員提前準備好,找到合適時機在皮帶斷裂或者卡住之前換掉,進行預測性維護。

  夏曉毛表示,除了皮帶以外,團隊運用大數據技術、機器學習算法對銲接電極、車削刀具等生產易耗品進行深入分析,並建立高精度耗品使用壽命預測模型,從多個維度對生產表現和易耗品損耗情況進行分析,給出易耗品最佳更換時間。該模型上線後幫助提升生產易耗品30%以上的使用壽命,並節省50%的更換時間。

  每一個時代都不乏逐浪弄潮的先行者,數字化轉型在增強博世長沙內生動力的同時,也為其實現高質量跨越式發展奠定了基礎。

  “未來,博世長沙將繼續致力於技術革新,深度聚焦物聯網、人工智能、生產流程自動化、智能化、數字化的全面實現,構建智能製造價值鏈及智能生態系統,向‘博世長沙未來工廠’的建設目標持續邁進,率先踏入工業4.0的新階段,助推中國先進製造業領跑世界。”這是博世長沙總經理魏彥的期許,也是博世長沙要奔赴的星辰大海。

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