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博世如何在中国实现工业4.0

发布时间:2015年07月24日 00:00 作者:涂彦平 来源:汽车商业评论

  2013年,德国总理默克尔陪同俄罗斯总统普京参观汉诺威博览会时收到一份工业4.0研究报告。提交报告的两个人,一个是德国国家科学工程院院长孔翰宁教授(Prof.Dr.HenningKagermann),另一个人就是博世公司董事会副主席戴斯博士(Dr.SiegfriedDais)。


  作为工业4.0战略的发起方之一,博世在工业4.0领域有着独特的定位,既是运用工业4.0解决方案的实践者——在全球250个工厂应用工业4.0的概念、技术;又是提供工业4.0解决方案的供应商——为工业4.0研发并提供自动化产品、传感器、软件以及相关服务。


  作为博世全球100多家4.0项目试点工厂之一,苏州工厂体现了博世的工业4.0战略在中国的成功落地。1999年,博世汽车部件(苏州)有限公司成立,是博世集团在中国最大的全资子公司。


  2015年5月15日,记者来到位于苏州工业园区一探这个工业4.0样板工厂的真貌。在这里,既有全新的按照工业4.0标准建造的车间,也有经过工业4.0理念改造过的传统车间。


  博世推进工业4.0有一个特点:事先在不同的工厂、不同的生产线进行试点,然后再决定下一条要转换到工业4.0的生产线在哪里。先从一个工厂的一条线积累经验,一步一步地改造其他的生产线,再推广到别的工厂。博世把这种推进方式称为渐进式改革。


  在博世汽车部件(苏州)有限公司总经理贺柏睿(PatrickLeinenbach)的眼中,工业4.0的过程也是一种渐进式的演进,他更喜欢“工业变革”这样的说法。


  看不到纸张的车间


  这是一座十足智能化的工厂,员工进出车间需要严格的身份认证,甚至人脸识别技术也已经在此应用。在工厂车间内,工业4.0理念作用下的智能化场景处处可见,工业4.0不再是一个虚幻的抽象的概念。


  工厂进入车间需要穿着防静电工作服。不同寻常的是,工作服衣领内缝着一个RFID标签,这种标签具有射频识别功能,跟超市购物扫码原理类似。据博世工作人员说,工作服在送去清洗时容易丢失,丢了就要再领新的,造成资源浪费,于是他们就想出了这种把电子标签缝进衣服里的办法。只要扫描电子标签,就能追踪到衣服,再也不用担心服装丢失了。


  一枚小小的电子标签,恰恰反映出了博世推行工业4.0的初衷——不是为推工业4.0概念而推工业4.0,最根本目的在于提高生产效率以及降低生产成本。


  与很多整车厂生产车间有很大不同,这里几乎看不到一张纸。因为一切可以电子化的数据都电子化了,车间随处可见的电子看板取代了之前需要打印张贴的纸张。


  早班员工到达,刷卡之后自己的个人信息,包括照片、工号、技能信息等内容就会上传到系统,并在生产线旁边的大屏幕上呈现。生产线段的线长会重新核实员工的技能是否到期,然后根据每个人的技能信息把合适的员工安排到合适的岗位上。


  事实上,从节假日通知到个人培训管理信息,这些文件都已实现无纸化呈现。以前一个文件可能需要从上到下层层传达,现在每个人可以定制自己所需的文档,每个人都有一个RFID标签,识别自己的标签即可获取信息——当然操作员、信息员、工程师等权限不同,能接收到的文档也有所不同。


  无纸化办公还只是智能车间的最初级的表现形态,博世苏州工厂的传感器测试中心建于2013年,自设计与建设伊始就遵照工业4.0的原则,目前,测试中心的无尘车间已经有了一个整体的解决方案,他们开发了致力于提高车间生产力的ebox工具。


  这套工具包含6个模块,最简单的就是无纸化办公;再往上是自动备料,通过机器和机器的对话自动获取物料并送达;集成机器产生的数据来定制报告;通过机器人的配合对生产计划做一个优化的电子排程;在机器设备端通过数据解析通知供应商送料,实现物流的透明化;做一些预知性的设备维护和保养。


  博世工作人员告诉记者,这个解决方案从最基本的电子化做起,到最后的预知性维护,是需要一步步来实现的。


  最难实现的是预知性维护。机器的关键部件是通过物联传感器来监控的,这种传感器除了能抓到普通传感器抓不到的关键参数外,还可以把信息送到云端,这样云端就知道机器何时需要何种技能的工作人员,然后工作人员来及时对各个设备进行适当的维护。


  在给机器排生产计划的时候就排出保养的时间,这样只需要在设备运行中部分更换部件,而不需要整条线停下来。如果部件坏了,故障分析中心可以看出实时信息,也能及时处理。这样可以避免发生紧急情况而造成停机事件。


  在测试中心,记者看到了预知性维护经常会用到的两种工具——智能眼镜和Pad。如果生产线出现故障而工程师正好不在现场,在现场的人又没有能力处理,这时就可以通过智能眼镜连线工程师。智能眼镜会把现场拍到的故障画面直接传到工程师的Pad上,他可以远程指导现场的人来解决问题。


  预知性维护的难点在于要基于机器产生的大量数据,传统的保养系统、现在要做的设备保养以及一些设备零部件信息都要整合在一起做一个数据集成。博世苏州工厂的工程师在线维修设备,也可以远程连线德国的博世工程师,如此会节约很多沟通成本。


  预知性维护系统在整个传感器测试中心全部投入使用以后,预计每年将为公司节省约600万元人民币。


  如果一台设备坏掉了,需要更换零配件,操作人员只需扫描设备的二维码,针对这台设备和这台设备相关的零部件都会显示出来。需要什么样的零部件,需要多少,信息发送出去,仓库那边就会收到指令,把零部件送过来。


  这个环节就涉及自动备料系统。在传感器测试中心,有两个自动送料机器人来回奔走在车间里,博世的工作人员还给它们取了好听的名字,戴红色蝴蝶结的叫Kitty,戴蓝色蝴蝶结的叫Bobby。Kitty和Bobby的工作就是在物料区和测试区之间往返运送物料,当它们感觉自己快没电时,还会自动跑到墙边的充电点充电。


  2200平方米的传感器测试中心,除了几排加速度传感器和压力传感器的测试设备,车间的中间部分还是空的,博世的工作人员说,大概到2020年这个车间会布满生产线。


  博世集团董事会成员、亚太区负责人泰瑞来(PeterTyroller)曾说道:“真正地引入4.0有两个选择,一个是一步步把一个一个工厂进行改造;另外一个做法是在工厂里面的某些试点生产线上部署工业4.0。”


  除了工业4.0标准配备的测试中心,博世也正按照工业4.0的要求对工厂内传统的工作车间进行改造。


  在改造过的表面贴装生产线上,一台贴片机正在忙碌地工作着,它已经能做到自动计算物料。机器的物料需求直接跟仓库挂钩,仓库收到指令后,会自动备料,然后交由运料小车运输物料。在机器旁边的自动发料系统看板和借料确认看板上,机器编号、站位、料号、当前剩余量、状态等信息均动态实时呈现。


  在车间里会看到一种类似街道路牌那样的标识牌,并且以山塘街、太湖街、虎丘街等这些苏州老街名字来命名,有导轨的无人驾驶运料小车就像公交车一样,在不同街道站点停靠,供工作人员领取物料。目前在这条表面贴装生产线上,自动化的物料运输系统可以将生产效率提高15%~20%。


  渐进式改革


  在工厂范围内,博世关注的方向有两点:


  一是在物流上,不仅仅关注生产的仓储管理,而是关注包括供应端、生产端到客户端的整个生产供应链的信息的高度透明化以及效率的高度提升,从而实现供应商、生产商和客户三方共赢。


  一是在生产上,人、机器、原材料、产成品,每一个物理物体都会被赋予一个唯一的身份识别号,通过识别号来追踪他们在生产过程产生的信息,然后把这些信息通过无线手段传输到云端,这样通过云端信息的追溯来实现自主生产。


  博世软件创新中国区市场和销售总监王建国这样对《汽车商业评论》描述苏州工厂的工业4.0愿景。这一愿景的实现离不开博世的物联网技术。


  工业4.0以互联化为主要特征,对于物联网技术有很高要求,而博世依靠3S,即传感器(sensor)、软件(software)和服务(service),已经在智能家居、能源、工业等领域成功推出了物联网解决方案。


  博世苏州工厂的解决方案是推出M2M(设备管理)、BPM(业务流程管理)、BRM(业务规则管理)、BDP(大数据处理)四个平台,从而打通了客户端、供应商、货运商等整个业务链。


  工业4.0是一项长期的战略,所有工业4.0项目最终结果会体现在生产系统绩效指标的提升上,为此,博世在生产上主要着眼于以下五个方向。


  第一,人员技能。通过岗位来定制员工发展培训计划,员工的技能和机器设备能够实现相互通信、自我通信。员工只要站到机器前面,机器就能识别出他本身具有什么技能,如果他的技能不允许他操作这台机器,机器会锁住操作界面,以此来预防因为人为的失误或者能力的不足造成质量事故。


  第二,机器设备维修。通过监控机器关键部件、关键参数,通过物联传感器收集设备信息,在大数据挖掘手段的辅助下,实现部件损耗提前预知与预警,从而得到一些提前性的维护和保养。


  第三,看板系统。在这套体系中,苏州工厂现在的计划是要做到生产数据的完全透明化,把一些数据集中在重要数据库中,时时了解工厂的物流情况、生产能力,从而制定一个最优化的生产计划。


  第四,生产物料。要做到机器能够自动计算物料的损耗,预估下一批物料需求,发送信息给仓库,也就是必须实现机器和机器之间直接对话。


  第五,数据驱动。通过数据的高度集成为生产或者设备维护提供智能推送,甚至触发自主行为。博世苏州工厂希望在3到5年内能实现一些自主化生产以及动态自主配置。


  根据对数据的应用,博世把在工厂实施的项目分为4个层级:最底层的是数据获取,可能是手工获取,也可能是电子获取;然后是信息管理,对获取的数据进行归类、储存;再往上是辅助决策,通过数据的分析为生产指引方向、提供支持;最高层级是自主行为,即通过数据的集成和分析能够发送指令触发一系列自主行为。


  博世苏州工厂的工作人员对《汽车商业评论》说:“对我们来说,工业4.0更多的是数据的共享过程,把设备、人、物等互联起来产生数据,然后把所有数据放到一个平台上让大家共享,最后通过共享来优化流程。”


  一个经常被讨论到的话题是:工业4.0发展到最后,车间里还需要人吗?


  博世的看法是,未来车间里的人跟原来相比不一定是少了,可能是工作性质变了。比如原来这套系统全部由生产工人在做,但是上了机器系统以后,机器也会出问题,也需要一个机器的维护工人。


  也就是说,智能化的系统为工作人员提供更为准确的信息,帮助他们在互联生产中做出关键性决策并管理整个流程——在工业4.0的智能车间里,工作人员仍占据主导地位。


  还有一点是无疑的——工业4.0对人员的要求提高了。按照王建国的话,就是“现在中国纯IT的人我们也不缺,纯制造的人也不缺,但是制造的脑袋是制造的脑袋,IT的脑袋是IT的脑袋,两个脑袋是不一样的,要做工业4.0,必须这两个脑袋有机地整合”。


  在新的挑战下面,人才必须要转型。博世的做法是把机械和IT信息两种人才放到一块儿,比如设备制造现在有一个新的岗位叫生产IT工程师,他会做生产领域的客户定制化方面的工作。未来更需要的是机械和IT信息专业技能兼备的人才。这也是为什么博世将在全球新招1500名IT工程师。

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