博世如何在中國實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0
2013年,德國總理默克爾陪同俄羅斯總統(tǒng)普京參觀漢諾威博覽會時收到一份工業(yè)4.0研究報告。提交報告的兩個人,一個是德國國家科學(xué)工程院院長孔翰寧教授(Prof.Dr.HenningKagermann),另一個人就是博世公司董事會副主席戴斯博士(Dr.SiegfriedDais)。
作為工業(yè)4.0戰(zhàn)略的發(fā)起方之一,博世在工業(yè)4.0領(lǐng)域有著獨(dú)特的定位,既是運(yùn)用工業(yè)4.0解決方案的實(shí)踐者——在全球250個工廠應(yīng)用工業(yè)4.0的概念、技術(shù);又是提供工業(yè)4.0解決方案的供應(yīng)商——為工業(yè)4.0研發(fā)并提供自動化產(chǎn)品、傳感器、軟件以及相關(guān)服務(wù)。
作為博世全球100多家4.0項(xiàng)目試點(diǎn)工廠之一,蘇州工廠體現(xiàn)了博世的工業(yè)4.0戰(zhàn)略在中國的成功落地。1999年,博世汽車部件(蘇州)有限公司成立,是博世集團(tuán)在中國最大的全資子公司。
2015年5月15日,記者來到位于蘇州工業(yè)園區(qū)一探這個工業(yè)4.0樣板工廠的真貌。在這里,既有全新的按照工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)建造的車間,也有經(jīng)過工業(yè)4.0理念改造過的傳統(tǒng)車間。
博世推進(jìn)工業(yè)4.0有一個特點(diǎn):事先在不同的工廠、不同的生產(chǎn)線進(jìn)行試點(diǎn),然后再決定下一條要轉(zhuǎn)換到工業(yè)4.0的生產(chǎn)線在哪里。先從一個工廠的一條線積累經(jīng)驗(yàn),一步一步地改造其他的生產(chǎn)線,再推廣到別的工廠。博世把這種推進(jìn)方式稱為漸進(jìn)式改革。
在博世汽車部件(蘇州)有限公司總經(jīng)理賀柏睿(PatrickLeinenbach)的眼中,工業(yè)4.0的過程也是一種漸進(jìn)式的演進(jìn),他更喜歡“工業(yè)變革”這樣的說法。
看不到紙張的車間
這是一座十足智能化的工廠,員工進(jìn)出車間需要嚴(yán)格的身份認(rèn)證,甚至人臉識別技術(shù)也已經(jīng)在此應(yīng)用。在工廠車間內(nèi),工業(yè)4.0理念作用下的智能化場景處處可見,工業(yè)4.0不再是一個虛幻的抽象的概念。
工廠進(jìn)入車間需要穿著防靜電工作服。不同尋常的是,工作服衣領(lǐng)內(nèi)縫著一個RFID標(biāo)簽,這種標(biāo)簽具有射頻識別功能,跟超市購物掃碼原理類似。據(jù)博世工作人員說,工作服在送去清洗時容易丟失,丟了就要再領(lǐng)新的,造成資源浪費(fèi),于是他們就想出了這種把電子標(biāo)簽縫進(jìn)衣服里的辦法。只要掃描電子標(biāo)簽,就能追蹤到衣服,再也不用擔(dān)心服裝丟失了。
一枚小小的電子標(biāo)簽,恰恰反映出了博世推行工業(yè)4.0的初衷——不是為推工業(yè)4.0概念而推工業(yè)4.0,最根本目的在于提高生產(chǎn)效率以及降低生產(chǎn)成本。
與很多整車廠生產(chǎn)車間有很大不同,這里幾乎看不到一張紙。因?yàn)橐磺锌梢噪娮踊臄?shù)據(jù)都電子化了,車間隨處可見的電子看板取代了之前需要打印張貼的紙張。
早班員工到達(dá),刷卡之后自己的個人信息,包括照片、工號、技能信息等內(nèi)容就會上傳到系統(tǒng),并在生產(chǎn)線旁邊的大屏幕上呈現(xiàn)。生產(chǎn)線段的線長會重新核實(shí)員工的技能是否到期,然后根據(jù)每個人的技能信息把合適的員工安排到合適的崗位上。
事實(shí)上,從節(jié)假日通知到個人培訓(xùn)管理信息,這些文件都已實(shí)現(xiàn)無紙化呈現(xiàn)。以前一個文件可能需要從上到下層層傳達(dá),現(xiàn)在每個人可以定制自己所需的文檔,每個人都有一個RFID標(biāo)簽,識別自己的標(biāo)簽即可獲取信息——當(dāng)然操作員、信息員、工程師等權(quán)限不同,能接收到的文檔也有所不同。
無紙化辦公還只是智能車間的最初級的表現(xiàn)形態(tài),博世蘇州工廠的傳感器測試中心建于2013年,自設(shè)計與建設(shè)伊始就遵照工業(yè)4.0的原則,目前,測試中心的無塵車間已經(jīng)有了一個整體的解決方案,他們開發(fā)了致力于提高車間生產(chǎn)力的ebox工具。
這套工具包含6個模塊,最簡單的就是無紙化辦公;再往上是自動備料,通過機(jī)器和機(jī)器的對話自動獲取物料并送達(dá);集成機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來定制報告;通過機(jī)器人的配合對生產(chǎn)計劃做一個優(yōu)化的電子排程;在機(jī)器設(shè)備端通過數(shù)據(jù)解析通知供應(yīng)商送料,實(shí)現(xiàn)物流的透明化;做一些預(yù)知性的設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)。
博世工作人員告訴記者,這個解決方案從最基本的電子化做起,到最后的預(yù)知性維護(hù),是需要一步步來實(shí)現(xiàn)的。
最難實(shí)現(xiàn)的是預(yù)知性維護(hù)。機(jī)器的關(guān)鍵部件是通過物聯(lián)傳感器來監(jiān)控的,這種傳感器除了能抓到普通傳感器抓不到的關(guān)鍵參數(shù)外,還可以把信息送到云端,這樣云端就知道機(jī)器何時需要何種技能的工作人員,然后工作人員來及時對各個設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)。
在給機(jī)器排生產(chǎn)計劃的時候就排出保養(yǎng)的時間,這樣只需要在設(shè)備運(yùn)行中部分更換部件,而不需要整條線停下來。如果部件壞了,故障分析中心可以看出實(shí)時信息,也能及時處理。這樣可以避免發(fā)生緊急情況而造成停機(jī)事件。
在測試中心,記者看到了預(yù)知性維護(hù)經(jīng)常會用到的兩種工具——智能眼鏡和Pad。如果生產(chǎn)線出現(xiàn)故障而工程師正好不在現(xiàn)場,在現(xiàn)場的人又沒有能力處理,這時就可以通過智能眼鏡連線工程師。智能眼鏡會把現(xiàn)場拍到的故障畫面直接傳到工程師的Pad上,他可以遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場的人來解決問題。
預(yù)知性維護(hù)的難點(diǎn)在于要基于機(jī)器產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù),傳統(tǒng)的保養(yǎng)系統(tǒng)、現(xiàn)在要做的設(shè)備保養(yǎng)以及一些設(shè)備零部件信息都要整合在一起做一個數(shù)據(jù)集成。博世蘇州工廠的工程師在線維修設(shè)備,也可以遠(yuǎn)程連線德國的博世工程師,如此會節(jié)約很多溝通成本。
預(yù)知性維護(hù)系統(tǒng)在整個傳感器測試中心全部投入使用以后,預(yù)計每年將為公司節(jié)省約600萬元人民幣。
如果一臺設(shè)備壞掉了,需要更換零配件,操作人員只需掃描設(shè)備的二維碼,針對這臺設(shè)備和這臺設(shè)備相關(guān)的零部件都會顯示出來。需要什么樣的零部件,需要多少,信息發(fā)送出去,倉庫那邊就會收到指令,把零部件送過來。
這個環(huán)節(jié)就涉及自動備料系統(tǒng)。在傳感器測試中心,有兩個自動送料機(jī)器人來回奔走在車間里,博世的工作人員還給它們?nèi)×撕寐牭拿?,戴紅色蝴蝶結(jié)的叫Kitty,戴藍(lán)色蝴蝶結(jié)的叫Bobby。Kitty和Bobby的工作就是在物料區(qū)和測試區(qū)之間往返運(yùn)送物料,當(dāng)它們感覺自己快沒電時,還會自動跑到墻邊的充電點(diǎn)充電。
2200平方米的傳感器測試中心,除了幾排加速度傳感器和壓力傳感器的測試設(shè)備,車間的中間部分還是空的,博世的工作人員說,大概到2020年這個車間會布滿生產(chǎn)線。
博世集團(tuán)董事會成員、亞太區(qū)負(fù)責(zé)人泰瑞來(PeterTyroller)曾說道:“真正地引入4.0有兩個選擇,一個是一步步把一個一個工廠進(jìn)行改造;另外一個做法是在工廠里面的某些試點(diǎn)生產(chǎn)線上部署工業(yè)4.0。”
除了工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)配備的測試中心,博世也正按照工業(yè)4.0的要求對工廠內(nèi)傳統(tǒng)的工作車間進(jìn)行改造。
在改造過的表面貼裝生產(chǎn)線上,一臺貼片機(jī)正在忙碌地工作著,它已經(jīng)能做到自動計算物料。機(jī)器的物料需求直接跟倉庫掛鉤,倉庫收到指令后,會自動備料,然后交由運(yùn)料小車運(yùn)輸物料。在機(jī)器旁邊的自動發(fā)料系統(tǒng)看板和借料確認(rèn)看板上,機(jī)器編號、站位、料號、當(dāng)前剩余量、狀態(tài)等信息均動態(tài)實(shí)時呈現(xiàn)。
在車間里會看到一種類似街道路牌那樣的標(biāo)識牌,并且以山塘街、太湖街、虎丘街等這些蘇州老街名字來命名,有導(dǎo)軌的無人駕駛運(yùn)料小車就像公交車一樣,在不同街道站點(diǎn)???,供工作人員領(lǐng)取物料。目前在這條表面貼裝生產(chǎn)線上,自動化的物料運(yùn)輸系統(tǒng)可以將生產(chǎn)效率提高15%~20%。
漸進(jìn)式改革
在工廠范圍內(nèi),博世關(guān)注的方向有兩點(diǎn):
一是在物流上,不僅僅關(guān)注生產(chǎn)的倉儲管理,而是關(guān)注包括供應(yīng)端、生產(chǎn)端到客戶端的整個生產(chǎn)供應(yīng)鏈的信息的高度透明化以及效率的高度提升,從而實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商、生產(chǎn)商和客戶三方共贏。
一是在生產(chǎn)上,人、機(jī)器、原材料、產(chǎn)成品,每一個物理物體都會被賦予一個唯一的身份識別號,通過識別號來追蹤他們在生產(chǎn)過程產(chǎn)生的信息,然后把這些信息通過無線手段傳輸?shù)皆贫?,這樣通過云端信息的追溯來實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)。
博世軟件創(chuàng)新中國區(qū)市場和銷售總監(jiān)王建國這樣對《汽車商業(yè)評論》描述蘇州工廠的工業(yè)4.0愿景。這一愿景的實(shí)現(xiàn)離不開博世的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
工業(yè)4.0以互聯(lián)化為主要特征,對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有很高要求,而博世依靠3S,即傳感器(sensor)、軟件(software)和服務(wù)(service),已經(jīng)在智能家居、能源、工業(yè)等領(lǐng)域成功推出了物聯(lián)網(wǎng)解決方案。
博世蘇州工廠的解決方案是推出M2M(設(shè)備管理)、BPM(業(yè)務(wù)流程管理)、BRM(業(yè)務(wù)規(guī)則管理)、BDP(大數(shù)據(jù)處理)四個平臺,從而打通了客戶端、供應(yīng)商、貨運(yùn)商等整個業(yè)務(wù)鏈。
工業(yè)4.0是一項(xiàng)長期的戰(zhàn)略,所有工業(yè)4.0項(xiàng)目最終結(jié)果會體現(xiàn)在生產(chǎn)系統(tǒng)績效指標(biāo)的提升上,為此,博世在生產(chǎn)上主要著眼于以下五個方向。
第一,人員技能。通過崗位來定制員工發(fā)展培訓(xùn)計劃,員工的技能和機(jī)器設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)相互通信、自我通信。員工只要站到機(jī)器前面,機(jī)器就能識別出他本身具有什么技能,如果他的技能不允許他操作這臺機(jī)器,機(jī)器會鎖住操作界面,以此來預(yù)防因?yàn)槿藶榈氖д`或者能力的不足造成質(zhì)量事故。
第二,機(jī)器設(shè)備維修。通過監(jiān)控機(jī)器關(guān)鍵部件、關(guān)鍵參數(shù),通過物聯(lián)傳感器收集設(shè)備信息,在大數(shù)據(jù)挖掘手段的輔助下,實(shí)現(xiàn)部件損耗提前預(yù)知與預(yù)警,從而得到一些提前性的維護(hù)和保養(yǎng)。
第三,看板系統(tǒng)。在這套體系中,蘇州工廠現(xiàn)在的計劃是要做到生產(chǎn)數(shù)據(jù)的完全透明化,把一些數(shù)據(jù)集中在重要數(shù)據(jù)庫中,時時了解工廠的物流情況、生產(chǎn)能力,從而制定一個最優(yōu)化的生產(chǎn)計劃。
第四,生產(chǎn)物料。要做到機(jī)器能夠自動計算物料的損耗,預(yù)估下一批物料需求,發(fā)送信息給倉庫,也就是必須實(shí)現(xiàn)機(jī)器和機(jī)器之間直接對話。
第五,數(shù)據(jù)驅(qū)動。通過數(shù)據(jù)的高度集成為生產(chǎn)或者設(shè)備維護(hù)提供智能推送,甚至觸發(fā)自主行為。博世蘇州工廠希望在3到5年內(nèi)能實(shí)現(xiàn)一些自主化生產(chǎn)以及動態(tài)自主配置。
根據(jù)對數(shù)據(jù)的應(yīng)用,博世把在工廠實(shí)施的項(xiàng)目分為4個層級:最底層的是數(shù)據(jù)獲取,可能是手工獲取,也可能是電子獲取;然后是信息管理,對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、儲存;再往上是輔助決策,通過數(shù)據(jù)的分析為生產(chǎn)指引方向、提供支持;最高層級是自主行為,即通過數(shù)據(jù)的集成和分析能夠發(fā)送指令觸發(fā)一系列自主行為。
博世蘇州工廠的工作人員對《汽車商業(yè)評論》說:“對我們來說,工業(yè)4.0更多的是數(shù)據(jù)的共享過程,把設(shè)備、人、物等互聯(lián)起來產(chǎn)生數(shù)據(jù),然后把所有數(shù)據(jù)放到一個平臺上讓大家共享,最后通過共享來優(yōu)化流程。”
一個經(jīng)常被討論到的話題是:工業(yè)4.0發(fā)展到最后,車間里還需要人嗎?
博世的看法是,未來車間里的人跟原來相比不一定是少了,可能是工作性質(zhì)變了。比如原來這套系統(tǒng)全部由生產(chǎn)工人在做,但是上了機(jī)器系統(tǒng)以后,機(jī)器也會出問題,也需要一個機(jī)器的維護(hù)工人。
也就是說,智能化的系統(tǒng)為工作人員提供更為準(zhǔn)確的信息,幫助他們在互聯(lián)生產(chǎn)中做出關(guān)鍵性決策并管理整個流程——在工業(yè)4.0的智能車間里,工作人員仍占據(jù)主導(dǎo)地位。
還有一點(diǎn)是無疑的——工業(yè)4.0對人員的要求提高了。按照王建國的話,就是“現(xiàn)在中國純IT的人我們也不缺,純制造的人也不缺,但是制造的腦袋是制造的腦袋,IT的腦袋是IT的腦袋,兩個腦袋是不一樣的,要做工業(yè)4.0,必須這兩個腦袋有機(jī)地整合”。
在新的挑戰(zhàn)下面,人才必須要轉(zhuǎn)型。博世的做法是把機(jī)械和IT信息兩種人才放到一塊兒,比如設(shè)備制造現(xiàn)在有一個新的崗位叫生產(chǎn)IT工程師,他會做生產(chǎn)領(lǐng)域的客戶定制化方面的工作。未來更需要的是機(jī)械和IT信息專業(yè)技能兼?zhèn)涞娜瞬?。這也是為什么博世將在全球新招1500名IT工程師。
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