位于湖南長沙經(jīng)開區(qū)的博世汽車部件（長沙）有限公司（以下簡稱“博世長沙工廠”），是德國博世集團(tuán)在中國中部地區(qū)設(shè)立的第一家工廠。2022年，這家工廠入選由世界經(jīng)濟(jì)論壇聯(lián)合麥肯錫咨詢公司共同發(fā)起的全球“燈塔工廠”名單。

《環(huán)球》雜志記者近期走進(jìn)這家“燈塔工廠”，感受到數(shù)字化浪潮撲面而來。如今，這家工廠還在不斷“進(jìn)化”，朝著具備高度自動化、數(shù)字化、互聯(lián)、柔性、智能以及可持續(xù)發(fā)展能力等六大要素邁進(jìn)。

全過程可追溯的數(shù)字化

博世長沙工廠主要生產(chǎn)包括汽車穩(wěn)定系統(tǒng)和剎車防抱死系統(tǒng)用的馬達(dá)、發(fā)動機冷卻風(fēng)扇、空調(diào)鼓風(fēng)電機及風(fēng)機、舉窗電機、座椅電機、雨刮系統(tǒng)等汽車部件產(chǎn)品。

在這家“燈塔工廠”，似乎一切皆可數(shù)字化。車間數(shù)字化管理系統(tǒng)涵蓋“5M1E”，即：

·人員（Man）

·機器（Machine）

·材料（Material）

·方法（Method）

·測量（Measurement）

·環(huán)境（Environment）

包括100多個工藝種類、1萬多種原材料和2000多臺設(shè)備。

其中，剎車防抱死馬達(dá)產(chǎn)線是湖南省第一條工業(yè)4.0示范線：7.5秒產(chǎn)出一只馬達(dá)；所有工作站全部接入制造執(zhí)行系統(tǒng)。

讓博世長沙工廠生產(chǎn)技術(shù)總監(jiān)張畢生引以為傲的是，馬達(dá)制造過程中的工藝參數(shù)、產(chǎn)品特性、檢測指標(biāo)等數(shù)據(jù)，15年后依然能夠“全過程可追溯”。

要做到這一點并不容易。早在2013年，博世長沙工廠就開始儲備數(shù)字化人才、建立數(shù)字化能力。為了實現(xiàn)全過程可追溯，20多人的團(tuán)隊僅制定方案就花了3個月時間。如何采集有用數(shù)據(jù)、如何在工作站之間傳輸數(shù)據(jù)、如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，這些難題都要一一攻克。與此同時，長沙經(jīng)開區(qū)出臺了《智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行動指南》等一攬子政策，構(gòu)建“規(guī)劃-政策-細(xì)則指南”環(huán)環(huán)相扣的智能制造支持體系，支持博世長沙工廠等企業(yè)邁入數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。

如今，博世長沙工廠90%的生產(chǎn)線實現(xiàn)互聯(lián)，智能傳感器、可視化裝置實時“捕捉”振動、扭矩、電壓和電流等生成一系列數(shù)據(jù)。僅以車削設(shè)備為例，傳感器以數(shù)千赫茲的頻率采集車刀振動數(shù)據(jù)，然后從中提取上百個特征用于數(shù)據(jù)模型構(gòu)建，一個月產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量達(dá)到100G。

而在博世長沙工廠，通過實時抓取過程參數(shù)，可以及早發(fā)現(xiàn)和識別問題。張畢生說，比如壓裝環(huán)節(jié)的壓力數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)聚合程度符合某一特定規(guī)律，說明工藝控制能力穩(wěn)定性相對較高；如果數(shù)據(jù)離散程度高且呈一定趨勢性，則表明工藝控制能力相對較差，需要及時改進(jìn)。

馬達(dá)的包裝環(huán)節(jié)以前容易出現(xiàn)漏裝情況。記者在博世長沙工廠的工業(yè)4.0展示室里看到，馬達(dá)包裝漏檢系統(tǒng)顯示著一串串?dāng)?shù)字。工作人員說，攝像頭正在實時監(jiān)測馬達(dá)數(shù)量，同時通過采集人體姿態(tài)關(guān)鍵點數(shù)據(jù)識別工人的操作行為，一旦漏裝馬達(dá)，便會自動報警。

張畢生說，制造一只馬達(dá)需要大量的零部件，如果過程控制不好就會產(chǎn)生累積誤差，從而差之毫厘，謬以千里。全過程數(shù)字化提高了企業(yè)質(zhì)量控制的深層次能力。

在“大數(shù)據(jù)”中挖掘“大價值”

有了海量數(shù)據(jù)，還要挖掘數(shù)據(jù)價值。在張畢生看來，數(shù)據(jù)不是用來裝點門面的，而要緊扣企業(yè)和客戶需求，解決生產(chǎn)經(jīng)營過程中發(fā)現(xiàn)的實際問題。

目前博世長沙工廠有多名數(shù)據(jù)科學(xué)家，他們的一項重要工作正是將數(shù)據(jù)和應(yīng)用場景、工藝流程結(jié)合，開發(fā)相應(yīng)的算法模型，幫助企業(yè)“降本、增效、提質(zhì)”。

在博世長沙工廠的生產(chǎn)線上，焊接電極是一種易耗品。按照一般的工藝要求，焊接電極的使用次數(shù)達(dá)到1200次就必須更換，否則存在很大的產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險。數(shù)據(jù)科學(xué)家通過建立機器學(xué)習(xí)模型，對焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng)過6個月驗證，找到了焊接電極使用壽命的極限值——1500次。原來一天要更換13次焊接電極，每次耗時5分鐘，現(xiàn)在使用壽命延長后成本降低了1/4。

博世長沙工廠數(shù)據(jù)科學(xué)家夏曉毛介紹說，除了焊接電極，團(tuán)隊還運用大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)，對皮帶、車削刀具等生產(chǎn)易耗品建立了高精度的使用壽命預(yù)測模型。這些易耗品的使用壽命普遍提升30%以上，更換時間節(jié)省50%。

不只在制造環(huán)節(jié)，博世長沙工廠申報“燈塔工廠”的5大應(yīng)用案例——人工智能驅(qū)動生產(chǎn)能源管理、機器人實時管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)智能決策、全透明的生產(chǎn)現(xiàn)場管理和端對端智慧物流中臺，均是在“大數(shù)據(jù)”中挖掘出了“大價值”。

以能源管理為例，以前工廠在夏季用電高峰時段“保生產(chǎn)、保訂單”的壓力很大。然而，整個工廠100多條產(chǎn)線、每天上百種客戶需求，再加上原材料等影響因子，精準(zhǔn)高效的能源管理成了一項難以完成的任務(wù)。為此，工廠開發(fā)了由人工智能驅(qū)動的能源管理系統(tǒng)。這一系統(tǒng)能結(jié)合客戶需求、生產(chǎn)情況、物料、天氣等變量，滾動給出未來7天內(nèi)產(chǎn)線級的能源使用預(yù)測和排產(chǎn)計劃，從而成功解決了用電痛點。工廠的年耗電量也減少了18%。

構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，打造“未來工廠”

“燈塔工廠”建設(shè)是持續(xù)進(jìn)化的過程。從2020年開始，博世長沙工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)入新階段，力求通過充分利用數(shù)據(jù)基礎(chǔ)及5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)，構(gòu)建一個從產(chǎn)品設(shè)計到售后、從原材料采購到交付的生態(tài)系統(tǒng)。

在企業(yè)內(nèi)部，“萬物互聯(lián)”進(jìn)一步形成。張畢生說，博世長沙工廠正在搭建人工智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，構(gòu)建智造生態(tài)，實現(xiàn)包括縮短從開發(fā)到交付的周期、提高制造的敏捷性和柔性、提高市場預(yù)測的準(zhǔn)確性等多重目標(biāo)。通過端對端的物流集成平臺，將數(shù)字化從實體工廠拓展到供應(yīng)鏈上下游。從原材料供應(yīng)、運輸、內(nèi)部流轉(zhuǎn)到生產(chǎn)及貨物出廠，整個流程都由物流中臺通過實時數(shù)據(jù)連接起來，能夠節(jié)省30%的物流成本，減少15%的庫存周轉(zhuǎn)天數(shù)。

作為“燈塔工廠”，博世長沙工廠對供應(yīng)鏈企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型也發(fā)揮著引領(lǐng)作用。據(jù)介紹，廣東有一家上游供應(yīng)商，原本訂單難以保證按時按量交付，在博世長沙工廠的幫助下，這家企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)、裝配環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)互聯(lián)，提高了交付可靠性。

張畢生說，數(shù)字化不僅增強了供應(yīng)商的制造能力，也讓博世長沙工廠能夠更好地了解上游供應(yīng)商的產(chǎn)能、質(zhì)量狀況，從而提升自身的供應(yīng)鏈安全水平。

作為湖南第一家“燈塔工廠”，博世長沙工廠還不斷向當(dāng)?shù)仄渌圃炱髽I(yè)“輸出能力”。不少企業(yè)慕名而來，尋求數(shù)字化轉(zhuǎn)型的解決方案。據(jù)統(tǒng)計，博世長沙工廠累計培訓(xùn)的工程師超過500人次。

在“燈塔工廠”的示范引領(lǐng)下，長沙經(jīng)開區(qū)通過推行智能制造模塊化場景、引進(jìn)和培育智能制造服務(wù)商、建立智能制造評價模型等系列舉措，帶動中小企業(yè)“看樣學(xué)樣”，5G、AI等新技術(shù)在園區(qū)內(nèi)快速落地應(yīng)用。

接下來，博世長沙工廠的愿景是打造“未來工廠”。工廠總經(jīng)理魏彥說，博世長沙工廠將繼續(xù)致力于技術(shù)革新，深度聚焦物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和生產(chǎn)流程自動化、智能化、數(shù)字化，向“未來工廠”的建設(shè)目標(biāo)持續(xù)邁進(jìn)。