博世“灯塔工厂”智能制造的前世今生

2023-08-25

湖南日报·新湖南客户端记者李智通讯员何艳

“请注意倒车！请注意倒车！” 顶部的红色小警示灯不断闪烁，侧面的长灯管根据路况不断在黄色和绿色之间变化。 一辆一人高的AGV无人车装载着一个大货箱，灵巧地滑行。 当遇到工人时，它会灵活地避开工人和其他AGV车辆。 ，AGV稳定地运送货物……走进博世长沙的生产车间，智能化生产的场景扑面而来，让人不得不佩服人类先进制造的高度。

这是博世集团在华中地区设立的第一家工厂。 2022年，该工厂将被评选为全球“灯塔工厂”。

日前，博世长沙工厂生产技术总监张必胜和同事们向记者介绍了这座“灯塔工厂”的智能制造历程。

“灯塔工厂”智能制造的前世今生

博世长沙工厂的智能制造进程主要经历了三个阶段。 该工厂于2015年开始尝试工业互联，着手建设湖南省首条工业4.0示范线，并于2017年投产。产品为汽车ABS防抱死制动电机。 该生产线所有工位均接入MES（制造执行系统），实现每台电机的全程追溯。

张必胜回忆道：“与传统生产线相比，生产效率提高了30%，质量损失降低了30%，操作人员数量减少了80%，换模时间也减少了30%。” 30%。同时记录每个加工过程的各种参数，为我们带来宝贵的数据财富。”

2017年至2019年，博世长沙工厂进入智能制造第二阶段。 这一阶段主要以智能化升级为主，包括原有生产线的智能化改造升级，以及基于生产线互联的数据互联。 同时，还致力于实现物流的智能化、透明化，并开发了一系列解决方案。 此次智能化升级为博世长沙工厂带来了非常好的数据基础。

从2020年开始，博世长沙工厂进入智能制造第三阶段，即构建解决方案生态系统阶段。 通过充分利用扎实的数据基础和一些前沿技术（如5G、大数据、人工智能等），我们努力构建敏捷、快速、灵活的从产品设计到售后的全价值流程。销售，从原材料采购到交付智能数字生态系统。

数字化解决方案直击行业痛点

在博世长沙工厂，似乎一切都可以数字化。

博世长沙工厂有一个非常清晰的企业愿景：未来工厂，或者FoF（的）。 它应该具备六大要素：流程自动化、数字化、互联化、灵活性、人工智能和可持续发展能力。 在博世长沙工厂，无论生产管理还是物流检验等，都通过数据互联实现效率最大化。

张必胜介绍的第一个应用案例是博世长沙工厂的设备预测维护系统。 数据分析团队通过深度学习算法，对产线设备的实际情况和历史数据进行分析，构建数据模型，从而有效预测设备可能发生的故障，实现设备从预防性维护到预测性维护的转变维护。 该系统的使用节省了19%的维护时间和25%的维护成本。

第二个应用案例是长沙博世自主研发的人工智能驱动的生产能源管理系统。 “我们可能都遇到过这样的情况：在准备生产计划时，突然被告知用电负荷不能超过上限。因此，为了满足客户交付工业能耗管理系统厂家，我们开发了基于人工智能算法。” 张必胜表示，该系统以随机森林为主要算法模型，可以结合客户需求及预测、生产计划、天气状况、温湿度等多种业务和环境因素，将能耗情况进行滚滚。未来7天内的生产线水平预测和生产调度。 如果预测精确到小时，平均绝对百分比误差仍低于 3.2%。 该系统帮助博世长沙工厂每年减少18%的电力消耗，减少14%的二氧化碳排放。

这是一个自我发展的数字工厂。 多年来，面对行业面临的痛点，我们不断开发出行之有效的数字化解决方案。 “这首先是因为我们有非常清晰的企业战略和非常扎实的数据基础，然后我们率先大胆地使用一些新技术来帮助公司实现数字化转型。”

积极推动长沙汽车产业发展

博世集团是全球最大的汽车技术供应商，以其创新、尖端的产品和系统解决方案而闻名。 来到长沙以来，博世积极发挥自身优势，带动长沙汽车产业链上下游企业协同发展。

张必胜认为，博世长沙工厂首先提升了长沙汽车产业链数字化先进技术的应用能力。 随着物联网、5G、人工智能等新一代信息技术与制造业深度融合，应用范围不断拓展至产品研发和生产的核心环节。 在此过程中，依靠技术创新的积累，缩短了产品研发周期，提升了智能制造能力。 持续改进，快速响应市场波动，持续高标准满足客户需求。

同时，博世长沙工厂也提高了公司供应链的弹性。 在供应链重要性日益凸显的今天，提升供应链水平、深度整合全产业链资源、联动上下游企业适应市场需求变化是保持供应链稳定的重要环节。企业数字化转型升级，重塑竞争优势。

此外，还可满足大规模量化、小批量多批次生产的需求。 这也意味着数字化转型需要从用户、产品、管理、效益等多个维度综合考虑，积极探索适合自身发展的数字化道路，从而激发工业数字化转型的无限潜力。

博世长沙工厂也提升了汽车产业链绿色可持续发展的能力。 随着全球对气候问题的关注，发展绿色经济迫在眉睫。 “双碳”进程逐步推进，我国经济发展面临新机遇。 企业越来越重视能源的高效合理利用，这也将促进可持续发展。

张必胜表示，博世长沙作为“灯塔工厂”，将持续致力于技术创新，聚焦工业互联、生产过程自动化RPA、人工智能、数字孪生等领域，用数字技术改变传统产品从开发到交付。 优化流程，实现柔性、敏捷，快速适应市场需求，构建智能制造价值链和智能生态系统，持续向“博世长沙未来工厂”目标迈进，助力中国先进制造业领跑世界。

工厂内的智能AGV可承载从小螺丝到整车的生产物料

一汽解放J7整车智能工厂应用大量智能设备

生产线上大量传感器，精准实现能源数字化和自动化管理

2021年12月14日，一汽解放J7整车智能工厂在长春竣工。 自此，这座商用车智能制造的“超级工厂”，让一汽解放全速融入高端化、智能化、国际顶级汽车智能制造赛道，也增添了新的引擎为我省汽车产业转型升级。

J7整车智能工厂位于中国一汽厂区，占地5.55万平方米，总投资11.25亿元，设计年产能5万辆。 2020年6月破土动工，在我省和长春市的大力支持下，这座世界级商用车“智造”制造基地创造了当年立项、当年开工、当年竣工的纪录当年，建设工期仅500多天。 该工厂建成投产后，新增产能5万辆，一汽长春基地总产能达到15万辆。

在这个工厂里，国际领先的设计和制造理念随处可见。 质量过程100%数字化智能可控； 物流配送100%无人化； 核心指标100%满足可视化操作。 智能工厂集自动化、柔性化和数字化智能于一体。 在生产、质量、装备、物流、能源全过程中广泛应用数据采集分析、智能信息推送、智能决策等前沿技术。 它见证了许多个“行业第一”的诞生。

值得一提的是，一汽解放J7整车智能工厂位于一汽解放老厂区。 65年前，正是在这里诞生了中华人民共和国第一辆汽车——解放CA10卡车，结束了我国不能生产汽车的历史。

自动化生产柔性“手”

走进一汽解放J7整车智能工厂，与传统商用车工厂完全不同的“科幻”风格带来强烈的视觉冲击。 整个车间的人流不再密集，取而代之的是智能AGV机器人、机械化自动输送线、柔性机械手。 耳边不再听到装配机械的轰鸣声，而是物流配送带、自动化装配线和舒缓的提醒音乐的轻微声音。

“过去采用拧紧、灌装等人工操作，现在采用智能工艺装备和数字控制技术，实现‘一车一单’的制造模式，每下线的车辆都有拥有自己的数字文件，整个生命周期的质量都可以跟踪和追溯。” 一汽解放技术开发部数字化制造总工程师颜文龙说。

一汽解放J7整车智能工厂拥有底盘装配、底盘喷涂、驾驶室装配、整车装配等核心工序。 其行业领先的工艺布局，采用世界一流的智能装备和最新数字化技术，智能制造能力达到世界一流水平。

工厂采用大量智能设备，自动化、柔性化水平大幅提升，可满足重卡多平台产品的生产。 多项技术应用达到行业领先水平抚顺智慧工厂能耗管理系统，如：轮胎自动装配、车架智能三维编组分拣、整车ECAS在线智能标定等，作业生产效率提升与传统卡车生产线相比提高10%以上。

拧紧、灌装、检测等关键质量控制点采用智能工艺装备和数字化控制技术，实现“一车一单”制造模式，通过“任务下发-作业执行-结果反馈-归档”实现全流程“溯源”数字化、智能化管理极大提升过程质量保障能力，质量100%智能可控、可追溯。

灵活敏捷的“脚”

AGV物流机器人在汽车制造领域并不罕见。 在一汽红旗工厂已得到广泛应用。 然而，一汽解放J7整车智能工厂使用的AGV却带来了新的认知和震撼。

工厂内的AGV满载着各种标准件、轮胎、车身部件，在生产线上穿梭，自动寻路、避障、停车等待行人，将物料装载到各个生产节点。 但更令人惊讶的场景是，一辆AGV正缓慢地搬运J7卡车车体，甚至两辆AGV可以搬运一辆基本组装好的车辆到生产节点。

如何有效配送庞大的整车零部件乃至整车，是重卡智能制造必须突破的一道坎。 与乘用车领域的轿车、SUV等车型相比，J7重卡自重约6.8吨，是名副其实的“钢铁巨兽”。 一汽解放J7整车智能工厂实现了自动化无人配送的顺利进行。

纵观整个工厂，底盘装配、整车装配等线体均采用位置可变、布局可调的线体AGV，显着提高了生产线的柔性水平，具有更高的柔性，减少非正常停机时间。 生产效率提高5%-10%。 采用智能AGV和机械化自动输送线进行物料配送。 共配备物流AGV超过200辆。 信息系统根据分配任务，智能调度AGV执行任务。 增加了 55%。

智能管理智慧“大脑”

区别于传统的生产模式，一汽解放J7整车智能工厂按照智能制造的发展理念，依托数字化、网络化、智能化技术，构建了行业领先的数字化、智能化运营体系。

现场工作人员介绍：“基于国际先进卡车制造工艺，采用国际一流智能装备，融合现代信息技术，多项智能技术国际国内领先，一汽解放J7车辆智能工厂代表了最先进的水平”。中国汽车制造技术的整合和实力的增强。”

工厂广泛应用工业互联网技术，通过数字化系统建设，打通产品、订单、制造三大数据流，订单直达工厂，带动工厂智能排产。 真实性能智能执行，数字化指令有效指导定制产品的高质量生产。

工厂内部布置了大量的传感器。 系统实现对变电站、组合空调、智能照明、空压机、油品等的实时监控，并根据实时数据监控自动调整控制策略，精准实现能源数字化和自动化管理。 能源消耗降低20%，碳排放减少660吨/年。

先进、创新、精益、高效的一汽解放J7整车智能工厂，打造了商用车制造从“制造”到“智造”快速发展的典范，植入智能基因，让高端技术得以落地。 承载着振兴民族工业的理想，承载着品牌自力更生的决心，将不断提升一汽解放“中国第一、世界一流”企业的竞争力，为吉林制造插上腾飞的翅膀。 （华泰来）