【典型案例】博世的数字化技术应用与实践
2021-01-20 来源：智造苑
博世Feuerbach工厂是全球最大的单体生产工厂，也是博世最古老的工厂之一，1万多名员工在此进行柴油机共轨系统零部件生产及总装、汽油机系统零部件生产、非标自动化设备生产等工作。
在Feuerbach工厂的高压共轨油泵CP4生产车间和装配车间，拥有CP4壳体的5条自动化生产线和装配线，数字化技术在其设备在线监测和预测性维护、能源监测和节能、智能物料超市、生产数据可视化、安全的协作机器人等方面都有广泛的应用。
「 1. 设备在线监测和预测性维护 」
为了对CP4壳体生产线加工机床主轴的生产状况进行有效监测，实现主轴的预测性维护，博世对机床设备实施了数字化管理，在每一个主轴上安装了4个传感器，采集主轴运行的参数，对机床运行状态和效率进行实时监控，并基于大数据分析进行机床故障诊断，包括：机床是否在加工、主轴是否有异常，主轴是否需要更换等。博世以前对机床的主轴采取的是预防性维修方式，3个月定期更换一次，现在通过加装传感器，大大提高了主轴的使用寿命，减少了机床停机时间，降低了备品备件数量，博世主轴库存减少了25%，生产效率提升了5%。另外，Feuerbach工厂还可以实时监测到捷克油泵工厂的生产情况。
「 2. 能源监测和节能 」
博世通过自动化采集能耗监测点的能耗和运行数据，实现了对全厂能耗的统一管理和监控。基于能源监测系统，博世可以全方位查看每一个点的能耗情况，包括每一台设备、每一个工位、每一天的能耗；可以通过对一段时间的能耗大数据分析，获取每一个部位在某一个时间段的能耗特征和参考值，当某个能源点出现异常增高时，说明该能耗点所对应的设备出现了问题，即进行相应的诊断和排查；通过对同一产品在不同产线上加工时能源使用情况的分析与对比，寻找生产环节中的节能潜力，实现产线能耗优化；可以实时计算每个能源点的价格，将能耗降低指标折算到每一台设备，进而完成年度节能目标。
「 3. 智能物料超市 」
在装配车间，应用了智能物料超市（图1）。基于无线射频识别技术（RFID），设备能够自动识别超市料架上的商品型号、数量等信息，并能通过操作台上显示器显示的红、绿不同颜色，帮助工人准确的将物料放到正确的位置，一旦出现错误还可以给予提示和预警，大大提高了工人工作效率，确保了线边物料的高效和准确。
图1 博世Feuerbach工厂智能物料超市
「 4. 生产数据可视化 」
Feuerbach工厂通过ActiveCockpit实现生产数据可视化的应用。ActiveCockpit是博世力士乐开发的一套生产管理系统，它将生产过程数据及信息，包括生产计划、质量数据管理等信息，实时处理并显示，如自动生成报表、自定义生产数据汇总视图等（图2）。相比传统的手动调取生产数据、打印出来并粘贴在看板上，这种方式更快捷、更清晰，实时数据还可以让企业即时优化生产流程，使生产管理变得更高效。另外，在检测生产线，工人通过佩戴集成多功能扫描仪的工作手套（支持1D/2D条形码、RFID等数据的读取）完成重要的检测工序。通过这种手套代替传统的枪式扫描仪，改善了检测人员的工作环境，能更好地发挥工人的能动性。
图2 博世通过ActiveCockpit实现生产数据可视化
「5. 协作机器人APAS 」
APAS是在发那科（FANUC）机器人基础上增加了一件黑色的“衣服”（图3），这件外衣是触觉检测装置，当触碰到人时能够自动停止。另外，APAS有一个电子围栏，当人靠近时，机器臂会自动减速，甚至停止运作，当人离开时又立刻自动恢复高速运作，确保安全协作。
图3 APAS自动化生产辅助系统
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