在制造業(yè)大亨西門子看來，數(shù)字化工廠將是制造業(yè)的未來。
近日，當《中國科學報》記者走進西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地(以下簡稱西門子成都工廠)時也不禁感嘆：這里確實像是一座“未來工廠”——寬敞的廠房里只有二三十名工人在工作，大多數(shù)工序都是自動完成的。
要知道，該廠籌建時，當?shù)卣淖畲笤竿窃黾泳蜆I(yè)。而采用了數(shù)字化制造技術(shù)的工廠雖然員工數(shù)量遠低于預(yù)期，卻帶來了更大的驚喜：它是西門子在德國以外的首家數(shù)字化工廠，也許在不久的將來，還將成為中國首家符合“工業(yè)4.0”要求的工廠。
工業(yè)4.0是今年的一大熱詞。其實，不管是全美制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)、德國工業(yè)4.0，還是正在醞釀的《中國制造2025》規(guī)劃，都說明了一個問題：下一輪工業(yè)升級已經(jīng)提上日程。
“透明工廠”
來到“天府之國”，連西門子的生產(chǎn)線造型都別致起來——外形頗似“回轉(zhuǎn)壽司”。而當記者近距離觀察之后，才發(fā)現(xiàn)其真正的魅力——員工在需要物料時，不必去倉庫選取，只要輕觸面前的電腦顯示屏，所需物料就會自動準確地送來，其“點餐送餐”的客戶體驗甚至強于真正的回轉(zhuǎn)壽司。
當然，數(shù)字化帶來的革命性改變遠不止如此。西門子成都工廠實現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計到制造、物流配送全過程的高度數(shù)字化。
所謂“數(shù)字化”，其實不難理解。這里的每件產(chǎn)品都有自己的數(shù)據(jù)信息，貫穿研發(fā)、生產(chǎn)、物流的各個環(huán)節(jié)，實時保存在數(shù)據(jù)平臺中。而這座工廠的運行，正是基于這些數(shù)據(jù)和貫穿產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的五大系統(tǒng)，實現(xiàn)了無縫的信息互聯(lián)，打造出了所謂的“透明工廠”。
“數(shù)字化的第一步就是讓工廠透明起來，沒有透明就沒有數(shù)字化。”西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地卓越運營部經(jīng)理戴霽明告訴《中國科學報》記者，數(shù)字化制造不僅是生產(chǎn)數(shù)字化，更是整個產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化。
實際上，如何實現(xiàn)研發(fā)和生產(chǎn)的無縫銜接是所有企業(yè)的共同課題。數(shù)字化工廠用技術(shù)手段打通了從研發(fā)到生產(chǎn)、物流的全部鏈條，所有的圖紙、產(chǎn)品流、數(shù)據(jù)庫、物料流等都可以用數(shù)字手段模擬實現(xiàn)，通過數(shù)據(jù)共享避免了信息傳輸壁壘，實現(xiàn)生產(chǎn)和研發(fā)的互動。
此外，西門子成都工廠還實現(xiàn)了柔性生產(chǎn)和混線生產(chǎn)，一條生產(chǎn)線可以同時生產(chǎn)4種型號的產(chǎn)品，小批量也能生產(chǎn)，真正實現(xiàn)定制化。過去，生產(chǎn)線對產(chǎn)品一致性要求很高，大部分生產(chǎn)線每年只生產(chǎn)一種產(chǎn)品，而現(xiàn)在的市場趨勢是訂單多元化、零散化。“這種生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自我優(yōu)化帶有一定工業(yè)4.0特色。”戴霽明評價稱。
實際上，傳統(tǒng)工廠如果要實現(xiàn)混線生產(chǎn)，極易出現(xiàn)差錯，而西門子全集成自動化解決方案在很大程度上替代了人類的大腦、視覺和手臂，大量工作由后臺數(shù)據(jù)庫和計算機完成。據(jù)悉，成都工廠產(chǎn)品的一次通過率可達到99%以上;產(chǎn)品交貨時間比西門子其他中國工廠縮短了50%。
高效、柔性、快速，這就是數(shù)字化為制造業(yè)帶來的變化。
工業(yè)4.0之路
西門子成都工廠在德國的姊妹工廠——安貝格電子制造工廠(EWA)今年9月剛剛迎來成立25周年紀念。
多年以來，科學家一直在探討未來制造業(yè)將發(fā)生哪些變化，盡管他們得出的遠景不盡相同，但都基于一個共識：端對端的數(shù)字化。EWA正是這樣一所工廠。
在EWA，生產(chǎn)設(shè)備和計算機可以自主處理75%的價值鏈，只有剩余1/4的工作需要人工完成。自建成以來，EWA的生產(chǎn)面積沒有擴張，員工數(shù)量也幾乎未變，產(chǎn)能卻提升了8倍，平均1秒即可生產(chǎn)一個產(chǎn)品。同時，產(chǎn)品質(zhì)量合格率高達99.9988%，全球沒有任何一家同類工廠可以匹敵。
西門子股份公司首席技術(shù)官魯思沃認為：“我們目前采用的生產(chǎn)方式在不久的將來一定會成為眾多制造廠所遵循的標準。”西門子股份公司總裁兼首席執(zhí)行官凱颯則指出，EWA指明了未來工業(yè)4.0時代制造業(yè)的發(fā)展方向。
EWA建于1989年，起初只是一家普通的工廠，但后來不斷采用自動化和數(shù)字化技術(shù)，結(jié)合西門子全球300多家工廠總結(jié)的生產(chǎn)經(jīng)驗，并創(chuàng)造出工具來持續(xù)改善，直到最近幾年，才正式定義為“數(shù)字化工廠”。
這也解釋了為什么數(shù)字化工廠會誕生在西門子。
“西門子立足制造，不喜歡外包，通過數(shù)字化方式來避免人的差錯已經(jīng)成為一種企業(yè)文化和追求。”戴霽明說。
實際上，為了實現(xiàn)數(shù)字化制造，西門子布局已久。傳統(tǒng)印象中，西門子是一家硬件公司。但現(xiàn)在，西門子在全球擁有軟件開發(fā)人員1.75萬名，其數(shù)量甚至可以媲美世界頂尖的軟件公司。目前，全球最大的20家航空企業(yè)中，19家使用了西門子的控制軟件;25家最大的整車企業(yè)中，超過20家使用了其管理系統(tǒng)。
要說轉(zhuǎn)型，西門子早已邁上了通向工業(yè)4.0的大道。不過目前西門子高層普遍認同：要真正實現(xiàn)工業(yè)4.0，至少還需要10年的時間。
助力中國制造業(yè)升級
金融危機之后，傳統(tǒng)制造業(yè)正在世界范圍內(nèi)“王者歸來”，我國也試圖抓住新一輪工業(yè)革命的機遇，從工業(yè)大國轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)強國。
但是，一個現(xiàn)實的挑戰(zhàn)是：低廉的勞動力成本已經(jīng)不再是“中國制造”在全球市場上的優(yōu)勢，制造企業(yè)對于變革的需求尤為迫切。
眾多在華跨國公司也都經(jīng)歷過降低成本來貼近中國用戶需求的歷程。西門子(中國)有限公司高級副總裁兼中國研究院院長朱驍洵告訴《中國科學報》記者：“這條路最終的方向是以中低端產(chǎn)品為主要的創(chuàng)新目標，但也容易走入一個陷阱——如果創(chuàng)新永遠被成本所束縛，其方向必然有限。”
在朱驍洵看來，數(shù)字化創(chuàng)新“相當有意思”，因為它可以打破成本對創(chuàng)新的限制。
例如，國內(nèi)某制造企業(yè)近日開始向國外出口產(chǎn)品，隨著出口量增大，售后服務(wù)成為大難題，人力成本的增長已經(jīng)遠遠超出盈利的邊界。通過同西門子的合作，該企業(yè)對生產(chǎn)線進行數(shù)字化改造，今后，所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)將實時傳輸?shù)皆破脚_，不再需要售后服務(wù)人員守在生產(chǎn)線上，大大節(jié)省了人力成本。
戴霽明指出，應(yīng)對“制造2025”有三大難點：穩(wěn)定質(zhì)量、按時交貨和控制成本。為了增強企業(yè)競爭優(yōu)勢，必須盡可能地縮短產(chǎn)品上市時間。而通過數(shù)字化的工廠規(guī)劃，可以減少產(chǎn)品上市時間至少30%;通過優(yōu)化規(guī)劃質(zhì)量，可以降低制造成本13%;在新產(chǎn)品上市比例、營運利潤率等多個方面，數(shù)字化工廠的指標均遠遠高于傳統(tǒng)制造企業(yè)。
“數(shù)字化不止是西門子的發(fā)展方向，也是整個社會的大趨勢。對西門子來說，在中國的數(shù)字化創(chuàng)新好戲剛剛開始。”朱驍洵說。
數(shù)字化制造帶來的不只是炫目的科技，還有實實在在的收益和支撐企業(yè)長遠發(fā)展的競爭力，并支持未來中國制造可持續(xù)發(fā)展。西門子成都工廠只是一個縮影，中國制造業(yè)的數(shù)字化藍圖正慢慢展開。
摘自 中國科學報
