數(shù)字工廠是工業(yè)4.0愿景的基礎

1、 數(shù)字工廠是工業(yè)4.0愿景的基礎 “工業(yè)4.0”不僅意味著技術的轉變、生產(chǎn)過程的轉變，同時也意味著整個管理和組織結構的調整。任何一個公司或者國家單打獨斗都不可能改變全球的制造企業(yè)，我們必須放棄孤島式的想法，為變革做好準備。本刊記者 劉俊卿 | 文制造業(yè)對于一個國家的重要性毋庸置疑，各國政府均推出了振興制造業(yè)政策。中國制定“十二五”規(guī)劃提升國家工業(yè)基礎水平，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，加強“兩化融合”，最近我國政府相關部門又在編制中國制造2025規(guī)劃，而美國也提出“制造業(yè)復興”計劃?！肮I(yè)4.0”是由德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術部在2013年漢諾威工業(yè)博覽會上提出的概念。它描繪了制造業(yè)的未來愿景，提出繼以蒸汽

2、機的應用、規(guī)?；a(chǎn)和電子信息技術為標志的三次工業(yè)革命后，人類將迎來以信息物理融合系統(tǒng)（cps）為基礎，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡化、機器自組織為標志的第四次工業(yè)革命。西門子工業(yè)領域驅動技術集團ceo ralf-michael franke在接受本刊記者采訪時，描繪了制造業(yè)的未來、“工業(yè)4.0”時代愿景及西門子的努力。工業(yè)4.0在西門子cei: 西門子對“工業(yè)4.0”的解讀是什么？ralf-michael franke：:在西門子看來，“工業(yè)4.0”有三個要素：第一是跨企業(yè)的生產(chǎn)網(wǎng)絡融合。mes將會起更加重要的作用，自動化層和mes之間的對接會變得更加重要，且更加的無縫化，還能跨企業(yè)來實現(xiàn)柔性的生

3、產(chǎn)。所有的信息都要實時可用，供生產(chǎn)網(wǎng)絡化環(huán)節(jié)使用。第二是虛擬與現(xiàn)實的結合。也就是產(chǎn)品設計以及工程當中的數(shù)字化世界和現(xiàn)實世界的融合，這就使我們能夠滿足生產(chǎn)效率越來越高、產(chǎn)品上市周期越來越短、產(chǎn)品日趨多樣性等帶來的挑戰(zhàn)。第三是信息物理融合系統(tǒng)（cps）。未來的智能工廠中，產(chǎn)品信息都被輸入到產(chǎn)品零部件本身，他們會根據(jù)自身生產(chǎn)需求，直接與生產(chǎn)系統(tǒng)和設備溝通，發(fā)出接下來所需生產(chǎn)過程的指令，指揮設備把自己生產(chǎn)出來。這種自主生產(chǎn)模式能夠滿足每位用戶的“定制”需求。我們將基于強大的制造運行管理系統(tǒng)（mom）來實現(xiàn)靈活的價值鏈管理。客戶可以通過電子數(shù)據(jù)互換（edi）的方式來管理供應商，在庫存達到限值時erp系統(tǒng)

4、會通知供應商補貨，這其中沒有任何人為的干預。產(chǎn)品數(shù)字化不僅局限于商品本身，商品中非常復雜的部件也可以實現(xiàn)數(shù)字化。erp系統(tǒng)可以由此計算出所有的成本，根據(jù)當下機器運轉的情況去確定最大供貨量和最優(yōu)價格。erp系統(tǒng)能做出決策的建議，讓客戶實現(xiàn)與供應商之間的最佳交流。我們在將來肯定會敢于依賴機器，這是“工業(yè)4.0”從愿景到現(xiàn)實的第一步。要實現(xiàn)柔性的制造和生產(chǎn)，降低產(chǎn)品上市的時間，我們仍然需要更多的自動化集成?，F(xiàn)在大家都在用“即插即用”的方式，就像你買一臺新的打印機，把它插在筆記本電腦上就能使用。當一個機器人進入到了生產(chǎn)網(wǎng)絡和系統(tǒng)當中，讓機器人也可以擁有“即插即用”的能力。當然，未來的工廠并不會是“無人

5、工廠”，人將會擔當更有挑戰(zhàn)性的角色，創(chuàng)新、規(guī)劃、監(jiān)督和協(xié)調機器的運作。只有這樣，機器才會按照人的想法進行運轉，制造才會更快、更加高效，才能使用到更好的資源，這是制造系統(tǒng)應該去遵循的原則。cei：西門子是如何布局并參與工業(yè)4.0的？ralf-michael franke：德國在第二次世界大戰(zhàn)以來，一直是被各個國家所效仿的對象。我們相信這一點會持續(xù)不變一直往前走。所以，“工業(yè)4.0”得到了默克爾的極大支持。這個就像中國的“十二五”規(guī)劃一樣，是德國政府的一項規(guī)劃。規(guī)劃不僅是政府參與，大的一些企業(yè)都參與進來，作出對未來藍圖的展望。西門子在其中起到非常大的作用，主要包括整體工業(yè)4.0框架的搭建，包括提出

6、需要什么樣的設備和什么樣的網(wǎng)絡，西門子深深參與其中。7年前西門子收購了一家美國軟件公司，這家公司主要做產(chǎn)品的設計和仿真技術，我們主要把收購的軟件和西門子現(xiàn)有工業(yè)軟件融合在一起。此后，我們不斷收購了一些其他的軟件公司，盡量把他們融合在一起。西門子正式推出“工業(yè)4.0”這一概念是在2年前漢諾威的展會上。今年我們做了更大范圍的推廣，我們在展臺上布置了真實的“工業(yè)4.0”工廠流程。在實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的路途中，有一些是已經(jīng)實現(xiàn)了。但是這依然是“工業(yè)4.0”歷程的開始，未來還需要1020年的發(fā)展歷程，來實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的愿景。西門子愿意進一步加大在這方面的投資，找一些愿意和我們合作的客戶，一起來嘗試新

7、的技術，共同實現(xiàn)理想?？梢哉f，只有“工業(yè)4.0”是實現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)制造的唯一路徑，沒有其他的方式方案。我們也注意到，我們的競爭對手，也在就這些方面做出一些事情。cei：美國ge提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這一戰(zhàn)略與西門子正在實施的“工業(yè)4.0”有何差別？ralf-michael franke：只是名詞不同，沒有本質的區(qū)別。實現(xiàn)能力或許也不同，因為西門子是唯一一個軟件硬件都齊全的公司。cei：在中國有虛擬制造、智能制造、數(shù)字制造等概念，西門子總在談數(shù)字工廠，德國有這些概念嗎？西門子在“工業(yè)4.0”方面取得了哪些成績？ralf-michael franke：我們沒有那么多名詞，只有數(shù)字工廠。我要強調“工業(yè)4.

8、0”現(xiàn)在還只是一個愿景，如果有哪家企業(yè)告訴你我們工廠當中已經(jīng)實現(xiàn)了“工業(yè)4.0”，大家聽到這樣的說法一定要小心謹慎。這個愿景可能要通過今后10年、15年乃至20年的努力才能完全成為現(xiàn)實，但是“工業(yè)4.0”的一些構建模塊今天已經(jīng)具備，有一些先行的企業(yè)已經(jīng)部署了“工業(yè)4.0”的一些構建模塊。比方說西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)和研發(fā)基地，就已經(jīng)完全把數(shù)字化工廠變成現(xiàn)實展現(xiàn)在大家的面前，而數(shù)字化工廠也是未來實現(xiàn)“工業(yè)4.0”愿景的重要基礎。cei: “工業(yè)4.0”更加強調協(xié)作，這是為什么？ralf-michael franke：“工業(yè)4.0”不僅僅意味著技術的轉變、生產(chǎn)過程的轉變，同時也意味著整個管理

9、和組織結構的調整。我們必須放棄孤島式的想法，要為變革做好準備。我們認為任何一個公司或者國家單打獨斗都不可能改變全球的制造企業(yè)，這就需要我們大家進行協(xié)作，各個企業(yè)、學科、行業(yè)都要進行合作。今天我們不光要強調員工的生產(chǎn)效率，整個企業(yè)在資源和能源利用上也要更加高效。我們今天不僅要提高生產(chǎn)速度，還要縮短產(chǎn)品從創(chuàng)意產(chǎn)生到上市的時間，并滿足客戶更加復雜的需求。這些挑戰(zhàn)使得制造業(yè)面臨著前所未有的快速變化，在這新的世界當中，過去的方法或秘訣已經(jīng)不再能夠帶來持久的競爭優(yōu)勢了。網(wǎng)絡化的生產(chǎn)和數(shù)字化的制造正在成為決定成敗的關鍵，對于離散工業(yè)和過程工業(yè)而言都是如此。所以我們要把現(xiàn)實的制造和虛擬的呈現(xiàn)完美地結合在一起。

10、現(xiàn)實與虛擬生產(chǎn)相融合得益于創(chuàng)新的軟件和強大的硬件。產(chǎn)品生命周期軟件可以優(yōu)化整個產(chǎn)品的生命周期，從最初的產(chǎn)品設計、生產(chǎn)規(guī)劃，一直到生產(chǎn)實施，并最終服務于用戶。大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)這些技術都會用到第四次工業(yè)革命當中，但是第四次工業(yè)革命的范圍又超過了這些技術本身。最終我們會看到制造業(yè)的未來有更多長足的進展，可能在接下來的10到20年當中進一步推動“工業(yè)4.0”愿景的實現(xiàn)。cei：當前實現(xiàn)“工業(yè)4.0”面臨的最大挑戰(zhàn)是什么？ralf-michael franke：最大的挑戰(zhàn)不在于科技，而在于人們設計生產(chǎn)產(chǎn)品的方式，也就是人觀念的改變。最關鍵的是利用新的科技，去訓練和培養(yǎng)人怎樣從生產(chǎn)設計，到工程實施

11、以及生產(chǎn)實施，到最后服務的整個環(huán)節(jié)，要他們都能實現(xiàn)一些合作，才能把事情做好。cei：德國制造業(yè)離“工業(yè)4.0”還有多大差距？在德國西門子有示范工廠，如果絕大多數(shù)的同類工廠都達到示范工廠的水平，需要多久？ralf-michael franke：實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的速度絕對不取決于我們用多少人，而在于持續(xù)的投入和創(chuàng)新。需要多久？我想應該是20年，因為示范工廠不只取決于本身，還取決于供應商，需要整個產(chǎn)業(yè)鏈的配合。當然，單純的復制也是不管用的，不同的企業(yè)流程不一樣。西門子已經(jīng)傾盡所能。不是說20年后我們有多少個數(shù)字化工廠，而是20年以后數(shù)字化工廠變成標準。在德國數(shù)字化工廠拓展得可能更快一些，在德國我們

12、壓力很大，人工土地成本都很高，所以我們必須變得更加有效率?！肮I(yè)4.0”在中國cei：西門子與中國政府有沒有可能在這個層面有合作？ralf-michael franke：這種可能性是完全存在的，我們和中國有關政府部門保持密切溝通。此前工業(yè)和信息化部部長參觀了我們在德國的安貝格工廠，看到了我們數(shù)字化工廠已經(jīng)從一個理念成為現(xiàn)實。中國工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了一個新階段，中國制造的產(chǎn)品越來越先進，像高鐵、計算機、先進機械、汽車、飛機和宇宙飛船，對于中國的制造業(yè)和工業(yè)來說一切皆有可能，都有能力去制造。另外非常重要的一點，在中國我們能夠看到全球制造業(yè)發(fā)展的各個階段，在中國都在以不同的形式存在。有些制造企業(yè)還處在“

13、工業(yè)3.0”的階段，有些企業(yè)在向“工業(yè)4.0”過度的歷程上已經(jīng)走到了非常前沿的位置。中國要實現(xiàn)自己的“工業(yè)4.0”，也需要中國政府有和德國一樣相應的戰(zhàn)略的推出。從西門子的角度來說，我們有范圍非常廣泛的各種各樣的產(chǎn)品服務解決方案，能夠滿足處在工業(yè)化不同階段的需求，從工業(yè)化3.0到工業(yè)化3.x以及面向未來的各個不同的發(fā)展階段。對于中國和中國的廣大客戶，西門子是涵蓋范圍非常廣的合作伙伴，可以和中國廣大的客戶攜手同行，共同去實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的愿景。cei：當前信息安全受到前所未有的重視，西門子是如何在“工業(yè)4.0”時代保證工業(yè)信息安全？ralf-michael franke：信息安全對于“工業(yè)4.0

14、”是非常重要的。西門子在這方面做了很多工作，不只是在工廠設備之間加強了防護，同時在設備與中央處理之間，我們也做了防護。今后我們將進一步加強工業(yè)領域安全的防護。所以在通往“工業(yè)4.0”的路上持續(xù)提高信息安全防護水平是保障我們實現(xiàn)目標的很重要的方面。信息安全并不是可以作為自動化解決方案當中的一個完全標準化或單點產(chǎn)品，并不是采購過來就能夠解決問題的。在工業(yè)信息網(wǎng)絡當中，每一個參與者都要采取一系列的措施、遵循一系列行為的規(guī)則來確保網(wǎng)絡連接的安全。對于每一個客戶、每一個裝機點來說，都要決定他們需要何種類型的連接或者是通訊，并且去判斷在特定的連接通訊模式當中所存在著的對于it的威脅、對于信息安全的威脅。然

15、后再去找到正確的解決方案，對系統(tǒng)進行正確的設置，制定正確的流程、策略，對于人員進行正確的培訓，培養(yǎng)所有網(wǎng)絡參與者的正確行為來確保信息安全。實現(xiàn)工業(yè)信息安全，不僅要靠西門子的產(chǎn)品以及解決方案當中的一些組件，同時也要依賴大量的服務，包括一些咨詢服務，幫助客戶去設定正確的流程、策略，對人員進行培訓，從而確保這種工業(yè)信息的通信是安全可靠的。cei：中國在實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的路上，西門子能夠提供哪些幫助？ralf-michael franke：140多年前西門子開始在中國的業(yè)務。中國一直以來都是西門子最重要也最重視的市場之一。多年來，我們見證并參與了中國工業(yè)幾乎所有領域的發(fā)展。如今，僅西門子工業(yè)業(yè)務領域，就在中國成立了8個研發(fā)中心，18個運營公司和41個銷售辦事處，設計和制造符合中國制造業(yè)市場需求的產(chǎn)品。我們與眾多企業(yè)建立了深厚友誼和合作伙伴關系。對于西門子來說中國是極其重要的市場，是西門子第二大海外市場。我們在中國已經(jīng)擁有近32000名員工，既為中國市場服務，也把先進的產(chǎn)品和解決方案以中國為基地向全球出口。我們在中國設立了76家運營公司，我們在中國各地都得到了歡迎和認可。以青島啤酒為例，1903年，西門子在青島啤酒成立之初提供了第一臺電機，成為中國自動化釀造的先驅之一，這臺電機運行了百年之久；之后，我們又提供了simatic pcs 7系控制系統(tǒng)和braumat釀造