西門子在華首個(gè)數(shù)字化工廠

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1月22日，“工業(yè)4.0”這一前沿概念首次被寫進(jìn)佛山市委全會(huì)的報(bào)告。在工業(yè)4.0的時(shí)代圖景下，制造業(yè)正在發(fā)生一場(chǎng)怎樣的變革？作為制造業(yè)基礎(chǔ)組織單元的“工廠”，將會(huì)迎來一次怎樣的顛覆？變革的時(shí)代，新鮮的概念、前沿的理念層出不窮。而一個(gè)有說服力、有參照價(jià)值的樣本，或許能給身處變革大潮之中的佛山，帶來更多鮮活的印象與具象的感觸。在距離佛山數(shù)千公里外的成都市西北角，距離郫縣縣區(qū)3公里處，坐落著一座看似普通的“特殊工廠”。這座正式投產(chǎn)僅一年多的工廠內(nèi)，設(shè)置了一個(gè)由各種系統(tǒng)組合而成的全集成自動(dòng)化流程展示圖。展示圖中，工廠的處理系統(tǒng)相當(dāng)于大腦，連接網(wǎng)絡(luò)如同它的神經(jīng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就像是肌

2、肉，傳感器就相當(dāng)于眼睛和鼻子。事實(shí)上，這個(gè)仿如人體系統(tǒng)一樣的工廠內(nèi)，“數(shù)據(jù)”是從研發(fā)到生產(chǎn)到管理和配送，每個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)器間溝通的“語言”。這樣一座以數(shù)字化為中心，通過自動(dòng)化設(shè)備和各種軟件互聯(lián)互通的工廠，正是西門子在中國(guó)設(shè)立的首家數(shù)字化工廠-西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地（SEWC）。近日，帶著為佛山“智能制造”尋找樣本，為“車間進(jìn)化”探訪案例的意圖，南方日?qǐng)?bào)記者前往成都，實(shí)地揭秘一座短短一年內(nèi)就接待了4000名考察訪客的前沿工廠。自動(dòng)化工廠“被想象成人體”西門子成都數(shù)字工廠在投產(chǎn)后意外地成為了“景點(diǎn)”，甚至EMBA課程也把它列入其中當(dāng)成一個(gè)案例研究。這座強(qiáng)調(diào)“數(shù)字化”的工廠，首先是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了

3、全集成自動(dòng)化的“人體”，相比同類型普通工廠節(jié)省人員近50%，最大程度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的物流配送。這不僅節(jié)省了占地和勞動(dòng)力，還如同一個(gè)“聰明的小護(hù)士”，知道什么時(shí)候要給“醫(yī)生”（工廠）遞怎樣的“手術(shù)刀”（物料）。當(dāng)迎來一個(gè)又一個(gè)的參觀者時(shí)，西門子也感到有些意外。這座占地35300平方米，外形與普通工廠無異，被西門子命名為“工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地”（以下簡(jiǎn)稱“SEWC”）的全新工廠，在一年半前正式投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。對(duì)外開放后，這座由西門子在中國(guó)設(shè)立的首家，也是唯一一家數(shù)字工廠，意外地成為成都高新區(qū)內(nèi)一個(gè)新“景點(diǎn)”?！皬?013年9月正式運(yùn)營(yíng)起，一年內(nèi)相繼來參觀的人就達(dá)到4000人?！蔽鏖T子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品

4、成都生產(chǎn)研發(fā)基地卓越運(yùn)營(yíng)部經(jīng)理戴霽明對(duì)南方日?qǐng)?bào)記者表示，這些慕名而來的訪客來自美國(guó)、以色列、中國(guó)等，包括官員、企業(yè)家、客戶等，甚至一些大學(xué)也把SEWC列入EMBA課程的一個(gè)研究案例。事實(shí)上，作為西門子在全球建立的首家數(shù)字工廠，德國(guó)安貝格工廠建于25年前。但僅用一年多的時(shí)間，位于成都的SEWC的生產(chǎn)質(zhì)量就已與德國(guó)安貝格工廠看齊。目前SEWC的產(chǎn)品合格率達(dá)到99.85%?！耙酝懂a(chǎn)一年多的時(shí)間來看，這是非常好的成績(jī)?！蔽鏖T子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地副總經(jīng)理李永利說。如同SEWC的命名，數(shù)字化工廠是一座強(qiáng)調(diào)“數(shù)字化”的“機(jī)體系統(tǒng)”，它首先實(shí)現(xiàn)了全集成的自動(dòng)化?！拔覀儼炎詣?dòng)化后的工廠想象成人體?！?/p>

5、戴霽明說。在SEWC參觀走廊上，一個(gè)被稱為全集成自動(dòng)化的展示板中，貼滿了各種各樣的工業(yè)系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)卻各自擁有“特殊”的名稱。在這座到處都是傳感器的工廠里，戴霽明指著展示板說道，工廠的處理系統(tǒng)就相當(dāng)于大腦，連接下面的網(wǎng)絡(luò)就是它的神經(jīng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就是肌肉，傳感器就相當(dāng)于眼睛和鼻子，這樣形成一個(gè)像人一樣自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的整體?；谌勺詣?dòng)化，在SEWC參觀走廊的下方，僅占用工廠十分之一占地面積的生產(chǎn)車間內(nèi)，并沒有普通工廠常見的傳統(tǒng)的物料暫存區(qū)。“所有產(chǎn)品完成生產(chǎn)后直接由產(chǎn)線發(fā)出，進(jìn)入物流中心進(jìn)行配送?！贝黛V明說。從整個(gè)生產(chǎn)工序來看，工廠從自動(dòng)取料開始，先進(jìn)行印刷電路板的工段，之后進(jìn)行貼片、穿孔等全部已經(jīng)

6、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)工序，再統(tǒng)一送到車間中轉(zhuǎn)庫，由其進(jìn)行生產(chǎn)線分配后再組裝。在這樣的產(chǎn)線上，只有幾名工人不時(shí)看著屏幕上的數(shù)字化看板?？窗迳希t、黃、綠三種顏色代表著物料的數(shù)量。每當(dāng)物料經(jīng)過工人座位上的掃描槍，就會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃描，若物料出現(xiàn)短缺，就會(huì)馬上傳送到自動(dòng)物流倉(cāng)庫。這個(gè)被稱為自動(dòng)物流系統(tǒng)的部門，走到原材料的存放處，是兩個(gè)高達(dá)18米的自動(dòng)化高位貨架，兩部高速運(yùn)轉(zhuǎn)的取料機(jī)如同人一樣。根據(jù)后臺(tái)的數(shù)據(jù)提示，這兩部取料機(jī)依靠數(shù)字定位迅速地抽出對(duì)應(yīng)的原材料，并通過自動(dòng)傳輸軸，馬上傳送到生產(chǎn)車間?！爱?dāng)物料需求的信息傳導(dǎo)到自動(dòng)物流倉(cāng)庫，倉(cāng)庫最長(zhǎng)只需要30分鐘就能把物料送到車間?！贝黛V明表示，這套自動(dòng)化系統(tǒng)不僅

7、替代了大量的員工，而且還可以實(shí)現(xiàn)小批量多批次的發(fā)貨?！罢紫到y(tǒng)就像聰明的護(hù)士，它知道醫(yī)生（工廠）什么時(shí)候需要它傳遞什么樣的手術(shù)刀（物料）?！倍@樣一個(gè)管理著2萬多個(gè)箱子的物流部門，僅有12個(gè)人。按照傳統(tǒng)工廠的“三班倒”，這意味著每一個(gè)生產(chǎn)班次中僅有4名員工負(fù)責(zé)管理物流倉(cāng)儲(chǔ)。事實(shí)上，來自SEWC提供的情況顯示，在該工廠內(nèi)僅有350人，其中生產(chǎn)車間員工僅100人。“以平均水平來看，數(shù)字化工廠的人員相比傳統(tǒng)工廠節(jié)省30%到50%的人員?！崩钣览f。與普通的工廠相比，SEWC在使用ERP，PLM等軟件時(shí)，最大不同是實(shí)現(xiàn)了所有軟件的互聯(lián)互通，以及虛擬和現(xiàn)實(shí)的交互。這是追隨者要學(xué)習(xí)攻克的難點(diǎn)，也是邁向工業(yè)

8、4.0的關(guān)鍵點(diǎn)。而同樣借助軟件，在SEWC中進(jìn)行的所有研發(fā)都靠“電腦”完成，只有在最終生產(chǎn)時(shí)才“落地”變現(xiàn)。但所謂數(shù)字化工廠，并不僅僅停留在通過全集成自動(dòng)化來減少產(chǎn)線上的藍(lán)領(lǐng)員工。李永利表示，數(shù)字工廠內(nèi)借助大量不同的軟件，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)于部分“白領(lǐng)”群體的“替代”，即企業(yè)生產(chǎn)管理層面的效率提升?！拔覀児S內(nèi)正在使用的軟件至少有數(shù)十到近百類?！贝黛V明說，這些軟件的單個(gè)或多個(gè)使用在國(guó)內(nèi)其實(shí)很普遍，比如ERP、SAP等?！暗珨?shù)字化工廠與傳統(tǒng)工廠最大的不同是，我們所有軟件之間的數(shù)據(jù)都實(shí)現(xiàn)了打通，系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通。”而要實(shí)現(xiàn)不同軟件、系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通既是最大的難點(diǎn)，也是數(shù)字工廠邁向工業(yè)4.0的重要一

9、點(diǎn)。正如在烏爾里希·森德勒主編的工業(yè)4.0即將來襲的第四次工業(yè)革命中提到的，“軟件是工業(yè)的未來”，并強(qiáng)調(diào)“通過軟件的交互性并不僅僅是在生產(chǎn)層面，還在于業(yè)務(wù)層面”，也就是說，“通過工業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)了虛擬和現(xiàn)實(shí)的交互?！痹赟EWC內(nèi)部，要讓數(shù)據(jù)成為機(jī)器之間溝通的“語言”，其中重要的一點(diǎn)是，采用擁有彷如“中樞神經(jīng)”一樣的“數(shù)據(jù)管家”，即Teamcenter。通過這個(gè)“管家”，工廠內(nèi)不同的軟件、系統(tǒng)和部門都可以實(shí)時(shí)摘取數(shù)據(jù)，或?qū)崟r(shí)導(dǎo)入數(shù)據(jù)。在SEWC三樓的工廠參觀走廊上，一個(gè)工業(yè)顯示屏上實(shí)時(shí)地顯示著工廠內(nèi)部不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)。戴霽明用手指點(diǎn)擊屏幕上的“工廠原材料配送實(shí)時(shí)情況”一欄，“你看，屏幕里顯

10、示有一塊物料剛出倉(cāng)。再過一會(huì)兒，它馬上就被送到車間來了。”各類軟件的互聯(lián)后，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了交互，也讓整個(gè)工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)變得更有效率。李永利舉例，比如有一款產(chǎn)品的元器件發(fā)生了變化，首先Teamcenter會(huì)釋放這一數(shù)據(jù)給財(cái)務(wù)系統(tǒng)中的SAP軟件，以此更改原材料。隨之如果可能發(fā)生價(jià)格變化的話，采購(gòu)系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)更新?；谠骷淖兓?，到了制造環(huán)節(jié)，涉及到原材料的使用就存在兩個(gè)版本。李永利表示，借助MES軟件，產(chǎn)線就能自動(dòng)了解到什么時(shí)候應(yīng)該用哪一種元器件，生產(chǎn)哪一個(gè)版本。而MES軟件的數(shù)據(jù)統(tǒng)一是來自于Teamcenter。簡(jiǎn)而言之，在SEWC工廠內(nèi)，一旦產(chǎn)品數(shù)據(jù)發(fā)生變化，只要研發(fā)人員和制造人員在Teamcent

11、er中進(jìn)行數(shù)據(jù)更改，之后的制作流程就會(huì)自動(dòng)傳到MES，MES會(huì)根據(jù)新的制造解決方案分配產(chǎn)線和時(shí)間，“到時(shí)候一樣可以計(jì)算出，工人到幾點(diǎn)幾分會(huì)生產(chǎn)什么產(chǎn)品，因?yàn)镸ES能精確的計(jì)算出每件產(chǎn)品的耗時(shí)。”李永利說。當(dāng)這些工作都不再通過具體的人去溝通后，工廠的生產(chǎn)管理效率自然大大得到提高。而同樣是借助軟件，工廠的研發(fā)也實(shí)現(xiàn)了“數(shù)字化”。一般的工廠在進(jìn)行研發(fā)時(shí)，從定義產(chǎn)品時(shí)涉及的市場(chǎng)分析，開發(fā)產(chǎn)品時(shí)大量的分工討論，乃至到最后生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和調(diào)試，往往周期長(zhǎng)，投入大。但在SEWC內(nèi)，工廠卻是通過借助軟件和3D打印，大大縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。SEWC里一塊名為NX計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的屏幕上，展示了這一過程。

12、“我們會(huì)先做出一個(gè)虛擬的樣機(jī)?！贝黛V明表示，在軟件的支持下，虛擬的樣機(jī)能夠模擬包括如力學(xué)、熱力學(xué)等電器性能，在完成測(cè)試后，工廠再用3D打印等方式做模具?！耙郧案哪Ｒ话愣夹枰?到6次以上，但現(xiàn)在縮短到只需要1到2次?！彼f。而到了生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)，同樣通過仿真軟件，只要把各種數(shù)據(jù)輸入軟件，以此模擬產(chǎn)線，只要看著系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，就能馬上看出要如何做調(diào)試。也就是說，工廠的研發(fā)幾乎都在“電腦”中進(jìn)行。而唯有最終確定生產(chǎn)線設(shè)計(jì)方案后，才真正“落地”變現(xiàn)。細(xì)心觀察SEWC的生產(chǎn)線，會(huì)發(fā)現(xiàn)一條產(chǎn)線上同時(shí)生產(chǎn)多款產(chǎn)品。利用交替生產(chǎn)的方式，SEWC首先保證不同批量的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)交貨期穩(wěn)定，同時(shí)讓特殊的系統(tǒng)成為產(chǎn)線上的

13、“導(dǎo)游”，指引不同產(chǎn)品的生產(chǎn)，甚至在產(chǎn)品“堵車”時(shí)管制“交通”。而一切的數(shù)據(jù)互聯(lián)，最終還能讓工廠實(shí)現(xiàn)自我的質(zhì)量監(jiān)控，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠“質(zhì)量第一”的目標(biāo)愿景。當(dāng)“數(shù)字”成為了SEWC內(nèi)不同部門、不同系統(tǒng)之間溝通交流的“語言”，成為如同一個(gè)生命有機(jī)體的“血液”后，數(shù)字化制造并不僅僅體現(xiàn)在提高生產(chǎn)效率，它還體現(xiàn)在對(duì)“柔性化生產(chǎn)”、“智能制造”的探索和實(shí)現(xiàn)。在SEWC的生產(chǎn)線上，如果細(xì)心地去看，會(huì)發(fā)現(xiàn)同一條產(chǎn)線軸上正在運(yùn)載的產(chǎn)品并非同一的產(chǎn)品?！斑@是未來制造中常提到的柔性化生產(chǎn)，我們?cè)诰唧w運(yùn)作中，叫混線生產(chǎn)?！贝黛V明表示，一般情況下，工廠接到的訂單往往是十分零散，且訂貨數(shù)量和交貨周期都不同。在這種情

14、況下，按照普通工廠專線專用的方式，如果是大批量的產(chǎn)品，每次生產(chǎn)同樣的產(chǎn)品，且物流準(zhǔn)備和工人操作也比較熟練，生產(chǎn)線的效率自然會(huì)比較高。但一旦涉及到多個(gè)小批量訂單，就可能會(huì)出現(xiàn)小批量訂單交貨周期不穩(wěn)定且偏長(zhǎng)的問題?！盀榇耍覀儼汛髥尾鸪尚危惶嫔a(chǎn)，這樣大家得到的交貨期就是穩(wěn)定的?！贝黛V明說道，但要實(shí)現(xiàn)一條生產(chǎn)線上同時(shí)生產(chǎn)不同類型的產(chǎn)品，就很容易出錯(cuò)。這種既要實(shí)現(xiàn)混線生產(chǎn)，又要避免出錯(cuò)，西門子成都數(shù)字工廠如何實(shí)現(xiàn)？答案是借助MES系統(tǒng)，充當(dāng)產(chǎn)線上的“導(dǎo)游”。為使用MES系統(tǒng)來管理混線訂單，工廠在產(chǎn)線上密布很多傳感器。每當(dāng)有一個(gè)配件經(jīng)過特定的地方，就會(huì)由RFID進(jìn)行識(shí)別，之后MES系統(tǒng)就會(huì)對(duì)這個(gè)配

15、件發(fā)出“指令”，“告訴”它接下來應(yīng)該走怎樣的線路，而這個(gè)配件所走過的所有的路線，和經(jīng)過的工序也會(huì)傳達(dá)到MES系統(tǒng)中。如果“導(dǎo)游”發(fā)現(xiàn)路線沒有錯(cuò)，確認(rèn)過后，產(chǎn)品就會(huì)被送到包裝終站，最后完成這趟“旅程”。有意思的是，在整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，一旦“旅程”中出現(xiàn)“擁擠”或者有其他問題出現(xiàn)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)地鎖定?！斑@種做法在汽車行業(yè)目前也有采用，但SEWC的混線生產(chǎn)中，產(chǎn)品的流轉(zhuǎn)節(jié)拍可以發(fā)生不同?！贝黛V明進(jìn)一步解釋道，也就是說，一旦產(chǎn)線上前面的產(chǎn)品出現(xiàn)“堵車”，就會(huì)看到后面的產(chǎn)品自動(dòng)停下來“等待”。而大量傳感器的應(yīng)用也把產(chǎn)線上的各種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳導(dǎo)到像中樞神經(jīng)系統(tǒng)一樣的Teamcenter之中。當(dāng)整個(gè)工廠內(nèi)部如同一個(gè)“人體”運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，就連工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)也變得“透明”起來，一旦工廠內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問題，機(jī)器還能實(shí)現(xiàn)“自我舉報(bào)”。伴隨密布工廠的傳感器實(shí)時(shí)把生產(chǎn)信息傳導(dǎo)到MES系統(tǒng)中，系統(tǒng)在進(jìn)行質(zhì)量管理后會(huì)把信息顯示出來?！皵?shù)字化系統(tǒng)把質(zhì)量信息實(shí)時(shí)同步展示的時(shí)候，連客戶也能隨時(shí)看到，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量信息的透明化?！贝黛V