数字化工厂:制造业的未来——从西门子成都工厂看工业4.0

作者: admin 分类: 汽车 发布时间: 2019-06-11 11:26

  在制造业大亨西门子看来,数字化工厂将是制造业的未来。

  近日,当《中国科学报》记者走进西门子工业自动化产品成都生产研发基地(以下简称西门子成都工厂)时也不禁感叹:这里确实像是一座未来工厂宽敞的厂房里只有二三十名工人在工作,大多数工序都是自动完成的。

  要知道,该厂筹建时,当地政府的最大愿望是增加就业。而采用了数字化制造技术的工厂虽然员工数量远低于预期,却带来了更大的惊喜:它是西门子在德国以外的首家数字化工厂,也许在不久的将来,还将成为中国首家符合工业4.0要求的工厂。

  工业4.0是今年的一大热词。其实,不管是全美制造业创新网络、德国工业4.0,还是正在酝酿的《中国制造2025》规划,都说明了一个问题:下一轮工业升级已经提上日程。

  透明工厂

  来到天府之国,连西门子的生产线造型都别致起来外形颇似回转寿司。而当记者近距离观察之后,才发现其真正的魅力员工在需要物料时,不必去仓库选取,只要轻触面前的电脑显示屏,所需物料就会自动准确地送来,其点餐送餐的客户体验甚至强于真正的回转寿司。

  当然,数字化带来的革命性改变远不止如此。西门子成都工厂实现了从产品设计到制造、物流配送全过程的高度数字化。

  所谓数字化,其实不难理解。这里的每件产品都有自己的数据信息,贯穿研发、生产、物流的各个环节,实时保存在数据平台中。而这座工厂的运行,正是基于这些数据和贯穿产业链各环节的五大系统,实现了无缝的信息互联,打造出了所谓的透明工厂。

  数字化的第一步就是让工厂透明起来,没有透明就没有数字化。西门子工业自动化产品成都生产研发基地卓越运营部经理戴霁明告诉《中国科学报》记者,数字化制造不仅是生产数字化,更是整个产业链的数字化。

  实际上,如何实现研发和生产的无缝衔接是所有企业的共同课题。数字化工厂用技术手段打通了从研发到生产、物流的全部链条,所有的图纸、产品流、数据库、物料流等都可以用数字手段模拟实现,通过数据共享避免了信息传输壁垒,实现生产和研发的互动。

  此外,西门子成都工厂还实现了柔性生产和混线生产,一条生产线可以同时生产4种型号的产品,小批量也能生产,真正实现定制化。过去,生产线对产品一致性要求很高,大部分生产线每年只生产一种产品,而现在的市场趋势是订单多元化、零散化。这种生产环节的自我优化带有一定工业4.0特色。戴霁明评价称。

  实际上,传统工厂如果要实现混线生产,极易出现差错,而西门子全集成自动化解决方案在很大程度上替代了人类的大脑、视觉和手臂,大量工作由后台数据库和计算机完成。据悉,成都工厂产品的一次通过率可达到99%以上;产品交货时间比西门子其他中国工厂缩短了50%。

  高效、柔性、快速,这就是数字化为制造业带来的变化。

  工业4.0之路

  西门子成都工厂在德国的姊妹工厂安贝格电子制造工厂(EWA)今年9月刚刚迎来成立25周年纪念。

  多年以来,科学家一直在探讨未来制造业将发生哪些变化,尽管他们得出的远景不尽相同,但都基于一个共识:端对端的数字化。EWA正是这样一所工厂。

  在EWA,生产设备和计算机可以自主处理75%的价值链,只有剩余1/4的工作需要人工完成。自建成以来,EWA的生产面积没有扩张,员工数量也几乎未变,产能却提升了8倍,平均1秒即可生产一个产品。同时,产品质量合格率高达99.9988%,全球没有任何一家同类工厂可以匹敌。

  西门子股份公司首席技术官鲁思沃认为:我们目前采用的生产方式在不久的将来一定会成为众多制造厂所遵循的标准。西门子股份公司总裁兼首席执行官凯飒则指出,EWA指明了未来工业4.0时代制造业的发展方向。

  EWA建于1989年,起初只是一家普通的工厂,但后来不断采用自动化和数字化技术,结合西门子全球300多家工厂总结的生产经验,并创造出工具来持续改善,直到最近几年,才正式定义为数字化工厂。

  这也解释了为什么数字化工厂会诞生在西门子。

  西门子立足制造,不喜欢外包,通过数字化方式来避免人的差错已经成为一种企业文化和追求。戴霁明说。

  实际上,为了实现数字化制造,西门子布局已久。传统印象中,西门子是一家硬件公司。但现在,西门子在全球拥有软件开发人员1.75万名,其数量甚至可以媲美世界顶尖的软件公司。目前,全球最大的20家航空企业中,19家使用了西门子的控制软件;25家最大的整车企业中,超过20家使用了其管理系统。

  要说转型,西门子早已迈上了通向工业4.0的大道。不过目前西门子高层普遍认同:要真正实现工业4.0,至少还需要10年的时间。

  助力中国制造业升级

  金融危机之后,传统制造业正在世界范围内王者归来,我国也试图抓住新一轮工业革命的机遇,从工业大国转变为工业强国。

  但是,一个现实的挑战是:低廉的劳动力成本已经不再是中国制造在全球市场上的优势,制造企业对于变革的需求尤为迫切。

  众多在华跨国公司也都经历过降低成本来贴近中国用户需求的历程。西门子(中国)有限公司高级副总裁兼中国研究院院长朱骁洵告诉《中国科学报》记者:这条路最终的方向是以中低端产品为主要的创新目标,但也容易走入一个陷阱如果创新永远被成本所束缚,其方向必然有限。

  在朱骁洵看来,数字化创新相当有意思,因为它可以打破成本对创新的限制。

  例如,国内某制造企业近日开始向国外出口产品,随着出口量增大,售后服务成为大难题,人力成本的增长已经远远超出盈利的边界。通过同西门子的合作,该企业对生产线进行数字化改造,今后,所有的生产数据将实时传输到云平台,不再需要售后服务人员守在生产线上,大大节省了人力成本。

  戴霁明指出,应对制造2025有三大难点:稳定质量、按时交货和控制成本。为了增强企业竞争优势,必须尽可能地缩短产品上市时间。而通过数字化的工厂规划,可以减少产品上市时间至少30%;通过优化规划质量,可以降低制造成本13%;在新产品上市比例、营运利润率等多个方面,数字化工厂的指标均远远高于传统制造企业。

  数字化不止是西门子的发展方向,也是整个社会的大趋势。对西门子来说,在中国的数字化创新好戏刚刚开始。朱骁洵说。

  数字化制造带来的不只是炫目的科技,还有实实在在的收益和支撑企业长远发展的竞争力,并支持未来中国制造可持续发展。西门子成都工厂只是一个缩影,中国制造业的数字化蓝图正慢慢展开。

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