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西门子和“工业4.0”

  在各种有序运行的机器旁边,几名身着蓝色工装的工作人员在电脑前不慌不忙地操作,脚下洁净的地面给人一种错觉这里像是一间文职人员的办公室。生产线上,各种元器件在传感器的配合下自动前行,有的右拐、有的前行一段右拐,才证实这里的确是生产车间。

  9月11日,西门子位于成都高新区的工业自动化产品成都生产研发基地(SEWC)正式投产。SEWC研发制造的第一款新品SimaticIPC3000SMART(西门子工控机产品,用于冶金、电子、通用机械、电力、矿山和交通等领域)就在这个车间下线。

  SEWC生产车间主要为上下两层。一层为物流层,诺大的空间中,除了传送带,只有1名工作人员操控着一辆小车从记者身边驶过。SEWC总经理AndreasBukenberger介绍,这一层最多只需要6~8名员工,从原材料的进入,到送检、按需分送、不同工序加工、到成品打包,垃圾包装运送等一系列流程,都将在传送带上自动完成。

  在笔者问及是否会出现运送差错、断电等情况时,Bukenberger有些激动,特意用了很长的篇幅向记者介绍:所有的材料一直到产成,遍布生产线的传感器都能通过条码记录下各种数据,绝对不可能出现差错,也不可能出现物品掉落的情况。就算断电也会有数据的备份而不会导致生产过程出现任何的紊乱。

  在车间的二楼是制造车间,从物流层传送上来的原材料将在这里通过各种程序成为产品。为数不多的工作人员看上去并不忙乱,只是在电脑前比划着。每个班次,我们一共需要20~30名工作人员就能完成各项工作。SEWC卓越运营部经理戴霁明表示。

  不论是Bukenberger的底气十足,还是工作人员的气定神闲,都源于这座工厂的数字化制造基础。SEWC是西门子在中国建设的第一个数字化企业,实现了从产品设计到制造过程的高度数字化,让智能制造更为具象的呈现。这一天,西门子迈出了抢跑智能制造时代的又一步,也打响了在工业4.0时代获得更多机会的算盘。

  定义工业4.0

  西门子工业已经从事了160余年的制造,同为制造企业,西门子也遭遇了制造企业避不开的挑战。西门子认为,制造业存在三大需求提高生产效率、缩短产品上市时间、增加制造的灵活性。然而在传统的制造条件下,要同时满足这三大需求并不容易,企业通常得牺牲灵活性来提升生产效率和缩短产品上市时间。如,iPhone产品由于企业缺乏制造能力,只能一次推出一款新品,降低生产的灵活性;而三星自身具备制造能力,能在短期内不断推出各类新品参与竞争。

  要同时满足这三大需求,保障并提升产品质量,智能制造成为西门子的发力方向,西门子将其定义为工业4.0时代。在西门子看来,第一次工业革命是蒸汽时代,第二次工业革命是电气时代,第三次工业革命是计算机技术开始应用在制造业上,提升自动化水平,即将到来的工业4.0时代将是第四次工业革命。

  现在,一款汽车需要上千人设计,设计人员设计3年、生产模具1年、建设工厂生产4年,至少需要8年的时间。西门子(中国)有限公司工业业务领域市场传播部总经理于缨向记者介绍西门子对工业4.0时代的构想,未来的制造将是基于大数据、互联网、人,结合各种信息技术进行柔性制造。其实现定制化生产,甚至可以当月定制车,下个月就可以生产出来。

  虽然这一构想的实现尚需时日,但是西门子已经开始了自己的探索。西门子德国安贝格电子制造工厂是西门子打造的第一个数字工厂,正是由这家工厂探索出其从传统制造向数字制造转型的技术线路。SEWC作为安贝格在中国的姊妹工厂,亦实现了从企业管理、产品研发到制造控制层面的高度互联,通过在整个价值链中集成IT系统应用,实现包括设计、生产、物流、市场和销售等所有环节在内的高度复杂的全生命周期的全自动化控制和管理。

  正是在这些复杂IT技术的辅助下,灵活生产不必再被牺牲或者无法实现。指着正在生产线上自动拐弯、直行的元器件,SEWC卓越运营部经理戴霁明告诉记者:这些半成品运送到不同的路径,将生产出不同型号的产品。现在工厂这两条生产线上,可以同时生产20~30种型号产品。

  谈及为何要建设数字化企业,西门子工业业务领域工业自动化系统首席执行官EckardEberle表示:我们建设数字工厂,其一是为了获得更高的产品质量,通过各种体系的无缝链接保障产品的质量。其二是为了快速实现生产的调整。其三是帮助客户有效缩短产品的上市时间。

  没有纸张的车间

  关于SEWC,让西门子津津乐道的是这座工厂不仅是一个数字化企业,而且是自己生产自己绝大多数技术来自西门子。

  工厂里生产的每一件新品,都拥有自己的数据信息,数据在研发、生产、物流的各环节不断丰富,实时保存在一个数据平台中。基于这一数据基础,ERP、PLM、MES、控制系统以及供应链管理实现信息互联。工厂采用了西门子PLM(全生命周期管理)软件,通过虚拟化的产品规划和设计,实现信息无缝互联。利用制造执行系统SIMATICIT和全集成自动化解决方案(TIA),将产品和生产生命周期进行集成,缩短产品上市时间。其设计还赋予工厂灵活性,可满足不同产品的混合生产,并为将来的产能调整做出合理规划。

  传统的制造中,一般是研发时出一张图纸,然后交给生产部门作出样品,图纸再返回研发部门调整、修改后再生产。数字化制造下,从研发到制造都基于同一个数据平台,改变了传统制造节奏,研发和生产几乎同步,而且完全不需要纸质的图纸、订单。面对基本看不到纸张的生产车间,戴霁明向记者阐述数字化制造带来的改变。这种节奏的改变带来的是产品上市时间的大大压缩、生产效率和产品质量的有效提升。

  王云龙是SEWC的一名PLC(可编程控制器)装配工位上的员工。每天由西门子MES(制造执行管理系统)生产的电子任务单就展现在其面前的电脑屏上,订单由系统下达,在与ERP(企业资源计划)系统的高度继承下,实现生产计划、物料管理等数据的实时传送。

  王云龙的工作台上有5个不同的零件盒,当自动引导小车送来一款待装配产品时,电脑显示屏会出现它的信息,相应所需的零件盒的指示灯也会亮起。传感器扫描产品的条码信息,并将数据输入了MES系统,MES系统通过与西门子TIA的互联,操纵零件盒的指示灯。

  王云龙确认了装配产品后,按下按钮,自动化流水线的传感器将扫描条码信息,MES系统将以数据为判断基础,指挥小车去下一目的地。在达到下一工序前,这个产品将经过20个质量监测节点。视觉检测是数字化工厂的特有监测方式,相机拍下产品图像与Teamcenter数据平台中的正确图像对比,一点小小瑕疵都逃不过品质管理模块的眼睛。经过多次装配和质量检测后,成品将送到包装工位,经过人工包装、装箱,包装好的产品将通过升降梯和传送带自动送往物流中心或者立体仓库。这一生产过程,无需像传统制造中,用几十人甚至上百人的手工去完成。

  Bukenberger表示:应用了西门子数字化企业平台解决方案的成都工厂和其他工厂比,产品的交货时间缩短了50%,产品的一次通过率可达到99%以上。安贝格电子制造工厂,平均每秒生产一个产品,未来的SEWC有望冲击这一纪录。

  赞赏两化融合

  事实上,在SEWC的车间还有第三层,但是这一层除了少量的管理办公室之外,建成了环形参观走廊。在记者结束参观时,SEWC总经理再次表达了欢迎记者以及企业前来参观的观点,让这家工厂多了一份参考物的色彩。

  SEWC除了生产Simatic工业自动化产品外,还为工业企业提供控制系统和解决方案,用自动化技术为工业优化升级打开潜力空间,通过改善企业自动化流程提高效率。

  西门子(中国)有限公司高级副总裁王海滨告诉记者:中国提出了两化融合发展。实际上,SEWC的本质与内容就是两化融合的一个体现。我们深切感受到这一发展愿望越来越迫切,也在推进西门子的探索。SEWC可以说提供了一个具体的例子,希望能够给更多工业企业带来借鉴意义。

  西门子全球工业相关市场规模经营2012年为1460亿欧元,预计该市场到2018年将达到1800亿欧元。其中,中国这部分市场2012年为280亿欧元,预计到2018年为380亿欧元,长期来看,中国市场采用高端技术提高产品质量为发展趋势。

  西门子选择将最先进的数字制造技术带到中国,显示了我们在华发展的坚定信心。西门子东北亚区工业业务领域总裁吴和乐博士如是说。显然,SEWC已经成为西门子在中国制造业转型中,希望扮演更为重要的角色一个平台,在助力中国制造企业转型的同时,西门子的数字化布局开始推进。

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