7月中旬的成都,炎熱多雨,距離市中心西北邊22公里的西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品生產(chǎn)及研發(fā)基地(SEWC),工廠外圍一片寂靜,。
即使在車間里,也只聽得見機器轉(zhuǎn)動的微弱聲響,。幾位工人不時觸摸工作臺前的電腦顯示屏,,操作工作臺上的按鈕。
與此同時,,在工人們腳下,、地下一層的物料間里,攜帶條形碼的物料,,整齊地趴在自動化流水線上,。它們沿著地下傳輸系統(tǒng),在四個上下提升裝置的幫助下,,升入車間,。再經(jīng)過立體中轉(zhuǎn)庫等設(shè)備,在組裝生產(chǎn)線上被裝配和包裝,,最后由物流小車運向倉庫,。
這座約450名工人的工廠,生產(chǎn)面積不到標(biāo)準(zhǔn)足球場的一半,。每年生產(chǎn)的SIMATIC工業(yè)自動化產(chǎn)品超過250萬件,,供應(yīng)中國及全球的汽車、制藥,、電力等工業(yè)行業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),。在這里大概每10秒就有一件產(chǎn)品誕生,而一百萬件這樣的產(chǎn)品中,,有瑕疵的不到10件,。
SEWC是西門子首家數(shù)字工廠——安貝格電子制造工廠(EWA)的姊妹工廠,,也是西門子在德國之外建立的首家數(shù)字化企業(yè)。兩座數(shù)字化工廠的背后,,是西門子實踐德國政府工業(yè)4.0戰(zhàn)略所制定的數(shù)字化工廠整體解決方案,。
為了應(yīng)對全球制造業(yè)變革浪潮,促進本國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,,德國政府于2013年提出了工業(yè)4.0的國家戰(zhàn)略,。中國則于2015年發(fā)布了《中國制造2025》行動綱領(lǐng)。
如果將西門子作為標(biāo)桿,,中國企業(yè)顯然差距不小,。“與西門子等頂尖的世界工業(yè)4.0企業(yè)相比,,中國制造業(yè)特別是中國家電行業(yè)還存在著很大差距,。”四川長虹企劃部部長劉海中說,,“中國制造業(yè)有的尚處在工業(yè)2.0階段,,部分達到3.0水平。既需要謀劃工業(yè)4.0,,還要彌補基礎(chǔ)不足,,盡快淘汰落后、過剩的產(chǎn)能,,實現(xiàn)跨越式發(fā)展,。”
一座工廠的無縫數(shù)據(jù)互聯(lián)
完成工業(yè)自動化后,,工業(yè)企業(yè)面臨著滿足消費者個性化需求,、新技術(shù)滲透帶來的模式創(chuàng)新等轉(zhuǎn)型問題。
對西門子來說,,這一系列的難題反映到實際,,就是制造業(yè)企業(yè)該如何縮短產(chǎn)品的上市時間,提高靈活性,、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,。
或許可以從西門子自2007年起收購的近50家企業(yè)中,窺得這個169歲的老牌工業(yè)企業(yè)的野心,。自從買下生產(chǎn)軟件產(chǎn)品Teamcenter的公司UGS后,,西門子一發(fā)不可收拾,看上的企業(yè)大多以軟件公司為主,。同時,,西門子不斷擴大軟件業(yè)務(wù)組合,最終提出“數(shù)字化工廠”概念,。
據(jù)西門子股份公司數(shù)字化工廠集團首席執(zhí)行官JanMrosik介紹,,數(shù)字化方案就是通過涵蓋從產(chǎn)品設(shè)計,、生產(chǎn)規(guī)劃、制造工程,、生產(chǎn)執(zhí)行到服務(wù)的整個價值鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,,提供全生命周期的無縫工作流。借助統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫等軟硬件設(shè)備,,優(yōu)化工程組態(tài)所有方面的工作,,確保產(chǎn)品高效地投放到市場。
為此,,西門子推出了全面的數(shù)字化產(chǎn)品組合,,將硬件、軟件,、工業(yè)技術(shù)專長和數(shù)據(jù)結(jié)合在一起,,推動現(xiàn)實世界與虛擬世界的融合。
2016年漢諾威工業(yè)博覽會上,,西門子推出了工業(yè)云MindSphere,。作為工業(yè)數(shù)據(jù)開放平臺,各種數(shù)字工廠可以通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān),,將關(guān)鍵設(shè)備乃至整個工廠的數(shù)據(jù)連接至MindSphere,,從而監(jiān)測其設(shè)備群,做到預(yù)防性維護,、能源數(shù)據(jù)管理,、工廠資源優(yōu)化等,。
在中國,,西門子建立數(shù)字化工廠SEWC來實踐上述解決方案。這座工廠實現(xiàn)了從管理,、產(chǎn)品研發(fā),、生產(chǎn)直至物流配送全過程的數(shù)字化。在數(shù)字化工廠“數(shù)據(jù)鏈條”的起點——研發(fā)過程,,研發(fā)工程師們利用西門子PLM(產(chǎn)品全生命周期管理軟件)的產(chǎn)品開發(fā)解決方案NX軟件,,進行新產(chǎn)品的模擬設(shè)計和組裝。
研發(fā)出的每一件新產(chǎn)品都擁有專屬于自己的數(shù)據(jù)信息,。這些數(shù)據(jù)信息在研發(fā),、生產(chǎn)、物流的各個環(huán)節(jié)中被不斷豐富,,實時保存在同一個數(shù)據(jù)中心Teamcenter中,,供質(zhì)量、采購,、生產(chǎn)和物流等各個部門共享,。每天,,設(shè)備自動記錄1000多萬條產(chǎn)品信息,方便工人精準(zhǔn)快速地找出產(chǎn)品瑕疵的由來,。
生產(chǎn)過程所需要的物料自身攜帶條形碼,,通過與倉庫管理軟件的“數(shù)據(jù)對話”,經(jīng)由“自動交通”的物料輸送環(huán)節(jié),,輸送到高貨架立體倉庫或者物料中間庫,。裝配生產(chǎn)線員工輕觸工作臺上的電腦顯示屏,所需物料就會進入物料間,。
物料從物料間升入車間后,,工人按照電腦顯示屏上的電子任務(wù)單,開始裝配,、包裝等工作,。任務(wù)完成后,他只需按下工作臺上的按鈕,,流水線上的傳感器就會掃描產(chǎn)品的條碼信息,,記錄它在這個工位的數(shù)據(jù)。MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))將以該數(shù)據(jù)作為判斷基礎(chǔ),,向控制系統(tǒng)下達指令,,指揮物流小車將產(chǎn)品送去下一個目的地。
工廠采用柔性生產(chǎn),,同一條生產(chǎn)線上每天要產(chǎn)出4000多片產(chǎn)品,,最多能夠同時生產(chǎn)4種不同產(chǎn)品,并為將來的產(chǎn)能調(diào)整做出合理規(guī)劃,。
整座工廠的運行,,都是基于這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ),ERP(企業(yè)資源規(guī)劃),、PLM(產(chǎn)品全生命周期管理),、MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))、控制系統(tǒng)及供應(yīng)鏈管理,,全部實現(xiàn)了無縫的信息互聯(lián),,工廠數(shù)據(jù)還能與德國生產(chǎn)基地以及美國的研發(fā)中心進行數(shù)據(jù)互聯(lián)。
中國制造業(yè)標(biāo)桿處于3.0階段
與從制造端走向信息端的德國工業(yè)4.0不同,,在機械工業(yè)信息研究院副院長石勇看來,,“中國制造2025”混合了德國和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理念,一些領(lǐng)先型企業(yè)在進行探索,,互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和制造業(yè)企業(yè)加強合作,,推進兩化融合。
據(jù)石勇介紹,,上汽和阿里巴巴簽署“互聯(lián)網(wǎng)汽車”戰(zhàn)略合作協(xié)議,,加強信息化技術(shù)應(yīng)用和導(dǎo)入,;華為在2016年和庫卡簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,共同為中國工業(yè)市場開展智能制造方案,;青島紅領(lǐng)通過探索努力,,成為服裝生產(chǎn)領(lǐng)域智能制造的標(biāo)桿,這些都是互聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)融合的典范,。
但整體來看,,中國制造業(yè)目前基礎(chǔ)方面還不夠強。特別是傳統(tǒng)的基礎(chǔ)材料,、基礎(chǔ)技術(shù),、基礎(chǔ)工藝和技術(shù)平臺。而智能制造又要求和信息技術(shù)結(jié)合,,像傳感器,、工業(yè)軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)大數(shù)據(jù)等新問題或是未來發(fā)展的瓶頸,。
電氣化普及,、自動化推廣、智能化示范,,這是機械工業(yè)信息研究院戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所副所長張燕對我國制造業(yè)的整體評價,。兩個指標(biāo)數(shù)據(jù)能夠直觀展現(xiàn):工業(yè)機器人(24.100,-0.28,-1.15%)使用密度與設(shè)備數(shù)控化率。
世界機器人協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,,2014年中國大陸地區(qū)的工業(yè)機器人使用密度僅為36臺/萬人,,不到韓國的1/13、日本和德國的1/9,、美國的1/5,,而且僅為世界平均水平的54.5%。從機床的數(shù)控化率來看,,中國生產(chǎn)的機床,,數(shù)控化率僅為25%,而日本2012年的機床數(shù)控化率已達到88%,。中國目前的水平僅相當(dāng)于日本20世紀(jì)80年代末期的水平。
“國內(nèi)沒有什么公司可以拿出來作為標(biāo)桿,?!眮喼拗圃鞓I(yè)協(xié)會、國際機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席執(zhí)行官羅軍認(rèn)為,,即便備受推崇的海爾集團,,還是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),離工業(yè)4.0的要求很遠,,跟西門子比差距非常大,?!拔覀冞^度關(guān)注生產(chǎn)環(huán)節(jié),研發(fā)領(lǐng)域落后,,沒有真正引領(lǐng)全球行業(yè)發(fā)展的企業(yè),。”
企業(yè)也有“自知之明”,。去年9月,,工信部公布了2015年智能制造試點示范項目名單,入圍項目共46個,,涉及38個行業(yè),、21個地區(qū)。四川長虹電器股份有限公司申報的示范項目位列其中,。
長虹方面也認(rèn)為,,自身與西門子等頂尖的世界工業(yè)4.0企業(yè)相比仍有很大差距?!暗聡鼘W⒂趧?chuàng)新工業(yè)科技產(chǎn)品的科研和開發(fā),,以及對復(fù)雜工業(yè)過程的管理。在設(shè)備和車間制造工業(yè)方面基礎(chǔ)很好,,在世界信息技術(shù)領(lǐng)域的能力水平很高,,在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程方面也有非常專業(yè)的技術(shù)?!彼拇ㄩL虹企劃部部長劉海中說,。
這些榜上有名的企業(yè),在賽迪研究院裝備工業(yè)研究所所長左世全看來,,還處于數(shù)字化的發(fā)展階段,,也就是德國所稱的工業(yè)3.0,它們還在打通縱向集成的問題,。其中,,極少數(shù)企業(yè)正攻關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的難題。工信部已公布的2015年和2016年的智能制造示范試點項目共109個,,只有中國商用飛機有限責(zé)任公司申報的C919飛機網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造試點示范,、泉州海天材料科技股份有限公司申報的紡織服裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造試點示范兩個項目。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最具商業(yè)價值
中國企業(yè)如何達到智能制造要求的目標(biāo),?
不要把智能制造當(dāng)成技術(shù)活,。同濟大學(xué)教授、工業(yè)4.0-智能工廠實驗室主任陳明建議,,中國企業(yè)要把產(chǎn)品,、裝備、生產(chǎn)、管理和服務(wù)都考慮在內(nèi),。德國人認(rèn)為,,工業(yè)4.0首先要精益生產(chǎn)、精益管理,,這樣實施才會高效,,德國企業(yè)也基本這樣做。
劉海中也認(rèn)同這一觀點,。據(jù)其介紹,,長虹理解的智能制造,不僅僅是單純以機器人,、自動化設(shè)備,、信息化等技術(shù)手段武裝工廠,來滿足內(nèi)部制造效率的提升,。更需要站在消費者的角度,,將消費者的需求作為智能制造的最高標(biāo)準(zhǔn),反向考量研發(fā),、生產(chǎn),、銷售、服務(wù)等各個環(huán)節(jié),,從而實現(xiàn)大規(guī)模個人化定制全新的商業(yè)模式,。
陳明還告誡中國企業(yè)不要太著急,實現(xiàn)工業(yè)4.0是一個漸進式的過程,。況且,,無論是在中國還是世界其它地區(qū)(包括歐美發(fā)達國家),工業(yè)4.0都還處在一個探索階段,,尚未出現(xiàn)真正實現(xiàn)工業(yè)4.0的企業(yè),。
張燕表示,即便是西門子安貝格工廠,,仍自稱處于工業(yè)3.6-3.8之間,。按照德國弗朗霍夫研究院,提出工業(yè)4.0概念的機構(gòu)的預(yù)測,,大概15年后,,真正實現(xiàn)工業(yè)4.0的企業(yè)才會出現(xiàn)。
不過,,也有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,,不要迷信工業(yè)4.0。濟南二機床集團有限公司主要生產(chǎn)沖壓設(shè)備和數(shù)控機床,。該公司利用西門子的系統(tǒng)來提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量和可靠性,。不過,,該公司副總經(jīng)理張世順卻提醒企業(yè),,工業(yè)4.0、“中國制造2025”不是靈丹妙藥,,很可能解決不了企業(yè)目前面臨的問題,。有些問題,企業(yè)可能更需要從內(nèi)部管理入手,,想辦法找到并解決問題,。
而打算使用智能制造模式的企業(yè)要學(xué)會“眼高手低”。張世順建議,,國內(nèi)企業(yè)要系統(tǒng)規(guī)劃,、分步實施,把握好目標(biāo)和整個發(fā)展趨勢,,“眼要高”,;但真正要做的時候,需從最基本的東西做起,,“手要低”,。
這也是波士頓咨詢公司給中國企業(yè)的建議,做好基礎(chǔ)的東西,。新技術(shù)無法繞開制造業(yè)一些最基本的東西,,譬如生產(chǎn)規(guī)范化、有效的設(shè)施維護,、人員的技能水平等,。
在左世全看來,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對企業(yè)來說最具商業(yè)價值,。自動化,、數(shù)字化、智能化,,需要不斷的資金投入,。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則是通過服務(wù)增值來獲得收益,企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)手段幫助用戶更好地使用產(chǎn)品,,獲取更多價值,。這種方式雖然前期也要投入,但后期成本會越來越低,。
他舉例說,,北京一些紡織機械制造商,將出售給客戶的紡織機械用物聯(lián)網(wǎng)連接起來,,關(guān)注產(chǎn)品的運行情況,,減少客戶的維修和運營維護成本,并向客戶收取相應(yīng)費用。
此外,,制造企業(yè)要在產(chǎn)品,、生產(chǎn)、服務(wù)等各層面重視新興技術(shù)的應(yīng)用,,包括機器人等智能硬件和工業(yè)控制系統(tǒng)等軟件系統(tǒng),。“誰用得早,,誰用得好,,誰在競爭當(dāng)中就會取得有利的地位?!弊笫廊f,。