通過(guò)西門(mén)子制造工廠(chǎng)一起領(lǐng)略智能工廠(chǎng)的智能制造

　　通過(guò)西門(mén)子以實(shí)物或模型呈現數字化工業(yè)的各種解決方案，我們可以看到智能生產(chǎn)線(xiàn)模型、機器人、傳感器等反映工業(yè)4.0特點(diǎn)的硬件元素，也可以看到數據處理、智能控制等軟件元素。那么什么是工業(yè)4.0?下面我們就通過(guò)對西門(mén)子安貝格電子制造工廠(chǎng)(下稱(chēng)“安貝格工廠(chǎng)”)——這一目前被業(yè)界認為更接近工業(yè)4.0概念雛形的工廠(chǎng)介紹，一起來(lái)領(lǐng)略下智能工廠(chǎng)的智能制造。
?
　　何為工業(yè)4.0?
　　“工業(yè)4.0”的研究項目由德國聯(lián)邦政府首先提出，在德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的推動(dòng)下形成。2013年的漢諾威工博會(huì )上，德國政府正式提出“工業(yè)4.0”戰略，并推出《德國工業(yè)4.0戰略計劃實(shí)施建議》(下稱(chēng)《實(shí)施建議》);2015年的工博會(huì )上，在德國聯(lián)邦經(jīng)濟和能源部、聯(lián)邦教研部支持下，多家行業(yè)協(xié)會(huì )聯(lián)合發(fā)起的德國“工業(yè)4.0平臺”正式成立，該平臺已成為德國政府在聯(lián)邦層面促進(jìn)工業(yè)4.0發(fā)展更直接的渠道。

　　工業(yè)4.0的稱(chēng)法主要相對于前三次工業(yè)革命而言：工業(yè)1.0指的是18世紀開(kāi)始的第一次工業(yè)革命，實(shí)現了機械生產(chǎn)代替手工勞動(dòng);第二次工業(yè)革命始于20世紀初，依靠生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現批量生產(chǎn);工業(yè)3.0則為現代人所熟悉，指的是20世紀70年代后，依靠電子系統和信息技術(shù)實(shí)現生產(chǎn)自動(dòng)化。

　　而工業(yè)4.0則指的是通過(guò)實(shí)現“物聯(lián)網(wǎng)”系統完成大生產(chǎn)，更大程度實(shí)現生產(chǎn)全自動(dòng)化、個(gè)性化、彈性化、自我優(yōu)化和提高生產(chǎn)資源效率、降低生產(chǎn)成本的全新生產(chǎn)方式。

　　根據《實(shí)施建議》描述：在未來(lái)智能工廠(chǎng)中，人類(lèi)、機器和資源能夠互相通信。智能產(chǎn)品“知道”它們如何被制造出來(lái)的細節，也知道它們的用途。它們將主動(dòng)地對制造流程，回答諸如“我什么時(shí)候被制造的”、“對我進(jìn)行處理應該使用哪種參數”、“我應該被傳送到何處”等問(wèn)題。

　　隨著(zhù)工業(yè)4.0進(jìn)程的發(fā)展，開(kāi)放的標準也被提上了議程，太多的專(zhuān)有系統會(huì )阻礙工業(yè)4.0的進(jìn)展。今年的工博會(huì )開(kāi)幕前夕，德國標準化學(xué)會(huì )與5家行業(yè)協(xié)會(huì )共同發(fā)起成立“工業(yè)4.0標準化理事會(huì )”，顯示德國的工業(yè)4.0發(fā)展已瞄向標準制定的新階段。德國標準化學(xué)會(huì )4月20日公開(kāi)發(fā)布了首個(gè)德國工業(yè)4.0參考模型的標準。

　　“工業(yè)4.0平臺”領(lǐng)導小組成員、西門(mén)子公司首席技術(shù)官魯思沃認為，該參考模型是德國發(fā)展工業(yè)4.0的重要一步，首次搭建出一個(gè)完整的框架，包含橫向與縱向的信息技術(shù)融合，涵蓋工業(yè)4.0關(guān)鍵的技術(shù)要素，還包括產(chǎn)品的生命周期以及生產(chǎn)周期，能使不同行業(yè)的企業(yè)朝著(zhù)統一的方向發(fā)展工業(yè)4.0。

　　智能工廠(chǎng)的智能制造
　　位于德國巴伐利亞州東部、透著(zhù)上世紀八九十年代工業(yè)風(fēng)格的紅磚廠(chǎng)房?jì)日M(jìn)行著(zhù)一場(chǎng)向著(zhù)工業(yè)4.0方向的自我進(jìn)化。這是德國工業(yè)巨頭西門(mén)子旗下的安貝格工廠(chǎng)，是歐洲乃至全球更先進(jìn)的數字化工廠(chǎng)。

　　安貝格工廠(chǎng)創(chuàng )建于1989年，如今該工廠(chǎng)每年可生產(chǎn)約1500萬(wàn)件Simatic產(chǎn)品，按每年生產(chǎn)230天計算，即平均每秒就能生產(chǎn)出一臺控制設備。這里的產(chǎn)品合格率高達99.9988%，“世界上還沒(méi)有哪家同類(lèi)工廠(chǎng)具備如此之低的缺陷率?！卑藏惛窆S(chǎng)負責人Karl-HeinzBüttner稱(chēng)。

　　記者在現場(chǎng)看到，安貝格工廠(chǎng)自身生產(chǎn)過(guò)程也利用Simatic設備進(jìn)行控制，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現了高度的自動(dòng)化。西門(mén)子安貝格工廠(chǎng)生產(chǎn)工程師ChristophRaum告訴記者，這里的生產(chǎn)設備和計算機可以自主處理75%的流程工作，由人力完成的部分，只有生產(chǎn)過(guò)程的開(kāi)頭部分，即員工將初始組件(裸電路板)放置到生產(chǎn)線(xiàn)上的環(huán)節，此后所有的工作均由機器自動(dòng)控制完成。

　　依靠Simatic設備的高度自動(dòng)化，在24小時(shí)內西門(mén)子安貝格工廠(chǎng)就可將面向全球約6萬(wàn)名用戶(hù)的產(chǎn)品做好交付準備。

　　工業(yè)4.0意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)入工廠(chǎng)大生產(chǎn)，是一個(gè)嶄新的工業(yè)制造邏輯和方式。過(guò)去是以中心控制指揮系統，每一分鐘對機器發(fā)出指令，而現在則由商品所附帶的信息告訴機器需要什么樣的生產(chǎn)過(guò)程，以制造出符合客戶(hù)要求的產(chǎn)品。

　　“在生產(chǎn)之前，這些產(chǎn)品的使用目的就已預先確定，包括部件生產(chǎn)所需的全部信息，都已經(jīng)‘存在’于虛擬現實(shí)中，這些部件有自己的‘名稱(chēng)’和‘地址’，具備各自的身份信息，它們‘知道’什么時(shí)候、哪條生產(chǎn)線(xiàn)或哪個(gè)工藝過(guò)程需要它們，通過(guò)這種方式，這些部件得以協(xié)商確定各自在數字化工廠(chǎng)中的運行路徑?！盋hristophRaum為記者講解道，在未來(lái)的工廠(chǎng)里，設備和工件之間甚至可以直接交流，從而自主決定后續的生產(chǎn)步驟，組成一個(gè)分布式、高效和靈活的系統。

　　目前，安貝格工廠(chǎng)的姊妹工廠(chǎng)——西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地(下稱(chēng)“西門(mén)子成都工廠(chǎng)”)已在中國四川成都誕生。西門(mén)子成都工廠(chǎng)承擔著(zhù)西門(mén)子全球工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品研發(fā)的角色，全廠(chǎng)內實(shí)現了從管理、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)到物流配送全過(guò)程的數字化，并且通過(guò)信息技術(shù)，與德國生產(chǎn)基地和美國的研發(fā)中心進(jìn)行數據互聯(lián)。

　　西門(mén)子成都工廠(chǎng)總經(jīng)理AndreasBukenberger表示：“目前成都工廠(chǎng)產(chǎn)品的一次通過(guò)率(FPY)可達到99%以上，應用了西門(mén)子數字化企業(yè)平臺解決方案的成都工廠(chǎng)與西門(mén)子在中國的其他工廠(chǎng)比較，產(chǎn)品的交貨時(shí)間縮短了50%?！倍藏惛窆S(chǎng)目前可實(shí)現年產(chǎn)零部件100萬(wàn)件，即平均1秒生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品，未來(lái)的成都工廠(chǎng)將有望沖擊這一紀錄。

　　中國與工業(yè)4.0
　　中德在國家層面上的工業(yè)4.0合作始于2014年，當年10月，總理李克強在柏林與德國總理默克爾共同發(fā)表了《中德合作行動(dòng)綱要》，宣布兩國將開(kāi)展工業(yè)4.0合作。業(yè)內人士認為，中德工業(yè)4.0戰略合作框架，顯示出高層對制造業(yè)4.0升級改造的強力支持，工業(yè)4.0已上升到國家戰略高度。2014年中國工程院和工信部聯(lián)手推進(jìn)《中國制造2025》，2015年5月國務(wù)院正式通過(guò)。

　　當低廉的勞動(dòng)力成本不能再作為“中國制造”在全球市場(chǎng)上的優(yōu)勢標簽，制造企業(yè)對于變革的需求更為迫切。中國從政府層面上正在全力推進(jìn)工業(yè)4.0，因為中國有7000萬(wàn)到8000萬(wàn)產(chǎn)業(yè)就業(yè)人員，還有大量出口，它們都是通過(guò)基于未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)融合的智能制造來(lái)實(shí)現的。

　　為在激烈的全球競爭中保持優(yōu)勢，制造企業(yè)要更大化利用資源，將生產(chǎn)變得更加高效。為適應不斷變化的客戶(hù)需求，制造企業(yè)必須盡可能地縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，對市場(chǎng)的響應更加快速。為滿(mǎn)足市場(chǎng)多元化的需求，制造企業(yè)還要快速實(shí)現各環(huán)節的靈活變動(dòng)，將生產(chǎn)變得更加柔性。而高效、快速、柔性正是數字化企業(yè)為制造業(yè)帶來(lái)的更大變化。西門(mén)子成都工廠(chǎng)這樣的數字化企業(yè)的出現，為未來(lái)中國制造的變革方向提供了一個(gè)良好的參考。

　　數據顯示，通過(guò)數字化的工廠(chǎng)規劃，可以減少產(chǎn)品上市時(shí)間至少30%;通過(guò)提升產(chǎn)品質(zhì)量，可以降低制造成本13%。而在新產(chǎn)品上市比例、設備生產(chǎn)效率、產(chǎn)品交付能力及營(yíng)運利潤率等多個(gè)方面，數字化工廠(chǎng)的指標均遠遠高于傳統制造企業(yè)。

　　然而，“中國制造2025”與“德國工業(yè)4.0”在現狀上也存在很大的差異，目前德國作為制造業(yè)強國，企業(yè)已基本完成由2.0向3.0的過(guò)渡，正在向4.0升級，而中國還有大量企業(yè)，還處在2.0的階段，在基礎材料、基礎工藝方面非常欠缺。但這種差異也讓雙方有了不小的互補空間。簡(jiǎn)言之，在技術(shù)方面，德國比較領(lǐng)先，而中國存在一定程度的短缺;在市場(chǎng)空間方面，歐洲比較有限，而中國則潛力巨大。統計顯示，德國45%的研發(fā)中心在中小企業(yè)，這些企業(yè)很大程度上引領(lǐng)了工業(yè)4.0，但缺乏拓展國際市場(chǎng)的經(jīng)驗和能力，往往只服務(wù)于寶馬等單一大集團。如果引導德國企業(yè)和中國企業(yè)開(kāi)展跨境合作，很多項目在中國將都有百億級的市場(chǎng)規模。以西門(mén)子為例，2016年4月份，西門(mén)子與全球規模更大的亞麻紗制造商——金達控股有限公司共同建設的數字化工廠(chǎng)在浙江橫港正式投入使用。作為中國亞麻紗行業(yè)的首家數字化工廠(chǎng)，該廠(chǎng)的建成標志著(zhù)西門(mén)子數字化工廠(chǎng)解決方案再次成功應用于中國本土企業(yè)，成為西門(mén)子助力中國制造業(yè)轉型升級的又一個(gè)里程碑。西門(mén)子MESSimaticIT將先進(jìn)的數字化工廠(chǎng)規劃、設計和管理理念引入工廠(chǎng)的研發(fā)、生產(chǎn)及物流等各個(gè)環(huán)節;西門(mén)子全集成自動(dòng)化(TIA)解決方案在該廠(chǎng)也得到了全面的應用，幫助自動(dòng)化設備與系統實(shí)現無(wú)縫連接，縮短工時(shí)提高效率并降低設備運轉成本。

　　北京天拓四方科技