智造化方向：通過數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)連接管理、設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、物流等所有環(huán)節(jié)，以數(shù)字化 “語言”讓設(shè)計(jì)到服務(wù)全過程暢通無阻。
　　智造化效果：生產(chǎn)設(shè)備和計(jì)算機(jī)可以自主處理75%的生產(chǎn)價(jià)值鏈，單獨(dú)、快速、低成本且高質(zhì)量地加工每一個(gè)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了“又好又快又靈活”的生產(chǎn)操作模式。
　　中國猜想：中國制造將邁向高度集成的生產(chǎn)時(shí)代，工廠將能夠單獨(dú)、快速、低成本且高質(zhì)量地加工每一個(gè)產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)更高的靈活性和經(jīng)濟(jì)效益。

　　試想一下，如果你是一家汽車生產(chǎn)商的負(fù)責(zé)人，你認(rèn)為最理想的生產(chǎn)狀況是怎樣的?例如，你收到了生產(chǎn)
　　100輛卡車和100輛轎車的訂單，你是先生產(chǎn)100輛卡車，還是將大卡車與小轎車混合交替生產(chǎn)?
　　如果先生產(chǎn)100輛卡車，則會(huì)產(chǎn)生大量的待售品，占用更多的現(xiàn)金流。理想的生產(chǎn)狀況是進(jìn)行靈活的小批量、多批次生產(chǎn)，使生產(chǎn)得以均勻、連續(xù)，這樣產(chǎn)生的庫存待售品才最優(yōu)，而且生產(chǎn)過程的原材料消耗會(huì)更少，現(xiàn)金流也更為順暢。未來制造工廠所追求的目標(biāo)必然不再是工業(yè)化大生產(chǎn)，而是建立在端對(duì)端數(shù)字化之上的多品種、個(gè)性化、高效優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)。
　　位于德國安貝格的西門子電子制造工廠(EWA)就是智能數(shù)字化未來工廠的夢想雛形，今年上半年，我多次前往EWA進(jìn)行學(xué)習(xí)。同行的德國伙伴告訴我，就是這樣一座“樸素”的工廠，不僅實(shí)現(xiàn)了從管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)到物流配送的全過程數(shù)字化，還能通過先進(jìn)的信息技術(shù)，與美國研發(fā)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)互聯(lián)。
　　在EWA生產(chǎn)車間，員工們身著藍(lán)色的工作服，有序地走在一塵不染、藍(lán)白相間的PVC地板上。齊胸高的灰藍(lán)色機(jī)柜整齊地排成一行，在安置其間的顯示器上，數(shù)據(jù)洪流如同瀑布一般，傾瀉而下。在這里，一場工業(yè)領(lǐng)域的“數(shù)字革命”正悄然拉開序幕。
　　自己生產(chǎn)自己
　　一直以來，EWA都被譽(yù)為西門子集團(tuán)王冠上的寶石。現(xiàn)在，這個(gè)占地10000平方米的高科技生產(chǎn)車間，則成為了西門子實(shí)施“數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)”的典范。
　　“數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)”是實(shí)現(xiàn)數(shù)字制造的載體，它可以實(shí)現(xiàn)包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程以及生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)的高效運(yùn)行，能以最小的資源消耗獲取最高的生產(chǎn)效率。在這種生產(chǎn)環(huán)境中，每個(gè)產(chǎn)品都有自己的代碼，產(chǎn)品可自行控制其本身的生產(chǎn)過程。換句話說，生產(chǎn)代碼只需要告訴機(jī)器有哪些要求，接下來必須執(zhí)行哪道工序，產(chǎn)品就像會(huì)“說話”一樣，通過數(shù)字化的“語言”讓其從設(shè)計(jì)到服務(wù)都暢通無阻。
　　EWA主要生產(chǎn)Simatic可編程邏輯控制器(PLC)，以及其他工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，產(chǎn)品種類達(dá)到了1000種。現(xiàn)在，它們已經(jīng)將數(shù)字化工廠所需的主要組件部署完成，讓產(chǎn)品與生產(chǎn)機(jī)器之間可以互相“通信”，全部生產(chǎn)過程均為實(shí)現(xiàn)IT控制進(jìn)行了優(yōu)化，從而使故障率最小化。
　　依靠智能系統(tǒng)，EWA員工的工作流程與結(jié)果也發(fā)生了翻天覆地的變化：新的生產(chǎn)流程伴隨著不計(jì)其數(shù)的變化因素和錯(cuò)綜復(fù)雜的供應(yīng)鏈不斷得到優(yōu)化，在生產(chǎn)面積幾乎沒有擴(kuò)張，員工數(shù)量也沒變的情況下，產(chǎn)能卻提升了8倍，產(chǎn)品質(zhì)量更是比25年前提高了40余倍。EWA的負(fù)責(zé)人自豪地說：“EWA的產(chǎn)品質(zhì)量合格率高達(dá)99.9988%。據(jù)我所知，全球沒有任何一家同類工廠可以實(shí)現(xiàn)如此低的故障率。”EWA每年能生產(chǎn)約1200萬件Simatic系列產(chǎn)品，按每年生產(chǎn)230天計(jì)算，即平均每秒就能生產(chǎn)出一件產(chǎn)品。
　　目前，EWA的生產(chǎn)設(shè)備和計(jì)算機(jī)可以自主處理75%的生產(chǎn)價(jià)值鏈，以前需要用人工完成的動(dòng)作通過“智能算法”固化在機(jī)器中，讓機(jī)器代替人工，只有剩余四分之一的工作需要由工人來完成。也就是說，僅在最開始的時(shí)候，需要人工將印刷電路板放置在生產(chǎn)線上，此后所有的工作均可以由機(jī)器自動(dòng)控制進(jìn)行。Simatic系列產(chǎn)品的生產(chǎn)過程正是由它自身控制的，換句話說就是“自己生產(chǎn)自己”。在這里，每條生產(chǎn)線幾乎都運(yùn)行著大約千臺(tái)Simatic控制器，自動(dòng)化流水線正在生產(chǎn)的就是西門子自動(dòng)化產(chǎn)品，這就好像美國科幻電影里的機(jī)器人生產(chǎn)機(jī)器人一般。
　　可見即可得
　　研發(fā)是數(shù)字化工廠“數(shù)據(jù)鏈條”的起點(diǎn)。在數(shù)字化制造的前提下，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造都基于同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，消除了EWA研發(fā)部門與生產(chǎn)部門工作的時(shí)間差，彼此同步進(jìn)行讓各方配合得更加默契，這大大改變了傳統(tǒng)制造的節(jié)奏。另外，由于在研發(fā)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠在工廠各個(gè)系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)傳遞，同時(shí)數(shù)據(jù)的同步更新又避免了傳統(tǒng)工廠由于溝通不暢產(chǎn)生的誤差，更大大提升了EWA的生產(chǎn)效率。
　　作為EWA研發(fā)新產(chǎn)品的載體和工具，西門子PLM的產(chǎn)品開發(fā)解決方案——NX軟件，可以支持產(chǎn)品開發(fā)過程中從設(shè)計(jì)到工程和制造的各個(gè)方面，并通過集成多種學(xué)科仿真，來提供全系列先進(jìn)零部件制造應(yīng)用的解決方案，這是其他計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件都難以實(shí)現(xiàn)的。研發(fā)部門的工程師們可以通過NX軟件進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行模擬組裝和性能測試，真正實(shí)現(xiàn)“可見即可得”，這為研發(fā)人員節(jié)約了大量的時(shí)間和精力。當(dāng)然，這對(duì)工程師們也有一定要求，他們對(duì)將要用于制造產(chǎn)品的機(jī)器的屬性了解越透徹，所編寫的模擬程序就越精確。
　　在NX軟件中完成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，都會(huì)帶著自己專屬的數(shù)據(jù)信息繼續(xù)“生產(chǎn)旅途”。這些數(shù)據(jù)一方面通過CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng))向生產(chǎn)線不斷傳遞，為完成接下來的制造過程做準(zhǔn)備;另一方面也被同時(shí)“寫進(jìn)”數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)中心——Teamcenter軟件中，供質(zhì)量、采購和物流等部門共享。采購部門會(huì)依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息去采購零部件，質(zhì)量部門會(huì)依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行驗(yàn)收，物流部門則依據(jù)數(shù)據(jù)信息確認(rèn)零部件。
　　共享數(shù)據(jù)庫是Teamcenter最大的特點(diǎn)。當(dāng)質(zhì)量、采購和物流等不同部門調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)，它們使用的是共享文檔庫，并能通過主干快速地連接到各責(zé)任方。即使數(shù)據(jù)發(fā)生更新，不同的部門也都能在第一時(shí)間得到最新的數(shù)據(jù)，這就使得EWA研發(fā)團(tuán)隊(duì)的工作變得更加簡單、高效，避免了傳統(tǒng)制造企業(yè)在研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間由于數(shù)據(jù)平臺(tái)不同而造成的信息傳輸壁壘。
　　流程更少更快
　　在EWA生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中，高度的數(shù)字化得以充分體現(xiàn)。西門子全集成自動(dòng)化解決方案(TIA)將數(shù)字化與生產(chǎn)成功結(jié)合：PLC引導(dǎo)生產(chǎn)流程，視覺系統(tǒng)識(shí)別產(chǎn)品質(zhì)量，自動(dòng)引導(dǎo)車進(jìn)行產(chǎn)品傳遞，這都使得工廠產(chǎn)品的一次通過率(FPY)達(dá)到99%以上。
　　一名PLC裝配工位上的普通員工告訴我，他現(xiàn)在的日常工作都在電腦上完成。每天，由西門子MES系統(tǒng)生成的電子任務(wù)單都會(huì)顯示在裝配人員的電腦上，而實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換間隔小于1秒，這意味著操作人員隨時(shí)可以看到最新的版本，并可以細(xì)致入微地觀察每一件產(chǎn)品的生命周期。
　　而西門子MES系統(tǒng)SIMATIC
　　IT則充當(dāng)了傳統(tǒng)制造企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度者。它采用虛擬化技術(shù)，由MES系統(tǒng)統(tǒng)一下達(dá)生產(chǎn)訂單，在與ERP系統(tǒng)高度集成之下，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。此外，SIMATIC
　　IT還實(shí)現(xiàn)了工廠信息管理、生產(chǎn)維護(hù)管理、物料追溯管理、設(shè)備管理、品質(zhì)管理和制造KPI分析等多種功能的集成，能夠保證工廠管理與生產(chǎn)協(xié)同。當(dāng)自動(dòng)引導(dǎo)車送來一個(gè)待裝配的產(chǎn)品時(shí)，傳感器就會(huì)掃描出產(chǎn)品的代碼，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)組ES系統(tǒng)，然后電腦上就會(huì)顯示出它的信息，MES系統(tǒng)再通過與西門子TIA全集成自動(dòng)化的互聯(lián)，等到相應(yīng)零件盒的指示燈亮起，裝配人員便可根據(jù)指示燈進(jìn)行操作。這滿足了自動(dòng)化產(chǎn)品“柔性”生產(chǎn)的需求
　　，即在一條生產(chǎn)線上同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品。有了指示燈的提示和對(duì)應(yīng)，即使換另外一種產(chǎn)品也不會(huì)怕裝錯(cuò)零件了。
　　待裝配人員確認(rèn)裝配完畢，按下工作臺(tái)上的一個(gè)按鈕，自動(dòng)化流水線上的傳感器就會(huì)掃描產(chǎn)品代碼，記錄它在這個(gè)工位的數(shù)據(jù)。SIMATIC
　　IT以該數(shù)據(jù)作為判斷基礎(chǔ)，向控制系統(tǒng)下達(dá)指令，指揮引導(dǎo)車隨即將它送去下一個(gè)目的地。
　　在到達(dá)下一道工序前，產(chǎn)品必須通過嚴(yán)格的檢驗(yàn)程序，以PLC產(chǎn)品為例，在整個(gè)生產(chǎn)過程中針對(duì)該類產(chǎn)品的質(zhì)量檢測節(jié)點(diǎn)超過20個(gè)，可以充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量。1000多臺(tái)掃描儀實(shí)時(shí)記錄著每一道生產(chǎn)工序以及諸如焊接溫度、貼裝數(shù)據(jù)和測試結(jié)果等詳細(xì)的產(chǎn)品信息。在此過程中，Simatic
　　IT每天會(huì)生成并儲(chǔ)存約5000萬條生產(chǎn)過程的信息。其中，視覺檢測是EWA數(shù)字化工廠特有的質(zhì)量檢測方法，相機(jī)會(huì)拍下產(chǎn)品的圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺(tái)中的正確圖像作比對(duì)，一點(diǎn)小小的瑕疵都逃不過SIMATIC
　　IT品質(zhì)管理模塊的檢測。
　　在經(jīng)過多次裝配并接受多道質(zhì)量檢測后，成品將被送到包裝工位。經(jīng)過包裝、裝箱等環(huán)節(jié)，一箱包裝好的自動(dòng)化產(chǎn)品就會(huì)通過升降梯和傳送帶被自動(dòng)送達(dá)物流中心或立體倉庫。這樣一個(gè)完整的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)的制造企業(yè)要通過幾十甚至上百人的手去完成，而在EWA的車間內(nèi)，絕大多數(shù)的工序都借以自動(dòng)化設(shè)備完成，實(shí)現(xiàn)了“又好又快”的生產(chǎn)操作模式，節(jié)省了大量的人力和時(shí)間。
　　“全程透明”的數(shù)字化物流
　　在EWA中，研發(fā)和生產(chǎn)過程通過數(shù)字化科技被發(fā)揮到了極致。同樣，在物流環(huán)節(jié)，數(shù)字化的優(yōu)勢依然明顯，這體現(xiàn)在EWA的數(shù)字化物流系統(tǒng)的運(yùn)用中。
　　在物流上，ERP、西門子MES系統(tǒng)SIMATIC
　　IT以及西門子倉庫管理軟件發(fā)揮著重要的作用。例如，自動(dòng)化流水線上的傳感器會(huì)對(duì)引導(dǎo)車上的產(chǎn)品代碼進(jìn)行掃描，掃描得到的數(shù)據(jù)就會(huì)“告訴”軟件系統(tǒng)在該裝配環(huán)節(jié)需要的物料是什么，員工只需按動(dòng)按鈕，物料即從物料庫自動(dòng)輸送出，并通過流水線上傳感器的“指揮”，送到指定位置。這一過程“全程透明”且不需要人工干預(yù)，完全實(shí)現(xiàn)了從原材料、產(chǎn)品從起點(diǎn)至終點(diǎn)及相關(guān)信息的有效流動(dòng)。相對(duì)于傳統(tǒng)制造業(yè)，這種方式不但節(jié)省了時(shí)間，提高了效率，同時(shí)還避免了因信息傳遞不及時(shí)等原因造成的錯(cuò)誤生產(chǎn)和重復(fù)生產(chǎn)。
　　在物料的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，依照精益生產(chǎn)中的“以需定產(chǎn)”原則和“拉式生產(chǎn)”概念，生產(chǎn)流程的各工序只會(huì)在收到實(shí)際需要的數(shù)量時(shí)才進(jìn)行生產(chǎn)，這就保證了工廠能夠“適時(shí)、適量并在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)生產(chǎn)出質(zhì)量完善的產(chǎn)品”。
　　在EWA布局緊湊的高貨架立體倉庫，有近3萬個(gè)物料存放盒用來存放更大批的物料。但其物料的存取并不用叉車搬運(yùn)，而是通過“堆取料機(jī)”用數(shù)字定位的模式進(jìn)行抓取，所以不必考慮叉車通過的距離，這讓物料庫的設(shè)計(jì)更加合理，從而節(jié)約了更多的空間。
　　在EWA，真實(shí)的生產(chǎn)工廠與虛擬的數(shù)字工廠同步運(yùn)行，真實(shí)工廠生產(chǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)參數(shù)、生產(chǎn)環(huán)境等都會(huì)通過虛擬工廠反映出來，而人則通過虛擬工廠對(duì)真實(shí)工廠進(jìn)行把控。“工業(yè)4.0”的中心是智能化工廠，智能化工廠的基石是數(shù)字化信息處理系統(tǒng)。在西門子的概念中，EWA是真正意義上的智能化工廠，其自動(dòng)化不是簡單的機(jī)械對(duì)人力的代替，而是既包含了自動(dòng)化生產(chǎn)，也包括了自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，是建立在數(shù)字化生產(chǎn)基礎(chǔ)上的自動(dòng)化。
　　EWA的生產(chǎn)過程代表了西門子面向未來的技術(shù)，更展現(xiàn)了“工業(yè)4.0”未來的愿景——實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界和虛擬世界在生產(chǎn)過程中的完美融合，產(chǎn)品之間以及產(chǎn)品與機(jī)器設(shè)備間的通信將使生產(chǎn)路徑進(jìn)一步優(yōu)化。
　　未來，工廠不再是由大型設(shè)備堆砌起來的機(jī)械巨獸，而更像是一彎靈動(dòng)的數(shù)字潺泉。工廠將能夠單獨(dú)、快速、低成本且高質(zhì)量地加工每一個(gè)產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)前工廠難以企及的、更高的靈活性和經(jīng)濟(jì)高效性。
　　作為“工業(yè)4.0”的倡導(dǎo)者和先行者之一，西門子的腳步正愈發(fā)堅(jiān)實(shí)。正如其全球工業(yè)總裁魯思沃教授所說的：“如果說，工業(yè)4.0的時(shí)代還要20年，那么西門子目前已經(jīng)到達(dá)了‘工業(yè)3.8’。”