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工业4.0数字工厂探营:中国企业离智能制造有多远

导读: 整体来看,中国制造业目前基础方面还不够强。特别是传统的基础材料、基础技术、基础工艺和技术平台。而智能制造又要求和信息技术结合,像传感器、工业软件、工业互联网和工业大数据等新问题或是未来发展的瓶颈。

  7月中旬的成都,炎热多雨,距离市中心西北边22公里的西门子工业自动化产品生产及研发基地(SEWC),工厂外围一片寂静。

  即使在车间里,也只听得见机器转动的微弱声响。几位工人不时触摸工作台前的电脑显示屏,操作工作台上的按钮。

  与此同时,在工人们脚下、地下一层的物料间里,携带条形码的物料,整齐地趴在自动化流水线上。它们沿着地下传输系统,在四个上下提升装置的帮助下,升入车间。再经过立体中转库等设备,在组装生产线上被装配和包装,最后由物流小车运向仓库。

  这座约450名工人的工厂,生产面积不到标准足球场的一半。每年生产的SIMATIC工业自动化产品超过250万件,供应中国及全球的汽车、制药、电力等工业行业及基础设施建设。在这里大概每10秒就有一件产品诞生,而一百万件这样的产品中,有瑕疵的不到10件。

  SEWC是西门子首家数字工厂——安贝格电子制造工厂(EWA)的姊妹工厂,也是西门子在德国之外建立的首家数字化企业。两座数字化工厂的背后,是西门子实践德国政府工业4.0战略所制定的数字化工厂整体解决方案。

  为了应对全球制造业变革浪潮,促进本国制造业的转型升级,德国政府于2013年提出了工业4.0的国家战略。中国则于2015年发布了《中国制造2025》行动纲领。

  如果将西门子作为标杆,中国企业显然差距不小。“与西门子等顶尖的世界工业4.0企业相比,中国制造业特别是中国家电行业还存在着很大差距。”四川长虹企划部部长刘海中说,“中国制造业有的尚处在工业2.0阶段,部分达到3.0水平。既需要谋划工业4.0,还要弥补基础不足,尽快淘汰落后、过剩的产能,实现跨越式发展。”

  一座工厂的无缝数据互联

  完成工业自动化后,工业企业面临着满足消费者个性化需求、新技术渗透带来的模式创新等转型问题。

  对西门子来说,这一系列的难题反映到实际,就是制造业企业该如何缩短产品的上市时间,提高灵活性、生产效率和产品质量。

  或许可以从西门子自2007年起收购的近50家企业中,窥得这个169岁的老牌工业企业的野心。自从买下生产软件产品Teamcenter的公司UGS后,西门子一发不可收拾,看上的企业大多以软件公司为主。同时,西门子不断扩大软件业务组合,最终提出“数字化工厂”概念。

  据西门子股份公司数字化工厂集团首席执行官JanMrosik介绍,数字化方案就是通过涵盖从产品设计、生产规划、制造工程、生产执行到服务的整个价值链的数字化转型,提供全生命周期的无缝工作流。借助统一的数据库等软硬件设备,优化工程组态所有方面的工作,确保产品高效地投放到市场。

  为此,西门子推出了全面的数字化产品组合,将硬件、软件、工业技术专长和数据结合在一起,推动现实世界与虚拟世界的融合。

  2016年汉诺威工业博览会上,西门子推出了工业云MindSphere。作为工业数据开放平台,各种数字工厂可以通过数据网关,将关键设备乃至整个工厂的数据连接至MindSphere,从而监测其设备群,做到预防性维护、能源数据管理、工厂资源优化等。

  在中国,西门子建立数字化工厂SEWC来实践上述解决方案。这座工厂实现了从管理、产品研发、生产直至物流配送全过程的数字化。在数字化工厂“数据链条”的起点——研发过程,研发工程师们利用西门子PLM(产品全生命周期管理软件)的产品开发解决方案NX软件,进行新产品的模拟设计和组装。

  研发出的每一件新产品都拥有专属于自己的数据信息。这些数据信息在研发、生产、物流的各个环节中被不断丰富,实时保存在同一个数据中心Teamcenter中,供质量、采购、生产和物流等各个部门共享。每天,设备自动记录1000多万条产品信息,方便工人精准快速地找出产品瑕疵的由来。

  生产过程所需要的物料自身携带条形码,通过与仓库管理软件的“数据对话”,经由“自动交通”的物料输送环节,输送到高货架立体仓库或者物料中间库。装配生产线员工轻触工作台上的电脑显示屏,所需物料就会进入物料间。

  物料从物料间升入车间后,工人按照电脑显示屏上的电子任务单,开始装配、包装等工作。任务完成后,他只需按下工作台上的按钮,流水线上的传感器就会扫描产品的条码信息,记录它在这个工位的数据。MES(制造执行系统)将以该数据作为判断基础,向控制系统下达指令,指挥物流小车将产品送去下一个目的地。

  工厂采用柔性生产,同一条生产线上每天要产出4000多片产品,最多能够同时生产4种不同产品,并为将来的产能调整做出合理规划。

  整座工厂的运行,都是基于这些数据基础,ERP(企业资源规划)、PLM(产品全生命周期管理)、MES(制造执行系统)、控制系统及供应链管理,全部实现了无缝的信息互联,工厂数据还能与德国生产基地以及美国的研发中心进行数据互联。

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