世界范圍內(nèi)制造業(yè)再次崛起。無論是德國政府近年來提出的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，還是中國政府的“十二五”規(guī)劃，都強(qiáng)調(diào)了“工業(yè)化”和“信息化”融合的重要性，數(shù)字化是制造業(yè)未來發(fā)展的必然方向。而整個生產(chǎn)流程的數(shù)字化無疑是實(shí)現(xiàn)兩化融合的必經(jīng)之路。

基于信息物理融合系統(tǒng)的工業(yè)4.0概念誕生之初，西門子再度嗅到了新一輪工業(yè)革命的氣息。瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)，西門子集成了目前全球最先進(jìn)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以及生產(chǎn)過程軟件和硬件，如西門子制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）軟件SimaticIT、西門子產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件、工業(yè)工程設(shè)計(jì)軟件（Comos）、全集成自動化（TIA）、全集成驅(qū)動系統(tǒng)（IDS），等等。

對于正在進(jìn)行制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的中國而言，西門子的數(shù)字化企業(yè)無疑提供了很好的參考樣本。分享它們“厚積薄發(fā)”帶來的收益時(shí)，中國企業(yè)，或許能從西門子通往工業(yè)4.0的路線圖中解讀出更多信息。

勢

行業(yè)趨勢

“數(shù)字化”概念和技術(shù)引領(lǐng)制造業(yè)變革

數(shù)字制造意味著生產(chǎn)單元和流程都擁有自己在虛擬生產(chǎn)世界里的“數(shù)字拷貝”，制造企業(yè)將能夠大幅提高生產(chǎn)力。

日前，第十六屆中國國際工業(yè)博覽會在上海舉行，共有2000家展商參展，攜帶其最新研發(fā)的設(shè)備與觀眾見面。面對經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的變化為全球制造業(yè)帶來巨大的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)，整個工業(yè)領(lǐng)域也正在經(jīng)歷一場制造業(yè)的大變革，“數(shù)字化”概念和技術(shù)成為最熱的名詞。

這一變革，在展館演繹得淋漓盡致。

記者在西門子展臺看到：他們打造“數(shù)字制造”產(chǎn)品版圖，圍繞“數(shù)字化企業(yè)平臺”、“全集成自動化(TIA)”、“全集成驅(qū)動系統(tǒng)(IDS)”、“過程自動化”、“能源效率”和“服務(wù)”幾大主題，涵蓋工業(yè)軟件、數(shù)字化硬件，以及數(shù)據(jù)驅(qū)動的服務(wù)幾大類別的產(chǎn)品及解決方案。

而與西門子展臺一步之遙的ABB公司展臺，則展示了包括雙臂機(jī)器人、小型機(jī)器人IRB1200、中壓傳動產(chǎn)品ACS580MV、“i-家”無線智能家居系統(tǒng)等在內(nèi)的智能產(chǎn)品。

在解釋數(shù)字制造為制造企業(yè)帶來的優(yōu)勢時(shí)，西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁、數(shù)字化工廠集團(tuán)總經(jīng)理王海濱表示：“數(shù)字制造意味著生產(chǎn)單元和流程都擁有自己在虛擬生產(chǎn)世界里的‘數(shù)字拷貝’。因此，企業(yè)可以對生產(chǎn)進(jìn)行模擬和計(jì)算，令虛擬的生產(chǎn)世界與現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)世界相融合。制造企業(yè)將能夠大幅提高生產(chǎn)力、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，并提升生產(chǎn)柔性。”

事實(shí)上，近年來，發(fā)達(dá)國家不斷調(diào)整經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，重振制造業(yè)。

美國正在向他們的工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量進(jìn)行大幅度的投資，來確保社會和經(jīng)濟(jì)的繁榮，他們把這樣的做法稱為“美國制造業(yè)的復(fù)興”。

在歐洲，來自德國產(chǎn)業(yè)界、政府和學(xué)術(shù)界的產(chǎn)官學(xué)專家于2013年4月首次發(fā)布了《實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》。德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略是德國政府確定的面向2020年的國家戰(zhàn)略，體現(xiàn)了以其創(chuàng)新制造技術(shù)方面的優(yōu)勢開拓新型工業(yè)化的目標(biāo)，是為進(jìn)一步抵御歐洲主權(quán)債務(wù)危機(jī)對該國的沖擊、增強(qiáng)國際競爭力以及有效面對消費(fèi)者偏好個性化和多元化的市場需求而提出的工業(yè)升級計(jì)劃，是對“工業(yè)1.0”(機(jī)械制造設(shè)備的引入)、“工業(yè)2.0”(電氣化的應(yīng)用)和“工業(yè)3.0”(信息化的發(fā)展)的延伸。

“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略通過深度應(yīng)用信息通信技術(shù)(ICT)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)等手段，以智能工廠和智能生產(chǎn)為重點(diǎn)進(jìn)行工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域新一代關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，使生產(chǎn)成本大幅下降和生產(chǎn)效率大幅提高，促進(jìn)產(chǎn)品功能多樣性、個性化和產(chǎn)品性能大幅提升。

對此，工業(yè)和信息化部前部長李毅中表示，“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略是第三次工業(yè)革命的具體化，它的內(nèi)容是用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)，把制造業(yè)的物理生命單元聯(lián)系起來，然后與傳感器、終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通訊設(shè)施結(jié)合起來，這就使制造業(yè)的物理生理單元、機(jī)器、機(jī)床具有計(jì)算、設(shè)計(jì)、通訊精準(zhǔn)控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自制自動等功能，從而將制造者、機(jī)器、物料、環(huán)境以及用戶緊密地聯(lián)系起來，實(shí)時(shí)聯(lián)通相互連接。

術(shù)

變革之術(shù)

工業(yè)4.0真正到來可能需要20年

西門子在今年5月發(fā)布“2020公司愿景”，提出了公司未來將專注于電氣化、自動化和數(shù)字化。

在工業(yè)4.0時(shí)代，虛擬世界將與現(xiàn)實(shí)世界高度融合。通過計(jì)算、自主控制和聯(lián)網(wǎng)，人、機(jī)器和信息互相聯(lián)接，融為一體?，F(xiàn)有的技術(shù)和創(chuàng)新將被全部整合到一個數(shù)字化企業(yè)平臺中。生產(chǎn)還未開始，產(chǎn)品開發(fā)流程和生產(chǎn)流程中的所有環(huán)節(jié)便可以并行模擬進(jìn)行。這一雛形夢想，目前在西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地（SEWC）有最新探索。

在西門子成都工廠研發(fā)生產(chǎn)一件新產(chǎn)品，它都會擁有自己的數(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(shí)時(shí)保存在一個數(shù)據(jù)平臺中。而這座工廠的運(yùn)行，都是基于這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，ERP、PLM（產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)）、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、控制系統(tǒng)及供應(yīng)鏈管理，全部實(shí)現(xiàn)了無縫的信息互聯(lián)，從而造就出了一幅透明工廠的畫面。

比如，在縮短產(chǎn)品上市時(shí)間方面，SEWC通過數(shù)字化的方式，對設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品進(jìn)行模擬和仿真，這樣就省去了做樣機(jī)的時(shí)間。而當(dāng)設(shè)計(jì)人員對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行修改時(shí)，也可以通過共同的數(shù)據(jù)庫，把修改的內(nèi)容直接傳送到生產(chǎn)線，從而節(jié)省了制造過程中的修改時(shí)間，使得產(chǎn)品能夠盡快上市。

同時(shí)，SEWC還通過高度的數(shù)字化和自動化來提高生產(chǎn)效率。在傳統(tǒng)的工廠里面，每天要由負(fù)責(zé)生產(chǎn)計(jì)劃的人下發(fā)生產(chǎn)工單，再由班組長將生產(chǎn)任務(wù)分配到每個工人頭上。而SEWC則省略了這些步驟，直接將生產(chǎn)工單在觸摸屏上顯示。

而在質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)，系統(tǒng)會通過數(shù)據(jù)庫對之前的工序進(jìn)行核對，從而獲得產(chǎn)品的質(zhì)量情況。

我們可以描繪下SEWC通過“數(shù)字和物理世界的無縫銜接”的場景：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)200輛卡車和200輛轎車的訂單，你是先生產(chǎn)200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)200輛卡車，則會產(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更少，現(xiàn)金流也更為順暢。

對此，王海濱表示，“制造業(yè)的發(fā)展趨勢在于，更加注重產(chǎn)品全生命周期的管理。過去推出一款新車，可能需要七八年時(shí)間，現(xiàn)在兩三年就夠了。這就是未來的趨勢，核心在于，怎么加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、上市、服務(wù)時(shí)間，如何縮短整個過程耗費(fèi)的時(shí)間。”

當(dāng)然，這場變革將是一個漸進(jìn)的過程，工業(yè)4.0的真正到來可能需要20年左右的時(shí)間。他將這一“漸進(jìn)的過程”稱作“工業(yè)3.X”。