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西門子告訴你“數字化工廠”與“自動化工廠”的區(qū)別

时间:2018-11-11        阅读

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數字化工廠與自動化工廠,到底有何區(qū)別?要追趕未來制造,人與機器之間關系如何重構?為什么他們反復強調,提升質量而非降低成本,才是工業(yè)進化的本質?要真正邁向工業(yè)4.0,SEWC將繼續(xù)往哪些方向進行摸索?


在追趕“工業(yè)4.0”的路上,西門子以成都數字化工廠,即西門子工業(yè)自動化產品成都生產研發(fā)基地(以下簡稱“SEWC”)作為樣板工程,意在展示數字化制造如何改寫工業(yè)。但如同西門子所強調的,數字化工廠只是邁向工業(yè)4.0的階段性目標。從數字化工廠到工業(yè)4.0,還有漫長的演進過程。


在走進SEWC之后,結合成都工廠的一系列探索,該工廠的相關負責人與某報記者深入分享了關于數字化制造、工業(yè)進化和工業(yè)4.0的前沿思考。在西門子成都工廠眼中,數字化工廠與自動化工廠,到底有何區(qū)別?要追趕未來制造,人與機器之間關系如何重構?為什么他們反復強調,提升質量而非降低成本,才是工業(yè)進化的本質?要真正邁向工業(yè)4.0,SEWC將繼續(xù)往哪些方向進行摸索?


如果說,對工廠架構和組成的實地走讀,給我們帶來的是實踐層面的沖擊。那么,對工廠運轉理念和管理模式的前沿解讀,相信將可以給我們帶來思維層面的更多啟示,乃至啟蒙。


“數字化工廠”不等于“自動化工廠”

數字化制造中,盡管自動化制造是重要的基礎,但數字化制造并不等同于自動化。一般情況下,很多人會以為工廠要實現數字化制造,必須先實現自動化,這其實是一種誤解。


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西門子成都工廠


在距離SEWC2000多公里的佛山市,不足半年前正式引進了世界工業(yè)機器人四大制造商之一的德國庫卡公司。后者宣布,將在佛山順德建立其在華的首個機器人研發(fā)基地。


伴隨國內人口紅利逐步消失,特別是在珠三角近年頻頻受困于“招工難”等問題,一場“機器換人”的自動化革命正在“廣東制造”如火如荼地進行。這場變革不僅帶動本地機器人產業(yè)發(fā)展,也引來庫卡等國際機器人企業(yè)陸續(xù)搶灘廣東。


如果說要完全實現“數字化制造”尚需時日的話,那么在當下,珠三角的制造業(yè)如何通過“自動化制造”,破解勞動力成本不斷上漲、勞動力結構性短缺的問題,是最迫切的現實課題。而數字化制造的其中一個重要基礎,正是實現自動化制造。


在SEWC工廠二樓的自動物流系統(tǒng)部門,無需人員現場監(jiān)控,每天,兩部高速運轉的取料機如同“人”一樣,依靠數字定位迅速地“抽”出對應的原材料,并通過自動傳輸軸,馬上傳送到生產車間。從工廠物料需求信息傳導到自動物流倉庫,倉庫最長只需要30分鐘就能將物料送到了車間,中間無需任何人員操作。


在這座實現了全集成自動化的工廠內,相比同類型的工廠人員最多可節(jié)省50%。


那么,伴隨生產車間內不斷增加自動化設備,以及逐步減少勞動力,在數字化制造的不斷進化中,是否就等同于全自動化?


“要明確的是,數字化制造并不等于全自動化制造!蔽鏖T子工業(yè)自動化產品成都生產研發(fā)基地副總經理李永利強調,一般情況下,很多人會以為工廠要實現數字化制造,必須先實現全自動化,這其實是一種誤解。


以手機行業(yè)為例,如果開發(fā)一條全自動化的產線,至少需要半年以上,但按照目前手機行業(yè)的創(chuàng)新周期,一般情況下,一款手機從設計到實現量產普遍只在一個月內!斑@時候,生產線上大部分的工作只有依靠人來完成,速度才會更快!


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李永利表示,當行業(yè)的生產線更新周期太快,投入了很高的自動化成本,但生產效率并沒有得到明顯的提升!八,全球所有的手機制造方案幾乎都不會用自動化生產線來完成,而組裝環(huán)節(jié)也很少采用機械臂。”李永利說道。


人的生產靈活性不可能被自動化取代

人所具有的生產靈活性在很長的時間內,是無法被機器所取代的!叭伺c機器的關系是互助的關系。”但當企業(yè)的生產制造過程中,出現需要對復雜信息的尋找和判斷時,可以用機器來替代人!


李永利的解讀,引出的是對一個深刻問題的思考:在“未來制造”的生產線上,“人”與“機器”究竟是怎樣的關系?兩者關系如何重構?


以手機生產線為例,他認為,人所具有的生產靈活性在很長的時間內,是無法被機器所取代的!耙簿褪钦f,人是不可能被替代,人與機器的關系是互助的關系!崩钣览f,在未來至少10年到20年,全球范圍內絕大部分的制造環(huán)節(jié)依然需要人去完成。


既然如此,在數字化制造中,哪些環(huán)節(jié)才需要機器去代替人?


一般情況下,當需要更新產品或者材料時,工廠需要通過分析后,才能確定停止生產相關的產品。在這個過程中,整個工廠內部需要溝通設計生產部門、研發(fā)部門、采購部門等部門。


但這些環(huán)節(jié)在成都工廠內,只需要在Teamcenter中更改數據就能完成。數據一旦調整,工廠互聯(lián)互通的系統(tǒng)和軟件就會實現自動的更新,并調整出新的生產解決方案。


“可以理解為,當我們涉及到對復雜信息的尋找、判斷的時候,是可以用機器來替代人的。”李永利說道。在這樣的愿景下,引入自動化機器的工廠就像配備了電腦的超市,工人就像收銀員,在傳統(tǒng)的小賣部里,工人要記住商品價格,自行計算商品總價。但實現數字化制造的工廠,就如同同時配備了電腦和掃描器的超市,收銀員只需要按照計算結果收款,而配備的機器就像一個“糾錯員”,幫助人避免出現計算和記憶錯誤。


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工業(yè)進化本質在提升質量,而非降低成本

人力成本被認為是導致近年制造業(yè)競爭力下降的原因,但李永利認為,制造業(yè)不能僅僅盯著制造環(huán)節(jié)的成本,應該更加注重供應鏈成本。而數字化制造從一開始就不僅僅是為了降低成本,最大的目的在于提升質量,而高質量并不意味高成本。


近年,國內制造業(yè)遭遇的發(fā)展瓶頸中,人力成本的上漲,被認為是導致制造業(yè)競爭力下降的重要原因之一。


“很多制造業(yè)的企業(yè)主都喜歡談控制成本,但在西門子看來,質量才是企業(yè)的第一競爭力!崩钣览磸蛷娬{,“質量第一”一直是西門子成都工廠戰(zhàn)略目標首位,而這也是客戶眼中最重要的價值。


事實上,在他看來,很多時候企業(yè)面臨的并不僅僅是制造環(huán)節(jié)的成本,而應該更加注重供應鏈的成本。因為,即使在勞動密集型企業(yè)中,人力成本畢竟只是占據一定的比例,而不是成本的全部。


以一個簡單的例子來看,當一款產品出廠時,它同時擁有了兩個價值,一個是出廠價值,一個是到客戶手中時的價值!爸袊芏喙S生產出來的產品,出廠價值不高,但到客戶手中的價值就很高,這就是供應鏈的問題。”李永利說道。


盡管他并不認可僅僅盯著成本來談論“工業(yè)進化”,但李永利強調,數字化制造本身所帶來的高質量并不代表是高成本。


高質量在工業(yè)制造領域的重要性不言而喻。作為耐用品的工業(yè)產品,比如一款海上風力發(fā)電機的產品,一旦出現問題,不僅造成的損失不可估量,而且需要動用到直升機維修,維修的后期成本也非常高。


為此,在實現質量提升上,數字化制造首先是借助自動化產線上的機器充當“糾錯官”的角色,比如當工人少擰了一顆螺絲,機器會自動發(fā)出警示,阻止產品進入下一個環(huán)節(jié),通過機器的協(xié)助,減少人的出錯。


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但在西門子看來,通過機器的“檢查”杜絕人在制造過程的差錯,這只是保證產品質量的基礎一步,由制造質量、研發(fā)質量以及原材料質量組成的產品質量中,更需要的是借助數字化制造去保障研發(fā)質量和原材料質量。


尤其是如何保證原材料質量,一直被認為是制造業(yè)界最具挑戰(zhàn)性的一個課題。


在SEWC的數字化制造中,一個很重要的方式是對原材料進行可溯源式的管理。也就說,在這座工廠內,當來自各地的原材料被運送到車間后,所有的原材料都擁有了自己的“身份證”。這個身份證可伴隨原材料進入生產線,在每一個流程中,都會被相應的設備進行數據的采集和跟蹤,并最終儲存在后臺的數據管理中。


這意味著,一旦有原材料的質量出現問題,工廠可以馬上查找到這一批次的原材料在什么時間點,已經走過哪些生產流程。李永利表示,無論客戶在今后什么時間反饋質量問題,工廠依舊能夠拿出完整的數據,對這些原材料進行追溯,從而保證原材料的質量。


走向工業(yè)4.0,管理自動化才是關鍵

在數字化制造的階段,通過數據交互,已經能夠有效地提升管理效率。但要衡量是否真正走向工業(yè)4.0,不是看生產線自動化水平的高低,而是看管理水平的高低。實現管理的自動化,需要實現管理上人完全聽命于“電腦”,這才是智能制造的未來。


事實上,這樣一座代表著數字化技術如何改造工業(yè)制造的前沿工廠,距離工業(yè)4.0愿景下的智能工廠仍有距離。在工業(yè)4.0的研究中,智能制造和智能工廠一直被認定為兩大研究主題。其中,關于智能工廠,被描繪成是一個分散的、具備一定智能化的生產設備,在實現了數據交互之后,形成了高度智能化的有機體,實現虛擬世界和物理世界的融合。


在SEWC中,關于推進數據交互的工作一直未曾停止過。但對于數字化工廠與智能化工廠之間的差距,李永利認為,最關鍵的一點在于是否真正實現管理的自動化。


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西門子安貝格工廠


德國安貝格電子工廠作為西門子全球首個數字工廠,是SEWC的姐妹工廠。該工廠從1989年投產至今,占地面積與員工數量幾乎都保持不變的情況下,產能卻比25年前翻了8番。


無論是德國的安貝格電子工廠,還是SEWC,這兩家工廠每年要生產幾百萬件產品,更考驗管理的是,產品類別也達到了上千種。當涉及的產品類別眾多,而且客戶訂單數量和周期不同,如何去做好訂單管理,以及如何連通訂單管理背后的生產制造、物流配送等多個環(huán)節(jié),考驗的正是管理的智能化水平。


相比普通工廠單憑人力做訂單的跟蹤管理以及后續(xù)生產的調度安排,SEWC的數字制造中,當ERP系統(tǒng)收到訂單,MES系統(tǒng)將自動進行生產安排,包括通知采購部門、財務部門等,整個生產包括后期的發(fā)貨全部由工具充當“指揮”,自動完成。


如果從勞動力的角度看,李永利認為,盡管在生產線上并不認可一味地以機器代替人,減少藍領工人,但在管理“白領”群體時,在管理層面,他認為可以更多地借助機器,積極使用更多的軟件。


“因為未來制造業(yè)的衡量標準不是生產線自動化水平的高低,而是管理水平的高低。”他認為,在中國制造實現智能化提升的路上,相比硬件設備,管理水平的高低才是影響中國企業(yè)能否實現工業(yè)4.0的關鍵。他強調,要真正實現工業(yè)4.0,一大標準是管理水平達到了一定的高度,甚至實現了自動化。


“如果管理實現自動化,也可以理解為,工廠的所有決策和指令都聽命于電腦,連人也是聽命于電腦!崩钣览f道,但實現這一步顯然并不容易,至少從理念上,如何讓人完全聽命于電腦,則需要一場思維變革。


但至少,數字工廠作為實現智能工廠的必經之路,已走出了第一步——讓機器代替人去做更多的決策。而等到工廠內,真正能用自動化替代人進行管理,人聽命于“電腦”的話,那么,電腦背后所代表的制造的未來,也將來到眼前。


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研發(fā)生產二合一 西門子全球工廠“標配”

作為一家在中國歷史超過140年的企業(yè),西門子在中國擁有數十家工廠,盡管每一家工廠的業(yè)務不盡相同,但無論在西門哪一家工廠內都能看到研發(fā)團隊!把邪l(fā)與生產于一體,這是西門子全球工廠的標準!蔽鏖T子工業(yè)自動化產品成都生產研發(fā)基地(以下簡稱“SEWC”)副總經理李永利說道。


但西門子這個全球工廠的“標配”,卻與國內目前大多制造企業(yè)的做法剛好相反。在國內的許多制造企業(yè),往往會把生產制造的工廠選址在一個勞動力成本相對低廉的城市,而研發(fā)基地則更偏愛北上廣,或者是與企業(yè)的總部捆綁在一起。


李永利表示,相比很多企業(yè)出于成本考慮將研發(fā)團隊和生產團隊分開,西門子的做法主要是為了提高產品的研發(fā)速度,縮短產品的創(chuàng)新周期。在西門子看來,產品研發(fā)速度跟不上市場需求,將直接影響整個產品的競爭力。“研發(fā)速度和研發(fā)質量的追求,是西門子將研發(fā)團隊駐扎于工廠之內的最大目的!


一款產品從研發(fā)到投入市場,一般包括產品定義、產品研發(fā)和產品生產三個階段,其中在傳統(tǒng)的研發(fā)方式中,光是一條生產線從設計、建成到調試就需要接近一年的時間。如何縮短這一時間,對于提高研發(fā)速度非常重要。


而往往在這樣的階段,基于研發(fā)產品還存在多種變化的可能,相對應的生產線的各類參數也變得不確定,這對于傳統(tǒng)工廠來說是一件非常棘手的問題。但李永利表示,在SEWC工廠中,企業(yè)借助仿真軟件,不僅可以模擬生產線上的加工制造情況,還可以推算出生產線的流動方向、人員配備等,再基于軟件來測試生產線,等到最終電腦中的調試成功后,再進行生產線的最終建設。


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即使研發(fā)出來的產品進行了市場投放后,也不意味著一款產品的研發(fā)過程就到此結束。他介紹說,西門子對每一款產品在整個生命周期中,都將不斷進行分析和提升。也就是說,研發(fā)的工作將不斷地迭代,相對應的生產部門也需要跟隨著研發(fā)部門不斷作出調整,所以這些都要求生產與研發(fā)必須實現無縫的對接。


當然,集生產與研發(fā)于一體另一個顯而易見的好處是,方便研發(fā)與制造之間實現更多的溝通。李永利表示,在自己曾經參與的一款工控機研發(fā)中,當研發(fā)人員和采購人員共同選擇并配備好了散熱風扇后,生產人員一看,馬上就能發(fā)現對于生產安裝中的質量控制可能帶來的不便!熬脱邪l(fā)中產品如何便于生產過程中的質量控制,通過研發(fā)人員與生產人員緊密的交流,是可以較好地做到這點的!


文章來源:網絡


燦高高頻


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