揭秘全球最接近工業(yè)4.0的工廠，讓你震驚

上月底，在德國下薩克森州舉行的2018年漢諾威工博會落下帷幕。五年前，德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略正是在這個全球第一大工業(yè)展上發(fā)布。每年到了這個時候，總會有一波接一波的人們，走進距離漢諾威百余公里外的西門子安貝格工廠，一個被稱為全球最接近工業(yè)4.0的工廠。

從1989年建立至今，30年過去，西門子安貝格工廠在占地面積、員工人數(shù)不曾有過增加的情況下，產能足足提高了13倍。這一傲人數(shù)字的背后，得益于西門子安貝格工廠內持續(xù)不斷的數(shù)字化改造。

“埃森哲公司的首席執(zhí)行官南佩德先生曾說過，自2000年以來，有一半的五百強企業(yè)已經從市場上消失，因為他們沒有及時數(shù)字化。”西門子股份公司數(shù)字化工廠集團CEO Jan Mrosik說。

那么，在這家配置了1000臺掃描儀、日產5000萬條數(shù)據(jù)的工廠內，到底藏著工業(yè)4.0怎樣的秘密？

每秒生產一件產品

在德國紐倫堡以東的維爾斯河畔，坐落著一家由三棟紅磚外墻廠房組成的“特殊”工廠——西門子安貝格工廠。

這家已擁有30年歷史的工廠，即使是“復制版”都引發(fā)全球眾多工業(yè)人士的向往——5年前，在距離安貝格7000多公里的中國成都，迎來了安貝格的姐妹工廠，西門子在華首家數(shù)字化工廠——西門子工業(yè)自動化產品成都生產研發(fā)基地（SEWC），該廠在面世短短一年的時間內，創(chuàng)下日均迎客超百人的紀錄。

“相比成都SEWC工廠從一張白紙起建，西門子安貝格工廠實際上是一步步進行數(shù)字化改造而來?！蔽鏖T子（中國）有限公司數(shù)字化工廠集團數(shù)字化企業(yè)業(yè)務總監(jiān)顧欣說。

作為早在起步之初僅憑簡單機械式生產線的德國工廠，如今西門子安貝格工廠在工業(yè)界被譽為——全球最接近工業(yè)4.0的工廠。

走進西門子安貝格工廠內，每年超過1500萬件的可編程邏輯控制器及相關產品從這座廠房的二樓誕生。車間抬頭所見，齊胸高的藍白相間設備，一臺接一臺的被快速運轉的機械手所連接。在生產工序的前端，幾名操作工對照著眼前的屏幕，迅速組裝產品。

而讓西門子安貝格工廠真正自豪的，是自動化以外的數(shù)字化改造。

從1989年設廠至今，安貝格工廠保持占地1萬平方米以及1200多名員工不變的情況下，產能足足翻了13倍。

一方面，這是一個高度自動化的工廠。目前該工廠保持了75%的自動化水平，而這已經是2000年時，安貝格就能達到的數(shù)據(jù)?！霸谏a中，我們已經能夠實現(xiàn)75%的自動化?！蔽鏖T子安貝格工廠高級工程師鄧波說。這表現(xiàn)在，對于西門子安貝格工廠的所有操作工，在上崗前僅需接受30分鐘的安全操作培訓。而30分鐘后，他們就要操作被喻為如同電腦CPU一樣復雜的可編程邏輯控制器。

另一方面，這里還保持著每一秒就生產一臺控制設備的高速度，且產品的合格率高達99.9989%。西門子安貝格工廠負責人Karl-Heinz Büttner直言，“據(jù)我所知，世界上還沒有哪家同類工廠具備如此之低的缺陷率?！?/p>

與現(xiàn)實同步的“虛擬工廠”

這些背后，正是數(shù)字化的力量。

在西門子安貝格工廠二樓生產車間的下方，有著一條超過5公里長的物料配送傳輸帶。

“你可以理解為就像是機場的行李分揀?！编嚥ū扔鞯?。在西門子安貝格工廠的生產過程中，一旦產線上的設備還有15分鐘就需要配料時，相關的信息會迅速傳達到中央倉庫。接到指令的中央材料庫，利用自動化堆垛機摘取需要的物料并投放到所需物料承載盤，之后通過機器人分揀，利用下層的物料中心傳送上樓。

而這樣的設計，在30年前西門子安貝格成立之初已經采取。工廠對于所有的物料均設置了RFID（無線射頻識別技術），通過掃描RFID完成數(shù)字化工作，促使了物料配送與生產需求的實時匹配。

不僅僅是物料配送端，30年過去，西門子安貝格工廠內已實現(xiàn)了從產品到制造全價值鏈的數(shù)字化。

一般產品的完整生命周期包括產品設計、生產再到交付市場的應用環(huán)節(jié)?！霸跀?shù)字化時代，所有的價值鏈核心，都被數(shù)字化曲線串聯(lián)起來?！鳖櫺辣硎?，西門子通過數(shù)字化打通了所有的環(huán)節(jié)，把原來邊界壁壘明顯的價值環(huán)節(jié)實現(xiàn)了集成。

這種集成使生產制造企業(yè)的效率大幅提升。以研發(fā)環(huán)節(jié)為例，在傳統(tǒng)制造企業(yè)，一個產品從產生想法到第一個試驗品出現(xiàn)，中間需要可能是幾年到十幾年。但在數(shù)字化工廠中，利用仿真軟件，能夠在虛擬的環(huán)節(jié)中進行研發(fā)設計，相比傳統(tǒng)做法，研發(fā)周期縮短了至少一半。

這展現(xiàn)的正是強調虛擬與現(xiàn)實結合的“數(shù)字化雙胞胎”。也就是通過數(shù)字化，打造出與現(xiàn)實鏡像對應的“虛擬工廠”。

這種現(xiàn)實與虛擬的結合不僅僅體現(xiàn)在研發(fā)設計、生產制造等環(huán)節(jié)。在西門子安貝格工廠內，還利用數(shù)字化的協(xié)作平臺，集結所有數(shù)據(jù)，讓所有價值環(huán)節(jié)里的數(shù)據(jù)都在這個協(xié)作平臺中進行分類、管理。

同時，利用諸如Mindsphere等平臺，還能使遠程的數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網的方式集合起來，并回饋到所有的價值環(huán)節(jié)中。

大量不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)閉環(huán)式的價值反饋。這意味著，這些數(shù)據(jù)都將成為優(yōu)化整個產品生命周期的重要依托。系統(tǒng)將利用這些數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對于產品生產制造環(huán)節(jié)的性能優(yōu)化，實現(xiàn)性能的數(shù)字化“雙胞胎”。

每日量產5000萬條數(shù)據(jù)

數(shù)字化改造帶來的另一個重要好處，正是改變了過去規(guī)?；a的工廠模式，讓生產變得更加柔性。

“因為工廠生產產品的復雜性，每年，我們要做大約5000次工作計劃的變更?！鳖櫺辣硎荆藏惛窆S每天需要同時生產制造120多款產品，因此整個生產工藝非常復雜。

西門子安貝格工廠內的一條生產線，一天可進行350次切換，以生產1000多種不同的產品。而24小時持續(xù)運轉的生產線，如今產品合格率一直保持高達99.9989%。這樣的柔性化生產，依托的同樣是數(shù)字化。

鄧波舉例說，當西門子安貝格工廠要開始生產全新的產品，那么在電腦的虛擬產線中，就會對新產品的生產過程進行模擬，并反推應該讓哪一條生產線接納這個“新成員”。

依托虛擬生產制造，一條生產線上同時生產不同的產品，這樣混線生產的場景在西門子安貝格工廠內顯得非常普遍。

大量的數(shù)據(jù)成為了工廠內，設備與設備之間的溝通“語言”。而西門子安貝格工廠每日也因此產生了海量的數(shù)據(jù)。

據(jù)了解，早在1995年時，西門子安貝格工廠每天過程數(shù)據(jù)量就達到了5000條，到了2000年時增加到5萬條?，F(xiàn)階段，工廠每日產生的數(shù)據(jù)量已經達到了5000萬條。相對應的，在西門子安貝格工廠內配置了1000個掃描儀，實現(xiàn)在線檢查。

“安貝格工廠確實是工業(yè)4.0的一個杰出典范?！盝an Mrosik表示，但他強調，數(shù)字化是一個永無止境的歷程，隨著技術的進步，安貝格工廠還將持續(xù)地進行更新和優(yōu)化。

數(shù)讀西門子安貝格工廠

13倍

從1989年建立至今，30年過去，西門子安貝格工廠在占地面積、員工人數(shù)不曾有過增加的情況下，產能足足提高了13倍。

99.9989%

就算是西門子安貝格工廠內的一條生產線，一天可進行350次切換，以生產1000多種不同的產品。而24小時持續(xù)運轉的生產線，如今產品合格率一直保持高達99.9989%。

5000萬條

早在1995年時，西門子安貝格工廠每天過程數(shù)據(jù)量就達到了5000條，到了2000年時增加到5萬條?，F(xiàn)階段，工廠每日產生的數(shù)據(jù)量已經達到了5000萬條。