我們把工廠想象成人體”驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是肌肉，傳感系統(tǒng)是眼鼻，全集成自動(dòng)化如人體般運(yùn)轉(zhuǎn)所有軟件互聯(lián)，所有系統(tǒng)互通，數(shù)據(jù)成機(jī)器間對(duì)話的“語(yǔ)言”。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是肌肉 傳感系統(tǒng)是眼鼻
在距離佛山數(shù)千公里外的成都市西北角，距離郫縣縣區(qū)3公里處，坐落著一座看似普通的“特殊工廠”。
這座正式投產(chǎn)僅一年多的工廠內(nèi)，設(shè)置了一個(gè)由各種系統(tǒng)組合而成的全集成自動(dòng)化流程展示圖。展示圖中，工廠的處理系統(tǒng)相當(dāng)于大腦，連接網(wǎng)絡(luò)如同它的神經(jīng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就像是肌肉，傳感器就相當(dāng)于眼睛和鼻子。事實(shí)上，這個(gè)仿如人體系統(tǒng)一樣的工廠內(nèi)，“數(shù)據(jù)”是從研發(fā)到生產(chǎn)到管理和配送，每個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)器間溝通的“語(yǔ)言”。
這樣一座以數(shù)字化為中心，通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備和各種軟件互聯(lián)互通的工廠，正是西門子在中國(guó)設(shè)立的首家數(shù)字化工廠—西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地（SEWC）。
如同SEWC的命名，數(shù)字化工廠是一座強(qiáng)調(diào)“數(shù)字化”的“機(jī)體系統(tǒng)”，它首先實(shí)現(xiàn)了全集成的自動(dòng)化；自動(dòng)化后的工廠被想象成人體，工廠的處理系統(tǒng)就相當(dāng)于大腦，連接下面的網(wǎng)絡(luò)就是它的神經(jīng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就是肌肉，傳感器就相當(dāng)于眼睛和鼻子，這樣形成一個(gè)像人一樣自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的整體。
基于全集成自動(dòng)化，在SEWC，僅占用工廠十分之一占地面積的生產(chǎn)車間內(nèi)，并沒(méi)有普通工廠常見(jiàn)的傳統(tǒng)的物料暫存區(qū)，所有產(chǎn)品完成生產(chǎn)后直接由產(chǎn)線發(fā)出，進(jìn)入物流中心進(jìn)行配送。
從整個(gè)生產(chǎn)工序來(lái)看，工廠從自動(dòng)取料開(kāi)始，先進(jìn)行印刷電路板的工段，之后進(jìn)行貼片、穿孔等全部已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)工序，再統(tǒng)一送到車間中轉(zhuǎn)庫(kù)，由其進(jìn)行生產(chǎn)線分配后再組裝。
在這樣的產(chǎn)線上，只有幾名工人不時(shí)看著屏幕上的數(shù)字化看板。看板上，紅、黃、綠三種顏色代表著物料的數(shù)量。每當(dāng)物料經(jīng)過(guò)工人座位上的掃描槍，就會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃描，若物料出現(xiàn)短缺，就會(huì)馬上傳送到自動(dòng)物流倉(cāng)庫(kù)。
這個(gè)被稱為自動(dòng)物流系統(tǒng)的部門，走到原材料的存放處，是兩個(gè)高達(dá)18米的自動(dòng)化高位貨架，兩部高速運(yùn)轉(zhuǎn)的取料機(jī)如同人一樣。根據(jù)后臺(tái)的數(shù)據(jù)提示，這兩部取料機(jī)依靠數(shù)字定位迅速地抽出對(duì)應(yīng)的原材料，并通過(guò)自動(dòng)傳輸軸，馬上傳送到生產(chǎn)車間。
“當(dāng)物料需求的信息傳導(dǎo)到自動(dòng)物流倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)最長(zhǎng)只需要30分鐘就能把物料送到車間。”這套自動(dòng)化系統(tǒng)不僅替代了大量的員工，而且還可以實(shí)現(xiàn)小批量多批次的發(fā)貨。“整套系統(tǒng)就像聰明的護(hù)士，它知道醫(yī)生（工廠）什么時(shí)候需要它傳遞什么樣的手術(shù)刀（物料）。”工廠管理人員表示。
而這樣一個(gè)管理著2萬(wàn)多個(gè)箱子的物流部門，僅有12個(gè)人。按照傳統(tǒng)工廠的“三班倒”，這意味著每一個(gè)生產(chǎn)班次中僅有4名員工負(fù)責(zé)管理物流倉(cāng)儲(chǔ)。
事實(shí)上，來(lái)自SEWC提供的情況顯示，在該工廠內(nèi)僅有350人，其中生產(chǎn)車間員工僅100人；以平均水平來(lái)看，數(shù)字化工廠的人員相比傳統(tǒng)工廠節(jié)省30%到50%的人員。
近百款軟件實(shí)現(xiàn)互聯(lián)式溝通 數(shù)據(jù)成機(jī)器之間的“語(yǔ)言”
與普通的工廠相比，SEWC在使用ERP，PLM等軟件時(shí)，最大不同是實(shí)現(xiàn)了所有軟件的互聯(lián)互通，以及虛擬和現(xiàn)實(shí)的交互。這是追隨者要學(xué)習(xí)攻克的難點(diǎn)，也是邁向工業(yè)4.0的關(guān)鍵點(diǎn)。而同樣借助軟件，在SEWC中進(jìn)行的所有研發(fā)都靠“電腦”完成，只有在最終生產(chǎn)時(shí)才“落地”變現(xiàn)。
但所謂數(shù)字化工廠，并不僅僅停留在通過(guò)全集成自動(dòng)化來(lái)減少產(chǎn)線上的藍(lán)領(lǐng)員工。數(shù)字工廠內(nèi)借助大量不同的軟件，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)于部分“白領(lǐng)”群體的“替代”，即企業(yè)生產(chǎn)管理層面的效率提升。
SEWC工廠內(nèi)正在使用的軟件至少有數(shù)十到近百類，這些軟件的單個(gè)或多個(gè)使用在國(guó)內(nèi)其實(shí)很普遍，比如ERP、SAP等。但數(shù)字化工廠與傳統(tǒng)工廠最大的不同是，所有軟件之間的數(shù)據(jù)都實(shí)現(xiàn)了打通，系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通。
而要實(shí)現(xiàn)不同軟件、系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通既是最大的難點(diǎn)，也是數(shù)字工廠邁向工業(yè)4.0的重要一點(diǎn)。正如在烏爾里希·森德勒主編的《工業(yè)4.0即將來(lái)襲的第四次工業(yè)革命》中提到的，“軟件是工業(yè)的未來(lái)”，并強(qiáng)調(diào)“通過(guò)軟件的交互性并不僅僅是在生產(chǎn)層面，還在于業(yè)務(wù)層面”，也就是說(shuō)，“通過(guò)工業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)了虛擬和現(xiàn)實(shí)的交互。”
在SEWC內(nèi)部，要讓數(shù)據(jù)成為機(jī)器之間溝通的“語(yǔ)言”，其中重要的一點(diǎn)是，采用擁有彷如“中樞神經(jīng)”一樣的“數(shù)據(jù)管家”，即Teamcenter。通過(guò)這個(gè)“管家”，工廠內(nèi)不同的軟件、系統(tǒng)和部門都可以實(shí)時(shí)摘取數(shù)據(jù)，或?qū)崟r(shí)導(dǎo)入數(shù)據(jù)。
在SEWC三樓的工廠走廊上，一個(gè)工業(yè)顯示屏上實(shí)時(shí)地顯示著工廠內(nèi)部不同環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)。“工廠原材料配送實(shí)時(shí)情況”一欄上，你會(huì)看到屏幕里顯示有一塊物料剛出倉(cāng)。再過(guò)一會(huì)兒，它馬上就被送到車間來(lái)了。
各類軟件的互聯(lián)后，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了交互，也讓整個(gè)工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)變得更有效率。
比如有一款產(chǎn)品的元器件發(fā)生了變化，首先Teamcenter會(huì)釋放這一數(shù)據(jù)給財(cái)務(wù)系統(tǒng)中的SAP軟件，以此更改原材料。隨之如果可能發(fā)生價(jià)格變化的話，采購(gòu)系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)更新?；谠骷淖兓搅酥圃飙h(huán)節(jié)，涉及到原材料的使用就存在兩個(gè)版本。借助MES軟件，產(chǎn)線就能自動(dòng)了解到什么時(shí)候應(yīng)該用哪一種元器件，生產(chǎn)哪一個(gè)版本。而MES軟件的數(shù)據(jù)統(tǒng)一是來(lái)自于Teamcenter。
簡(jiǎn)而言之，在SEWC工廠內(nèi)，一旦產(chǎn)品數(shù)據(jù)發(fā)生變化，只要研發(fā)人員和制造人員在Teamcenter中進(jìn)行數(shù)據(jù)更改，之后的制作流程就會(huì)自動(dòng)傳到MES，MES會(huì)根據(jù)新的制造解決方案分配產(chǎn)線和時(shí)間，到時(shí)候一樣可以計(jì)算出，工人到幾點(diǎn)幾分會(huì)生產(chǎn)什么產(chǎn)品，因?yàn)镸ES能精確的計(jì)算出每件產(chǎn)品的耗時(shí)。
當(dāng)這些工作都不再通過(guò)具體的人去溝通后，工廠的生產(chǎn)管理效率自然大大得到提高。
而同樣是借助軟件，工廠的研發(fā)也實(shí)現(xiàn)了“數(shù)字化”。一般的工廠在進(jìn)行研發(fā)時(shí)，從定義產(chǎn)品時(shí)涉及的市場(chǎng)分析，開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)大量的分工討論，乃至到最后生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和調(diào)試，往往周期長(zhǎng)，投入大。但在SEWC內(nèi)，工廠卻是通過(guò)借助軟件和3D打印，大大縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。
以前改模一般都需要5到6次以上，但現(xiàn)在縮短到只需要1到2次。
而到了生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)，同樣通過(guò)仿真軟件，只要把各種數(shù)據(jù)輸入軟件，以此模擬產(chǎn)線，只要看著系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，就能馬上看出要如何做調(diào)試。
也就是說(shuō)，工廠的研發(fā)幾乎都在“電腦”中進(jìn)行。而唯有最終確定生產(chǎn)線設(shè)計(jì)方案后，才真正“落地”變現(xiàn)。
