探訪工業(yè)4.0數(shù)字工廠：中國離智能制造還有多遠(yuǎn)？

　　導(dǎo)讀：整體來看，中國制造業(yè)目前基礎(chǔ)方面還不夠強(qiáng)。特別是傳統(tǒng)的基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)工藝和技術(shù)平臺(tái)。而智能制造又要求和信息技術(shù)結(jié)合，像傳感器、工業(yè)軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)大數(shù)據(jù)等新問題或是未來發(fā)展的瓶頸。

　　7月中旬的成都，炎熱多雨，距離市中心西北邊22公里的西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品生產(chǎn)及研發(fā)基地(SEWC)，工廠外圍一片寂靜。

　　即使在車間里，也只聽得見機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)的微弱聲響。幾位工人不時(shí)觸摸工作臺(tái)前的電腦顯示屏，操作工作臺(tái)上的按鈕。

　　與此同時(shí)，在工人們腳下、地下一層的物料間里，攜帶條形碼的物料，整齊地趴在自動(dòng)化流水線上。它們沿著地下傳輸系統(tǒng)，在四個(gè)上下提升裝置的幫助下，升入車間。再經(jīng)過立體中轉(zhuǎn)庫等設(shè)備，在組裝生產(chǎn)線上被裝配和包裝，最后由物流小車運(yùn)向倉庫。

　　這座約450名工人的工廠，生產(chǎn)面積不到標(biāo)準(zhǔn)足球場的一半。每年生產(chǎn)的SIMATIC工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品超過250萬件，供應(yīng)中國及全球的汽車、制藥、電力等工業(yè)行業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在這里大概每10秒就有一件產(chǎn)品誕生，而一百萬件這樣的產(chǎn)品中，有瑕疵的不到10件。

　　SEWC是西門子首家數(shù)字工廠――安貝格電子制造工廠(EWA)的姊妹工廠，也是西門子在德國之外建立的首家數(shù)字化企業(yè)。兩座數(shù)字化工廠的背后，是西門子實(shí)踐德國政府工業(yè)4.0戰(zhàn)略所制定的數(shù)字化工廠整體解決方案。

　　為了應(yīng)對全球制造業(yè)變革浪潮，促進(jìn)本國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，德國政府于2013年提出了工業(yè)4.0的國家戰(zhàn)略。中國則于2015年發(fā)布了《中國制造2025》行動(dòng)綱領(lǐng)。

　　如果將西門子作為標(biāo)桿，中國企業(yè)顯然差距不小?！芭c西門子等頂尖的世界工業(yè)4.0企業(yè)相比，中國制造業(yè)特別是中國家電行業(yè)還存在著很大差距?！彼拇ㄩL虹企劃部部長劉海中說，“中國制造業(yè)有的尚處在工業(yè)2.0階段，部分達(dá)到3.0水平。既需要謀劃工業(yè)4.0，還要彌補(bǔ)基礎(chǔ)不足，盡快淘汰落后、過剩的產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展?！?/p>

　　一座工廠的無縫數(shù)據(jù)互聯(lián)

　　完成工業(yè)自動(dòng)化后，工業(yè)企業(yè)面臨著滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求、新技術(shù)滲透帶來的模式創(chuàng)新等轉(zhuǎn)型問題。

　　對西門子來說，這一系列的難題反映到實(shí)際，就是制造業(yè)企業(yè)該如何縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間，提高靈活性、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

　　或許可以從西門子自2007年起收購的近50家企業(yè)中，窺得這個(gè)169歲的老牌工業(yè)企業(yè)的野心。自從買下生產(chǎn)軟件產(chǎn)品Teamcenter的公司UGS后，西門子一發(fā)不可收拾，看上的企業(yè)大多以軟件公司為主。同時(shí)，西門子不斷擴(kuò)大軟件業(yè)務(wù)組合，最終提出“數(shù)字化工廠”概念。

　　據(jù)西門子股份公司數(shù)字化工廠集團(tuán)首席執(zhí)行官Jan Mrosik介紹，數(shù)字化方案就是通過涵蓋從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、制造工程、生產(chǎn)執(zhí)行到服務(wù)的整個(gè)價(jià)值鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提供全生命周期的無縫工作流。借助統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫等軟硬件設(shè)備，優(yōu)化工程組態(tài)所有方面的工作，確保產(chǎn)品高效地投放到市場。

　　為此，西門子推出了全面的數(shù)字化產(chǎn)品組合，將硬件、軟件、工業(yè)技術(shù)專長和數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，推動(dòng)現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的融合。

　　2016年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，西門子推出了工業(yè)云Mind Sphere。作為工業(yè)數(shù)據(jù)開放平臺(tái)，各種數(shù)字工廠可以通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，將關(guān)鍵設(shè)備乃至整個(gè)工廠的數(shù)據(jù)連接至Mind Sphere，從而監(jiān)測其設(shè)備群，做到預(yù)防性維護(hù)、能源數(shù)據(jù)管理、工廠資源優(yōu)化等。

　　在中國，西門子建立數(shù)字化工廠SEWC來實(shí)踐上述解決方案。這座工廠實(shí)現(xiàn)了從管理、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)直至物流配送全過程的數(shù)字化。在數(shù)字化工廠 “數(shù)據(jù)鏈條”的起點(diǎn)――研發(fā)過程，研發(fā)工程師們利用西門子PLM(產(chǎn)品全生命周期管理軟件)的產(chǎn)品開發(fā)解決方案NX軟件，進(jìn)行新產(chǎn)品的模擬設(shè)計(jì)和組裝。

　　研發(fā)出的每一件新產(chǎn)品都擁有專屬于自己的數(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(gè)環(huán)節(jié)中被不斷豐富，實(shí)時(shí)保存在同一個(gè)數(shù)據(jù)中心 Teamcenter中，供質(zhì)量、采購、生產(chǎn)和物流等各個(gè)部門共享。每天，設(shè)備自動(dòng)記錄1000多萬條產(chǎn)品信息，方便工人精準(zhǔn)快速地找出產(chǎn)品瑕疵的由來。

　　生產(chǎn)過程所需要的物料自身攜帶條形碼，通過與倉庫管理軟件的“數(shù)據(jù)對話”，經(jīng)由“自動(dòng)交通”的物料輸送環(huán)節(jié)，輸送到高貨架立體倉庫或者物料中間庫。裝配生產(chǎn)線員工輕觸工作臺(tái)上的電腦顯示屏，所需物料就會(huì)進(jìn)入物料間。

　　物料從物料間升入車間后，工人按照電腦顯示屏上的電子任務(wù)單，開始裝配、包裝等工作。任務(wù)完成后，他只需按下工作臺(tái)上的按鈕，流水線上的傳感器就會(huì)掃描產(chǎn)品的條碼信息，記錄它在這個(gè)工位的數(shù)據(jù)。MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))將以該數(shù)據(jù)作為判斷基礎(chǔ)，向控制系統(tǒng)下達(dá)指令，指揮物流小車將產(chǎn)品送去下一個(gè)目的地。

　　工廠采用柔性生產(chǎn)，同一條生產(chǎn)線上每天要產(chǎn)出4000多片產(chǎn)品，最多能夠同時(shí)生產(chǎn)4種不同產(chǎn)品，并為將來的產(chǎn)能調(diào)整做出合理規(guī)劃。

　　整座工廠的運(yùn)行，都是基于這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，ERP(企業(yè)資源規(guī)劃)、PLM(產(chǎn)品全生命周期管理)、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)，工廠數(shù)據(jù)還能與德國生產(chǎn)基地以及美國的研發(fā)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)。

　　中國制造業(yè)標(biāo)桿處于3.0階段

　　與從制造端走向信息端的德國工業(yè)4.0不同，在機(jī)械工業(yè)信息研究院副院長石勇看來，“中國制造2025”混合了德國和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理念，一些領(lǐng)先型企業(yè)在進(jìn)行探索，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和制造業(yè)企業(yè)加強(qiáng)合作，推進(jìn)兩化融合。

　　據(jù)石勇介紹，上汽和阿里巴巴簽署“互聯(lián)網(wǎng)汽車”戰(zhàn)略合作協(xié)議，加強(qiáng)信息化技術(shù)應(yīng)用和導(dǎo)入;華為在2016年和庫卡簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同為中國工業(yè)市場開展智能制造方案;青島紅領(lǐng)通過探索努力，成為服裝生產(chǎn)領(lǐng)域智能制造的標(biāo)桿，這些都是互聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)融合的典范。

　　但整體來看，中國制造業(yè)目前基礎(chǔ)方面還不夠強(qiáng)。特別是傳統(tǒng)的基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)工藝和技術(shù)平臺(tái)。而智能制造又要求和信息技術(shù)結(jié)合，像傳感器、工業(yè)軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)大數(shù)據(jù)等新問題或是未來發(fā)展的瓶頸。

　　電氣化普及、自動(dòng)化推廣、智能化示范，這是機(jī)械工業(yè)信息研究院戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所副所長張燕對我國制造業(yè)的整體評價(jià)。兩個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)能夠直觀展現(xiàn)：工業(yè)機(jī)器人使用密度與設(shè)備數(shù)控化率。

　　世界機(jī)器人協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2014年中國大陸地區(qū)的工業(yè)機(jī)器人使用密度僅為36臺(tái)/萬人，不到韓國的1/13、日本和德國的1/9、美國的1/5，而且僅為世界平均水平的54.5%。從機(jī)床的數(shù)控化率來看，中國生產(chǎn)的機(jī)床，數(shù)控化率僅為25%，而日本2012年的機(jī)床數(shù)控化率已達(dá)到 88%。中國目前的水平僅相當(dāng)于日本20世紀(jì)80年代末期的水平。

　　“國內(nèi)沒有什么公司可以拿出來作為標(biāo)桿。”亞洲制造業(yè)協(xié)會(huì)、國際機(jī)器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席執(zhí)行官羅軍認(rèn)為，即便備受推崇的海爾集團(tuán)，還是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，離工業(yè)4.0的要求很遠(yuǎn)，跟西門子比差距非常大?！拔覀冞^度關(guān)注生產(chǎn)環(huán)節(jié)，研發(fā)領(lǐng)域落后，沒有真正引領(lǐng)全球行業(yè)發(fā)展的企業(yè)?！?/p>

　　企業(yè)也有“自知之明”。去年9月，工信部公布了2015年智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目名單，入圍項(xiàng)目共46個(gè)，涉及38個(gè)行業(yè)、21個(gè)地區(qū)。四川長虹電器股份有限公司申報(bào)的示范項(xiàng)目位列其中。

　　長虹方面也認(rèn)為，自身與西門子等頂尖的世界工業(yè)4.0企業(yè)相比仍有很大差距?！暗聡鼘Ｗ⒂趧?chuàng)新工業(yè)科技產(chǎn)品的科研和開發(fā)，以及對復(fù)雜工業(yè)過程的管理。在設(shè)備和車間制造工業(yè)方面基礎(chǔ)很好，在世界信息技術(shù)領(lǐng)域的能力水平很高，在嵌入式系統(tǒng)和自動(dòng)化工程方面也有非常專業(yè)的技術(shù)?！?四川長虹企劃部部長劉海中說。

　　這些榜上有名的企業(yè)，在賽迪研究院裝備工業(yè)研究所所長左世全看來，還處于數(shù)字化的發(fā)展階段，也就是德國所稱的工業(yè)3.0，它們還在打通縱向集成的問題。其中，極少數(shù)企業(yè)正攻關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的難題。工信部已公布的2015年和2016年的智能制造示范試點(diǎn)項(xiàng)目共109個(gè)，只有中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司申報(bào)的C919飛機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造試點(diǎn)示范、泉州海天材料科技股份有限公司申報(bào)的紡織服裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造試點(diǎn)示范兩個(gè)項(xiàng)目。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最具商業(yè)價(jià)值

　　中國企業(yè)如何達(dá)到智能制造要求的目標(biāo)?

　　不要把智能制造當(dāng)成技術(shù)活。同濟(jì)大學(xué)教授、工業(yè)4.0-智能工廠實(shí)驗(yàn)室主任陳明建議，中國企業(yè)要把產(chǎn)品、裝備、生產(chǎn)、管理和服務(wù)都考慮在內(nèi)。德國人認(rèn)為，工業(yè)4.0首先要精益生產(chǎn)、精益管理，這樣實(shí)施才會(huì)高效，德國企業(yè)也基本這樣做。

　　劉海中也認(rèn)同這一觀點(diǎn)。據(jù)其介紹，長虹理解的智能制造，不僅僅是單純以機(jī)器人、自動(dòng)化設(shè)備、信息化等技術(shù)手段武裝工廠，來滿足內(nèi)部制造效率的提升。更需要站在消費(fèi)者的角度，將消費(fèi)者的需求作為智能制造的最高標(biāo)準(zhǔn)，反向考量研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模個(gè)人化定制全新的商業(yè)模式。

　　陳明還告誡中國企業(yè)不要太著急，實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0是一個(gè)漸進(jìn)式的過程。況且，無論是在中國還是世界其它地區(qū)(包括歐美發(fā)達(dá)國家)，工業(yè)4.0都還處在一個(gè)探索階段，尚未出現(xiàn)真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的企業(yè)。

　　張燕表示，即便是西門子安貝格工廠，仍自稱處于工業(yè)3.6-3.8之間。按照德國弗朗霍夫研究院，提出工業(yè)4.0概念的機(jī)構(gòu)的預(yù)測，大概15年后，真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的企業(yè)才會(huì)出現(xiàn)。

　　不過，也有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，不要迷信工業(yè)4.0。濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司主要生產(chǎn)沖壓設(shè)備和數(shù)控機(jī)床。該公司利用西門子的系統(tǒng)來提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量和可靠性。不過，該公司副總經(jīng)理張世順卻提醒企業(yè)，工業(yè)4.0、“中國制造2025”不是靈丹妙藥，很可能解決不了企業(yè)目前面臨的問題。有些問題，企業(yè)可能更需要從內(nèi)部管理入手，想辦法找到并解決問題。

　　而打算使用智能制造模式的企業(yè)要學(xué)會(huì)“眼高手低”。張世順建議，國內(nèi)企業(yè)要系統(tǒng)規(guī)劃、分步實(shí)施，把握好目標(biāo)和整個(gè)發(fā)展趨勢，“眼要高”;但真正要做的時(shí)候，需從最基本的東西做起，“手要低”。

　　這也是波士頓咨詢公司給中國企業(yè)的建議，做好基礎(chǔ)的東西。新技術(shù)無法繞開制造業(yè)一些最基本的東西，譬如生產(chǎn)規(guī)范化、有效的設(shè)施維護(hù)、人員的技能水平等。

　　在左世全看來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對企業(yè)來說最具商業(yè)價(jià)值。自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化，需要不斷的資金投入。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則是通過服務(wù)增值來獲得收益，企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)手段幫助用戶更好地使用產(chǎn)品，獲取更多價(jià)值。這種方式雖然前期也要投入，但后期成本會(huì)越來越低。

　　他舉例說，北京一些紡織機(jī)械制造商，將出售給客戶的紡織機(jī)械用物聯(lián)網(wǎng)連接起來，關(guān)注產(chǎn)品的運(yùn)行情況，減少客戶的維修和運(yùn)營維護(hù)成本，并向客戶收取相應(yīng)費(fèi)用。

　　此外，制造企業(yè)要在產(chǎn)品、生產(chǎn)、服務(wù)等各層面重視新興技術(shù)的應(yīng)用，包括機(jī)器人等智能硬件和工業(yè)控制系統(tǒng)等軟件系統(tǒng)?！罢l用得早，誰用得好，誰在競爭當(dāng)中就會(huì)取得有利的地位。”左世全說。