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西門子的未來工廠是什么樣？
發布時間：
2019-02-22
什么是未來工廠? 今天，最理想的生產狀況是怎樣的?例如要生產100輛卡車、100輛轎車，是先生產100輛卡車，還是大卡車與小轎車的這種混合交替生產?假如先生產100輛卡車，會產生大量的待售品，占用更多的現金流。所以理想的生產狀況是進行靈活的小批量、多批次生產，使它能夠很均勻、連續地生產，產生的待售品很少。如此一來，生產過程的原材料消耗也更少，現金流更好?！ ∥挥诘聡藏惛竦奈鏖T子電子制造工廠(以
什么是未來工廠?
今天，最理想的生產狀況是怎樣的?例如要生產100輛卡車、100輛轎車，是先生產100輛卡車，還是大卡車與小轎車的這種混合交替生產?假如先生產100輛卡車，會產生大量的待售品，占用更多的現金流。所以理想的生產狀況是進行靈活的小批量、多批次生產，使它能夠很均勻、連續地生產，產生的待售品很少。如此一來，生產過程的原材料消耗也更少，現金流更好。
位于德國安貝格的西門子電子制造工廠(以下簡稱“安貝格工廠”)就是智能化未來工廠夢想實現的雛形，也是以德國學術界和產業界提出的“工業4.0”概念為目標而打造的現代工廠。德國學術界和產業界在2013年提出的“工業4.0”概念是指以智能制造為主導的第四次工業革命或革命性的生產方法，將制造業向智能化轉型。
安貝格工廠擁有一套高度數字化的生產流程，生產的產品本身擁有16億個部件，且每年的衍生產品制造數量超過5萬臺。為能靈活實現小批量、多批次的生產，西門子公司需要采購來自250家供應商的約1萬種原材料，并將它們制造成950種不同類型的產品。根據Gartner在2010年的調查顯示，安貝格工廠中每100萬件產品中的殘次品數量只有15件，生產線的可靠性達到99%、可追溯性高達100%。
安貝格工廠的姊妹工廠——西門子工業自動化產品成都生產研發基地(以下簡稱“西門子成都工廠”)在成都高新西區誕生并且投產了。它外觀樸素低調、也不鋪陳排場，但全廠內實現了從管理、產品研發、生產到物流配送全過程的數字化，并且與德國生產基地和美國的研發中心進行數據互聯。
不僅如此，西門子成都工廠能實現靈活的小批量、多批次生產，這樣產生的待售品很少，原材料消耗也很少，現金流也會較好，達到傳統工廠難以實現的最理想的狀態——高效、自動化的實現連續流生產和準時生產。
專屬的“生產旅程”
傳統的制造中，通常先由研發部門出一張圖紙，然后交給生產部門做出樣品，圖紙再返回研發部門調整、修改后再進行生產。在數字化制造下，研發和制造都基于同一個數據平臺，研發和生產幾乎同步，改變了傳統制造的節奏。
西門子成都工廠研發制造新產品的旅程始于Siemens PLM Software產品生命周期系統管理(PLM)軟件，它支持產品開發中從設計到工程和制造的各個方面。
研發部門的工程師們在設計過程中進行仿真組裝，實現“可見即可得”。由于西門子數字化設計軟件的應用，大大縮短了產品從設計到分析的迭代周期，也減少了多達90%的編程時間。產品開發的時間相應縮短了。
設計好的產品會帶著專屬于自己的數據信息繼續“生產旅程”。這些數據同時都被“寫”進數字化工廠的數據中心中，供質量、采購和物流等部門共享。采購部門會依據產品的數據信息進行零部件的采購，質量部門會依據產品的數據信息進行驗收，物流部門則是依據數據信息進行零部件的確認。
當質量、采購、物流等不同部門調用數據時，他們使用的是共享的文檔庫。而且任意數據發生更新，不同的部門也都能第一時間得到最新的數據，這使得西門子成都工廠研發團隊的工作變得簡單、高效，避免了傳統研發制造企業的研發和生產環節或不同部門之間由于數據平臺不同造成的信息傳輸壁壘。
成都工廠承擔著西門子全球工業自動化產品從研發到制造的角色。研發是數字化工廠“數據鏈條”的起點，研發環節產生的數據將在工廠的各個系統間實時傳遞，數據的同步更新避免了傳統制造企業經常出現的由于溝通不暢產生的差錯，也使得工廠的效率大大提升。
西門子成都工廠總經理 Andreas Bukenberger介紹:“應用了西門子數字化企業平臺解決方案的成都工廠與西門子在中國的其他工廠比較，產品的交貨時間縮短了50%。”而前文提到的西門子成都工廠的姊妹工廠——西門子德國安貝格電子工廠目前可實現年產零部件100萬件，即平均1秒生產一個產品，未來的成都工廠將有望沖擊這一紀錄。
自動化的生產
在西門子成都工廠的廠房里，竟然看不見傳統制造工廠密集的工人在不同的流水線上繁忙工作的情景，偌大的車間只有屈指可數的幾個工人工作。
以可編程控制器裝配工位的工人為例，他每天的任務就由西門子MES系統生成，而且電子任務單會顯示在他工作臺前方的電腦顯示屏上，實時的數據交換間隔小于1秒，隨時可以看到最新的版本。西門子MES系統包攬了傳統制造企業生產計劃調度的職能。沒有了人工抄寫的任務單，省去了不同生產線交流的復雜環節。生產訂單由MES統一下達，在與ERP系統高度的集成之下，還實現了生產計劃、物料管理等數據的實時傳送，工廠管理與生產也達到高度協同。
在裝配工作臺上有5個不同的零件盒，每個零件盒上都配有指示燈。當自動引導小車送來一款待裝配的產品時，電腦顯示屏上會出現它的信息，相應所需零件盒上的指示燈亮起，裝配的工人就知道該安裝什么零件了。這是由于傳感器掃描了產品的條碼信息，并將數據實時傳輸到了MES系統，MES系統再通過與西門子全集成自動化系統(TIA)的互聯操縱零件盒指示燈，從而代替人完成了思考的過程。這樣滿足了自動化產品“柔性”生產的需求，即在一條生產線上同時生產多種產品。有了指示燈的提示和對應，即使換另外一種產品也不會怕裝錯零件了。
西門子全集成自動化解決方案(TIA)在很大程度上替代了人類的大腦、視覺和手臂。西門子用可編程控制器來引導生產流程，用視覺系統來識別質量、用自動引導小車來傳遞產品。
工人裝配好產品，按下工作臺上的一個按鈕，自動化流水線上的傳感器就會掃描產品的條碼信息，記錄它在這個工位的數據。MES系統將以該數據作為判斷基礎，向控制系統下達指令，指揮小車將它送去下一個目的地，這個過程完全不需要人工。
在到達下一個工序前，產品要通過“嚴格”的檢驗程序，在整個生產過程中針對產品的質量檢測節點就超過20個。視覺檢測是數字化工廠特有的質量檢測方法，相機會拍下產品的圖像與數據平臺中的正確圖像作比對，一點小小的瑕疵都逃不過品質管理模塊的“眼睛”。對比傳統制造企業的人工抽檢，這顯然要可靠又快速得多。
在經過多次裝配并接受過多道質量檢測后，成品將被送到包裝工位。再經過人工包裝、裝箱等環節，一箱包裝好的自動化產品就會通過升降梯和傳送帶被自動運達物流中心或立體倉庫。
這樣一個完整的生產環節，在傳統的制造企業要通過幾十甚至上百人的手去完成，而在西門子成都工廠的車間內，只需要寥寥可數的幾個工人，因為大多數的工序都是自動完成的。
未來的制造不再是密集的工人、龐大的生產規模了，而是基于大數據、互聯網、人，結合各種信息技術進行數字化、自動化的柔性制造。現在的定制化生產，甚至可以實現當月定制車，下個月就生產出來。
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