機械制造企業數字化西門子
大約十年前，德國提出“工業4.0”概念，描述了虛擬世界與物理世界高度融合的下壹代生產場景。數字化工廠中的設備與設備之間，人、機器和資源之間如何對話？數字化技術如何重塑傳統制造流程？絡繹不絕的中國企業走進德國工業巨頭西門子位於成都的數字化工廠尋找答案。類似的 探索 更早之前已在西門子位於德國安貝格市的電子制造工廠啟動，安貝格工廠被業界認為是最接近工業4.0概念雛形的標桿工廠。
面向工業4.0的進化從未停止過。西門子數控（南京）有限公司（SNC）新工廠近日正式投運，在實地建設之前，西門子就已全面應用自身數字化技術，預先在虛擬世界打造工廠的數字孿生，實現從需求分析、規劃設計、動工實施到生產運營全過程的數字化。據介紹，通過打通從研發到生產運營各環節的數據流，新工廠的產能提高近2倍，生產效率提升20%，產品上市時間縮短近20%。
多年前西門子在成都建造其全球第二個數字化工廠時，復制了在德國安貝格工廠的經驗、技術和流程。但SNC新工廠沒有“德國樣板”，無先例可循，是西門子全球首座原生數字化工廠。
破土動工前，工廠已“建成”
SNC成立於1996年，是西門子運動控制領域德國以外最大的研發和制造中心，主要產品線覆蓋數控系統、通用變頻器、伺服電機、齒輪馬達等產品，廣泛應用於 汽車 、航空、電子、制藥、物流和新能源等高端制造行業，並有大量產品出口海外市場。面對日益增長的市場需求，該工廠急需擴大產能，提高生產效率和靈活性。於是，催生出再新建壹座工廠的需要。
何為原生數字化工廠？西門子全球執行副總裁，西門子中國董事長、總裁兼首席執行官肖松對澎湃新聞等媒體表示，原生指的是在設計、規劃、建造和生產運營的全生命周期，從零開始，開創性地完全使用西門子自身的數字化理念和技術，讓工廠從無到有，由虛到實。“在工廠破土動工之前，已經在虛擬世界裏用西門子的軟件，完成了從工廠需求、分析到建成、運營全過程模擬仿真和驗證。在實際建設過程中，通過大數據分析，進壹步優化生產流程，為實際生產提供實時可靠的數據支撐，實現數字化制造和管理。”
西門子數控（南京）有限公司新工廠
試想壹下，要生產壹支筆，傳統的做法是先出壹張圖紙，然後調整機床參數去開模做出樣品，圖紙返回研發部門經過比對修改，才能進入生產線。隨著數字化技術向制造業各領域加速滲透，產品的數字孿生已經不算新奇：在虛擬世界中預先完整模擬出某種產品的設計、生產制造過程，通過建模仿真優化設計，可以減少物理調試時間、節約大量材料測試成本。
肖松稱，西門子原生數字化工廠的建成，證明了可以像設計產品壹樣設計廠房和產線，將數字孿生覆蓋產品以及工廠的全生命周期，從而實現持續優化的數字閉環。
正式破土動工前，工程師們已經在虛擬世界裏完成了工廠的“建設”。“或許妳會有疑問，今天誰建設工廠沒有圖紙？沒有圖紙怎麽破土動工建設？”西門子（中國）有限公司執行副總裁、西門子大中華區數字化工業集團總經理王海濱對澎湃新聞解釋稱，此“圖紙”非彼“圖紙”。建廠房有圖紙，機器設備有圖紙，產線可能也有圖紙，這不假。但區別在於，光有設計圖紙，無法將工廠、產線、機器設備、工藝在計算機環境中模擬實際生產運行“動起來”，進而驗證和優化工廠設計。SNC新工廠在設計環節已全方位進行了虛擬仿真、虛擬調試、虛擬生產和驗證，避免了傳統設計的試錯成本，這是其他工廠還未做到的關鍵之處。
據介紹，新工廠在實體建設及運營階段，基於西門子工業雲的大數據分析及其與工業物聯網系統的有機結合，進壹步優化生產流程，為實際生產提供實時數據支撐，實現數字制造和管理。新工廠可同時生產電子和電機制造兩大類從原材料、生產設備到工藝流程均截然不同的產品，“將這兩大類產品放在同壹個屋檐下生產，這對任何企業來說都是壹項前所未有的挑戰。”西門子數控（南京）有限公司總經理周郁榮說道。
在無 歷史 遺留硬件負擔的新建“綠地工廠”實施更徹底的數字化應用意味著相較於常規工廠的更多投入。但王海濱認為，在進行投資決策時，除了直接且看得見的成本，試錯成本、錯誤決策等隱性或間接成本也不能忽略。“從SNC新工廠的經驗來看，數字化的投入所獲得的收益是完全劃得來的。”
將加強本土研發和供應商體系
低碳環保也在SNC新工廠設計之初便被納入重點考量。據悉，該工廠利用屋頂光伏系統為工廠運營提供部分清潔能源；利用地源熱泵技術提高冬季供暖和夏季制冷能效；應用高效率水泵和風機、熱回收裝置、雨水回收系統、風能和光伏LED路燈、智能照明控制系統和太陽能熱水系統，最大限度地節能減排。上述措施預計每年可節省約506萬千瓦時的電力、6286立方米的水，減少3325噸的碳排放。
肖松在采訪中表示，數字化和低碳化將是未來西門子在中國發展的兩大支點。
“盡管疫情給全球經濟帶來了很大的挑戰，但中國作為世界第二大經濟體，擁有完整的產業鏈體系，同時提出了統壹大市場、堅定實施改革開放等壹系列推動經濟高質量發展方面的努力，對於外資企業而言非常重要。”肖松表示，目前西門子在華擁有超過30000名員工，四十多家運營企業，在中國布局了完整的產業鏈和開放***贏的生態體系。提及中國戰略，他透露，西門子中國將加大本土研發和創新能力，加強與大學、研究院的合作。
2020年新冠疫情的爆發，促使全球企業重新思考供應鏈布局與風險管理。
肖松說，過去兩年中，公司整體上把供應鏈帶來的風險降到了最低。為了進壹步加強供應鏈建設，過去某個產品的供應商可能只有壹家，現在需要增加到兩至三家供應商，以降低風險。同樣重要的是加強本土供應商的比例，過去某些產品基於全球供應商，疫情令企業充分認識到，須加強本土供應商的建立和開發。“通過這些措施，我們能夠更快速地面對未來新的不確定性。”
校對：劉威