未來的工廠會是什么樣的？讓我們試著在腦中勾勒出這樣的畫面：工廠里，人、機器和資源如同在社交網(wǎng)絡里一樣溝通協(xié)作。產(chǎn)品能理解制造的細節(jié)以及自己將被如何使用。同時，它們能協(xié)助生產(chǎn)過程，回答諸如“我是什么時候被制造的”、“哪組參數(shù)應該被用來處理我”、“我應該被傳送到哪”等問題。工廠擁有智能移動、智能物流和智能系統(tǒng)網(wǎng)絡，從生產(chǎn)到最后的產(chǎn)品回收服務，都能實時監(jiān)控?？梢哉f未來一切都是智能的。

　　這正是工業(yè)4.0所描繪的工業(yè)愿景。工業(yè)4.0概念由德國業(yè)界最早提出，其源于2011年漢諾威工業(yè)博覽會，最初的想法只是通過物聯(lián)網(wǎng)等媒介來提高德國制造業(yè)水平。兩年后的漢諾威工業(yè)博覽會上，由“產(chǎn)官學”組成的德國“工業(yè)4.0工作組”發(fā)表了題為《德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議》（《建議》），稱物聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)服務化宣告著第四次工業(yè)革命到來。目前，西門子等領先的制造企業(yè)正以信息物理融合系統(tǒng)（CPS）為框架，建立包含設備、倉儲系統(tǒng)和工業(yè)產(chǎn)品的全球性網(wǎng)絡，業(yè)界將這一新的變革方向稱之為工業(yè)4.0。

　　西門子向智能化的轉型

　　在工業(yè)4.0的愿景下，制造業(yè)將通過充分利用信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical System）等手段，將制造業(yè)向“數(shù)字制造”轉型。西門子的數(shù)字化企業(yè)解決方案將現(xiàn)實和虛擬的生產(chǎn)世界相結合，著力推動制造業(yè)未來的發(fā)展。其持續(xù)的創(chuàng)新能力、完整的產(chǎn)品線和豐富的行業(yè)知識，為“工業(yè)4.0”的到來奠定了堅實基礎。

　　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(xiàn)的雛形，也是以德國學術界和產(chǎn)業(yè)界提出的工業(yè)4.0概念為目標而打造的現(xiàn)代工廠。德國學術界和產(chǎn)業(yè)界在2013年提出的工業(yè)4.0概念指以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命或革命性的生產(chǎn)方法，將制造業(yè)向智能化轉型。

　　安貝格工廠擁有一套高度數(shù)字化的生產(chǎn)流程，生產(chǎn)的產(chǎn)品本身擁有16億個部件，且每年的衍生產(chǎn)品制造數(shù)量超過5萬臺。為能靈活實現(xiàn)小批量、多批次的生產(chǎn)，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(chǎn)品。根據(jù)Gartner在2010年的調(diào)查顯示，安貝格工廠中每100萬件產(chǎn)品中的殘次品數(shù)量只有15件，生產(chǎn)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(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)和研發(fā)基地（SEWC）已經(jīng)在成都落成。這家工廠以突出的數(shù)字化、自動化、綠色化、虛擬化等特征定義了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，是“數(shù)字化企業(yè)”中的典范。正如西門子東北亞區(qū)工業(yè)業(yè)務領域總裁吳和樂博士（Dr.Marc Wucherer）所說：“作為西門子工業(yè)自動化全球生產(chǎn)及研發(fā)體系中最新建成的一座‘數(shù)字化企業(yè)’，SEWC將最先進的數(shù)字制造技術帶到中國。”

　　“如果說，工業(yè)4.0時代的到來還要20年，那么，西門子目前已經(jīng)到達了‘工業(yè)3.X’?！边@是西門子股份公司管理委員會成員、工業(yè)業(yè)務領域首席執(zhí)行官魯思沃（Siegfried Russwurm）的自我打分。

　　作為德國制造的“優(yōu)等生”，西門子167年的發(fā)展史幾乎可以被視為近現(xiàn)代工業(yè)進程的一個縮影。從一個小作坊發(fā)展至今，西門子所締造的超級工業(yè)帝國已成為“德國制造”當仁不讓的代名詞。

　　從指針式電報機起家，到以信息技術為業(yè)務主動脈，西門子踩準了以電力、信息化為標志的前兩次工業(yè)革命的關鍵節(jié)點?；谛畔⑽锢砣诤舷到y(tǒng)的工業(yè)4.0概念誕生之初，西門子再度嗅到了新一輪工業(yè)革命的氣息。瞄準物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)以太網(wǎng)等技術，西門子集成了目前全球最先進的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以及生產(chǎn)過程軟件和硬件，如西門子制造執(zhí)行系統(tǒng)軟件Simatic IT、西門子產(chǎn)品生命周期管理軟件、工業(yè)工程設計軟件、全集成自動化、全集成驅動系統(tǒng)，等等。

　　身份代碼背后的“生產(chǎn)旅行”

　　工業(yè)4.0的內(nèi)涵已遠遠超越機器的自動化，甚至數(shù)字制造本身。在工業(yè)4.0時代，虛擬世界將與現(xiàn)實世界高度融合。通過計算、自主控制和聯(lián)網(wǎng)，人、機器和信息互相聯(lián)接，融為一體。現(xiàn)有的技術和創(chuàng)新將被全部整合到一個數(shù)字化企業(yè)平臺中。生產(chǎn)還未開始，產(chǎn)品開發(fā)流程和生產(chǎn)流程中的所有環(huán)節(jié)便可以并行模擬進行。

　　簡而言之，工業(yè)4.0的愿景就在于，讓設備和設備開啟對話，產(chǎn)品和生產(chǎn)設備之間相互溝通，建立虛擬世界與現(xiàn)實世界之間的對話窗口。

　　正如德國工業(yè)4.0的路線圖——《德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議》所描述的，在未來智能工廠中，人類、機器和資源能夠互相通信，就像社交網(wǎng)絡中一樣自然。智能產(chǎn)品“知道”它們?nèi)绾伪恢圃斐鰜淼募毠?jié)，也知道它們的用途。它們將主動地對制造流程，回答諸如“我什么時候被制造的”、“對我進行處理應該使用哪種參數(shù)”、“我應該被傳送到何處”等問題。

　　類似的探索早已在西門子位于德國安貝格市的電子制造工廠上演。安貝格工廠有24年歷史，是全歐洲乃至全球最先進的數(shù)字化工廠，為西門子提供印刷電路板等電子產(chǎn)品，100萬次加工過程的出錯率只有12次。在安貝格工廠，真實工廠與虛擬工廠同步運行，真實工廠生產(chǎn)時的數(shù)據(jù)參數(shù)、生產(chǎn)環(huán)境等都會通過虛擬工廠反映出來，而人則通過虛擬工廠對真實工廠進行把控。

　　為了準確收集數(shù)據(jù)，安貝格工廠超過3億個元器件都有自己的“身份證”。這些基礎識別信息包括：哪條生產(chǎn)線生產(chǎn)的、用什么材質、當時用的扭矩是多少、用什么樣的螺絲釘?shù)鹊?。當一個元件進入烘箱時，機器會判斷該用什么溫度以及時間長短，并可以判斷下一個進入烘箱的元件是哪一種，適時調(diào)節(jié)生產(chǎn)參數(shù)。但這距離工業(yè)4.0所描繪的“數(shù)字和物理世界的無縫銜接”的場景，仍有很大差距。魯思沃認為，“這場變革將是一個漸進的過程，工業(yè)4.0的真正到來可能需要20年左右的時間?！彼麑⑦@一“漸進的過程”稱作工業(yè)3.X。

　　事實上，西門子已經(jīng)將“工業(yè)3.X”的范本帶到了中國。以寶馬集團全球最先進工廠之一的華晨寶馬鐵西工廠為例，有了西門子LIS超寬帶實時定位識別系統(tǒng)的輔助，該廠的總裝車間取消了原來專門用于掃描車輛條形碼的工位。車輛每到一個工位，根據(jù)車型、車輛識別碼、車輛的不同配置，需要裝配的各種零件等信息會自動顯示在工位前方的操作屏上，甚至會自動提供圖片及裝配輔助指令，直接引導工人完成相應工作。

　　這一流程被視作定制式生產(chǎn)的基礎?，F(xiàn)在，一款汽車需要上千人設計，設計人員設計3年、生產(chǎn)模具1年、建設工廠4年，至少需要8年的時間。而在未來工廠，制造高度靈活，一條生產(chǎn)線能同時生產(chǎn)多個車型；用戶根據(jù)個人喜好選擇的車型、車輛配置，甚至可以實現(xiàn)當月定制，下個月就生產(chǎn)出來。亞洲最大的紙漿和紙張制造商之一的亞洲紙漿紙業(yè)集團在浙江省寧波市的造紙廠是另一個范本——借助全集成驅動系統(tǒng)，能源消耗和二氧化碳排放量大減。由此，該造紙廠每條生產(chǎn)線年均節(jié)省數(shù)千萬元的開支，年均停機時間被保持在最低的12.5小時。

　　此外，汽車生產(chǎn)設備制造商柯馬（上海）工程有限公司采用西門子的產(chǎn)品生命周期軟件，借助虛擬仿真技術發(fā)現(xiàn)設計中存在的缺陷及問題，在投產(chǎn)前就加以校正，使得設計與規(guī)劃實現(xiàn)“所見即所得”，把產(chǎn)品上市時間縮短了20%-30%。

　　作者 張淑麗

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