數(shù)字工廠是工業(yè)4.0愿景的基礎(chǔ)

1、 數(shù)字工廠是工業(yè)4.0愿景的基礎(chǔ) “工業(yè)4.0”不僅意味著技術(shù)的轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)過程的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也意味著整個(gè)管理和組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整。任何一個(gè)公司或者國(guó)家單打獨(dú)斗都不可能改變?nèi)虻闹圃炱髽I(yè)，我們必須放棄孤島式的想法，為變革做好準(zhǔn)備。本刊記者 劉俊卿 | 文制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國(guó)家的重要性毋庸置疑，各國(guó)政府均推出了振興制造業(yè)政策。中國(guó)制定“十二五”規(guī)劃提升國(guó)家工業(yè)基礎(chǔ)水平，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)“兩化融合”，最近我國(guó)政府相關(guān)部門又在編制中國(guó)制造2025規(guī)劃，而美國(guó)也提出“制造業(yè)復(fù)興”計(jì)劃?！肮I(yè)4.0”是由德國(guó)聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部在2013年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上提出的概念。它描繪了制造業(yè)的未來愿景，提出繼以蒸汽

2、機(jī)的應(yīng)用、規(guī)?；a(chǎn)和電子信息技術(shù)為標(biāo)志的三次工業(yè)革命后，人類將迎來以信息物理融合系統(tǒng)（cps）為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命。西門子工業(yè)領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)技術(shù)集團(tuán)ceo ralf-michael franke在接受本刊記者采訪時(shí)，描繪了制造業(yè)的未來、“工業(yè)4.0”時(shí)代愿景及西門子的努力。工業(yè)4.0在西門子cei: 西門子對(duì)“工業(yè)4.0”的解讀是什么？ralf-michael franke：:在西門子看來，“工業(yè)4.0”有三個(gè)要素：第一是跨企業(yè)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)融合。mes將會(huì)起更加重要的作用，自動(dòng)化層和mes之間的對(duì)接會(huì)變得更加重要，且更加的無縫化，還能跨企業(yè)來實(shí)現(xiàn)柔性的生

3、產(chǎn)。所有的信息都要實(shí)時(shí)可用，供生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化環(huán)節(jié)使用。第二是虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合。也就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及工程當(dāng)中的數(shù)字化世界和現(xiàn)實(shí)世界的融合，這就使我們能夠滿足生產(chǎn)效率越來越高、產(chǎn)品上市周期越來越短、產(chǎn)品日趨多樣性等帶來的挑戰(zhàn)。第三是信息物理融合系統(tǒng)（cps）。未來的智能工廠中，產(chǎn)品信息都被輸入到產(chǎn)品零部件本身，他們會(huì)根據(jù)自身生產(chǎn)需求，直接與生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備溝通，發(fā)出接下來所需生產(chǎn)過程的指令，指揮設(shè)備把自己生產(chǎn)出來。這種自主生產(chǎn)模式能夠滿足每位用戶的“定制”需求。我們將基于強(qiáng)大的制造運(yùn)行管理系統(tǒng)（mom）來實(shí)現(xiàn)靈活的價(jià)值鏈管理?？蛻艨梢酝ㄟ^電子數(shù)據(jù)互換（edi）的方式來管理供應(yīng)商，在庫(kù)存達(dá)到限值時(shí)erp系統(tǒng)

4、會(huì)通知供應(yīng)商補(bǔ)貨，這其中沒有任何人為的干預(yù)。產(chǎn)品數(shù)字化不僅局限于商品本身，商品中非常復(fù)雜的部件也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。erp系統(tǒng)可以由此計(jì)算出所有的成本，根據(jù)當(dāng)下機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的情況去確定最大供貨量和最優(yōu)價(jià)格。erp系統(tǒng)能做出決策的建議，讓客戶實(shí)現(xiàn)與供應(yīng)商之間的最佳交流。我們?cè)趯砜隙〞?huì)敢于依賴機(jī)器，這是“工業(yè)4.0”從愿景到現(xiàn)實(shí)的第一步。要實(shí)現(xiàn)柔性的制造和生產(chǎn)，降低產(chǎn)品上市的時(shí)間，我們?nèi)匀恍枰嗟淖詣?dòng)化集成。現(xiàn)在大家都在用“即插即用”的方式，就像你買一臺(tái)新的打印機(jī)，把它插在筆記本電腦上就能使用。當(dāng)一個(gè)機(jī)器人進(jìn)入到了生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)當(dāng)中，讓機(jī)器人也可以擁有“即插即用”的能力。當(dāng)然，未來的工廠并不會(huì)是“無人

5、工廠”，人將會(huì)擔(dān)當(dāng)更有挑戰(zhàn)性的角色，創(chuàng)新、規(guī)劃、監(jiān)督和協(xié)調(diào)機(jī)器的運(yùn)作。只有這樣，機(jī)器才會(huì)按照人的想法進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，制造才會(huì)更快、更加高效，才能使用到更好的資源，這是制造系統(tǒng)應(yīng)該去遵循的原則。cei：西門子是如何布局并參與工業(yè)4.0的？ralf-michael franke：德國(guó)在第二次世界大戰(zhàn)以來，一直是被各個(gè)國(guó)家所效仿的對(duì)象。我們相信這一點(diǎn)會(huì)持續(xù)不變一直往前走。所以，“工業(yè)4.0”得到了默克爾的極大支持。這個(gè)就像中國(guó)的“十二五”規(guī)劃一樣，是德國(guó)政府的一項(xiàng)規(guī)劃。規(guī)劃不僅是政府參與，大的一些企業(yè)都參與進(jìn)來，作出對(duì)未來藍(lán)圖的展望。西門子在其中起到非常大的作用，主要包括整體工業(yè)4.0框架的搭建，包括提出

6、需要什么樣的設(shè)備和什么樣的網(wǎng)絡(luò)，西門子深深參與其中。7年前西門子收購(gòu)了一家美國(guó)軟件公司，這家公司主要做產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)，我們主要把收購(gòu)的軟件和西門子現(xiàn)有工業(yè)軟件融合在一起。此后，我們不斷收購(gòu)了一些其他的軟件公司，盡量把他們?nèi)诤显谝黄?。西門子正式推出“工業(yè)4.0”這一概念是在2年前漢諾威的展會(huì)上。今年我們做了更大范圍的推廣，我們?cè)谡古_(tái)上布置了真實(shí)的“工業(yè)4.0”工廠流程。在實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的路途中，有一些是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。但是這依然是“工業(yè)4.0”歷程的開始，未來還需要1020年的發(fā)展歷程，來實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的愿景。西門子愿意進(jìn)一步加大在這方面的投資，找一些愿意和我們合作的客戶，一起來嘗試新

7、的技術(shù)，共同實(shí)現(xiàn)理想?？梢哉f，只有“工業(yè)4.0”是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)制造的唯一路徑，沒有其他的方式方案。我們也注意到，我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，也在就這些方面做出一些事情。cei：美國(guó)ge提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這一戰(zhàn)略與西門子正在實(shí)施的“工業(yè)4.0”有何差別？ralf-michael franke：只是名詞不同，沒有本質(zhì)的區(qū)別。實(shí)現(xiàn)能力或許也不同，因?yàn)槲鏖T子是唯一一個(gè)軟件硬件都齊全的公司。cei：在中國(guó)有虛擬制造、智能制造、數(shù)字制造等概念，西門子總在談數(shù)字工廠，德國(guó)有這些概念嗎？西門子在“工業(yè)4.0”方面取得了哪些成績(jī)？ralf-michael franke：我們沒有那么多名詞，只有數(shù)字工廠。我要強(qiáng)調(diào)“工業(yè)4.

8、0”現(xiàn)在還只是一個(gè)愿景，如果有哪家企業(yè)告訴你我們工廠當(dāng)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“工業(yè)4.0”，大家聽到這樣的說法一定要小心謹(jǐn)慎。這個(gè)愿景可能要通過今后10年、15年乃至20年的努力才能完全成為現(xiàn)實(shí)，但是“工業(yè)4.0”的一些構(gòu)建模塊今天已經(jīng)具備，有一些先行的企業(yè)已經(jīng)部署了“工業(yè)4.0”的一些構(gòu)建模塊。比方說西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)和研發(fā)基地，就已經(jīng)完全把數(shù)字化工廠變成現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)在大家的面前，而數(shù)字化工廠也是未來實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”愿景的重要基礎(chǔ)。cei: “工業(yè)4.0”更加強(qiáng)調(diào)協(xié)作，這是為什么？ralf-michael franke：“工業(yè)4.0”不僅僅意味著技術(shù)的轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)過程的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也意味著整個(gè)管理

9、和組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整。我們必須放棄孤島式的想法，要為變革做好準(zhǔn)備。我們認(rèn)為任何一個(gè)公司或者國(guó)家單打獨(dú)斗都不可能改變?nèi)虻闹圃炱髽I(yè)，這就需要我們大家進(jìn)行協(xié)作，各個(gè)企業(yè)、學(xué)科、行業(yè)都要進(jìn)行合作。今天我們不光要強(qiáng)調(diào)員工的生產(chǎn)效率，整個(gè)企業(yè)在資源和能源利用上也要更加高效。我們今天不僅要提高生產(chǎn)速度，還要縮短產(chǎn)品從創(chuàng)意產(chǎn)生到上市的時(shí)間，并滿足客戶更加復(fù)雜的需求。這些挑戰(zhàn)使得制造業(yè)面臨著前所未有的快速變化，在這新的世界當(dāng)中，過去的方法或秘訣已經(jīng)不再能夠帶來持久的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)了。網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)和數(shù)字化的制造正在成為決定成敗的關(guān)鍵，對(duì)于離散工業(yè)和過程工業(yè)而言都是如此。所以我們要把現(xiàn)實(shí)的制造和虛擬的呈現(xiàn)完美地結(jié)合在一起。

10、現(xiàn)實(shí)與虛擬生產(chǎn)相融合得益于創(chuàng)新的軟件和強(qiáng)大的硬件。產(chǎn)品生命周期軟件可以優(yōu)化整個(gè)產(chǎn)品的生命周期，從最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃，一直到生產(chǎn)實(shí)施，并最終服務(wù)于用戶。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)這些技術(shù)都會(huì)用到第四次工業(yè)革命當(dāng)中，但是第四次工業(yè)革命的范圍又超過了這些技術(shù)本身。最終我們會(huì)看到制造業(yè)的未來有更多長(zhǎng)足的進(jìn)展，可能在接下來的10到20年當(dāng)中進(jìn)一步推動(dòng)“工業(yè)4.0”愿景的實(shí)現(xiàn)。cei：當(dāng)前實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”面臨的最大挑戰(zhàn)是什么？ralf-michael franke：最大的挑戰(zhàn)不在于科技，而在于人們?cè)O(shè)計(jì)生產(chǎn)產(chǎn)品的方式，也就是人觀念的改變。最關(guān)鍵的是利用新的科技，去訓(xùn)練和培養(yǎng)人怎樣從生產(chǎn)設(shè)計(jì)，到工程實(shí)施

11、以及生產(chǎn)實(shí)施，到最后服務(wù)的整個(gè)環(huán)節(jié)，要他們都能實(shí)現(xiàn)一些合作，才能把事情做好。cei：德國(guó)制造業(yè)離“工業(yè)4.0”還有多大差距？在德國(guó)西門子有示范工廠，如果絕大多數(shù)的同類工廠都達(dá)到示范工廠的水平，需要多久？ralf-michael franke：實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的速度絕對(duì)不取決于我們用多少人，而在于持續(xù)的投入和創(chuàng)新。需要多久？我想應(yīng)該是20年，因?yàn)槭痉豆S不只取決于本身，還取決于供應(yīng)商，需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的配合。當(dāng)然，單純的復(fù)制也是不管用的，不同的企業(yè)流程不一樣。西門子已經(jīng)傾盡所能。不是說20年后我們有多少個(gè)數(shù)字化工廠，而是20年以后數(shù)字化工廠變成標(biāo)準(zhǔn)。在德國(guó)數(shù)字化工廠拓展得可能更快一些，在德國(guó)我們

12、壓力很大，人工土地成本都很高，所以我們必須變得更加有效率?！肮I(yè)4.0”在中國(guó)cei：西門子與中國(guó)政府有沒有可能在這個(gè)層面有合作？ralf-michael franke：這種可能性是完全存在的，我們和中國(guó)有關(guān)政府部門保持密切溝通。此前工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)參觀了我們?cè)诘聡?guó)的安貝格工廠，看到了我們數(shù)字化工廠已經(jīng)從一個(gè)理念成為現(xiàn)實(shí)。中國(guó)工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)新階段，中國(guó)制造的產(chǎn)品越來越先進(jìn)，像高鐵、計(jì)算機(jī)、先進(jìn)機(jī)械、汽車、飛機(jī)和宇宙飛船，對(duì)于中國(guó)的制造業(yè)和工業(yè)來說一切皆有可能，都有能力去制造。另外非常重要的一點(diǎn)，在中國(guó)我們能夠看到全球制造業(yè)發(fā)展的各個(gè)階段，在中國(guó)都在以不同的形式存在。有些制造企業(yè)還處在“

13、工業(yè)3.0”的階段，有些企業(yè)在向“工業(yè)4.0”過度的歷程上已經(jīng)走到了非常前沿的位置。中國(guó)要實(shí)現(xiàn)自己的“工業(yè)4.0”，也需要中國(guó)政府有和德國(guó)一樣相應(yīng)的戰(zhàn)略的推出。從西門子的角度來說，我們有范圍非常廣泛的各種各樣的產(chǎn)品服務(wù)解決方案，能夠滿足處在工業(yè)化不同階段的需求，從工業(yè)化3.0到工業(yè)化3.x以及面向未來的各個(gè)不同的發(fā)展階段。對(duì)于中國(guó)和中國(guó)的廣大客戶，西門子是涵蓋范圍非常廣的合作伙伴，可以和中國(guó)廣大的客戶攜手同行，共同去實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的愿景。cei：當(dāng)前信息安全受到前所未有的重視，西門子是如何在“工業(yè)4.0”時(shí)代保證工業(yè)信息安全？ralf-michael franke：信息安全對(duì)于“工業(yè)4.0

14、”是非常重要的。西門子在這方面做了很多工作，不只是在工廠設(shè)備之間加強(qiáng)了防護(hù)，同時(shí)在設(shè)備與中央處理之間，我們也做了防護(hù)。今后我們將進(jìn)一步加強(qiáng)工業(yè)領(lǐng)域安全的防護(hù)。所以在通往“工業(yè)4.0”的路上持續(xù)提高信息安全防護(hù)水平是保障我們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的很重要的方面。信息安全并不是可以作為自動(dòng)化解決方案當(dāng)中的一個(gè)完全標(biāo)準(zhǔn)化或單點(diǎn)產(chǎn)品，并不是采購(gòu)過來就能夠解決問題的。在工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，每一個(gè)參與者都要采取一系列的措施、遵循一系列行為的規(guī)則來確保網(wǎng)絡(luò)連接的安全。對(duì)于每一個(gè)客戶、每一個(gè)裝機(jī)點(diǎn)來說，都要決定他們需要何種類型的連接或者是通訊，并且去判斷在特定的連接通訊模式當(dāng)中所存在著的對(duì)于it的威脅、對(duì)于信息安全的威脅。然

15、后再去找到正確的解決方案，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行正確的設(shè)置，制定正確的流程、策略，對(duì)于人員進(jìn)行正確的培訓(xùn)，培養(yǎng)所有網(wǎng)絡(luò)參與者的正確行為來確保信息安全。實(shí)現(xiàn)工業(yè)信息安全，不僅要靠西門子的產(chǎn)品以及解決方案當(dāng)中的一些組件，同時(shí)也要依賴大量的服務(wù)，包括一些咨詢服務(wù)，幫助客戶去設(shè)定正確的流程、策略，對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，從而確保這種工業(yè)信息的通信是安全可靠的。cei：中國(guó)在實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的路上，西門子能夠提供哪些幫助？ralf-michael franke：140多年前西門子開始在中國(guó)的業(yè)務(wù)。中國(guó)一直以來都是西門子最重要也最重視的市場(chǎng)之一。多年來，我們見證并參與了中國(guó)工業(yè)幾乎所有領(lǐng)域的發(fā)展。如今，僅西門子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，就在中國(guó)成立了8個(gè)研發(fā)中心，18個(gè)運(yùn)營(yíng)公司和41個(gè)銷售辦事處，設(shè)計(jì)和制造符合中國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。我們與眾多企業(yè)建立了深厚友誼和合作伙伴關(guān)系。對(duì)于西門子來說中國(guó)是極其重要的市場(chǎng)，是西門子第二大海外市場(chǎng)。我們?cè)谥袊?guó)已經(jīng)擁有近32000名員工，既為中國(guó)市場(chǎng)服務(wù)，也把先進(jìn)的產(chǎn)品和解決方案以中國(guó)為基地向全球出口。我們?cè)谥袊?guó)設(shè)立了76家運(yùn)營(yíng)公司，我們?cè)谥袊?guó)各地都得到了歡迎和認(rèn)可。以青島啤酒為例，1903年，西門子在青島啤酒成立之初提供了第一臺(tái)電機(jī)，成為中國(guó)自動(dòng)化釀造的先驅(qū)之一，這臺(tái)電機(jī)運(yùn)行了百年之久；之后，我們又提供了simatic pcs 7系控制系統(tǒng)和braumat釀造