ZD至顶网 践行者
第二期
工业4.0被西门子称为后天,今天和明天是什么?今天就是现阶段,明天是数字化,这么看来后天其实还有挺长一段距离。今天到明天是现在几乎所有制造业都在做的一件事,也就是数字化工厂建设,这也是迈向工业4.0的一个重要阶段,这需要多种学科多种专业的配合,当然中间少不了MES(制造执行系统)。
了解更多

文/王聪彬

在采访前我搜索了下采访地点,酒仙桥这是一个对我有着特殊意义的地方,曾经我就在西门子工厂自动化工程有限公司相邻的另一个厂区里实习。

其实这个经历也有些不可思议,还记得小时候去工厂最深刻的印象就是刺鼻的机油味,对于工厂本身并没有太多的理解,更多的是好奇。一排排整齐划一的流水线,上面传送着一个个等待加工的产品,每一个工人们在自己的岗位上等待着上一个环节传送下来的零部件。

今天来西门子自动化主要谈谈从德国火到了中国的工业4.0。

工业4.0被西门子称为后天,今天和明天是什么?今天就是现阶段,明天是数字化,这么看来后天其实还有挺长一段距离。今天到明天是现在几乎所有制造业都在做的一件事,也就是数字化工厂建设,这也是迈向工业4.0的一个重要阶段,这需要多种学科多种专业的配合,当然中间少不了MES(制造执行系统)。

工业4.0带来的矛盾与统一

工业4.0这个来自德国的概念,首次在2013年汉诺威工业展上发布,第二年10月中德双方签署了工业4.0合作备忘录,工业4.0也算是正式被引进中国,紧接着国家层面也发布了大家熟知的中国制造2025战略规划。

这一切都是工业4.0带动起的波澜,但同时我们也深刻认识到了与德国制造的差距和差异,所以在走向工业4.0的过程中,研发、工艺、生产、服务等不同领域协力合作是必不可少的。

今年的世界经济论坛达沃斯把主题定为“掌控第四次工业革命”,工业4.0已经不仅仅是制造层面的问题,甚至上升到全球全行业的层面。

之前几次工业化革命推动的大部分是制造业的工业化进程,工厂持续不断的改造是一个永恒的主题,但第四次工业革命也给我们带了一些变化,仅仅依靠工业化已经不够了,人们的需求转变日益灵活化,工业生产需要更快适应不断变化的市场需求,满足客户与消费者花样百出的个性化需求。

西门子工厂自动化工程有限公司制造执行系统事业部总经理邓晓巍西门子工厂自动化工程有限公司制造执行系统事业部总经理邓晓巍

这也逐渐形成了现在制造业普遍向工业4.0转型的两大方式:个性化定制和工厂端改造。虽然路径不同,但疏通同归。为什么这么说,前者是应对市场需求的变化,但同时需要企业具备灵活性,也就有了后者在设计和制造上的变革。

其实未来两者都将融为一体,在西门子工厂自动化工程有限公司制造执行系统解决方案事业部总经理邓晓巍看来现阶段可以形容为既矛盾又统一,一个个个性化定制的诉求拉动了企业端的研发制造能力,让企业可以更好的满足市场。

西门子的方法论是将工业4.0分成四个阶段,基础化阶段、标准化阶段、数字化阶段、智能化阶段,每一个阶段都有不同的路径。用以身作则的态度,将工业4.0既作为自己的发展目标,也同时也作为一项战略,辅助更多企业理清未来的路线图。

MES的指挥角色

在工业4.0的价值链中从研发设计、规划、制造、服务整个流程中,有一系列重要的系统来支撑这一体系,制造执行系统(manufacturing execution system,简称MES)是其中的一个核心成员,也是在ERP之后很多制造业在开始做的一件事。

MES是美国AMR(Advanced Manufacturing Research,Inc.)公司在90年代初提出的概念,不同于ERP(企业资源管理)专注于企业管理,MES更关注生产过程的优化和管理。MES处于企业的中间层,实现企业计划层与车间执行层信息的双向流通,既衔接上游设计研发又对接ERP进行业务流打通。

如果把工厂的制造过程比作一个战场,MES在这场战争中无疑充当了指挥系统的角色,充分的调配人、机、料,按照规则让战争朝着既定的目标进行下去。

德国是工业4.0的发源地,制造业也走在世界的前端,细数德国的制造企业,有很多大众熟知的品牌,其中西门子几乎可以被视为近代工业进程的一个缩影。

1847年西门子由维尔纳·冯·西门子在德国柏林建立,如今,它的国际总部位于德国慕尼黑。今天要说的并不大家熟识西门子家电(已出售),而是西门子的其中一个分之自动化工程有限公司。

西门子工厂自动化工程有限公司是1993年西门子在中国自动化领域投资的第一家运营公司,主要运营业务包括自动化整体解决方案、西门子产品技术售后服务支持、信息化和数字化解决方案。总结而言西门子工厂自动化是代表西门子在产品、服务、整体解决方案面向客户提供能力的一家公司。

西门子工厂自动化下分9个事业部,邓晓巍所负责的就是制造执行系统解决方案事业部,也是我们今天主要谈论的话题MES。

上面提到了多个性化制造,个性化制造需要具备兼容能力,也就是工厂要具备同时生产多种不同产品的能力,即混线生产,这就需要在车间流转的不同产品上装配不同器件,MES则可以完成这个挑战,甄别出装配的对与错。

MES作为数字化系统重要的组成部分,在制造业的应用是必不可少的,西门子自动化主要关注包括,汽车制造、烟草、航空航天、电子装备、工程机械、通用离散等行业。

还原西门子成都工厂

位于德国巴伐利亚州东部城市安贝格(Amberg)的西门子工厂是欧洲乃至全球最先进的数字化工厂,被认为最接近工业4.0概念雏形的工厂。

该工厂的产能较26年前提升了8倍,每年可生产约1200万件Simatic(西门子自动化系列产品品牌统称)系列产品,按每年生产230 天计算,即平均每秒就能生产出一件产品。

这种能力也来到了中国,西门子成都数字化工厂是全球第二个数字化工厂,成立于2013年9月是德国安贝格的姊妹工厂,达到了工业3.8的水平。安贝格工厂与成都工厂从研发、生产、采购等一些平台都是共享的,区别在于产品线的划分,成都则主要生产200和300等系列产品。

西门子成都工厂综合应用了ERP和MES系统,ERP系统接到订单之后,自动告知补库,自动计算物料消耗。如果在生产过程中,有一个元器件有问题,则系统会自动停止该器件的产品生产,替代了很多人工的操作。

西门子成都工厂外景西门子成都工厂外景

通过详细的描述邓晓巍给我们还原了成都工厂的制造现场,工厂的每一条产线上都可以有多种产品并行换线生产,每一个产品都有自己的标签,所以走到每一个位置时,系统都可以识别它是谁,从而和设备进行对话。知道它要在这个位子做哪些操作,需要什么器件等,这些都是MES这个大脑给设备发出的信号。

刚刚说的是纯机器操作,如果人机交互时MES还需要给作业人员一些指使,例如工位上产品要装配什么器件,装配的顺序等,这都是通过数字化的指示辅助操作人员完成装 配。

这一过程是将人集成在数字化系统中,这种方式让西门子的生产效果大大提升,而且这也是MES在复杂制造过程和组织方式下的一个实例。

用户眼中的数字化工厂

数字化工厂是中国企业都在努力的方向,但直接投产一个数字化工厂对于企业来讲并不多见,所以改造原有工厂就是目前中国制造业的转型途径。

工厂改造并不是一步就可以到位,这需要一个过程。当然每个企业都有不同的状况,邓晓巍的经验是在梳理企业现状后再给出改造规划。

一些自动化水平较低的制造企业往往会有一个疑问,在这种前提下我们到底能不能用MES。这个理解其实是有误的,并不是没有自动化就一定没有MES,首先要梳理出改善的目标是什么,例如在没有自动化下可以借助条码实现信息全过程可视化。

西门子也在把数字化工厂建设能力正在向客户进行输出帮助企业改造工厂,在邓晓巍接触的客户中很多企业感觉自己的生产效率低下,这就需要在自动化基础上改善生产过程,其中MES是必不可少的。但这又带来一个问题,企业的自动化生产线的产品技术都是不同阶段购置的,就会出现祖孙三代设备共存的尴尬局面,在MES系统导入之后,可能还会面临兼容问题。所以企业自身还是有必要做好自己的规范,来指导未来的改造,毕竟向工业4.0的迈进将是持续的过程。

在西门子成都工厂参观过程中我们也同三位企业代表进行交流,他们也都是各个制造细分行业的隐形冠军,我们也来看看他们叙述出自己眼中的数字化工厂。

创建于1978年的浙江爱仕达电器股份有限公司以产业投资为主,涉及炊具、厨房小家电等业务。爱仕达副总裁陈美荣感到启发很大,虽然自身已经达到50%自动化率,但从自动化到数字化又是一个跨越,希望从局部改造开始对质量实现自动控制和检测,以及供应链的智能化打造一个样板工厂。

利欧集团股份有限公司的目标是在2020年成为世界前十强水泵品牌,其温岭基地常务副总经理康湘兰说,西门子从设计到生产再到物流,全流程的协同和全自动给我带来很大的视觉冲击。2017年利欧也准备建设一个全新的数字化工厂,希望可以提升质量控制和效率提升。

和利欧集团相似华立仪表集团股份有限公司也在用4.0的思想准备投产一个新厂,当然旧工厂也将持续改造,华立仪表董事、教授级高工郭俊峰看来同时做这两件事并不矛盾,但在这个过程中工业4.0只是手段,需要把内部流程理念全部统一。

三个企业的共性需求很明确都是在质量和效率上的改变,西门子在中国运营十多年后的今天,制造企业都在把像MES这样的系统作为工厂建设或改造的必备环节,这已经逐渐发生并得到验证。