西門子成都調(diào)研報(bào)告

1、西門子成都調(diào)研報(bào)告昨日，裝備制造公號(hào)刊登了沈烈初老部長參觀考察西門子 成都工廠后的一些思考年度熱詞“智能制造”:急了泛了該 理性了，本文原為沈老文章的附件，是陪同其前去參觀的機(jī)械工 業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所兩位研究員的調(diào)研報(bào)告。西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品（成都）有限公司調(diào)研文丨李煒、霍文磊2018年10月10 0,機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所派 員陪同原機(jī)械工業(yè)部沈烈初副部長，赴四川省調(diào)研西門子工業(yè)自動(dòng) 化產(chǎn)品（成都）有限公司，調(diào)研基本情況如下。2011年，西門子（中國）有限公司在成都高新區(qū)西部園區(qū)啟動(dòng) 建設(shè)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地，目前基地一期投產(chǎn)、二 期已建成調(diào)試中，三期正在建

2、設(shè)中。該基地是西門子在中國西部地 區(qū)投資的工業(yè)領(lǐng)域的第一家工廠，是西門子繼德國安貝格工廠之外 全球第二家數(shù)字化工廠。依托基地，2016年注冊(cè)成立西門子工業(yè)自 動(dòng)化產(chǎn)品（成都）有限公司（縮寫為：SEWC）,注冊(cè)資本3.3億元, 作為西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地新的運(yùn)營主體。核心產(chǎn)品包括可編程邏輯控制器(PLC)、工控機(jī)(IPC)及人機(jī) 交互界面(HMI)等，產(chǎn)品供應(yīng)中國及全球工業(yè)市場(chǎng)，被廣泛應(yīng)用于 汽車、機(jī)械制造、食品飲料、制藥、玻璃、水泥、冶金、電力、石 油化工、地鐵軌道交通等領(lǐng)域。圖丨西門子成都數(shù)字化工廠人員結(jié)構(gòu)變化研發(fā)工程師(RD)、白領(lǐng)(WhiteCollar)、藍(lán)領(lǐng)(Blue

3、Collar) 隨產(chǎn)能增長的變化如圖所示。西門子成都數(shù)字化工廠在2013年2月 投產(chǎn)時(shí)，總?cè)藬?shù)240人，其中藍(lán)領(lǐng)人數(shù)78人，白領(lǐng)人數(shù)122人，研 發(fā)工程師40人。研發(fā)工程師的數(shù)量和藍(lán)領(lǐng)數(shù)量從2017年開始有大 幅增加，白領(lǐng)數(shù)量漲幅不大。2018年西門子成都數(shù)字化工廠總?cè)藬?shù) 達(dá)到783人，有接近65%的藍(lán)領(lǐng)工人，具有較大比重?？梢钥闯?， 隨著工廠產(chǎn)能的增長，研發(fā)工程師和藍(lán)領(lǐng)的數(shù)量隨之增長，白領(lǐng)人 數(shù)漲幅較小，其中藍(lán)領(lǐng)人數(shù)在總?cè)藬?shù)中的占比較大。工控產(chǎn)品在研發(fā)過程中，采用了 SiemensPLMSoftware全線產(chǎn)品, 實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化、產(chǎn)品仿真、制造過程仿真和產(chǎn)品全生命周 期管理。NX和Te

4、amcenter Z1者均為高性能PLM程序，可以保證在 產(chǎn)品開發(fā)部門與制造中心之間直接交換數(shù)據(jù)。這些程序能幫助開發(fā) 人員設(shè)計(jì)和模擬新產(chǎn)品。然后，它們將把所有產(chǎn)品信息從研發(fā)過程轉(zhuǎn)發(fā)至SimaticIT生產(chǎn) 執(zhí)行系統(tǒng)，后者將實(shí)時(shí)控制整個(gè)生產(chǎn)過程。產(chǎn)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在PLM系 統(tǒng)當(dāng)中，元器件的數(shù)據(jù)一旦更新，則會(huì)自動(dòng)映射到ERP系統(tǒng)當(dāng)中， 更新材料的采購價(jià)格，并通過MES系統(tǒng)更新制造過程中的原材料信 息。有些原材料對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)工藝有變化，也會(huì)通過系統(tǒng)之間的無縫 集成，自動(dòng)更新。圖I成都數(shù)字化工廠技術(shù)架構(gòu)西門子成都工廠綜合應(yīng)用了 ERP系統(tǒng)和西門子SimaticITMES系 統(tǒng)。工作人員的電腦上會(huì)顯示由西門子

5、的MES系統(tǒng)SimaticIT生成 并實(shí)時(shí)更新的電子任務(wù)單，幫助他們完成對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的高效調(diào)度。 生產(chǎn)訂單由SimaticIT統(tǒng)一下達(dá)，通過與ERP系統(tǒng)的高度集成，實(shí) 現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。通過集成對(duì)工廠內(nèi)各個(gè) 流程的管理，SimaticIT可保證工廠管理與生產(chǎn)的高度協(xié)同。仿真技術(shù)應(yīng)用于過程工藝仿真，生產(chǎn)仿真。工藝仿真包括生產(chǎn)車 間布局，工位建模仿真、工藝驗(yàn)證仿真，如ICT機(jī)器人路徑規(guī)劃、 預(yù)測(cè)、工業(yè)驗(yàn)證等。生產(chǎn)仿真，需建立模型，并與PLC連接，如仿 真工人的工作時(shí)間，工作量是否平衡等；又如仿真托盤數(shù)量與產(chǎn)量 的關(guān)系，數(shù)據(jù)來源于生產(chǎn)過程中的實(shí)際值。不同訂單的仿真結(jié)果與 生產(chǎn)實(shí)際偏

6、差不同，其誤差大約為20%,包括了設(shè)備維修、PLC通訊 故障、訂單的混線生產(chǎn)等產(chǎn)生的誤差。此外，利用邊緣計(jì)算，云計(jì) 算，實(shí)現(xiàn)不同的訂單組合編號(hào)，更新指導(dǎo)生產(chǎn)。西門子成都工廠工程師使用西門子NX軟件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì) 和組裝，實(shí)現(xiàn)“可見即可得”，大大縮短了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到分析的周 期。未來將實(shí)現(xiàn)APS與仿真軟件連接，形成閉環(huán)，驗(yàn)證不同訂單組 合的配置。西門子制造工程數(shù)字化咨詢顧問浦岱辰團(tuán)隊(duì)，曾與寶馬公司合作 的汽車組裝焊接線升級(jí)項(xiàng)目中，應(yīng)用虛擬調(diào)試，解決不同供應(yīng)商的 周期和質(zhì)量匹配問題，提高生產(chǎn)效益，提高產(chǎn)能。此外，在到達(dá)下 一個(gè)工序前，產(chǎn)品都要通過“嚴(yán)格”的檢驗(yàn)程序，在整個(gè)生產(chǎn)過程 中針對(duì)該類產(chǎn)品

7、的質(zhì)量檢測(cè)節(jié)點(diǎn)就超過20個(gè)。視覺檢測(cè)是數(shù)字化工 廠特有的質(zhì)量檢測(cè)方法，它用相機(jī)拍照下產(chǎn)品的圖像，與 Teamcenter數(shù)據(jù)平臺(tái)中的正確圖像進(jìn)行比對(duì)，這相比傳統(tǒng)的人工抽 檢更加可靠和快速。成都工廠生產(chǎn)線已采用在線視覺檢測(cè)，這是人 工智能在工廠的典型應(yīng)用。浦岱辰表示，未來的工業(yè)應(yīng)用中，將會(huì) 在云和邊緣上進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，云上的APP將替代MES,數(shù)據(jù)統(tǒng)一 控制，統(tǒng)一部署，進(jìn)而解決MES的二次開發(fā)問題，而這一設(shè)想目前 處在技術(shù)研發(fā)階段。西門子成都工廠生產(chǎn)產(chǎn)品包含800余種，每天生產(chǎn)超過3萬4千 片產(chǎn)品，用到1000萬個(gè)元器件，涉及5600種原材料。與安貝格工 廠共同為全球西門子客戶供貨，成為西門子兩

8、個(gè)物流中心。工廠內(nèi) 有先進(jìn)的倉儲(chǔ)設(shè)備和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了物流管理的全自動(dòng)，通過生產(chǎn)訂 單驅(qū)動(dòng)，到自動(dòng)倉庫取貨和補(bǔ)貨。成品并不進(jìn)入該倉庫，而是裝配 和包裝后直接發(fā)運(yùn)。工廠一層是布局緊湊的存放原材料的高位貨架立體倉庫，高達(dá) 18米。經(jīng)進(jìn)料檢驗(yàn)人員利用Teamcenter中的同步數(shù)據(jù)檢測(cè)過的原 材料都會(huì)由物流管理系統(tǒng)送入倉庫，并準(zhǔn)確地被放置在自動(dòng)化高位 貨架的相應(yīng)位置。一層物料倉庫有兩座升降梯與二層的生產(chǎn)車間相 連，工人輕觸電腦顯示屏，物料存放處的堆取料機(jī)根據(jù)后臺(tái)的數(shù)據(jù) 提示，依靠數(shù)字定位迅速地將原材料從一層的自動(dòng)化高位貨架出庫, 經(jīng)輸送系統(tǒng)傳送至升降梯，升降梯將物料提升到二層的生產(chǎn)車間， 工人拿到物料即

9、可開始組配等工作。工人裝配好產(chǎn)品后，自動(dòng)化流水線上的傳感器會(huì)掃描產(chǎn)品的條碼 信息，記錄工位數(shù)據(jù)。SIMATICIT系統(tǒng)以該數(shù)據(jù)作為判斷基礎(chǔ)，指 揮小車去往下一個(gè)目的地。SIMATICIT系統(tǒng)會(huì)對(duì)產(chǎn)品的行進(jìn)路線進(jìn) 行規(guī)劃，當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過特定的地方時(shí)，就會(huì)由RFID進(jìn)行識(shí)別，產(chǎn)品的 所有的路線和經(jīng)過的工序會(huì)記錄在SIMATICIT系統(tǒng)中。如果路線正 確，產(chǎn)品就會(huì)被送到包裝終站。進(jìn)而，以完善的倉儲(chǔ)系統(tǒng)為基礎(chǔ)， 西門子成都工廠實(shí)現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，通過標(biāo)準(zhǔn)化、模塊 化實(shí)現(xiàn)了混流生產(chǎn)，極大的提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率極高。在廠區(qū)參觀通道旁邊，通過一面展示墻展示了西門子數(shù)字化工廠 的數(shù)字化研發(fā)、數(shù)字化生產(chǎn)、數(shù)字

10、化物流和數(shù)字化質(zhì)量管理體系。 其中，質(zhì)量看板通過西門子的MES系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示質(zhì)量看板，通 過不斷鉆取，查詢出現(xiàn)質(zhì)量問題和不同維度的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)信息。另一 個(gè)屏幕則顯示了對(duì)制造與裝配過程的仿真。在SEWC,所有的生產(chǎn)活動(dòng)都會(huì)通過數(shù)字化手段被記錄、監(jiān)控、 分析和優(yōu)化。SEWC不僅擁有很高的自動(dòng)化水平和質(zhì)量控制水平，所 有的生產(chǎn)過程還留有數(shù)字化記錄。生產(chǎn)軟件每天要接收大約1300萬 條數(shù)據(jù)，其中大部分是生產(chǎn)流程信息。這些信息會(huì)被用來管理整個(gè) 生產(chǎn)過程、保證質(zhì)量。從產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、物流配送乃至管理的整 個(gè)過程都已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。西門子提出對(duì)數(shù)字化工廠的4項(xiàng)基本要求，速度、柔性、質(zhì)量、 效益。并用以此要求自

11、己，成都數(shù)字化工廠目前，每年發(fā)布50種新 產(chǎn)品，2. 5秒生產(chǎn)一臺(tái)產(chǎn)品，達(dá)到7天24小時(shí)99. 5%交貨率；每天 完成160次轉(zhuǎn)換應(yīng)對(duì)800種不同產(chǎn)品，每條生產(chǎn)線可完成70種產(chǎn)品 的組裝；產(chǎn)品零部件完全透明化，6dpmA （Defectpermillion,以 檢測(cè)點(diǎn)為單位），99. 9994%過程質(zhì)量；產(chǎn)品容量提升四倍下白領(lǐng)零 增長，藍(lán)領(lǐng)每年小時(shí)效率增長20%。1、西門子數(shù)字化工廠體現(xiàn)以下幾個(gè)集成：一是價(jià)值鏈的橫向集 成，二是整個(gè)價(jià)值鏈的無縫集成（包括端到端的集成），三是縱向 網(wǎng)絡(luò)集成。2、西門子數(shù)字化工廠運(yùn)營的框架包括設(shè)計(jì)、規(guī)劃、測(cè)試等環(huán)節(jié)。 建立數(shù)字化雙胞胎，涵蓋整個(gè)工藝、制造環(huán)節(jié)。從產(chǎn)

12、品研發(fā)、訂單 處理到生產(chǎn)調(diào)度、數(shù)據(jù)采集，無縫集成實(shí)現(xiàn)物料流和信息流閉環(huán)。3、數(shù)字化制造的價(jià)值，并不是完全用自動(dòng)化設(shè)備取代人，而是 幫助人。質(zhì)量的保證并不意味著一定需要高成本，數(shù)字化的管理與 決策實(shí)際上比自動(dòng)化制造更能夠降低成本。4、西門子追求的是適用和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化基礎(chǔ)上的數(shù)字化、智能化。 生產(chǎn)自動(dòng)化、物料流自動(dòng)化、信息流自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的基礎(chǔ)。 數(shù)字化改造，要考慮企業(yè)需求、產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)備生產(chǎn)效率、產(chǎn)品交 付能力、營運(yùn)利潤率以及投入產(chǎn)出效益，是綜合分析業(yè)務(wù)鏈價(jià)值鏈 獲得的最優(yōu)決策。為在激烈的全球競(jìng)爭中保持優(yōu)勢(shì)，制造企業(yè)要最 大化利用資源，將生產(chǎn)變得更加高效；為適應(yīng)不斷變化的客戶需求, 制造企業(yè)必須對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)更加快速；為滿足市場(chǎng)多元化的需求， 制造企業(yè)還要快速實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的靈活變動(dòng)，將生產(chǎn)變得更加柔性。 而高效、快速、柔性，正是數(shù)字化企業(yè)為制造業(yè)帶來的最大變化。西門子成都工廠這樣的數(shù)字化企業(yè)的出現(xiàn)，為未來中國制造的變革 方向提供了一個(gè)良好的參考。2018年12月機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所熱門閱讀（點(diǎn)擊圖片即可閱讀）年度熱詞“智能制造”:急了泛了該理性了（點(diǎn)擊圖片即可閱讀?？）北斗成員已達(dá)40名，后續(xù)計(jì)劃大公開（點(diǎn)擊圖片即可閱讀?？）董小姐“手撕”上海電氣，這次為的是“他”（點(diǎn)擊圖片即可閱讀?？）沒看夠？“制造業(yè)核心不在制造業(yè)”不符