西門子向我們展示了未來工廠的模樣

工業,聽著就像老掉牙古董的名詞,既沒法像互聯網行業般引得眾年輕人擁簇,也難把它們與激情類似的詞相關聯。但實實在在,工業卻是日常生活支柱,涵蓋小至如鍋碗瓢盆等生活消費品、大到如汽車、輪船、飛機等設備製造。

把這些工業製品肢解開來,你可能會看到如橡膠、玻璃、鋼鐵等原材料,印象里,它們似乎與臟、亂、差的工廠生產捆定著。可現實或許迥然不同。

想像這樣的場景,工廠需要小批量生產符合某些設定的汽車,比如車身是某種特殊顏色,座椅帶電加熱等等。需求明確後,通過手機發送訂單。基本同時,汽車生產系統的那端接收到訂單。因需求的個性化,技術人員從資料庫中調出相應解決方案,連同訂單信息,送達某一生產線控制系統。

鋼板經過衝壓車間形成車身,然後由幾個機器人接手上萬個點的焊接工作,一個機器人從物料架抓取小的衝壓件,放到磨具上,對準相應的零件,再由另外兩個機器人,分別對不同的焊點焊接……這些零部件都有著同樣的特徵,攜帶著射頻識別碼,統統指向「定製的信息」……

在車的總裝車間,發動機、座椅、車窗等隨著傳送帶運到生產線,機器人掃描識別出它們的信息後從「沉睡」中「蘇醒」,開始著手裝配……傳送帶再送來車門上附件、空調蒸發器等,途中,它發出的信息激活了另一位機器人,後者迅速進入工作狀態,快步「走到」前一個機器人身旁,協助剩餘的裝配工作……

到最後汽車整裝完畢,全流程中,各零部件像是會說話一樣,有條不紊地「告知」生產設備「我是誰」、「需要怎樣的處理」、「我要到哪去「……以往沉重的工業化大生產,在這轉變為靈活的小批量、多批次生產。對工廠而言,連續、均勻的生產,利於將庫存待售品數量控制在最優範圍,節省耗材,現金流也更流暢。

安貝格工廠

這是未來工業4.0的圖景。

而被認為最接近這番景象的是西門子在德國的安貝格工廠。日前,在西門子創新峰會,首席技術官博樂仁向36氪透露了安貝格的新進展:

「每天生產超過120種型號的產品,基於 75% 自動化。」

「每百萬產品中的不良產品數 (dpm) 低於11,相當於合格率達到99.9989%。」

與德國同作為製造業大國的中國,德國管理學思想家赫爾曼·西蒙有句話恰好體現了兩國的區別,「中國或許是世界工廠,但德國是世界工廠的製造者。」目前普遍的觀點是大部分中國製造企業仍徘徊在工業2.0-3.0之間,寄予國家希望的中國製造2025、兩化(信息化&工業化)融合還在征程。

有些變化在中國工廠悄然發生

2015年,西門子在成都建立了安貝格工廠的姊妹數字化工廠。

這家工廠生產的產品是可編程邏輯控制器(PLC),裡面是高密度的印刷電路板,上面有各種各樣的半導體元器件。

接受36氪獨家採訪時,西門子(中國)有限公司執行副總裁兼數字化工廠集團總經理王海濱,向我描繪了PLC如何生產的場景:

「你可以想像,我從市場上收到了不同型號的產品訂單,這個訂單要自動翻譯到我要生產這些產品所需要的原材料是怎麼樣的。這些原材料在我實際倉庫里都有一個安全庫存,我要知道根據訂單的波動情況,哪個原材料它的需求已經突破了安全庫存,那就意味著我要向相應的供應商去發訂單。

原來這些都是人工做,採購部門有很多採購員,要人為給他們發訂單。現在整個過程都是計算機自動進行的,根據訂單它會自動去檢查物料是否完備,如果不完備它自動存儲發向供應商的訂單。」

截至2016年7月,在成都這家不到500人的工廠里,平均每10秒生產一件產品,年產自動化產品超250萬件,每100萬件中有缺陷的不超過10件,處在國際領先水平。

事實上,西門子選擇在成都設立全球第二個數字工廠,所起得作用遠非打造「德國工業4.0」樣板工廠那麼簡單。西門子瞄準的是國內工業升級改造近萬億巨大市場。德意志銀行報告顯示,截至2015年,中國自動化市場已達到千億美元,佔比29%,位列全球第一。

同時,互聯網、雲計算等在工業生產領域的應用,將進一步催化工業4.0市場,傳統自動化將繼續普及,以關鍵工序數控化率為例,由2015年33%,將增長至2025年的64%。

如西門子這般,瞄準中國數字化工廠市場的還有諸多國內玩家,如華為、海爾等。在王海濱看來,這是塊需要大家共同參與合作的市場,每個公司在其中都分飾不同角色,總共有這樣四種:

1、工廠本身的運營者或者擁有者。如華為做交換機,海爾製作各種家電,他們自身就有工廠,恰逢需要數字化升級改造。海爾還準備今年推出COSMOPlat工業互聯網平台,向外輸出智能製造的能力。

2、在數字化工廠技術方案落地的過程,需要很多自動化及信息化,從軟體到硬體很多產品的供應商。會用到如PLC,伺服,工業軟體——CAD軟體等產供應商。

3、EPC(工程總承包),主要看EPC的定位在哪。若EPC熟知工廠背後工藝過程,則他們便能幫助用戶規劃數字化工廠的藍圖,既包括頂層設計,也涉及更詳細的細節,類似設計院的角色。

4、工程公司或者系統集成商。當頂層設計、二次詳細設計清楚了,數字化的建設將被分到若干具體工程包中去,這就得出現了承接不同工程包的工程公司或者系統集成商。

建立一個數字化工廠,往往是四個角色一起合作,有可能存在一方扮演兩種或三種角色的情況。有時。針對某些目標項目或重點項目、客戶,西門子可能扮演角色三和四。王海濱告訴36氪,對西門子而言,首先還是角色二,主要提供軟體、硬體、產品。

蒙牛是西門子實現生產工序自動化的實際中國案例。蒙牛通過西門子Simatic IT Unilab平台,實施實驗室信息管理系統。

以前,從原料入庫、加工,再到出廠流通,一包牛奶要經過35個工序和105個檢測環節,這些只能依靠質檢人員將測試結果抄錄在紙質原始記錄單上,再按照公式進行計算,人工判定樣品是否合格。海量數據的錄入、匯總、統計和分析報表也都依賴人工操作。

在過程實驗室,質檢人員通過實驗室信息管理系統(LIMS)對半成品的檢測數據進行管理

但現在,通過設立採樣點、採樣量、檢測項目和頻次等,將檢測儀器與LIMS高度集成,質檢人員只需掃描樣品上的條形碼,完成檢驗後,數據就會自動採集、傳輸到LIMS,並根據國家標準進行自動計算與判定。人的工作量減少,同時避免人為因素造成的誤差。據西門子方面介紹,蒙牛質檢效率提升超過15%。

數字化工廠還有更多想像空間:自主機器人、人工智慧

仔細算算,西門子已有170年歷史了。正如本屆西門子峰會裡「創新」二字背後代表的寓意,這可能是讓這家百年老店生生不息的原因。

在創新峰會上,博樂仁多次提到企業擁抱數字化未來的成果,並強調在研發方面的大力投入。截至2016財年 (2015年10月1日到2016年9月30日),西門子營收電氣化業務貢獻約420億歐元,傳統服務業務約為170億歐元,他們著力發展的自動化業務和數字化業務,分別賺得約180億歐元和43億歐元。

西門子CTO博樂仁

同財年,西門子將47億歐元,即總營收的5.9%均投向了研發。博樂仁表示,今年將進一步增加研發投入,目標是50億歐元。相較而言,2015年我國規模以上工業企業研發經費與主營業務比為0.9%。

無論對中國工業企業,還是看好中國市場的西門子來說,能做的事其實還有很多。

在博樂仁眼裡,一方面中國是世界上最大的機器人市場;另一方面,他認為中國的人才非常出色。因此,西門子在創新大會上宣布與清華大學達成合作,成立工業機器人聯合研究中心,「西門子中國將主導公司全球自主機器人的研發工作。」他說。

所謂自主機器人與那些常用於汽車行業的大型機器人不同,前者更小、應用了人工智慧技術也更聰明,這些機器人往往自帶必要的感測器、控制器,它們的運行無需外界人為信息輸入和控制,能大量部署在生產線上,與人類協同工作,完成特定任務。

王海濱告訴36氪,這就是控制程序演算法的進步。過去機器人比較簡單,比如搬運機器人,把物體從A搬到B,把車的底盤和車頂等連接起來的焊接機器人就複雜些,主要是涉及運動軌跡。現在有些機械手比以前變得更智能化,如輔助它的機械臂走過某一曲線,它自己會記住該路徑,下次就會按照這樣的軌跡走;還出現些新的機器人,它能配合著它旁邊工人的動作,比如說,如果這個機器人碰到人,自己知道要停下來。

與美的收購全球四大機器人公司之一的德國庫卡集團、及格力自主研發工業機器人等走的路徑不一致,西門子中國研究院院長朱驍洵博士告訴36氪,目前並沒有計劃安排開發機器人本體。按博樂仁的話說,西門子是要為機器人搭建一個平台,使機器人更易使用,成本更低。在數字化工廠的未來,王海濱表示,作為控制軟體、控制器的提供者,西門子也需要與機械製造商合作。

今日,彭博社報道了馬雲在美國的發言,他提到各國應該放棄通過製造業驅動經濟增長的做法,同時呼籲要向人工智慧等新技術敞開懷抱。

無論是出於對被淘汰的擔憂,還是顛覆創新的名頭更吸睛,我們的確看到諸多製造巨頭,面對包含人工智慧在內的多項前沿技術時的做法與態度比較積極。比如,西門子在其中央研究院招攬了數百名人工智慧專家,設立的創新部門next47也將人工智慧設為5項研發培育方向之一。

西門子把人工智慧技術應用在了其最引以為傲的燃氣輪機複雜的操作流程中。要知道,超大型燃氣輪機可是公認為最難製造的機械裝備,36氪曾報道過,它的葉片不能有任何瑕疵,誤差僅為幾十微米,否則就算報廢。有說法是一片葉片與一輛寶馬等價。

那時,博樂仁告訴36氪,由於燃氣輪機受熱太快易灼傷,更換成本太高,儘管有感測器傳來的幾千個數據,但通過人工監控很難確保燃氣輪機在最佳點運行。而藉助人工智慧技術,能在達到最高能源效率的同時,實現最低的設備損壞率與排放率。

寫在最後

作為德國先進位造業的代表,西門子向我們展示了百年老店新時代煥發生機應有的姿態與心態,這是中國工業企業的可學習之處。

同時,我們也看到,諸多中國公司,如美的、格力等打造數字化工廠,騰訊、阿里、華為等互聯網巨頭涉獵工業互聯網,這些都顯露出,中國曾經高能耗、勞動密集型、低成本的加工製造行業正隨著時代發生改變。

我們期待中國工業未來的模樣。


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