【興業機械】工業4.0系列報告之七：走進西門子在德國以外的首家數字化工廠

06-10

近日，我們參觀調研了西門子在德國以外的首家數字化工廠，即西門子工業自動化產品成都生產及研發基地（SEWC），關於西門子對工業4.0的理解和西門子數字化工廠案例進行了學習和溝通。

一、西門子工業自動化產品成都生產及研發基地介紹

西門子工業自動化產品成都生產及研發基地位於四川省成都市高新西區。它隸屬於西門子數字化工廠集團，承擔著研發和製造的職責。

西門子工業自動化產品成都生產及研發基地是西門子德國安貝格工廠的備份廠。作為西門子世界範圍內工業自動化產品（SIMATIC產品族）領導者的西門子德國安貝格電子廠，出於更好地貼近對於西門子來說，中國這個最重要的市場的考慮，加之西門子相信數字化工廠是實現未來製造的正確途徑，因此選擇將備份廠建立在了成都，並採用與安貝格工廠相似的流程、質量控制和物流效率的原因。它的產品系列涵蓋了西門子知名的SIMATIC和LOGO!品牌，包括PLC、HMI、IPC等系列產品。

二、西門子對工業4.0的解讀

工業4.0定義互聯網時代的工業發展方向。互聯網正在造就商業變革，並向製造業提出了新的挑戰。在此背景下，工業4.0誕生，它是由德國政府支持的德國工業領域舉措。工業4.0要滿足以下三個條件：：

1）增值網路的水平集成

2）完善增值連的無縫工程集成

3）垂直集成和網路化的生產系統

工業4.0的解決方案將基於開放的工業標準，由企業自主實施。工業4.0是一個包括自動化設備等執行層、PLC/DCS等控制層、MES/ERP/PLM等軟體層和通訊網路層的集成系統，在設備及目標描述、軟體、通信和自動控制等各方面都需要開放的工業標準的建立。這樣的「遊戲規則」建立起來以後，在這樣一個開放的環境下，各企業根據自身地情況自主選擇去實施。

工業4.0影響工業價值鏈的各個方面，西門子專註於選定的領域。工業4.0包括很多層，並不是所有東西西門子都能做、都擅長，西門子專註於感測器、工業控制系統、數字化製造、工程設計與研發、生命周期管理、MES、設備維護和工業通訊等方面。

「數字化企業」軟體套件，西門子基於工業4.0的解決之道。在工業4.0的環境中，主要由三個構架建成工廠：分別是PLM（產品生命周期管理）、MES（生產製造管理系統）和TIA（生產自動化系統，即自動化系統和數控系統），這三個系統互相配合。

三、西門子數字化工廠

西門子的數字化企業平台由五層架構組成，如圖4所示。五層架構分別是：企業層（ERP、PLM）、管理層（MES）、操作層（SCADA系統等）、控制層（工業控制等）和現場層（自動化設備等）。

西門子工業自動化產品成都生產及研發基地是一個數字化工廠：

1）打通信息化，實現PLM、ERP和MES系統的無縫整合。西門子成都工廠綜合應用了Siemens PLM Software、SAP ERP系統和西門子Simatic IT MES系統。Siemens PLM Software實現了產品設計數字化、產品模擬、製造過程模擬和產品全生命周期管理。在西門子成都工廠，產品的基礎數據在PLM系統當中，元器件的數據一旦更新，則會自動映射到ERP系統當中，更新材料的採購價格，並通過MES系統更新製造過程中的原材料信息。有些原材料對應的生產工藝有變化，則也會通過系統之間的無縫集成，自動更新；

2）物流的全程監控。離散工業不像流程工業那樣，將流程串起來比較困難。西門子工廠利用大量的條形碼和流水線等將流程串起來，對生產過程進行監控、對信息進行採集；

3）混流生產。工廠的一條生產線上可以生產不同型號的工控產品，產品組裝的生產線布局是在中間的循環導軌兩側布置了裝配不同產品的設備。導軌上有標準的托盤，托盤上面是半成品，每個產品都不一樣。MES系統會自動根據生產工藝，將托盤從導軌轉移到設備的導軌上，將產品移動到某台設備之中完成相應工序。這種混流生產的模式用於工控產品的生產效率較高。

四、投資策略

數字化工廠是工業4.0的基礎，在完成了工廠數字化以後，工業4.0這個宏偉的目標才能得以實現。此前，在我們工業4.0的系列報告（六篇系列報告+一篇番外篇）中，我們已經將工業4.0進行了深度研究與梳理，將其劃分為七層架構（分別為第一層數據採集層—感測器等，第二層設備執行層—機器人、機床、自動化倉庫等，第三層工控層—PLC和DCS等，第四層MES層，第五層ERP層，第六層雲計算層，而層與層之間貫穿始終的還有通訊網路），與西門子對其數字化工廠劃分的五層架構大體相同。我們維持此前的判斷：

1、工業4.0是未來幾年先進位造業中非常重要的一條投資主線；

2、目前國內已有相關上市公司開始布局打造工業4.0的整體或部分架構，如新松、軟控、海得控制等；

3、推動工業4.0發展的總包集成商將最先受益。國內工業4.0的發展首先需要幾個大的總包商率先推動，而同時懂得工業語言和信息技術的企業將最有可能扮演這個角色。從全球範圍來看，推動工業4.0（或類工業4.0）發展最快的企業包括SAP、西門子和GE；西門子已經實現初步打通工業4.0的七層架構，建立起數字化的模範化工廠。對於西門子等這類企業，他們正在努力打造軟體、通信和自動控制等各方面開放的工業標準，為以後在全球推行他們的產品鋪路。對標到國內，我們認為，目前最具有成為工業4.0系統集成商的公司是華為這類企業，而華為也已經開始進行工業4.0的布局，極為重視工控層和MES層。A股上市公司中，部分企業已經承擔起工業4.0七層架構中某幾層的系統集成商角色，如新松機器人、軟控股份等。

4、總包集成商發展起來後會帶動配套企業發展。工業4.0涉及七層，自下而上分別為感測器、自動化設備、工控設備、通訊網路、MES、ERP和雲服務，每一層當中的優秀企業都值得重點關注。其中，前面四層更偏向於硬體設備製造，後面三層更偏向於軟體。我們傾向於認為，工業4.0的實現更要倚重於軟體（PLM、ERP和MES）方面的集成與發展，而軟體系統中MES的發展值得重點跟蹤。

本篇報告是我們工業4.0系列報告的第七篇，敬請同時關注我們的前六篇報告：

《工業4.0系列報告之一：IA？No！CPS！》、

《工業4.0系列報告之二：擁抱工業超體時代》、

《工業4.0系列報告之三：頂層設計，工業互聯網勢不可擋》

《工業4.0系列報告之四：工信部2015年將出台互聯網與工業融合創新指導意見》。

《工業4.0系列報告之五：政府工作報告提「中國製造2025」，建議強烈關注中國版工業4.0投資機會》。

《工業4.0系列報告之六：4.0看軟端，軟端看MES》

五、風險提示

製造業盈利能力下滑背景下，國內企業工業4.0推廣進程低於預期