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Copyright (c) 2012 機電產(chǎn)品交易網(wǎng) . 版權所有 皖I(lǐng)CP備12004440號-2
在成都高新西區，有一座看起來(lái)“不起眼”的工廠(chǎng)。它外觀(guān)低調樸素，內部卻隱藏著(zhù)巨大玄機。全廠(chǎng)內實(shí)現了從管理、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)到物料配送全過(guò)程的數字化，并且通過(guò)信息技術(shù)，與德國生產(chǎn)基地和美國的研發(fā)中心進(jìn)行數據互聯(lián)。它是一個(gè)完整的數字化企業(yè)平臺--西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“西門(mén)子成都工廠(chǎng)”）。
說(shuō)起“數字化”，其實(shí)并不難理解。在西門(mén)子成都工廠(chǎng)研發(fā)生產(chǎn)一件新產(chǎn)品，它都會(huì )擁有自己的數據信息、這些數據信息在研發(fā)、生產(chǎn)、物流的各個(gè)環(huán)節中被不斷豐富，實(shí)時(shí)保存在一個(gè)數據平臺中。而這座工廠(chǎng)的運行，都是基于這些數據基礎，ERP、PLM（產(chǎn)品全生命周期管理系統）、MES（制造執行系統）、控制系統及供應鏈管理，全部實(shí)行了無(wú)縫的信息互聯(lián)，從而造就出了一副透明工廠(chǎng)的畫(huà)面。更精彩的是，這個(gè)工廠(chǎng)的絕大多數技術(shù)來(lái)自西門(mén)子自身，可謂是一座“自己生產(chǎn)自己”的工廠(chǎng)。
數字化研發(fā)：協(xié)同快遞
西門(mén)子成都工廠(chǎng)承擔著(zhù)西門(mén)子全球工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品研發(fā)的角色。之所以能勝任，與NX及Teamcenter等西門(mén)子PLM數字化解決方案的全面應用不無(wú)關(guān)系。研發(fā)也是數字化工廠(chǎng)“數據鏈條”的起點(diǎn)，由研發(fā)環(huán)節產(chǎn)生的數據將在工廠(chǎng)的各個(gè)系統間實(shí)時(shí)傳遞，數據的同步更新避免了傳統制造企業(yè)經(jīng)常出現的由于溝通不暢產(chǎn)生的差錯，也使得工廠(chǎng)的效率大大提升。有數據統計，由于數字化工廠(chǎng)協(xié)同快遞的研發(fā)，可將產(chǎn)品的上市時(shí)間縮短50%。
由西門(mén)子成都工廠(chǎng)研發(fā)的新產(chǎn)品誕生于西門(mén)子PLM的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)解決方案NX軟件。它支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的從設計到工程和制造的各個(gè)方面，并集成了多學(xué)科仿真，還能夠提供全系列先進(jìn)零部件制造應用的解決方案，這是其他計算機輔助設計軟件所無(wú)法實(shí)現的。研發(fā)部門(mén)的工程師們可以通過(guò)NX軟件進(jìn)行模擬設計，還可以在設計過(guò)程中進(jìn)行模擬組裝，真正實(shí)現“可見(jiàn)即可得”。由于NX軟件的應用而實(shí)現的數字化設計，可以大大縮短產(chǎn)品從設計到分析的迭代周期，也減少了多達90%的編程時(shí)間。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間也就相應縮短了。
在NX軟件中完成設計的產(chǎn)品，都會(huì )帶著(zhù)專(zhuān)屬于自己的數據信息繼續“生產(chǎn)旅程”。這些數據一方面通過(guò)CAM（計算機輔助制造系統）向生產(chǎn)線(xiàn)上傳遞，為完成接下來(lái)的制造過(guò)程做準備，另一方面也被同時(shí)寫(xiě)進(jìn)數字化工廠(chǎng)的數據中心--Teamcenter軟件中，供質(zhì)量、采購和物料等部門(mén)共享。采購部門(mén)會(huì )依據產(chǎn)品的數據信息進(jìn)行零部件的采購，質(zhì)量部門(mén)會(huì )依據產(chǎn)品的數據信息進(jìn)行驗收，物流部門(mén)則是依據數據信息進(jìn)行零部件的確認。
共享的數據庫是Teamcenter的最大特點(diǎn)。當質(zhì)量、采購、物料等不同部門(mén)調用數據時(shí)，他們使用的是共享的文檔庫，并且通過(guò)主干快速地連接到各責任方。即使數據發(fā)生更新，不同的部門(mén)也都能第一時(shí)間得到最新的數據，這就使得西門(mén)子成都工廠(chǎng)研發(fā)團隊的工作量變得簡(jiǎn)單、高效了許多，避免了傳統研發(fā)制造企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節或不同部門(mén)直接由于數據平臺不同造成的信息傳輸壁壘。
數字化生產(chǎn)：輕松高效
王云龍畢業(yè)于成都某院校的電子信息專(zhuān)業(yè)，是西門(mén)子成都工廠(chǎng)PLC（可編程控制器）裝配工位上的一名普通員工。對比身邊的大多數同事來(lái)說(shuō)，他還算個(gè)新人，但這份工作對他來(lái)說(shuō)并不復雜，得益于西門(mén)子數字化企業(yè)平臺的，將枯燥的制造生產(chǎn)變得輕松。
每天由西門(mén)子MES系統生成的電子任務(wù)單都會(huì )顯示在王云龍工作臺前方的電腦顯示屏上，實(shí)時(shí)的數據交換間隔小于1秒，這就意味著(zhù)他隨時(shí)可以看到最新的版本。西門(mén)子MES系統SIMATIC IT包攬了傳統制造企業(yè)生產(chǎn)計劃調度的職能。沒(méi)有了工人抄寫(xiě)的任務(wù)單，省去了不同產(chǎn)線(xiàn)交流的復雜環(huán)節。生產(chǎn)訂單由MES統一下達，在與ERP系統高度的集成之下，可以實(shí)現生產(chǎn)計劃、物料管理等數據的實(shí)時(shí)傳送。此外，SIMATIC IT還集成了工廠(chǎng)信息管理、生產(chǎn)維護管理、物料追溯和管理、設備管理、品質(zhì)管理、制造KPI分析等多種功能，可以保證工廠(chǎng)管理和生產(chǎn)的高度協(xié)同。
在王云龍的工作臺上有5個(gè)不同的零件盒，每個(gè)零件盒上都配有指示燈。當自動(dòng)引導小車(chē)送來(lái)一款帶裝配的產(chǎn)品時(shí)，電腦顯示屏上會(huì )出現它的信息，相應所需零件盒上的指示燈亮起，王云龍就知道該安裝什么零件了。這就由于傳感器掃描了產(chǎn)品的條碼信息，并將數據實(shí)時(shí)傳輸到了MES系統，MES系統在通過(guò)與西門(mén)子TIA（全集成自動(dòng)化系統）的互聯(lián)操縱零件盒指示燈，從而代替人完成了思考的過(guò)程。這種設計可以滿(mǎn)足自動(dòng)化產(chǎn)品“柔性”生產(chǎn)的需求（即在一條生產(chǎn)線(xiàn)上同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品），有了指示燈的幫助，即使換另外一種產(chǎn)品，王云龍也不會(huì )怕裝錯零件了。
西門(mén)子全集成自動(dòng)化解決方案（TIA）在很大程度上替代了人類(lèi)的大腦、視覺(jué)和手臂。西門(mén)子用可編程控制器（PLC）來(lái)引導生產(chǎn)流程，用視覺(jué)系統來(lái)識別質(zhì)量、用自動(dòng)引導小車(chē)來(lái)傳遞產(chǎn)品。通過(guò)PROFINET現場(chǎng)總線(xiàn)連接并穿傳送數據，不僅使人的工作變輕松了，更能確保生成個(gè)環(huán)節的可靠、靈活與高效。
西門(mén)子成都工廠(chǎng)總經(jīng)理Andreas Bukenberger針對高效生產(chǎn)給出了具體的數字：“成都工廠(chǎng)產(chǎn)品的一次通過(guò)率（FPY）可達到99%以上。”
王云龍確認了他裝配好的產(chǎn)品，按下工作臺上的一個(gè)按鈕，自動(dòng)化流水線(xiàn)上的傳感器就會(huì )掃描產(chǎn)品的條碼信息，記錄它在這個(gè)工作的數據。MES系統SIMATIC IT將以該數據作為判斷基礎，向控制系統下達指令，指揮小車(chē)將它送去下一個(gè)目的地。
在到達下一個(gè)工序前，產(chǎn)品要通過(guò)“嚴格”的檢驗程序，以可編程控制器（PLC）產(chǎn)品為例，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中針對該類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測節點(diǎn)就超過(guò)20個(gè)。視覺(jué)檢測是數字化工廠(chǎng)特有的質(zhì)量檢測方法，相機會(huì )拍下產(chǎn)品的圖像與Teamcenter數據平臺中的正確圖像作比對，一點(diǎn)小小的瑕疵都逃不過(guò)Teamcenter品質(zhì)管理模塊的“眼睛”。對比傳統制造企業(yè)的人工抽檢，這顯然要可靠又快速地多。
在經(jīng)過(guò)多次裝配并接受過(guò)多道質(zhì)量檢測后，成品將被送到包裝工位。再經(jīng)過(guò)人工包裝、裝箱等環(huán)節，一箱包裝好的自動(dòng)化產(chǎn)品就會(huì )通過(guò)升降梯和傳送帶被自動(dòng)運達物流中心或立體倉庫。
這樣一個(gè)完整的生產(chǎn)環(huán)節，在傳統制造企業(yè)要通過(guò)幾十甚至上百人的手去完成，而在西門(mén)子成都工廠(chǎng)的車(chē)間內，卻看不見(jiàn)密集的流水線(xiàn)員工，大多數的工序都是自動(dòng)完成的。利用西門(mén)子PLM和MES的信息互聯(lián)，西門(mén)子還可以根據物料儲備、交貨時(shí)間等信息，在全球的工廠(chǎng)之間實(shí)時(shí)調配生產(chǎn)計劃，以達到資源利用和物流配送的最佳組合。
Bukenberger說(shuō)：“應用了西門(mén)子數字化企業(yè)平臺解決方案的成都工廠(chǎng)與西門(mén)子在中國的其他工廠(chǎng)比較，產(chǎn)品的交貨時(shí)間縮短了50%。”而西門(mén)子成都工廠(chǎng)的姐妹工廠(chǎng)--西門(mén)子德國安貝格電子制造工廠(chǎng)（EWA）目前可實(shí)現年產(chǎn)零部件100萬(wàn)件，即平均一秒生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品，未來(lái)的成都工廠(chǎng)將有望沖擊這一記錄。
數字化物料：精準有序
說(shuō)到西門(mén)子成都工廠(chǎng)令人驚嘆之處，不得不提到其精準有序的數字化物流系統。像王云龍這樣的裝配生產(chǎn)線(xiàn)員工，在需要物料時(shí)甚至都不必轉身，只需輕觸工作臺上的電腦顯示屏，三四分鐘后，他所需的物料就會(huì )被準確地從車(chē)間的物料中間庫中輸出，并送到他面前。
這一流暢的自動(dòng)化物流過(guò)程背后，是被稱(chēng)為“自動(dòng)交通”的物料輸送環(huán)節。自動(dòng)化流水線(xiàn)上的傳感器會(huì )對引導小車(chē)上產(chǎn)品的條碼進(jìn)行掃描，掃描得到的數據就會(huì )告訴“軟件系統”在該裝配環(huán)節需要的物料是什么，員工按動(dòng)按鈕，物料就會(huì )從物料庫自動(dòng)輸送出，并通過(guò)流水線(xiàn)上傳感器的“指揮”，送到指定位置，這一過(guò)程是“全透明”且不需要人工干預的。
這其中發(fā)揮作用的是ERP、西門(mén)子MES系統SIMATIC IT以及西門(mén)子倉庫管理軟件。而這一切，如果在傳統制造企業(yè)，都是要靠員工看任務(wù)單并親自去物料庫中選取完成的。員工不但要頻繁往返于工位和庫存地點(diǎn)，還難免因為看錯任務(wù)單而造成效率低下；當任務(wù)單出現更新時(shí)，也難保證第一時(shí)間告知員工。
物料中間庫是車(chē)間內物料的中轉站，其中的物料時(shí)依據精益生產(chǎn)的“以需定產(chǎn)”的原則，每天從物料倉庫中提取出備用的。這其中就不得不提到“拉式生產(chǎn)”的概念，即在生產(chǎn)過(guò)程的各工序，只在需要時(shí)收到貨品，零售商也只會(huì )在收到顧客實(shí)際需要數量時(shí)才會(huì )從供貨商那里進(jìn)貨。通過(guò)這種管理，可以保證工廠(chǎng)能夠“適時(shí)、適量、在適當地點(diǎn)生產(chǎn)出質(zhì)量完善的產(chǎn)品”。
更大批的物料存儲在布局緊湊的高貨架立體倉庫中。采購的物料經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢驗之后都會(huì )儲存在這里，并通過(guò)兩座升降梯與車(chē)間相連。倉庫共有近3萬(wàn)個(gè)物料存放盒，物料的存取并不用叉車(chē)搬運，而是通過(guò)“堆取料機”用數字定位的模式進(jìn)行抓取，不必考慮叉車(chē)通過(guò)的距離，物料庫的設計更緊湊，節約了倉庫的空間?？沼嗟目臻g，則為西門(mén)子成都工廠(chǎng)的擴產(chǎn)留出了充足的準備。
數字化企業(yè)：制造業(yè)未來(lái)
在制造業(yè)匯聚的成都高新西區，許多企業(yè)都面臨著(zhù)相似的挑戰：當低廉的勞動(dòng)力成本不能再作為“中國制造”在全球市場(chǎng)上的優(yōu)勢標簽，制造企業(yè)對于變革的需求更為迫切。
為在激勵的全球競爭中保持優(yōu)勢，制造企業(yè)要最大化利用資源，將生產(chǎn)變得更加高效；為適應不斷變化的客戶(hù)需求，制造企業(yè)必須盡可能地縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，對市場(chǎng)的相應更加快速，為滿(mǎn)足市場(chǎng)多元化的需求，制造企業(yè)還要快速實(shí)現各環(huán)節的靈活變動(dòng)，將生產(chǎn)變得更加柔性。而高效、快速、柔性，正是數字化企業(yè)為制造業(yè)帶來(lái)的最大變化。西門(mén)子成都工廠(chǎng)這樣的數字化企業(yè)的出現，為未來(lái)中國制造的變革方向提供了一個(gè)良好的參考。
數據顯示，通過(guò)數字化的工廠(chǎng)規劃，可以減少產(chǎn)品上市時(shí)間至少30%。通過(guò)優(yōu)化規劃質(zhì)量，可以降低制造成本13%。而在新產(chǎn)品上市比例、設備生產(chǎn)效率、產(chǎn)品交付能力及運營(yíng)利潤率等多個(gè)方面，數字化工廠(chǎng)的指標均遠遠高于傳統制造企業(yè)。
數字化制造帶來(lái)的不只是炫目的科技，還有實(shí)實(shí)在在的收益，以及支撐企業(yè)長(cháng)遠發(fā)展的競爭力。這將成為為了中國制造可持續發(fā)展的根本所在。西門(mén)子工業(yè)利用其在數字化企業(yè)平臺方面的技術(shù)優(yōu)勢與豐富經(jīng)驗，在在幫助中國制造企業(yè)實(shí)現著(zhù)這場(chǎng)轉型，將繼續影響著(zhù)中國制造。西門(mén)子成都工廠(chǎng)只是一個(gè)縮影，中國制造業(yè)的數字化藍圖正慢慢展開(kāi)。（轉自：智能制造藍皮書(shū)）
