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“數(shù)字化工廠”與“自動(dòng)化工廠“的差異

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2015-03-10     瀏覽次數(shù):156
核心提示: 在追趕工業(yè)4.0的路上,西門子以成都數(shù)字化工廠,即西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地(以下簡(jiǎn)稱SEWC)作為樣板工程,意在展示
  在追趕“工業(yè)4.0”的路上,西門子以成都數(shù)字化工廠,即西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地(以下簡(jiǎn)稱“SEWC”)作為樣板工程,意在展示數(shù)字化制造如何改寫工業(yè)。但如同西門子所強(qiáng)調(diào)的,數(shù)字化工廠只是邁向工業(yè)4.0的階段性目標(biāo)。從數(shù)字化工廠到工業(yè)4.0,還有漫長(zhǎng)的演進(jìn)過(guò)程。

 

  在走進(jìn)SEWC之后,結(jié)合成都工廠的一系列探索,該工廠的相關(guān)負(fù)責(zé)人與本報(bào)記者深入分享了關(guān)于數(shù)字化制造、工業(yè)進(jìn)化和工業(yè)4.0的前沿思考。在西門子成都工廠眼中,數(shù)字化工廠與自動(dòng)化工廠,到底有何區(qū)別?要追趕未來(lái)制造,人與機(jī)器之間關(guān)系如何重構(gòu)?為什么他們反復(fù)強(qiáng)調(diào),提升質(zhì)量而非降低成本,才是工業(yè)進(jìn)化的本質(zhì)?要真正邁向工業(yè)4.0,SEWC將繼續(xù)往哪些方向進(jìn)行摸索?

 

  如果說(shuō),對(duì)工廠架構(gòu)和組成的實(shí)地走讀,給我們帶來(lái)的是實(shí)踐層面的沖擊。那么,對(duì)工廠運(yùn)轉(zhuǎn)理念和管理模式的前沿解讀,相信將可以給我們帶來(lái)思維層面的更多啟示,乃至啟蒙。

 

 

 

  “數(shù)字化工廠”不等于“自動(dòng)化工廠”

 

  數(shù)字化制造中,盡管自動(dòng)化制造是重要的基礎(chǔ),但數(shù)字化制造并不等同于自動(dòng)化。一般情況下,很多人會(huì)以為工廠要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造,必須先實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,這其實(shí)是一種誤解。

 

  在距離SEWC2000多公里的佛山市,不足半年前正式引進(jìn)了世界工業(yè)機(jī)器人四大制造商之一的德國(guó)庫(kù)卡公司。后者宣布,將在佛山順德建立其在華的首個(gè)機(jī)器人研發(fā)基地。

 

  伴隨國(guó)內(nèi)人口紅利逐步消失,特別是在珠三角近年頻頻受困于“招工難”等問題,一場(chǎng)“機(jī)器換人”的自動(dòng)化革命正在“廣東制造”如火如荼地進(jìn)行。這場(chǎng)變革不僅帶動(dòng)本地機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,也引來(lái)庫(kù)卡等國(guó)際機(jī)器人企業(yè)陸續(xù)搶灘廣東。

 

  如果說(shuō)要完全實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化制造”尚需時(shí)日的話,那么在當(dāng)下,珠三角的制造業(yè)如何通過(guò)“自動(dòng)化制造”,破解勞動(dòng)力成本不斷上漲、勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)性短缺的問題,是最迫切的現(xiàn)實(shí)課題。

 

  而數(shù)字化制造的其中一個(gè)重要基礎(chǔ),正是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制造。

 

  在SEWC工廠二樓的自動(dòng)物流系統(tǒng)部門,無(wú)需人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控,每天,兩部高速運(yùn)轉(zhuǎn)的取料機(jī)如同“人”一樣,依靠數(shù)字定位迅速地“抽”出對(duì)應(yīng)的原材料,并通過(guò)自動(dòng)傳輸軸,馬上傳送到生產(chǎn)車間。從工廠物料需求信息傳導(dǎo)到自動(dòng)物流倉(cāng)庫(kù),倉(cāng)庫(kù)最長(zhǎng)只需要30分鐘就能將物料送到了車間,中間無(wú)需任何人員操作。

 

  在這座實(shí)現(xiàn)了全集成自動(dòng)化的工廠內(nèi),相比同類型的工廠人員最多可節(jié)省50%。

 

  那么,伴隨生產(chǎn)車間內(nèi)不斷增加自動(dòng)化設(shè)備,以及逐步減少勞動(dòng)力,在數(shù)字化制造的不斷進(jìn)化中,是否就等同于全自動(dòng)化?

 

  “要明確的是,數(shù)字化制造并不等于全自動(dòng)化制造。”西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地副總經(jīng)理李永利強(qiáng)調(diào),一般情況下,很多人會(huì)以為工廠要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造,必須先實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化,這其實(shí)是一種誤解。

 

  以手機(jī)行業(yè)為例,如果開發(fā)一條全自動(dòng)化的產(chǎn)線,至少需要半年以上,但按照目前手機(jī)行業(yè)的創(chuàng)新周期,一般情況下,一款手機(jī)從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)普遍只在一個(gè)月內(nèi)。“這時(shí)候,生產(chǎn)線上大部分的工作只有依靠人來(lái)完成,速度才會(huì)更快。”

 

  李永利表示,當(dāng)行業(yè)的生產(chǎn)線更新周期太快,投入了很高的自動(dòng)化成本,但生產(chǎn)效率并沒有得到明顯的提升。“所以,全球所有的手機(jī)制造方案幾乎都不會(huì)用自動(dòng)化生產(chǎn)線來(lái)完成,而組裝環(huán)節(jié)也很少采用機(jī)械臂。”李永利說(shuō)道。

 

  人的生產(chǎn)靈活性不可能被自動(dòng)化取代

 

  人所具有的生產(chǎn)靈活性在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),是無(wú)法被機(jī)器所取代的。“人與機(jī)器的關(guān)系是互助的關(guān)系。”但當(dāng)企業(yè)的生產(chǎn)制造過(guò)程中,出現(xiàn)需要對(duì)復(fù)雜信息的尋找和判斷時(shí),可以用機(jī)器來(lái)替代人。”

 

  李永利的解讀,引出的是對(duì)一個(gè)深刻問題的思考:在“未來(lái)制造”的生產(chǎn)線上,“人”與“機(jī)器”究竟是怎樣的關(guān)系?兩者關(guān)系如何重構(gòu)?

 

  以手機(jī)生產(chǎn)線為例,他認(rèn)為,人所具有的生產(chǎn)靈活性在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),是無(wú)法被機(jī)器所取代的。“也就是說(shuō),人是不可能被替代,人與機(jī)器的關(guān)系是互助的關(guān)系。”李永利說(shuō),在未來(lái)至少10年到20年,全球范圍內(nèi)絕大部分的制造環(huán)節(jié)依然需要人去完成。

 

  既然如此,在數(shù)字化制造中,哪些環(huán)節(jié)才需要機(jī)器去代替人?

 

  一般情況下,當(dāng)需要更新產(chǎn)品或者材料時(shí),工廠需要通過(guò)分析后,才能確定停止生產(chǎn)相關(guān)的產(chǎn)品。在這個(gè)過(guò)程中,整個(gè)工廠內(nèi)部需要溝通設(shè)計(jì)生產(chǎn)部門、研發(fā)部門、采購(gòu)部門等部門。但這些環(huán)節(jié)在成都工廠內(nèi),只需要在Teamcenter中更改數(shù)據(jù)就能完成。數(shù)據(jù)一旦調(diào)整,工廠互聯(lián)互通的系統(tǒng)和軟件就會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的更新,并調(diào)整出新的生產(chǎn)解決方案。

 

  “可以理解為,當(dāng)我們涉及到對(duì)復(fù)雜信息的尋找、判斷的時(shí)候,是可以用機(jī)器來(lái)替代人的。”李永利說(shuō)道。在這樣的愿景下,引入自動(dòng)化機(jī)器的工廠就像配備了電腦的超市,工人就像收銀員,在傳統(tǒng)的小賣部里,工人要記住商品價(jià)格,自行計(jì)算商品總價(jià)。但實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的工廠,就如同同時(shí)配備了電腦和掃描器的超市,收銀員只需要按照計(jì)算結(jié)果收款,而配備的機(jī)器就像一個(gè)“糾錯(cuò)員”,幫助人避免出現(xiàn)計(jì)算和記憶錯(cuò)誤。

 

  工業(yè)進(jìn)化本質(zhì)在提升質(zhì)量,而非降低成本

 

  人力成本被認(rèn)為是導(dǎo)致近年制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力下降的原因,但李永利認(rèn)為,制造業(yè)不能僅僅盯著制造環(huán)節(jié)的成本,應(yīng)該更加注重供應(yīng)鏈成本。而數(shù)字化制造從一開始就不僅僅是為了降低成本,最大的目的在于提升質(zhì)量,而高質(zhì)量并不意味高成本。

 

  近年,國(guó)內(nèi)制造業(yè)遭遇的發(fā)展瓶頸中,人力成本的上漲,被認(rèn)為是導(dǎo)致制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力下降的重要原因之一。

 

  “很多制造業(yè)的企業(yè)主都喜歡談控制成本,但在西門子看來(lái),質(zhì)量才是企業(yè)的第一競(jìng)爭(zhēng)力。”李永利反復(fù)強(qiáng)調(diào),“質(zhì)量第一”一直是西門子成都工廠戰(zhàn)略目標(biāo)首位,而這也是客戶眼中最重要的價(jià)值。

 

  事實(shí)上,在他看來(lái),很多時(shí)候企業(yè)面臨的并不僅僅是制造環(huán)節(jié)的成本,而應(yīng)該更加注重供應(yīng)鏈的成本。因?yàn)椋词乖趧趧?dòng)密集型企業(yè)中,人力成本畢竟只是占據(jù)一定的比例,而不是成本的全部。

 

  以一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)看,當(dāng)一款產(chǎn)品出廠時(shí),它同時(shí)擁有了兩個(gè)價(jià)值,一個(gè)是出廠價(jià)值,一個(gè)是到客戶手中時(shí)的價(jià)值。“中國(guó)很多工廠生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品,出廠價(jià)值不高,但到客戶手中的價(jià)值就很高,這就是供應(yīng)鏈的問題。”李永利說(shuō)道。

 

  盡管他并不認(rèn)可僅僅盯著成本來(lái)談?wù)?ldquo;工業(yè)進(jìn)化”,但李永利強(qiáng)調(diào),數(shù)字化制造本身所帶來(lái)的高質(zhì)量并不代表是高成本。

 

  高質(zhì)量在工業(yè)制造領(lǐng)域的重要性不言而喻。作為耐用品的工業(yè)產(chǎn)品,比如一款海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的產(chǎn)品,一旦出現(xiàn)問題,不僅造成的損失不可估量,而且需要?jiǎng)佑玫街鄙龣C(jī)維修,維修的后期成本也非常高。

 

  為此,在實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升上,數(shù)字化制造首先是借助自動(dòng)化產(chǎn)線上的機(jī)器充當(dāng)“糾錯(cuò)官”的角色,比如當(dāng)工人少擰了一顆螺絲,機(jī)器會(huì)自動(dòng)發(fā)出警示,阻止產(chǎn)品進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié),通過(guò)機(jī)器的協(xié)助,減少人的出錯(cuò)。

 

  但在西門子看來(lái),通過(guò)機(jī)器的“檢查”杜絕人在制造過(guò)程的差錯(cuò),這只是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)一步,由制造質(zhì)量、研發(fā)質(zhì)量以及原材料質(zhì)量組成的產(chǎn)品質(zhì)量中,更需要的是借助數(shù)字化制造去保障研發(fā)質(zhì)量和原材料質(zhì)量。

 

  尤其是如何保證原材料質(zhì)量,一直被認(rèn)為是制造業(yè)界最具挑戰(zhàn)性的一個(gè)課題。

 

  在SEWC的數(shù)字化制造中,一個(gè)很重要的方式是對(duì)原材料進(jìn)行可溯源式的管理。也就說(shuō),在這座工廠內(nèi),當(dāng)來(lái)自各地的原材料被運(yùn)送到車間后,所有的原材料都擁有了自己的“身份證”。這個(gè)身份證可伴隨原材料進(jìn)入生產(chǎn)線,在每一個(gè)流程中,都會(huì)被相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和跟蹤,并最終儲(chǔ)存在后臺(tái)的數(shù)據(jù)管理中。

 

  這意味著,一旦有原材料的質(zhì)量出現(xiàn)問題,工廠可以馬上查找到這一批次的原材料在什么時(shí)間點(diǎn),已經(jīng)走過(guò)哪些生產(chǎn)流程。李永利表示,無(wú)論客戶在今后什么時(shí)間反饋質(zhì)量問題,工廠依舊能夠拿出完整的數(shù)據(jù),對(duì)這些原材料進(jìn)行追溯,從而保證原材料的質(zhì)量。

 

  走向工業(yè)4.0,管理自動(dòng)化才是關(guān)鍵

 

  在數(shù)字化制造的階段,通過(guò)數(shù)據(jù)交互,已經(jīng)能夠有效地提升管理效率。但要衡量是否真正走向工業(yè)4.0,不是看生產(chǎn)線自動(dòng)化水平的高低,而是看管理水平的高低。實(shí)現(xiàn)管理的自動(dòng)化,需要實(shí)現(xiàn)管理上人完全聽命于“電腦”,這才是智能制造的未來(lái)。

 

  事實(shí)上,這樣一座代表著數(shù)字化技術(shù)如何改造工業(yè)制造的前沿工廠,距離工業(yè)4.0愿景下的智能工廠仍有距離。在工業(yè)4.0的研究中,智能制造和智能工廠一直被認(rèn)定為兩大研究主題。其中,關(guān)于智能工廠,被描繪成是一個(gè)分散的、具備一定智能化的生產(chǎn)設(shè)備,在實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互之后,形成了高度智能化的有機(jī)體,實(shí)現(xiàn)虛擬世界和物理世界的融合。

 

  在SEWC中,關(guān)于推進(jìn)數(shù)據(jù)交互的工作一直未曾停止過(guò)。但對(duì)于數(shù)字化工廠與智能化工廠之間的差距,李永利認(rèn)為,最關(guān)鍵的一點(diǎn)在于是否真正實(shí)現(xiàn)管理的自動(dòng)化。

 

  德國(guó)安貝格電子工廠作為西門子全球首個(gè)數(shù)字工廠,是SEWC的姐妹工廠。該工廠從1989年投產(chǎn)至今,占地面積與員工數(shù)量幾乎都保持不變的情況下,產(chǎn)能卻比25年前翻了8番。

 

  無(wú)論是德國(guó)的安貝格電子工廠,還是SEWC,這兩家工廠每年要生產(chǎn)幾百萬(wàn)件產(chǎn)品,更考驗(yàn)管理的是,產(chǎn)品類別也達(dá)到了上千種。當(dāng)涉及的產(chǎn)品類別眾多,而且客戶訂單數(shù)量和周期不同,如何去做好訂單管理,以及如何連通訂單管理背后的生產(chǎn)制造、物流配送等多個(gè)環(huán)節(jié),考驗(yàn)的正是管理的智能化水平。

 

  相比普通工廠單憑人力做訂單的跟蹤管理以及后續(xù)生產(chǎn)的調(diào)度安排,SEWC的數(shù)字制造中,當(dāng)ERP系統(tǒng)收到訂單,MES系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)安排,包括通知采購(gòu)部門、財(cái)務(wù)部門等,整個(gè)生產(chǎn)包括后期的發(fā)貨全部由工具充當(dāng)“指揮”,自動(dòng)完成。

 

  如果從勞動(dòng)力的角度看,李永利認(rèn)為,盡管在生產(chǎn)線上并不認(rèn)可一味地以機(jī)器代替人,減少藍(lán)領(lǐng)工人,但在管理“白領(lǐng)”群體時(shí),在管理層面,他認(rèn)為可以更多地借助機(jī)器,積極使用更多的軟件。

 

  “因?yàn)槲磥?lái)制造業(yè)的衡量標(biāo)準(zhǔn)不是生產(chǎn)線自動(dòng)化水平的高低,而是管理水平的高低。”他認(rèn)為,在中國(guó)制造實(shí)現(xiàn)智能化提升的路上,相比硬件設(shè)備,管理水平的高低才是影響中國(guó)企業(yè)能否實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的關(guān)鍵。他強(qiáng)調(diào),要真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0,一大標(biāo)準(zhǔn)是管理水平達(dá)到了一定的高度,甚至實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

 

  “如果管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,也可以理解為,工廠的所有決策和指令都聽命于電腦,連人也是聽命于電腦。”李永利說(shuō)道,但實(shí)現(xiàn)這一步顯然并不容易,至少?gòu)睦砟钌希绾巫屓送耆犆陔娔X,則需要一場(chǎng)思維變革。

 

  但至少,數(shù)字工廠作為實(shí)現(xiàn)智能工廠的必經(jīng)之路,已走出了第一步——讓機(jī)器代替人去做更多的決策。而等到工廠內(nèi),真正能用自動(dòng)化替代人進(jìn)行管理,人聽命于“電腦”的話,那么,電腦背后所代表的制造的未來(lái),也將來(lái)到眼前。

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