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西門子（中國）有限公司 夏緯

西門子（中國）有限公司數(shù)字化工廠集團副總裁、汽車行業(yè)事業(yè)部總經(jīng)理夏緯

智能制造的概念有些寬泛，對于西門子來說，涵蓋了從“工業(yè)3.0”到“工業(yè)4.0”很長的戰(zhàn)線。盡管與其他行業(yè)相比，汽車行業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型道路上走得最遠，但就目前發(fā)展情況來看，仍有很多問題尚需解決。首先，汽車行業(yè)必須轉(zhuǎn)換思維方式，從關(guān)注“最佳組合”轉(zhuǎn)向全面掌控整個流程鏈，同時還要考慮工廠的生命周期。只有這樣才能釋放出工廠尚未挖掘的潛力。此外，我們還需要理清，在海量的現(xiàn)有數(shù)據(jù)中哪些是我們需要的，應(yīng)該在何時何地使用它們，以及如何讓這些數(shù)據(jù)被調(diào)用。第三項挑戰(zhàn)是系統(tǒng)有序地執(zhí)行各項標準，因為標準是數(shù)字化的基礎(chǔ)。

西門子認為數(shù)字化企業(yè)是通向“工業(yè)4.0”和智能制造的必由之路，這一策略需要持續(xù)在管理層和員工層普及和培訓(xùn)，并在財務(wù)上予以支持，讓應(yīng)用工具和企業(yè)數(shù)字化水平同步發(fā)展。我們可以從以下六個方面考慮。

管理流程

國內(nèi)車企均尚未制定數(shù)字化和自動化總體策略和路徑，上汽通用、華晨寶馬、廣汽豐田這樣比較先進的合資廠也只是處于起步階段，還沒有完善的策略和路徑。合資企業(yè)有部分實際的投資金額，本土車企包括新能源車企都還沒有相關(guān)投資。所有車企均處于“價值鏈上各自獨立的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用”狀態(tài)，無法實現(xiàn)貫穿全價值鏈的企業(yè)級數(shù)據(jù)協(xié)作平臺。各自獨立的數(shù)據(jù)庫造成了新的信息孤島。產(chǎn)業(yè)升級離不開全員素質(zhì)的提高，特別是管理者的思維認知需要超前一步。大數(shù)據(jù)方面，多數(shù)企業(yè)都有各種數(shù)據(jù)庫，但是應(yīng)用方面還很薄弱，部分合資企業(yè)如上汽通用、華晨寶馬已經(jīng)開始企業(yè)大數(shù)據(jù)的分析工作，上汽通用對CRM數(shù)據(jù)進行分析，華晨寶馬則已經(jīng)著手實施大型數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)。

產(chǎn)品設(shè)計

越來越多的車企已經(jīng)從仿制為主轉(zhuǎn)向了自主正向研發(fā)，即便是借助國外設(shè)計機構(gòu)。全三維設(shè)計已經(jīng)是國內(nèi)車企的標配，而要做到多工藝協(xié)同對數(shù)字化設(shè)計軟件的要求更高。產(chǎn)品仿真測試的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍了。產(chǎn)品生命周期管理的系統(tǒng)化使用是車企間比較清晰的分水嶺。在產(chǎn)品設(shè)計階段進行制造工藝文檔的生成和管理，不僅提高設(shè)計工作的系統(tǒng)性，也為后面生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)實現(xiàn)閉環(huán)控制提供了可能性。3D打印技術(shù)不僅使用在概念車型的制作上，將來也會大量應(yīng)用在零配件的制造上。合資車企中優(yōu)秀的企業(yè)已經(jīng)在做虛擬現(xiàn)實技術(shù)的嘗試，如上汽通用已經(jīng)聘請專門的虛擬現(xiàn)實設(shè)計工程師。

生產(chǎn)規(guī)劃

在實際產(chǎn)品生產(chǎn)出來之前，一條虛擬的生產(chǎn)線可以幫助工廠進行仿真和優(yōu)化。“數(shù)字化雙胞胎”概念就好像真實世界在虛擬世界的鏡像，它可以從產(chǎn)品設(shè)計階段一直貫穿到運營服務(wù)階段，使得我們在每一階段的工作都能達到事半功倍的效果。國內(nèi)車企的BOM（Bill of Material，物料清單）系統(tǒng)還處于起步階段，目前只有上汽自主品牌的車型產(chǎn)品數(shù)據(jù)和BOM已實現(xiàn)在企業(yè)全局的BOM系統(tǒng)中管理。三維的產(chǎn)線布置和平衡不僅在投產(chǎn)的時候才有用，在之后的優(yōu)化、調(diào)產(chǎn)、改造階段能夠節(jié)省大量的資源。在生產(chǎn)規(guī)劃軟件中嵌入變更的追蹤和分析可以使得數(shù)據(jù)的一致性和效率大大提高。通過對沖壓機和機器人系統(tǒng)的仿真，可以在制造單機與生產(chǎn)線之前模擬出實物，縮短生產(chǎn)工期，避免不必要的返工?？傃b車間的自動化水平較低，信息化水平滯后，因而大部分車企難以在總裝車間實現(xiàn)虛擬仿真、虛擬裝配與人機工程學，一汽和上汽通用也只能部分實現(xiàn)。在四大工藝日趨成熟的今天，要填補動力總成的研發(fā)和質(zhì)量這塊短板，測試系統(tǒng)不可或缺。

工程實施

一系列自動化創(chuàng)新應(yīng)用會讓企業(yè)節(jié)省大量工作，而統(tǒng)一的標準化的軟硬件和通訊，讓工程數(shù)據(jù)保持高度一致的同時，并在水平和垂直方向上的集成，進而使企業(yè)在已有的“工業(yè)3.0”基礎(chǔ)上又一次騰飛。控制器、分布式 I/O、人機界面（HMI）、傳動、運動控制系統(tǒng)、電機管理系統(tǒng)等都可以無縫集成到一個單一的工程環(huán)境。目前只有上汽大眾和華晨寶馬等少數(shù)企業(yè)能夠貫徹這樣的標準化。企業(yè)管理水平要提高，統(tǒng)一的標準化文件必不可少。如果將機械設(shè)計的過程與電氣數(shù)據(jù)聯(lián)系到一起，就可以自動生成PLC程序和相應(yīng)的E-CAD布局方案。這是工程實施階段跨越性的一步。大部分車企還難以實現(xiàn)自動化設(shè)備配置和程序的自動生成，基本處于人工編程調(diào)試的階段。虛擬調(diào)試是自動化技術(shù)的革命性突破，在虛擬世界和真實世界之間搭起了橋梁，國內(nèi)已經(jīng)有少數(shù)先行企業(yè)掌握了這項技術(shù)。車企車間內(nèi)以太網(wǎng)一統(tǒng)天下，如果通訊規(guī)約統(tǒng)一，會讓通訊組態(tài)和調(diào)試變得更加簡單和迅捷。大數(shù)據(jù)依賴于底層數(shù)據(jù)的收集，打通垂直數(shù)據(jù)集成通道是“工業(yè)4.0”的重要標志。就目前國內(nèi)所有車企的企業(yè)IT架構(gòu)現(xiàn)狀，均難以實現(xiàn)垂直數(shù)據(jù)通道從底層自動化感知層直達企業(yè)管理層。

制造執(zhí)行

基本的制造管理系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車生產(chǎn)線中不可缺少的一部分，用于收集生產(chǎn)線上有關(guān)設(shè)備和質(zhì)量管理的信息。但是使用的實際效用可以說差距很大。精益制造體系的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)在合資車廠中已經(jīng)基本貫徹，本土車廠也在逐步推行這種理念。公司作業(yè)過程中文件傳遞電子化的趨勢比較明顯。全自動化的物流設(shè)備和系統(tǒng)已經(jīng)在少數(shù)車企實現(xiàn)，下一步是與供應(yīng)商的物流系統(tǒng)對接的時刻?！肮I(yè)4.0”的理想狀態(tài)是每時每刻都能夠追蹤產(chǎn)品加工狀態(tài)，產(chǎn)品會告訴機器設(shè)備，它已經(jīng)經(jīng)過幾道工序，現(xiàn)在應(yīng)該實施哪種工藝。在制造執(zhí)行階段，系統(tǒng)性地進行物流仿真和產(chǎn)能分析屬于高階技能。得此技能者得天下。要實現(xiàn)按需生產(chǎn)，ERP電子系統(tǒng)必須和消費者/渠道連接在一起。實現(xiàn)這一點還有很長的路要走。

維護服務(wù)

汽車制造商想要維持長期的競爭優(yōu)勢，最大化工廠的生產(chǎn)可靠性和設(shè)備綜合效率，同時優(yōu)化總體擁有成本是關(guān)鍵的成功因素。將無意義的大數(shù)據(jù)“big data”變身成為智慧數(shù)據(jù)“smart data”，才能利用這些數(shù)據(jù)制定更加明智的決策。不管是新建廠還是老廠，都可以建立三維的工廠模型，這是下一步透明工廠的基礎(chǔ)。透明工廠意味著實時可用的全廠數(shù)據(jù)流可以在比如說云端用來生成真實工廠的虛擬鏡像工廠，管理者可以隨時調(diào)看工廠狀況。戴上VR或者AR眼鏡，整個工廠就可以呈現(xiàn)在面前。

實施問題管理系統(tǒng)，不僅要求有經(jīng)驗的專家解決問題，重要的是要有預(yù)案和完善的機制，使得每次問題的出現(xiàn)都能讓我們找到漏洞和缺陷，讓企業(yè)運營和管理更上一層樓。

維護服務(wù)外包的情況在未來勞動力減少、知識密度提高的趨勢下會越來越多。一些企業(yè)已經(jīng)實施了能源監(jiān)控方案，但是還不知道如何利用已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)。定期維護固然重要，然而預(yù)防性維護在提高工廠可靠性上能夠貢獻更多。對工廠里成千上萬的傳感器產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進行挖掘，必然能找出很多可以進一步優(yōu)化和改造的機會，這也就是所謂的大數(shù)據(jù)驅(qū)動的服務(wù)。在這一點上，數(shù)據(jù)云的應(yīng)用和發(fā)展已經(jīng)成為看得見的未來。

有關(guān)工業(yè)信息安全的考慮，合資車企更為完善，本土車企在這方面的意識比較弱，或者說懷著未知的恐慌，而這在未來工業(yè)智能制造框架內(nèi)占據(jù)了重要的位置。

結(jié)語

隨著汽車的系列越來越豐富，新品推向市場的時間越來越短，要求柔性制造和信息化程度也在不斷提高。綜上所述，我們認為只有涵蓋了以上整個價值鏈且無縫連接的整體解決方案才能產(chǎn)生可持續(xù)的競爭力：加快上市、增加柔性、保證質(zhì)量、提高效率，將用戶企業(yè)推向 “工業(yè)4.0”的高度。其中，企業(yè)管理人和員工的素質(zhì)決定了未來工業(yè)智能制造的成色。

摘自《自動化博覽》2017年6月刊