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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(tuán)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(duì)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(yuǎn)，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(gè)流程鏈，同時(shí)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(shí)何地使用它們，以及如何讓這些數(shù)據(jù)被調(diào)用。第三項(xiàng)挑戰(zhàn)是系統(tǒng)有序地執(zhí)行各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)是數(shù)字化的基礎(chǔ)。

西門子認(rèn)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(cái)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(gè)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(dòng)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(jìn)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(shí)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(jià)值鏈上各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用”狀態(tài)，無法實(shí)現(xiàn)貫穿全價(jià)值鏈的企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)協(xié)作平臺(tái)。各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫造成了新的信息孤島。產(chǎn)業(yè)升級(jí)離不開全員素質(zhì)的提高，特別是管理者的思維認(rèn)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(duì)CRM數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，華晨寶馬則已經(jīng)著手實(shí)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(jì)

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(jì)機(jī)構(gòu)。全三維設(shè)計(jì)已經(jīng)是國內(nèi)車企的標(biāo)配，而要做到多工藝協(xié)同對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件的要求更高。產(chǎn)品仿真測(cè)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(jì)階段進(jìn)行制造工藝文檔的生成和管理，不僅提高設(shè)計(jì)工作的系統(tǒng)性，也為后面生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)實(shí)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(huì)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(shí)技術(shù)的嘗試，如上汽通用已經(jīng)聘請(qǐng)專門的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)工程師。

生產(chǎn)規(guī)劃

在實(shí)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(jìn)行仿真和優(yōu)化。“數(shù)字化雙胞胎”概念就好像真實(shí)世界在虛擬世界的鏡像，它可以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段一直貫穿到運(yùn)營服務(wù)階段，使得我們?cè)诿恳浑A段的工作都能達(dá)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(shí)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(shí)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(duì)沖壓機(jī)和機(jī)器人系統(tǒng)的仿真，可以在制造單機(jī)與生產(chǎn)線之前模擬出實(shí)物，縮短生產(chǎn)工期，避免不必要的返工。總裝車間的自動(dòng)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(shí)現(xiàn)虛擬仿真、虛擬裝配與人機(jī)工程學(xué)，一汽和上汽通用也只能部分實(shí)現(xiàn)。在四大工藝日趨成熟的今天，要填補(bǔ)動(dòng)力總成的研發(fā)和質(zhì)量這塊短板，測(cè)試系統(tǒng)不可或缺。

工程實(shí)施

一系列自動(dòng)化創(chuàng)新應(yīng)用會(huì)讓企業(yè)節(jié)省大量工作，而統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件和通訊，讓工程數(shù)據(jù)保持高度一致的同時(shí)，并在水平和垂直方向上的集成，進(jìn)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(jī)界面（HMI）、傳動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、電機(jī)管理系統(tǒng)等都可以無縫集成到一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)化。企業(yè)管理水平要提高，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化文件必不可少。如果將機(jī)械設(shè)計(jì)的過程與電氣數(shù)據(jù)聯(lián)系到一起，就可以自動(dòng)生成PLC程序和相應(yīng)的E-CAD布局方案。這是工程實(shí)施階段跨越性的一步。大部分車企還難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備配置和程序的自動(dòng)生成，基本處于人工編程調(diào)試的階段。虛擬調(diào)試是自動(dòng)化技術(shù)的革命性突破，在虛擬世界和真實(shí)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(xiàng)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(huì)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(biāo)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(shí)現(xiàn)垂直數(shù)據(jù)通道從底層自動(dòng)化感知層直達(dá)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(shí)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(shì)比較明顯。全自動(dòng)化的物流設(shè)備和系統(tǒng)已經(jīng)在少數(shù)車企實(shí)現(xiàn)，下一步是與供應(yīng)商的物流系統(tǒng)對(duì)接的時(shí)刻。“工業(yè)4.0”的理想狀態(tài)是每時(shí)每刻都能夠追蹤產(chǎn)品加工狀態(tài)，產(chǎn)品會(huì)告訴機(jī)器設(shè)備，它已經(jīng)經(jīng)過幾道工序，現(xiàn)在應(yīng)該實(shí)施哪種工藝。在制造執(zhí)行階段，系統(tǒng)性地進(jìn)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(shí)現(xiàn)按需生產(chǎn)，ERP電子系統(tǒng)必須和消費(fèi)者/渠道連接在一起。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)還有很長的路要走。

維護(hù)服務(wù)

汽車制造商想要維持長期的競爭優(yōu)勢(shì)，最大化工廠的生產(chǎn)可靠性和設(shè)備綜合效率，同時(shí)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(shí)時(shí)可用的全廠數(shù)據(jù)流可以在比如說云端用來生成真實(shí)工廠的虛擬鏡像工廠，管理者可以隨時(shí)調(diào)看工廠狀況。戴上VR或者AR眼鏡，整個(gè)工廠就可以呈現(xiàn)在面前。

實(shí)施問題管理系統(tǒng)，不僅要求有經(jīng)驗(yàn)的專家解決問題，重要的是要有預(yù)案和完善的機(jī)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(yùn)營和管理更上一層樓。

維護(hù)服務(wù)外包的情況在未來勞動(dòng)力減少、知識(shí)密度提高的趨勢(shì)下會(huì)越來越多。一些企業(yè)已經(jīng)實(shí)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(hù)固然重要，然而預(yù)防性維護(hù)在提高工廠可靠性上能夠貢獻(xiàn)更多。對(duì)工廠里成千上萬的傳感器產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，必然能找出很多可以進(jìn)一步優(yōu)化和改造的機(jī)會(huì)，這也就是所謂的大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的服務(wù)。在這一點(diǎn)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(shí)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(chǎng)的時(shí)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(rèn)為只有涵蓋了以上整個(gè)價(jià)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(dòng)化博覽》2017年6月刊