工業(yè)4.0，不僅意味著技術(shù)的轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)過(guò)程的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也意味著整個(gè)管理和組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整。必須放棄孤島式的想法，為變革做好準(zhǔn)備，要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)規(guī)劃方面都做好準(zhǔn)備。任何一個(gè)公司或者任何一個(gè)國(guó)家單打獨(dú)斗都不可能改變?nèi)蛑圃鞓I(yè)，這就需要大家進(jìn)行協(xié)作。各個(gè)企業(yè)、各個(gè)學(xué)科、各個(gè)行業(yè)都要來(lái)進(jìn)行合作。
西門(mén)子工業(yè)首席執(zhí)行官魯思沃認(rèn)為，制造技術(shù)的大幅轉(zhuǎn)型，到現(xiàn)在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)才得到高度重視，原因只有一個(gè)——數(shù)字化。他指出，對(duì)于很多專家來(lái)說(shuō)，工業(yè)4.0應(yīng)該是代表著第四次工業(yè)革命，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)都會(huì)用到第四次工業(yè)革命當(dāng)中。但是，第四次工業(yè)革命的范圍又超過(guò)了這些技術(shù)本身。
計(jì)算能力、通信帶寬和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力一直遵循摩爾定律，呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，過(guò)去的限制因素不再是限制因素——今天，智能手機(jī)的計(jì)算能力相當(dāng)于世紀(jì)之交時(shí)一臺(tái)大型機(jī)的計(jì)算能力。現(xiàn)在，設(shè)備和機(jī)器當(dāng)中有越來(lái)越多的傳感器和通訊界面，機(jī)器之間的交互能力越來(lái)越強(qiáng)，物聯(lián)網(wǎng)不是未來(lái)，而是已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。
過(guò)去，生產(chǎn)過(guò)程都是線性的，而現(xiàn)在，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)化的新型生產(chǎn)方式已經(jīng)出現(xiàn)。產(chǎn)品的種類和型號(hào)越來(lái)越多，使用了大量數(shù)據(jù)。以最數(shù)字化的工業(yè)之一——汽車工業(yè)為例，汽車的產(chǎn)品部類和型號(hào)在大增，而且人們都用數(shù)字化方式打造夢(mèng)想之車，每個(gè)人都有自己喜歡的車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)飾、外飾等等配置。以新大眾高爾夫?yàn)槔?，可以產(chǎn)生數(shù)萬(wàn)億種組合?？蛻粝Ｍc(diǎn)一下鼠標(biāo)，汽車就能夠交付上門(mén)。
在這樣的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，必須要實(shí)現(xiàn)更加靈活的制造和生產(chǎn)。不僅僅要有數(shù)字化、軟件驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)，還要把“現(xiàn)實(shí)制造”和“虛擬呈現(xiàn)”融合在一起。這里就不得不提一下產(chǎn)品生命周期軟件，其可以優(yōu)化整個(gè)產(chǎn)品生命周期，從最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃，一直到生產(chǎn)實(shí)施和服務(wù)于最終用戶。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)使用PLM(Product Lifecycle Management，產(chǎn)品生命周期管理)軟件，可以給生產(chǎn)者提供三維模型，還可以在虛擬工廠中分析和優(yōu)化自動(dòng)化的設(shè)計(jì)。這樣不僅節(jié)約原材料和資源，還可以節(jié)省大量的時(shí)間成本。
在生產(chǎn)規(guī)劃的時(shí)候，同樣需要仿真。PLM軟件可以讓你虛擬開(kāi)發(fā)每個(gè)機(jī)床的生產(chǎn)過(guò)程，甚至還可以實(shí)現(xiàn)整套設(shè)備的仿真，這將創(chuàng)建一種全新的視角，幫助你進(jìn)行創(chuàng)造。不管是什么樣的原樣機(jī)，如果不滿意，可以通過(guò)虛擬方式對(duì)它進(jìn)行優(yōu)化。這樣一來(lái)，無(wú)需再制造一個(gè)原樣機(jī)，把舊的和新的進(jìn)行對(duì)比和改進(jìn)。
上述想法在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用如下：
比如柯馬上海工程有限公司，他們是從事各種汽車車身焊接工作的，也在使用西門(mén)子PLM軟件。借此，柯馬可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線的可視化，節(jié)省大量工程時(shí)間。另外，柯馬的用戶也可以在虛擬世界中，了解相應(yīng)的車身焊接生產(chǎn)線的情況。
德國(guó)的Index公司同樣使用西門(mén)子的仿真軟件來(lái)生產(chǎn)?，F(xiàn)實(shí)世界中，通常要花幾天時(shí)間才可以看到機(jī)床是否能正常使用，但是在仿真情況下，可以節(jié)省機(jī)床調(diào)試的時(shí)間。使用虛擬的機(jī)床，不僅可以用來(lái)幫助人員培訓(xùn)、保護(hù)核心資產(chǎn)，還把運(yùn)轉(zhuǎn)、操作的生產(chǎn)率提升了10%。
如果你是計(jì)算機(jī)游戲愛(ài)好者的話，這是一個(gè)相當(dāng)令人感覺(jué)到振奮的消息。因?yàn)?，PLM軟件可以幫助流程工業(yè)(比如在煉油廠或化工廠)實(shí)現(xiàn)三維可視化，使得培訓(xùn)工作更加輕松。使用這個(gè)軟件，就像是玩電腦游戲一樣，可以把工廠以三維方式呈現(xiàn)出來(lái)，還可以修改這個(gè)工廠的數(shù)字化呈現(xiàn)，通過(guò)三維控制觀察工廠。
軟件、硬件的結(jié)合，還有另一個(gè)例子，就是華晨寶馬的沈陽(yáng)鐵西工廠。這是全球最先進(jìn)的寶馬工廠之一，采用了全集成自動(dòng)化(TIA)。華晨寶馬的多款產(chǎn)品可以在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)。比如說(shuō)，同一車的不同車型可以在一條線上來(lái)生產(chǎn)，而且各種改型也可以在一條線上生產(chǎn)。
有了西門(mén)子LIS超寬帶實(shí)時(shí)定位識(shí)別系統(tǒng)的輔助，該廠的總裝車間取消了原來(lái)專門(mén)用于掃描車輛條形碼的工位。車輛每到一個(gè)工位，根據(jù)車型、車輛識(shí)別碼、車輛的不同配置，需要裝配的各種零件等信息會(huì)自動(dòng)顯示在工位前方的操作屏上。一系列圖像化的指示將指導(dǎo)工人完成所有的操作，而不再是像過(guò)去那樣手上拿著紙質(zhì)工作單或手冊(cè)。這樣，設(shè)備可用性達(dá)到了99%以上。
這樣一套節(jié)能增效的數(shù)字化工程，在安貝格能夠做到，在中國(guó)也可以。成都的西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)研發(fā)基地，也是數(shù)字化企業(yè)的典范，和西門(mén)子在德國(guó)的安貝格電子制造工廠幾乎是雙胞胎，質(zhì)量的一次通過(guò)率高達(dá)99.6%。PLM軟件能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域的無(wú)縫對(duì)接，并且能進(jìn)行虛擬仿真，把所有的信息同研發(fā)階段對(duì)接到生產(chǎn)線當(dāng)中，實(shí)時(shí)對(duì)接，實(shí)時(shí)交互。
所有的這些例子是希望能夠幫助大家理解，今天有哪些已經(jīng)成為可能?在朝向未來(lái)的旅程上走到了哪一步?將來(lái)還有哪些可能性?企業(yè)如何進(jìn)入這樣的未來(lái)?在這兒，要講講面向未來(lái)的愿景——即將到來(lái)的工業(yè)4.0。
對(duì)于很多專家來(lái)說(shuō)，工業(yè)4.0應(yīng)該是代表著第四次工業(yè)革命，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)都會(huì)用到第四次工業(yè)革命當(dāng)中。但是，第四次工業(yè)革命的范圍又超過(guò)了這些技術(shù)本身。
在西門(mén)子看來(lái)，工業(yè)4.0有三個(gè)支柱。
首先，MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))將會(huì)起到更加重要的作用。自動(dòng)化層和MES之間的對(duì)接會(huì)變得更加重要、更加無(wú)縫化，而且能跨越企業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)。所有的信息都要實(shí)時(shí)可用，為生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化環(huán)節(jié)所用。
第二個(gè)環(huán)節(jié)的組成部分是虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，也就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及工程當(dāng)中的數(shù)字化世界和真實(shí)世界的融合。這得為了應(yīng)對(duì)生產(chǎn)效率越來(lái)越高、產(chǎn)品周期越來(lái)越短、產(chǎn)品變形越來(lái)越多等方面的挑戰(zhàn)。
第三個(gè)支柱是信息物理融合系統(tǒng)。什么設(shè)備可以放到一個(gè)虛擬信息空間當(dāng)中以及物理世界當(dāng)中，稱之為信息物理融合系統(tǒng)。這些生產(chǎn)體系可以體現(xiàn)實(shí)實(shí)在在的既有物理工廠系統(tǒng)，也有在數(shù)字世界的仿真，最終能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的完全可控、可調(diào)。
但要達(dá)到這樣的狀態(tài)，還要花一些時(shí)間。工業(yè)4.0有一系列先決條件。比如說(shuō)，新材料或者新生物技術(shù)材料的仿真，廠商和客戶的彼此了解，標(biāo)準(zhǔn)化指令系統(tǒng)的建設(shè)(詳見(jiàn)先進(jìn)制造業(yè)微信9月日25《德國(guó)工業(yè)4.0|探訪工業(yè)4.0時(shí)代：西門(mén)子的“工業(yè)3.X”》)。這一切還任重道遠(yuǎn)。
作為傳統(tǒng)的方式，有人看到庫(kù)存低了，就會(huì)拿起電話要求供應(yīng)商補(bǔ)貨。但未來(lái)，你的MES系統(tǒng)會(huì)不斷跟蹤庫(kù)存量，一旦庫(kù)存達(dá)到了一定限值，會(huì)從你的ERP(企業(yè)資源計(jì)劃)系統(tǒng)發(fā)電子信息給供應(yīng)商，中間沒(méi)有任何人為的干預(yù)。供應(yīng)商是實(shí)體的供應(yīng)商，你和他之間可以有非常好的供應(yīng)條件，你可以通過(guò)EDI(Electronic Data Interchange，電子數(shù)據(jù)交換)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)所有管理。
對(duì)產(chǎn)品數(shù)字化的呈現(xiàn)，不僅限于商品，甚至商品當(dāng)中非常復(fù)雜的部件也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化呈現(xiàn)。ERP系統(tǒng)以及供應(yīng)商可以計(jì)算所有成本，根據(jù)現(xiàn)有機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)情況去確定供貨最大量是多少，或者最優(yōu)價(jià)格是什么，所有的這些都不需要你去參與和干涉。這個(gè)時(shí)候，你的ERP系統(tǒng)可以做出決策建議，讓你實(shí)現(xiàn)與供應(yīng)商之間的最佳交流。將來(lái)，我們肯定會(huì)更加依賴機(jī)器，因?yàn)闄C(jī)器上面有芯片，而芯片上所攜帶的算法能夠幫助它做出更加正確的決定。這是工業(yè)4.0從愿景到現(xiàn)實(shí)的第一步。
第二步是虛擬與現(xiàn)實(shí)的融合，基于共同的數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工程的集成，包括剛才提到的所有設(shè)計(jì)和規(guī)劃等軟件。
第三步是信息物理融合系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)柔性的制造和生產(chǎn)，縮短產(chǎn)品上市的時(shí)間?，F(xiàn)在大家都在用即插即用的方式了，就像你買一個(gè)新的打印機(jī)，把它插在筆記本電腦上就能用。當(dāng)一個(gè)機(jī)器人進(jìn)入到了生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，也可以擁有即插即用的能力，我們能做到這一點(diǎn)嗎?還沒(méi)有?，F(xiàn)在，機(jī)器人比筆記本電腦或者打印機(jī)還是復(fù)雜得多，我們正在朝著這個(gè)方向努力。
工業(yè)4.0，不僅意味著技術(shù)的轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)過(guò)程的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也意味著整個(gè)管理和組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整。必須放棄孤島式的想法，為變革做好準(zhǔn)備，要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)規(guī)劃方面都做好準(zhǔn)備。任何一個(gè)公司或者任何一個(gè)國(guó)家單打獨(dú)斗都不可能改變?nèi)蛑圃鞓I(yè)，這就需要大家進(jìn)行協(xié)作。各個(gè)企業(yè)、各個(gè)學(xué)科、各個(gè)行業(yè)都要來(lái)進(jìn)行合作。
將來(lái)，如果你只能看到庫(kù)存少了，然后拿起電話給供應(yīng)商打電話，那你可能很快會(huì)丟掉工作。你必須不斷學(xué)習(xí)，去了解如何創(chuàng)造新的過(guò)程。將來(lái)，工廠并不會(huì)沒(méi)有人，因?yàn)槿耸欠浅Ｓ袆?chuàng)造性的，能夠創(chuàng)造產(chǎn)品和整個(gè)生產(chǎn)的過(guò)程。但是，如果你的貢獻(xiàn)只是做一道算術(shù)題的話，將來(lái)你的工作可能會(huì)受到來(lái)自于芯片的挑戰(zhàn)。
我還想再次強(qiáng)調(diào)，沒(méi)有任何一個(gè)工廠是不需要人運(yùn)行的，人是非常重要的。需要有人，才能參與到各個(gè)過(guò)程當(dāng)中，要讓人來(lái)使用這些軟件，要讓人教會(huì)機(jī)器來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。只有這樣，機(jī)器才會(huì)按照人的想法進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，制造才會(huì)更快、更高效，這是制造系統(tǒng)應(yīng)該去遵循的原則。
（轉(zhuǎn)載）
