自古以來，有著“天府之國”美譽的成都就是個享受安逸生活的好地方。安逸的生活也許是一眾好友相邀打上一局酣暢淋漓的麻將，或三五成群在寬窄巷子的燈影交錯間對飲一杯清茶。然而在安逸之外，成都也不斷發(fā)生著變化，國家“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略啟動后的十余年間，它已成長為地區(qū)生產總值近萬億元的經濟強市。據(jù)統(tǒng)計，已有200余家世界500強企業(yè)在成都落戶，制造業(yè)、電子信息產業(yè)的崛起為這座城市增添了科技的標簽。

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在這座快速發(fā)展的城市中感受到科技為工業(yè)帶來的變化并不難。在成都高新西區(qū)，有一座看起來“不起眼”的工廠。它外觀低調樸素，內部卻隱藏著巨大玄機。全廠內實現(xiàn)了從管理、產品研發(fā)、生產到物流配送全過程的數(shù)字化, 并且通過信息技術，與德國生產基地和美國的研發(fā)中心進行數(shù)據(jù)互聯(lián)。它是一個完整的數(shù)字化企業(yè)平臺——西門子工業(yè)自動化產品成都生產研發(fā)基地（以下簡稱“西門子成都工廠”）。

說起“數(shù)字化”，其實并不難理解。在西門子成都工廠研發(fā)生產一件新產品，它都會擁有自己的數(shù)據(jù)信息。這些數(shù)據(jù)信息在研發(fā)、生產、物流的各個環(huán)節(jié)中被不斷豐富，實時保存在一個數(shù)據(jù)平臺中。而這座工廠的運行，都是基于這些數(shù)據(jù)基礎，ERP、PLM（產品全生命周期管理系統(tǒng)）、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、控制系統(tǒng)及供應鏈管理，全部實現(xiàn)了無縫的信息互聯(lián)，從而造就出了一幅透明工廠的畫面。

更精彩的是，這個工廠的絕大多數(shù)技術來自西門子自身，可謂一座“自己生產自己”的工廠。

數(shù)字化研發(fā)：協(xié)同快速

成都工廠承擔著西門子全球工業(yè)自動化產品研發(fā)的角色。之所以能勝任，與NX及Teamcenter等西門子PLM數(shù)字化解決方案的全面應用不無關系。研發(fā)也是數(shù)字化工廠“數(shù)據(jù)鏈條”的起點，由研發(fā)環(huán)節(jié)產生的數(shù)據(jù)將在工廠的各個系統(tǒng)間實時傳遞，數(shù)據(jù)的同步更新避免了傳統(tǒng)制造企業(yè)經常出現(xiàn)的由于溝通不暢產生的差錯，也使得工廠的效率大大提升。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，由于數(shù)字化工廠協(xié)同快速的研發(fā)，可將產品的上市時間縮短50%。

由西門子成都工廠研發(fā)的新產品誕生于西門子PLM的產品開發(fā)解決方案NX軟件。它支持產品開發(fā)中從設計到工程和制造的各個方面，并集成了多學科仿真，還能夠提供全系列先進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法實現(xiàn)的。研發(fā)部門的工程師們可以通過NX軟件進行模擬設計，還可以在設計過程中進行模擬組裝，真正實現(xiàn)“可見即可得”。由于NX軟件的應用而實現(xiàn)的數(shù)字化設計，可以大大縮短產品從設計到分析的迭代周期，也減少了多達90%的編程時間。產品開發(fā)的時間也就相應縮短了。

在NX軟件中完成設計的產品，都會帶著專屬于自己的數(shù)據(jù)信息繼續(xù)“生產旅程”。這些數(shù)據(jù)一方面通過CAM（計算機輔助制造系統(tǒng)）向生產線上傳遞，為完成接下來的制造過程做準備，另一方面也被同時“寫”進數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)中心——Teamcenter軟件中，供質量、采購和物流等部門共享。采購部門會依據(jù)產品的數(shù)據(jù)信息進行零部件的采購，質量部門會依據(jù)產品的數(shù)據(jù)信息進行驗收，物流部門則是依據(jù)數(shù)據(jù)信息進行零部件的確認。

共享的數(shù)據(jù)庫是Teamcenter的最大特點。當質量、采購、物流等不同部門調用數(shù)據(jù)時，他們使用的是共享的文檔庫，并且通過主干快速地連接到各責任方。即使數(shù)據(jù)發(fā)生更新，不同的部門也都能第一時間得到最新的數(shù)據(jù)，這就使得西門子成都工廠研發(fā)團隊的工作量變得簡單、高效了許多，避免了傳統(tǒng)研發(fā)制造企業(yè)的研發(fā)和生產環(huán)節(jié)或不同部門之間由于數(shù)據(jù)平臺不同造成的信息傳輸壁壘。

數(shù)字化生產：輕松高效

王云龍畢業(yè)于成都某院校的電子信息專業(yè)，是西門子成都工廠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(shù)同事來說，他還算個新人，但這份工作對于他來說并不復雜，得益于西門子數(shù)字化企業(yè)平臺的，將枯燥的制造生產變得輕松。

每天由西門子MES系統(tǒng)生成的電子任務單都會顯示在王云龍工作臺前方的電腦顯示屏上，實時的數(shù)據(jù)交換間隔小于1秒，這就意味著他隨時可以看到最新的版本。西門子MES系統(tǒng)SIMATIC IT包攬了傳統(tǒng)制造企業(yè)生產計劃調度的職能。沒有了人工抄寫的任務單，省去了不同產線交流的復雜環(huán)節(jié)。生產訂單由MES統(tǒng)一下達，在與ERP系統(tǒng)高度的集成之下，可以實現(xiàn)生產計劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實時傳送。此外，SIMATIC IT還集成了工廠信息管理、生產維護管理、物料追溯和管理、設備管理、品質管理、制造KPI分析等多種功能，可以保證工廠管理與生產的高度協(xié)同。

在王云龍的工作臺上有5個不同的零件盒，每個零件盒上都配有指示燈。當自動引導小車送來一款待裝配的產品時，電腦顯示屏上會出現(xiàn)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。這是由于傳感器掃描了產品的條碼信息，并將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)搅薓ES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)再通過與西門子TIA（全集成自動化系統(tǒng)）的互聯(lián)操縱零件盒指示燈，從而代替人完成了思考的過程。這種設計可以滿足自動化產品“柔性”生產的需求（即在一條生產線上同時生產多種產品），有了指示燈的幫助，即使換另外一種產品王云龍也不會怕裝錯零件了。

西門子全集成自動化解決方案（TIA）在很大程度上替代了人類的大腦、視覺和手臂。西門子用可編程控制器（PLC）來引導生產流程，用視覺系統(tǒng)來識別質量、用自動引導小車來傳遞產品。通過PROFINET現(xiàn)場總線連接并傳送數(shù)據(jù)，不僅使人的工作變輕松了，更能確保生產各環(huán)節(jié)的可靠、靈活與高效。

西門子成都工廠總經理Andreas Bukenberger針對高效生產給出了具體的數(shù)字：“成都工廠產品的一次通過率（FPY）可達到99%以上。”

王云龍確認了他裝配好的產品，按下工作臺上的一個按鈕，自動化流水線上的傳感器就會掃描產品的條碼信息，記錄它在這個工位的數(shù)據(jù)。MES系統(tǒng)SIMATIC IT將以該數(shù)據(jù)作為判斷基礎，向控制系統(tǒng)下達指令，指揮小車將它送去下一個目的地。”

在到達下一個工序前，產品要通過“嚴格”的檢驗程序，以可編程控制器（PLC）產品為例，在整個生產過程中針對該類產品的質量檢測節(jié)點就超過20個。視覺檢測是數(shù)字化工廠特有的質量檢測方法，相機會拍下產品的圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像作比對，一點小小的瑕疵都逃不過SIMATIC IT品質管理模塊的“眼睛”。對比傳統(tǒng)制造企業(yè)的人工抽檢，這顯然要可靠又快速得多。”

在經過多次裝配并接受過多道質量檢測后，成品將被送到包裝工位。再經過人工包裝、裝箱等環(huán)節(jié)，一箱包裝好的自動化產品就會通過升降梯和傳送帶被自動運達物流中心或立體倉庫。”

這樣一個完整的生產環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)的制造企業(yè)要通過幾十甚至上百人的手去完成，而在西門子成都工廠的車間內，卻看不見密集的流水線員工，大多數(shù)的工序都是自動完成的。”

利用西門子PLM和MES的信息互聯(lián)，西門子還可以根據(jù)物料儲備、交貨時間等信息，在全球的工廠之間實時調配生產計劃，以達到資源利用和物料配送的最佳組合。”

Bukenberger說：“應用了西門子數(shù)字化企業(yè)平臺解決方案的成都工廠與西門子在中國的其他工廠比較，產品的交貨時間縮短了50%。”而西門子成都工廠的姊妹工廠——西門子德國安貝格電子制造工廠（EWA）目前可實現(xiàn)年產零部件100萬件，即平均1秒生產一個產品，未來的成都工廠將有望沖擊這一紀錄。”

數(shù)字化物流：精準有序

說到西門子成都工廠令人驚嘆之處，不得不提到其精準有序的數(shù)字化物流系統(tǒng)。像王云龍這樣的裝配生產線員工，在需要物料時甚至都不必轉身，只要輕觸工作臺上的電腦顯示屏，三四分鐘后，他所需的物料就會被準確地從車間的物料中間庫中輸出，并送到他面前。”

這一流暢的自動化物流過程背后，是被稱為“自動交通”的物料輸送環(huán)節(jié)。自動化流水線上的傳感器會對引導小車上產品的條碼進行掃描，掃描得到的數(shù)據(jù)就會告訴“軟件系統(tǒng)”在該裝配環(huán)節(jié)需要的物料是什么，員工按動按鈕，物料就會從物料庫自動輸送出，并通過流水線上傳感器的“指揮”，送到指定位置，這一過程是“全透明”且不需要人工干預的。”這其中發(fā)揮作用的是ERP、西門子MES系統(tǒng)SIMATIC IT以及西門子倉庫管理軟件。而這一切，如果在傳統(tǒng)制造企業(yè)，都是要靠員工看任務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，還難免因為看錯任務單而造成效率低下；當任務單出現(xiàn)更新時，也難保證第一時間告知員工。”

物料中間庫是車間內物料的中轉站，其中的物料是依據(jù)精益生產的“以需定產”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”的概念，即在生產流程的各工序，只在需要時收到貨品，零售商也只會在收到顧客實際需要數(shù)量時才會從供貨商那里進貨。通過這種管理，可以保證工廠能夠“適時、適量、在適當?shù)攸c生產出質量完善的產品”。”

更大批的物料存儲在布局緊湊的高貨架立體倉庫中。采購的物料經過質量檢驗之后都會儲存在這里，并通過兩座升降梯與車間相連。倉庫共有近3萬個物料存放盒，物料的存取并不用叉車搬運，而是通過“堆取料機”用數(shù)字定位的模式進行抓取，不必考慮叉車通過的距離，物料庫的設計更緊湊，節(jié)約了倉庫的空間。空余的空間，則為西門子成都工廠的擴產留出了充足的準備。”

數(shù)字化企業(yè)：制造業(yè)未來

在制造業(yè)匯聚的成都高新西區(qū)，許多企業(yè)都面臨著相似的挑戰(zhàn)：當?shù)土膭趧恿Τ杀静荒茉僮鳛椤爸袊圃臁痹谌蚴袌錾系膬?yōu)勢標簽，制造企業(yè)對于變革的需求更為迫切。”

為在激烈的全球競爭中保持優(yōu)勢，制造企業(yè)要最大化利用資源，將生產變得更加高效；為適應不斷變化的客戶需求，制造企業(yè)必須盡可能地縮短產品上市時間，對市場的響應更加快速；為滿足市場多元化的需求，制造企業(yè)還要快速實現(xiàn)各環(huán)節(jié)的靈活變動，將生產變得更加柔性。而高效、快速、柔性，正是數(shù)字化企業(yè)為制造業(yè)帶來的最大變化。西門子成都工廠這樣的數(shù)字化企業(yè)的出現(xiàn)，為未來中國制造的變革方向提供了一個良好的參考。”

數(shù)據(jù)顯示，通過數(shù)字化的工廠規(guī)劃，可以減少產品上市時間至少30%；通過優(yōu)化規(guī)劃質量，可以降低制造成本13%。而在新產品上市比例、設備生產效率、產品交付能力及營運利潤率等多個方面，數(shù)字化工廠的指標均遠遠高于傳統(tǒng)制造企業(yè)。”

數(shù)字化制造帶來的不只是炫目的科技，還有實實在在的收益，以及支撐企業(yè)長遠發(fā)展的競爭力。這將成為未來中國制造可持續(xù)發(fā)展的根本所在。”

西門子工業(yè)利用其在數(shù)字化企業(yè)平臺方面的技術優(yōu)勢與豐富經驗，正在幫助中國的制造企業(yè)實現(xiàn)著這場轉型，將繼續(xù)影響著中國制造。西門子成都工廠只是一個縮影，中國制造業(yè)的數(shù)字化藍圖正慢慢展開。”