西门子:颠覆不适合制造业

国际金属加工网 2015年09月30日

【编者按】在过去十多年中,这些庞然大物的表现还算不错,保持着一贯的稳定性和持续性。车间的经理说,过去几年,在为福特生产的7条冲压线中,西门子提供的软件扮演了重要的作用,其数字化技术的使用,保证了设备的生产效率。


在一栋陈旧的建筑里,几台6层楼高的重型机器正在接受最后的检验。很快,这些设备将出现在汽车厂的生产车间内,完成自己的生产任务。这些庞然大物承担的任务为数控冲压,是汽车制造流水线的第一步。

在过去十多年中,这些庞然大物的表现还算不错,保持着一贯的稳定性和持续性。车间的经理说,过去几年,在为福特生产的7条冲压线中,西门子提供的软件扮演了重要的作用,其数字化技术的使用,保证了设备的生产效率。

王海滨对这样的改变感到满意。作为西门子(中国)有限公司执行副总裁、数字化工厂集团总经理,王海滨一直强调,“企业的核心竞争力可以归结为效率、灵活性和创新速度三个关键要素,而提升这三者也是工业4.0的最大作用所在”。

在工业4.0的概念流行起来后,越来越多的企业希望找到参与到这场工业革命中来的快捷途径,相对于外界对工业4.0的复杂解释,王海滨给出了一个简单的理解,核心关键词就是“效率”。“在西门子,当我们提到工业4.0的时候,我们会更强调效率,”他告诉来访者,“实质上就是,企业在已经达到的自动化水平、智能化和现有的生产水平生产方式上,再上一个台阶”。

所有的故事,都从“效率”开始说起。

效率改进

西门子与济南二机床的合作已经持续了20年,在这20年间,后者从最初的小兵工厂,成长为世界前三的汽车冲压设备制造商。随着汽车工业更新换代加快,市场竞争日益激烈,汽车工厂对冲压线的精度、效率和柔性化的要求也在不断提高。

2010年起,济南二机床开始使用西门子PLM(产品生命周期管理)软件,由此迈出了数字制造的坚实一步。“我们已经使用二维设计软件30年了,过去积累的许多现成的设计模块可以拿来就用。而转向三维设计需要从零开始,不断积累。”济南二机床机械设计师李正爽说。

2011年至今,济南二机床已先后拿到福特7条冲压线的订单。在设计过程中,它们都采用了西门子SolidEdge软件,并集成西门子电气设备来保证稳定、高效的运行。

济南二机床副总经理张世顺介绍,这几条线代表了世界最高水平,能每分钟冲压15件大型汽车覆盖件,冲压线效率的提高,犹如百米赛跑,每提高半秒都无比艰难。

这是制造类企业生产线效率改进的经典案例。“从以前的12次线到15次线的技术跨越,如同‘动车’到‘高铁’的飞跃。”张世顺表示。

生产线的更新换代是制造类企业生命周期的一部分,特别是2012年以后,随着中国宏观经济进入低迷周期,传统制造业的升级成为自上而下关注的重点。

也就是从那时候开始,工业4.0的热潮开始兴起,直到今天,这个概念已经变得无比复杂,大多数企业都愿意描绘一幅“已经走在工业4.0大路上”的宏伟蓝图。

王海滨对这样的“热炒”不无担忧。“不是天天喊着工业4.0就能实现。”在王海滨看来,工业4.0实质上就是“工业界在已经达到的自动化水平、智能化和现有的生产水平生产方式上,再上一个台阶”。

这看似是非常简单的一步,但对企业来说,意味着一个全新的起点。“企业要不断尝试提升自身生产能力。”王海滨解释道,“更需要依托企业的好奇心和上进心,用一种实干的心态提升自身生产线的效率”。

对陕西龙钢的节能改造是一个代表性案例。彼时,西门子开始了对龙钢生产线的节能改造,用变频器改进了其烧结风机的节能效率,根据实际测定的节能指标,西门子可每年帮助龙钢节省15800吨标准煤。

相较于动辄“颠覆传统生产方式”的理念,王海滨认为,这是非常重要的一步。“有些行业确实需要颠覆性的创新,但不可能去颠覆基本的物理原理、化学原理,所以在我看来,颠覆并不太适用于工业、制造业。”

生产线的齿轮还在转动,但如东北等很多装备制造企业陷入了产能过程和低质低效的泥潭中。尽管日子正变得越来越艰难,但在大量制造类企业还处于工业2.0和工业3.0的过程中,蕴藏着巨大的潜力。

王海滨看到了其中的机会,以大型制造企业转型为例,他表示,西门子,对东北地区的大型制造企业提供升级改造服务。

但外力仅仅是一个方面。王海滨要提醒的是,企业“内力”的培养是一个自我修炼的过程,在这一点上,“企业需要投入很大的精力”。以最基础的人才培养为例,怎样留住成熟的技术人员也是企业需要深度思考的问题,是短期引进救急,还是制定长期培养机制,都可以看出一家企业内功修炼的成熟程度。

这和企业的技术升级类似。事实上,短期引入新技术或者人员不可能马上见到效益,需要一个投资期,在这种抉择面前,企业就需做好长远的计划和目标投放。“中国的工业进步不能急于求成。”王海滨说道。

这也是一个看上去容易,但需要打持久战的过程。对于中国制造业来讲,现在更多的要关注处于什么生产水平、次品率是多少,“某些企业在最基本的工艺和材料方面还有所欠缺,不能单纯依靠自动化解决,制造业的生产和创新活动需要各个门类相互配合。”

王海滨提醒道,中国制造类企业在对比同行或者国际先进水平的同时,“需要抬头看天,也需要低头拉车”。

数字生产

去年4月份,西门子与全球规模最大的亚麻纱制造商之一金达控股有限公司签署战略合作协议,宣布双方将共同建设新的数字化工厂。这是西门子在中国除西门子工业自动化产品成都生产研发基地(SEWC)之外的又一个数字化工厂示范项目。

对西门子来说,这项合作有着更深远的意义,标志着西门子成功推广其数字化工厂技术解决方案用于中国本土企业,帮助其提升企业管理水平、生产效率和产能。

此后不久,西门子即发布了“2020愿景”,将“专注于电气化、自动化和数字化”,计划全面发掘包括制造业在内的数字化发展潜力。利用数字化工厂提高产品开发的速度及效率。

“中国制造企业正在全球市场扮演着越来越重要的角色,数字化工厂技术解决方案将帮助它们提升竞争力,赢得更多的市场机会。”王海滨说。

对于大部分中国制造类企业来说,数字化仍然是一个新鲜的名词,而工业4.0看上去更像是一次遥远的,极具颠覆性的工业革命。

显然,对于生产线效率的改进而言,数字化生产是一个重要的路径。此外,数字化带来的智能生产,还将缓解制造业面临的“全球市场的波动性和不平衡性,缓解生产地的成本压力、能源和资源效率以及人口结构的变化”带来的压力。

“生产制造的数字化是实现工业4.0的必经之路,数字化制造代表着生产制造全过程和价值链的数字化。”王海滨称。

在完成生产线的改造后,随着合作的深入,西门子的全集成自动化(TIA)系统越来越多地集成到济南二机床生产的汽车冲压设备里。从PLC(可编程逻辑控制器)、运动控制系统到驱动系统,西门子的产品和解决方案帮助提高了冲压线的效率和可靠性。

实际上,在数字生产方面,西门子(中国)拥有者中国为数不多的几座数字化工厂之一。2013年9月,西门子在成都的“数字化工厂”建成投产,目标是在“自动化”领域大施拳脚,成都工厂也是西门子在中国最大的数字工厂。“数字化制造”意味着,生产单元和流程都有自己在虚拟生产世界里的“数字拷贝”。因此,所有生产原件和流程都可以进行模拟和计算。

按照西门子的理解,要实现数字化企业有四个关键要素,应用数字化企业软件套件、部署工业通迅网络、确保在工业环境下工厂与网络的安全以及系统的完整性、以及面向特定业务的工业服务。“传统制造一般是先出一张图纸,然后交给生产部门做出样品,图纸返回研发部改进后再生产。在数字化制造下,研发到制造基于同一个数据平台,改变了传统制造节奏,研发和生产几乎同步,完全不需要纸质的图纸。”

这是完全用不到纸张的生产车间,也是西门子数字工厂带来的改变。在这一生产模式中,智能数据分析和评估将为工业决策过程提供帮助,也对提高生产率做出决定性贡献。

按照数字生产的理念,机器甚至还可以进行自我优化和相互沟通,这将使得整个生产制造效率更高、生产灵活性更高。

数据显示,通过数字化的工厂规划,可以减少产品上市时间至少30%;通过优化规划质量,可以降低制造成本13%。而在新产品上市比例、设备生产效率、产品交付能力及营运利润率等多个方面,数字化工厂的指标均远远高于传统制造企业。

更深层次上,数字化的生产将为企业商业模式的转变提供支撑。未来工业转型升级为服务业的时候,更多的要达到前瞻性的判断。包括设备运行、健康状况、相关隐患等信息,如果能提前形成预判,就可以挣得技术升级的时间窗口,这是非常重要的一步。


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