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数字化是当前智能制造的落脚点

来源:控制工程网2016.02.16

  工业4.0、智能制造无疑是当前业界最热的话题,也给正处于寒冬之中的全球制造业带来了无限期望。然而工业4.0毕竟是德国工业界提出的一个愿景,或许需要10年、20年或者更多的时间才能实现。那么对于急于转型升级的中国制造业企业,在实现工业4.0之前,如何将智能制造着眼于实处呢?西门子(中国)数字化工厂集团总经理王海滨近日在接受CONTROL ENGINEERING China记者采访时表示,“数字化企业”才是当前智能制造的落脚点。

  “数字化”之源
  “数字化”一词其实由来已久,它不仅发生在工业领域,更是在生活的方方面面。比如之前买东西需要去商场,而现在在网上就可以非常容易地对比产品的价格、指标CONTROL ENGINEERING China版权所有,甚至根据其他消费者的评价去了解产品。“对于制造业来说,通过数字化可以去优化很多流程。从产品设计到工厂的规划、生产的过程以及上市以后的服务,都离不开数据。通过大量数据的采集,我们可以从中找到内部的规律,用计算机来帮人来做沟通、判断,从而优化原有的流程,提高生产效率。”王海滨说。
  简单来讲,数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数据,再用这些数据建立数字化模型,由计算机程序来处理,这就是数字化的过程。王海滨在谈到智能化制造和数字化制造关系时说:“如果将智能制造比作是一个多元函数y=f(x1,x2,…,xn),这里的自变量x1、x2、xn就是制造过程中的变量,f就是各制造过程对应的规律CONTROL ENGINEERING China版权所有,而数字化就是要将制造过程中的各变量转变为x1、x2、xn。要想实现智能制造,必须先把这些x数字化。”
  制造业数字化是将产品、生产资源与数据映射到三维虚拟环境中,对产品生产过程进行计算机仿真和优化的虚拟制造系统环境,实现产品生命周期中各个阶段的功能。从西门子最近的众多表述中可以看出www.cechina.cn,数字化并不仅仅指数字化工厂,而是涵盖设计研发和生产制造管理的环节,以及现场自动化这三个环节的协同,有时甚至涉及几个车间、几个工厂,这需要一个企业层面的数字化,所以西门子的数字化强调的是“数字化企业”。

  “数字化”之需
  在“工业4.0”大的概念下,一个制造业企业在新时期下面临新的挑战是什么?王海滨表示,在过去,扩张产能是主要的挑战。但是现在,怎么提高效率、提高工厂的灵活性和缩短新产品上市的时间才是企业最为关心的。对于很多中国企业来说,还有一个急需改善的问题就是提高质量。而应对这些挑战,数字化是一条必由之路。
  王海滨认为,在传统制造企业里,企业层面的协同往往通过部门协调会议来实现。销售、采购、物流、质量、设备、生产等不同岗位上的人员需要做沟通、交流,然后去做人工判断来实现制造,这些过程在企业里都没有实现自动化,原因是整个过程没有实现数字化。
  “如果在产品设计研发、订单管理、排产、物流等环节实现了数字化,就可以用编好的计算机软件程序自动做排产,自动地向供应商采购,自动告诉机器设备这个订单是哪个客户的订单,它是哪个型号的产品,这个产品到了产线上之后要做哪些相应的调整。这样就实现了更高水平的自动化,效率自然就会提高。”王海滨进一步解释道。
  数字化在于生产过程的各个环节,在不同的层次,小到操作步骤,大到生产单元、生产线,乃至整个工厂的设计、仿真和优化。在产品设计阶段就同时考虑生产过程的问题,包括工艺设计、装备、生产调度、物料管理等,其结果用于真实工厂的生产制造,可生成PLC、机器人和数控机床等程序,控制相关设备完成生产制造,这些都有助于提高工厂的灵活性和缩短新产品上市的时间。
  “数字化由于采用软件自动控制,可以保证工业生产中连续不断的一致性,这种一致性往往能够解决工业生产中浪费的问题,同时保证每个产品的质量一致性。”王海滨坦言。


  “数字化”之道
  实现“工业4.0”是一个愿景,数字化作为当前落地实施的方案,西门子给业界提了四个具体的建议:第一是制造企业要引入所谓的数字化企业软件套件,第二是企业之间、生产设施以及车间设备之间实现端到端的工业网络通讯,第三是实施全面的自动化安全,第四是以特定行业的专业知识为基础提供基于数据的、数字化的增值服务。
  “我们可以把这四个步骤比喻成使用智能手机,第一步是购买一个智能手机,第二步是选择一个移动网络,第三是做好信息安全CONTROL ENGINEERING China版权所有,最后是安装各种各样的APP开始享受服务。”王海滨用十分简单形象的例子来说明。
  建设数字化企业的起点及基础是数据的统一存储与管理系统。要使整个价值链数字化,则需要应用全面的工业软件套件。西门子针对离散行业的数字化企业软件套件以集成化合作平台Teamcenter为基础,融合了产品生命周期管理软件(PLM)、制造执行系统(MES),与全集成自动化(TIA)。
  王海滨表示,通常制造企业里有研发、制造及运维三大核心部门,每一个部门都有自己的软件工具,但是这三部分从某种程度上是割裂的。现在西门子通过数据将这三个部门协同起来实现企业层面的大数据交换,这个大数据交互平台就是Teamcenter。在这个平台之上,产品研发、生产管理和制造进行协同,这是西门子数字化企业的模型。在这个模型中,Teamcenter是做底层数据协同,产品开发有PLM、NX软件等产品,MES层面有Simatic IT控制工程网版权所有,在制造现场有TIA。

  “数字化”之急
  那么,打造一个数字化企业需要具备哪些条件呢?王海滨对此这样回答说:“对于不同制造行业和企业,数字化之路紧迫性有所不同,迫切需要靠数字化来提升生产力的企业是那些生产批量比较大,但是批量里又有很多不同型号产品、对生产柔性要求很高的企业。数字化带来的价值是更高的工厂柔性、更高的效率、更快的产品上市时间和更高的质量管控,哪个企业在这四个方面有更高要求,或者说因为市场竞争态势倒逼不得不这样做的时候,就急需依靠企业数字化来提高竞争力。”
  据王海滨介绍,一些国内的客户已经开始将西门子数字化企业用于实践,如中信戴卡的生产车间里面已经使用TIA博途工程软件平台,质量管控和排产将使用西门子的MES,在轮毂的设计方面用的是NX软件和Teamcenter。济南二机床也已经在使用西门子的全集成自动化解决方案、MES、NX软件、Teamcenter等。在流程行业,西门子与赛鼎工程有限公司签署了战略合作协议,双方将打造煤化工行业的“数字化企业”。
  “如同20年前很多企业需要引入企业资源计划(ERP)一样,今后的5-10年里,制造业企业真正要在将来智能制造领域立足的话,同样急需引入像Teamcenter这样的数据交互平台。虽然当前用Teamcenter来构建协同系统的企业仍然是少数,但是今后这类企业的比例将会大幅上升,当前我们正面临着快速发展的时期。“王海滨坚定地总结道。(CEC 石林才 采写)

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