西門子工業(yè)4.0:數(shù)字化魔力

李晶 經(jīng)濟觀察報 2014-12-05 11:58:24

57歲西門子新任全球CEO凱颯(Joe Kaeser)正在帶領(lǐng)公司進行一場工業(yè)4.0的變革。在這場變革中,CFO出身的他首先調(diào)整了公司架構(gòu)的調(diào)整,取消了“業(yè)務(wù)領(lǐng)域”層級,重歸扁平化組織。

自2014年10月1日起,公司將精簡機構(gòu),取消“業(yè)務(wù)領(lǐng)域”(Sector)層級,并將現(xiàn)有的16個業(yè)務(wù)集團整合為9個。此外,醫(yī)療業(yè)務(wù)在未來將會獨立運營。

凱颯表示,通過整合公司的業(yè)務(wù)集團并取消“業(yè)務(wù)領(lǐng)域”層級,公司將減少內(nèi)部繁冗、削減成本并加速決策流程。此外,公司的職能部門,如人力資源和企業(yè)傳播,也將在未來進行精簡,實現(xiàn)集中管理。這些預計每年將為公司節(jié)省約10億歐元,將在2016財年底全面生效。

與該計劃相關(guān),公司將把員工股票計劃擴大至高級管理層以下。迄今為止,西門子股份公司的員工股東數(shù)量達到14萬人左右,與2009年相比,持股員工人數(shù)增加50%。為此,西門子每年將根據(jù)公司業(yè)務(wù)表現(xiàn)安排最高4億歐元的股票。另外,之前宣布的總額最高可達40億歐元的股份回購計劃也將啟動。

整合計劃似乎與7年前西門子的做法剛好相反,當時,13個業(yè)務(wù)集團歸集到工業(yè)、能源和醫(yī)療三個業(yè)務(wù)層級(后來增加了城市與基礎(chǔ)設(shè)施)中。

凱颯認為,“過去,我們要做的是貼近客戶,但是現(xiàn)在更多的是要能夠滿足客戶的需求,比如說在醫(yī)療領(lǐng)域和能源領(lǐng)域,價值鏈有了進一步的變化,在這種情況下必須要改變方法以滿足客戶的需求。”

以發(fā)電行業(yè)為例,過去一個大型燃煤火力發(fā)電廠擁有1000兆瓦或者是2000兆瓦發(fā)電能力,輸電系統(tǒng)很簡單?,F(xiàn)在則是多種發(fā)電類型并存,有煤電、天然氣發(fā)電、風能和太陽能發(fā)電,不同發(fā)電的來源需要聯(lián)網(wǎng),需要智能化的配電,需要貼近客戶、按照客戶的需求調(diào)整,因此更復雜。

在西門子看來,所有的變革都是為了利用信息物理融合系統(tǒng)等手段,將制造業(yè)向“數(shù)字制造”轉(zhuǎn)型,即適應全球制造業(yè)邁進工業(yè)4.0時代的需求。

所謂“工業(yè)4.0”,是通過虛擬生產(chǎn)結(jié)合現(xiàn)實的一種生產(chǎn)途徑,在“工業(yè)4.0”時代,虛擬全球?qū)⑴c現(xiàn)實全球相融合。通過計算、自主控制和聯(lián)網(wǎng),人、機器和信息能夠互相聯(lián)接,融為一體。未來制造業(yè)將實現(xiàn)更高的工程效率、更短的上市時間以及生產(chǎn)靈活性。“現(xiàn)在,一款汽車需要上千人設(shè)計,設(shè)計人員設(shè)計3年、生產(chǎn)模具1年、建設(shè)生產(chǎn)工廠4年,至少需要8年的時間。”西門子(中國)有限公司工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的一位內(nèi)部人士這樣描述“工業(yè)4.0”時代的構(gòu)想,“未來的制造將是基于大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人,結(jié)合各種信息技術(shù)進行柔性制造。實現(xiàn)定制化生產(chǎn),甚至可以當月定制,下個月生產(chǎn)出來。”

數(shù)字化生產(chǎn)的魔力

2013年9月,西門子在德國之外的首家數(shù)字化企業(yè),即西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地(SEWC)在成都落成。關(guān)于SEWC,讓西門子津津樂道的是這座工廠不僅是一個數(shù)字化企業(yè),而且是自己生產(chǎn)自己——絕大多數(shù)技術(shù)來自西門子。

“傳統(tǒng)制造一般是先出一張圖紙,然后交給生產(chǎn)部門做出樣品,圖紙返回研發(fā)部改進后再生產(chǎn)。在數(shù)字化制造下,研發(fā)到制造基于同一個數(shù)據(jù)平臺,改變了傳統(tǒng)制造節(jié)奏,研發(fā)和生產(chǎn)幾乎同步,完全不需要紙質(zhì)的圖紙。”這是完全用不到紙張的生產(chǎn)車間,該內(nèi)部人士向記者闡述了數(shù)字化制造帶來的改變,而這種節(jié)奏的改變帶來的是產(chǎn)品上市時間的大大壓縮、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

何曉龍(化名)是西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地的一名負責PLC(可編程控制器)裝配的員工。他的工作臺上有5個不同的零件盒,當自動引導小車送來一款待裝配產(chǎn)品時,電腦會顯示相關(guān)信息,自動化流水線的傳感器將掃描條碼信息,然后產(chǎn)品會經(jīng)過20個質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點。

這種“視覺檢測”是數(shù)字化工廠的特有監(jiān)測方式,經(jīng)過多次裝配和質(zhì)量檢測后,成品被將送到包裝工位,經(jīng)過人工包裝、裝箱,包裝好的產(chǎn)品將通過升降梯和傳送帶自動送往物流中心或者立體倉庫。這一生產(chǎn)過程,無需傳統(tǒng)制造中用幾十人甚至上百人的手動去完成。

凱颯認為,這就是數(shù)字化帶來的魔力,自動化需要大量的數(shù)據(jù),包括機械、傳感器等,這些數(shù)據(jù)需要通過數(shù)字化實現(xiàn)。譬如說大型燃氣輪機有1500個傳感器,每一個傳感器都可以講述自己的故事。不過,數(shù)據(jù)不是最終目標,而要如何通過數(shù)字化獲得數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進行評估、篩選和分析,然后從中真正獲得對業(yè)務(wù)的理解。

在他的商業(yè)邏輯中,中國第十二個五年規(guī)劃中提到了高端制造業(yè),現(xiàn)在中國希望能夠在汽車制造業(yè)和航空航天業(yè)這兩個領(lǐng)域能夠取得成績的話,必須要在制造的過程中實現(xiàn)高度的自動化。這不僅僅是一個和技術(shù)相關(guān)的問題,也是關(guān)于準確度和效率的問題,因為制造的過程中對精度要求非常高,許多工作不能用人工完成,這意味著智能化生產(chǎn)有著廣闊的前景。

機器人與無人工廠

西門子(中國)有限公司工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的內(nèi)部人士認為,當前中國乃至全球制造業(yè)主要面臨三方面的挑戰(zhàn)。首先是時間,當前市場競爭愈發(fā)激烈,能否縮短產(chǎn)品的上市時間,對于企業(yè)非常重要。研發(fā)和生產(chǎn)的速度慢了,就會失去市場。

其次,企業(yè)在提升生產(chǎn)效率方面也面臨著新的困難。讓工人加班,以非常標準的方式工作,不能有任何浪費的動作,這種提高生產(chǎn)效率的方式已經(jīng)越來越不適用了。

此外,不斷變化的市場需求,對于制造業(yè)的靈活性提出了更高的要求,特別是定制化生產(chǎn)需求越來越多。而那種原創(chuàng)于福特公司的大規(guī)模流水線裝配作業(yè)雖然推動了工業(yè)化的進步。在實現(xiàn)更高生產(chǎn)效率的同時,卻喪失了靈活性。

在這種情況下,融合虛擬與現(xiàn)實生產(chǎn)的“工業(yè)4.0”成為了必然選擇。在西門子股份公司管理委員會成員、工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域首席執(zhí)行官魯思沃看來,網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)和數(shù)字化制造正在成為決定成敗的關(guān)鍵,而現(xiàn)實與虛擬生產(chǎn)相融合得益于創(chuàng)新的軟件和強大的硬件。產(chǎn)品生命周期軟件可以優(yōu)化整個產(chǎn)品的生命周期,從最初的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃,一直到生產(chǎn)實施,并最終服務(wù)于用戶。

“‘工業(yè)4.0’不僅僅意味著技術(shù)的轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)過程的轉(zhuǎn)變,同時也意味著整個管理和組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整。我們必須放棄孤島式的想法,要為變革做好準備。我們認為任何一個公司或者國家單打獨斗都不可能改變?nèi)虻闹圃炱髽I(yè),這需要我們大家進行協(xié)作,各個企業(yè)、學科、行業(yè)都要進行合作。”魯思沃說。

他舉了例子,“就像你買一臺新的打印機,把它插在筆記本電腦上就能使用?,F(xiàn)在大家都在用‘即插即用’的方式了。我們要實現(xiàn)的就是當一個機器人進入到了生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)當中,也可以擁有‘即插即用’的能力。”

未來的智能工廠中,產(chǎn)品信息都被輸入到產(chǎn)品零部件本身,他們會根據(jù)自身生產(chǎn)需求,直接與生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備溝通,發(fā)出接下來所需生產(chǎn)過程的指令,指揮設(shè)備把自己生產(chǎn)出來。這種自主生產(chǎn)模式能夠滿足每位用戶的定制需求。

當人口紅利逐漸消失的時候,中國對機器人、無人工廠的需求正在凸顯。當然,未來的工廠并不會是真正的“無人工廠”,人將會擔當更有挑戰(zhàn)性的角色,比如創(chuàng)新、規(guī)劃、監(jiān)督和協(xié)調(diào)機器的運作。“只有這樣,機器才會按照人的想法進行運轉(zhuǎn),制造才會更快、更加高效,才能使用更好的資源,這是制造系統(tǒng)應該去遵循的原則。”魯思沃說。

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