西門子成都工廠生產現場面積不是很大，工人也不多，設備布局很緊湊，自動化程度很高。在廠區的參觀通道旁邊，通過一面展示墻展示了西門子數字化工廠的數字化研發、數字化生產、數字化物流和數字化質量管理體系。
西門子成都數字化工廠是全球第二個數字化工廠，正式名稱為西門子工業自動化產品成都生產研發基地，是位于德國安貝格的西門子電子工廠的姊妹工廠。
西門子成都工廠成立于2013年9月，員工370余名，其中工人100多人，每天工作3班，生產西門子工控產品，包括PLC、人機界面、工業PC等。該工廠生產的產品良品率達到了驚人的99.9985%，準時交付率達到98.8%。
質量是首要目標
據該基地副總經理李永利介紹，西門子的戰略方針是：質量第一、準時交付和創新、可持續的企業文化。他認為，對于工業產品而言，質量非常關鍵，例如風電產品由于無人值守，維修起來非常麻煩，因此，必須確保將質量作為首要目標。質量的要素包括制造質量、研發質量和原材料質量。在制造過程中，手工操作是容易產生質量問題的關鍵因素，而機器可以幫助人不犯錯誤。西門子成都工廠的生產線就專門設計了自動防呆系統——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其信息，相應所需零件盒上的指示燈亮起，裝配的工人就知道該安裝什么零件，避免誤操作；通過研發與制造緊密配合，可以規避很多質量問題，例如進行防呆設計；而對于原材料質量，需要推進質量追溯，確保過程數據全程有記錄，可以追溯到原材料的批次。
西門子成都工廠有50多名研發人員，這樣可以更好、更迅速地滿足本地客戶的需求，實現研發和生產的無縫連接。因為新產品在研發和生產過程中，由于不斷修改，會存在不同版本的產品在生產過程中切換，以及多個版本的產品同時生產的問題。
西門子工控產品在研發過程中， 采用了Siemens PLM Software的全線產品，包括Teamcenter、Tecnomatix、NX等，實現了產品設計數字化、產品仿真、制造過程仿真和產品全生命周期管理。在西門子成都工廠，產品的基礎數據在PLM系統當中，元器件的數據一旦更新，則會自動映射到ERP系統當中，更新材料的采購價格，并通過MES系統更新制造過程中的原材料信息。有些原材料對應的生產工藝有變化，則也會通過系統之間的無縫集成，自動更新。
數字化不等于自動化
何謂數字化制造？數字化制造不等于全自動化。李永利認為，在未來10~20年，主流的制造方式將是人機結合。數字化制造的價值，并不是完全用自動化設備取代人，而是幫助人。例如，擰緊螺絲這個工作，人的優勢是靈活、柔性強，可以快速定位，而用電動力矩扳手，可以保證達到工藝和材料要求的擰緊力矩。這種方式在多品種小批量的生產模式中很實用。而如果要實現全自動，則需要頻繁變更數控程序。他強調，自動化替代人是趨勢，但提高效率才是核心要素、而非成本，這其中質量是關鍵。高質量并不意味著一定需要高成本，自動化的管理與決策實際上比自動化制造更能夠降低成本。
數字化制造的另一個重要價值是提高效率。中國制造企業更多地是考慮如何控制成本，而西門子更重視提高效率。通過效率的提高，可以在人工成本不增加的同時增加產能。例如，1990年投產的西門子安貝格工廠，當時是1萬平米，1000名員工；25年之后，產能翻了7番，但面積和人員并沒有增加，該工廠生產的產品達幾百種，每個訂單都包含多種產品。因此，西門子成都工廠綜合應用了SAP ERP系統和西門子Simatic IT MES系統。ERP系統接到訂單之后，自動告知補庫，自動計算物料消耗；如果在生產過程中，有一個元器件有問題，則系統會自動停止使用了該器件的產品生產。由于這些工作可以替代很多人工，整個西門子成都工廠的倉庫管理人員只有12個人，每個班次只有4個人。所以，未來企業的管理，可以通過使用軟件來替代管理人員。西門子在蘇州和德國紐倫堡的倉庫與生產通過MES系統緊密聯系。西門子成都工廠大部分設備是自動采集數據，也大量應用了RFID。在生產過程中，如果數據沒有完成采集，流程就通不過。設備的狀態，如貼片機和烘箱，通過工業以太網來進行數據采集。
西門子成都工廠生產現場面積不是很大，工人也不多，設備布局很緊湊，自動化程度很高。在廠區的參觀通道旁邊，通過一面展示墻展示了西門子數字化工廠的數字化研發、數字化生產、數字化物流和數字化質量管理體系。其中，質量看板通過西門子的MES系統可以實時顯示，通過不斷鉆取，查詢出現的質量問題和不同維度的質量統計信息。另一個屏幕則顯示了對制造與裝配過程的仿真。
工廠的生產場所在大樓2層，現場有兩條前道工序，主要是電路板組裝生產線。中間通過自動化的立體中轉庫，將已加工好的電路板和其它零部件轉送到后續的5條產品組裝生產線，完成產品的裝配和包裝。在各個關鍵工序設置了電子看板，生產過程大部分是自動化的，員工更多地工作是在處理異常情況、監控設備的運行，以及進行產品的復檢等。生產場地的地面有很多圓孔，設備的線纜通過圓孔轉到地板下進行連接，便于靈活調整設備的布局。
令筆者印象最深刻的是，整個生產過程是無紙化的，而且實現了混流生產。產品組裝的生產線布局是在中間的循環導軌兩側布置了裝配各種元器件的設備。導軌上有標準的托盤，托盤上面是半成品，每個產品都不一樣。MES系統會自動根據生產工藝，將托盤從導軌轉移到設備的導軌上，將產品移動到某臺設備之中完成相應工序。這種混流生產的模式用于工控產品的生產效率極高。標準化、系列化和模塊化設計是實現電子產品混流生產的基礎，它不同于汽車行業總裝的混流生產，具有很強的靈活性。大部分設備是自動生產，個別工位采用人工，正是權衡了人和機器各自優勢之后的最佳選擇。
數字化工廠內涵
通過此次觀摩，筆者初步領略了西門子數字化工廠的內涵：
從產品研發、訂單處理，到生產調度、數據采集，通過多個信息系統的無縫集成實現閉環；通過數字技術的應用，實現高效率、高質量；通過MES系統和柔性的生產線，實現電子產品的混流生產；通過人機協作，實現高效生產。
那么，西門子成都工廠是否已經完全實現了工業4.0？答案實際上是：工業創新是一個長期的持續改進的過程，工業4.0是一個愿景，不論是西門子還是其他的工業巨頭，都在不斷改進，結合自身的產品特點，尋找一條走向工業4.0的路線圖。
（本文作者黃培系eworks制造業信息化CEO）
