揭秘全球最接近工业4.0的工厂,让你震惊

工程师2 发表于 2018-05-09 14:48:00 收藏 已收藏
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揭秘全球最接近工业4.0的工厂,让你震惊

工程师2 发表于 2018-05-09 14:48:00

上月底,在德国下萨克森州举行的2018年汉诺威工博会落下帷幕。五年前,德国工业4.0战略正是在这个全球第一大工业展上发布。每年到了这个时候,总会有一波接一波的人们,走进距离汉诺威百余公里外的西门子安贝格工厂,一个被称为全球最接近工业4.0的工厂。

揭秘全球最接近工业4.0的工厂,让你震惊

从1989年建立至今,30年过去,西门子安贝格工厂在占地面积、员工人数不曾有过增加的情况下,产能足足提高了13倍。这一傲人数字的背后,得益于西门子安贝格工厂内持续不断的数字化改造。

“埃森哲公司的首席执行官南佩德先生曾说过,自2000年以来,有一半的五百强企业已经从市场上消失,因为他们没有及时数字化。”西门子股份公司数字化工厂集团CEO Jan Mrosik说。

那么,在这家配置了1000台扫描仪、日产5000万条数据的工厂内,到底藏着工业4.0怎样的秘密?

每秒生产一件产品

在德国纽伦堡以东的维尔斯河畔,坐落着一家由三栋红砖外墙厂房组成的“特殊”工厂——西门子安贝格工厂。

这家已拥有30年历史的工厂,即使是“复制版”都引发全球众多工业人士的向往——5年前,在距离安贝格7000多公里的中国成都,迎来了安贝格的姐妹工厂,西门子在华首家数字化工厂——西门子工业自动化产品成都生产研发基地(SEWC),该厂在面世短短一年的时间内,创下日均迎客超百人的纪录。

“相比成都SEWC工厂从一张白纸起建,西门子安贝格工厂实际上是一步步进行数字化改造而来。”西门子(中国)有限公司数字化工厂集团数字化企业业务总监顾欣说。

作为早在起步之初仅凭简单机械式生产线的德国工厂,如今西门子安贝格工厂在工业界被誉为——全球最接近工业4.0的工厂。

走进西门子安贝格工厂内,每年超过1500万件的可编程逻辑控制器及相关产品从这座厂房的二楼诞生。车间抬头所见,齐胸高的蓝白相间设备,一台接一台的被快速运转的机械手所连接。在生产工序的前端,几名操作工对照着眼前的屏幕,迅速组装产品。

而让西门子安贝格工厂真正自豪的,是自动化以外的数字化改造。

从1989年设厂至今,安贝格工厂保持占地1万平方米以及1200多名员工不变的情况下,产能足足翻了13倍。

一方面,这是一个高度自动化的工厂。目前该工厂保持了75%的自动化水平,而这已经是2000年时,安贝格就能达到的数据。“在生产中,我们已经能够实现75%的自动化。”西门子安贝格工厂高级工程师邓波说。这表现在,对于西门子安贝格工厂的所有操作工,在上岗前仅需接受30分钟的安全操作培训。而30分钟后,他们就要操作被喻为如同电脑CPU一样复杂的可编程逻辑控制器。

另一方面,这里还保持着每一秒就生产一台控制设备的高速度,且产品的合格率高达99.9989%。西门子安贝格工厂负责人Karl-Heinz Büttner直言,“据我所知,世界上还没有哪家同类工厂具备如此之低的缺陷率。”

与现实同步的“虚拟工厂”

这些背后,正是数字化的力量。

在西门子安贝格工厂二楼生产车间的下方,有着一条超过5公里长的物料配送传输带。

“你可以理解为就像是机场的行李分拣。”邓波比喻道。在西门子安贝格工厂的生产过程中,一旦产线上的设备还有15分钟就需要配料时,相关的信息会迅速传达到中央仓库。接到指令的中央材料库,利用自动化堆垛机摘取需要的物料并投放到所需物料承载盘,之后通过机器人分拣,利用下层的物料中心传送上楼。

而这样的设计,在30年前西门子安贝格成立之初已经采取。工厂对于所有的物料均设置了RFID(无线射频识别技术),通过扫描RFID完成数字化工作,促使了物料配送与生产需求的实时匹配。

不仅仅是物料配送端,30年过去,西门子安贝格工厂内已实现了从产品到制造全价值链的数字化。

一般产品的完整生命周期包括产品设计、生产再到交付市场的应用环节。“在数字化时代,所有的价值链核心,都被数字化曲线串联起来。”顾欣表示,西门子通过数字化打通了所有的环节,把原来边界壁垒明显的价值环节实现了集成。

这种集成使生产制造企业的效率大幅提升。以研发环节为例,在传统制造企业,一个产品从产生想法到第一个试验品出现,中间需要可能是几年到十几年。但在数字化工厂中,利用仿真软件,能够在虚拟的环节中进行研发设计,相比传统做法,研发周期缩短了至少一半。

这展现的正是强调虚拟与现实结合的“数字化双胞胎”。也就是通过数字化,打造出与现实镜像对应的“虚拟工厂”。

这种现实与虚拟的结合不仅仅体现在研发设计、生产制造等环节。在西门子安贝格工厂内,还利用数字化的协作平台,集结所有数据,让所有价值环节里的数据都在这个协作平台中进行分类、管理。

同时,利用诸如Mindsphere等平台,还能使远程的数据,通过物联网的方式集合起来,并回馈到所有的价值环节中。

大量不同环节的数据能够实现闭环式的价值反馈。这意味着,这些数据都将成为优化整个产品生命周期的重要依托。系统将利用这些数据,实现对于产品生产制造环节的性能优化,实现性能的数字化“双胞胎”。

每日量产5000万条数据

数字化改造带来的另一个重要好处,正是改变了过去规模化生产的工厂模式,让生产变得更加柔性。

“因为工厂生产产品的复杂性,每年,我们要做大约5000次工作计划的变更。”顾欣表示,安贝格工厂每天需要同时生产制造120多款产品,因此整个生产工艺非常复杂。

西门子安贝格工厂内的一条生产线,一天可进行350次切换,以生产1000多种不同的产品。而24小时持续运转的生产线,如今产品合格率一直保持高达99.9989%。这样的柔性化生产,依托的同样是数字化。

邓波举例说,当西门子安贝格工厂要开始生产全新的产品,那么在电脑的虚拟产线中,就会对新产品的生产过程进行模拟,并反推应该让哪一条生产线接纳这个“新成员”。

依托虚拟生产制造,一条生产线上同时生产不同的产品,这样混线生产的场景在西门子安贝格工厂内显得非常普遍。

大量的数据成为了工厂内,设备与设备之间的沟通“语言”。而西门子安贝格工厂每日也因此产生了海量的数据。

据了解,早在1995年时,西门子安贝格工厂每天过程数据量就达到了5000条,到了2000年时增加到5万条。现阶段,工厂每日产生的数据量已经达到了5000万条。相对应的,在西门子安贝格工厂内配置了1000个扫描仪,实现在线检查。

“安贝格工厂确实是工业4.0的一个杰出典范。”Jan Mrosik表示,但他强调,数字化是一个永无止境的历程,随着技术的进步,安贝格工厂还将持续地进行更新和优化。

数读西门子安贝格工厂

13倍

从1989年建立至今,30年过去,西门子安贝格工厂在占地面积、员工人数不曾有过增加的情况下,产能足足提高了13倍。

99.9989%

就算是西门子安贝格工厂内的一条生产线,一天可进行350次切换,以生产1000多种不同的产品。而24小时持续运转的生产线,如今产品合格率一直保持高达99.9989%。

5000万条

早在1995年时,西门子安贝格工厂每天过程数据量就达到了5000条,到了2000年时增加到5万条。现阶段,工厂每日产生的数据量已经达到了5000万条。

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