反思:全球自动化水平最高的西门子为什么不自称“智能制造工厂”?

反思:全球自动化水平最高的西门子为什么不自称“智能制造工厂”?

时间:2018-12-22

反思:全球自动化水平最高的西门子为什么不自称“智能制造工厂”?

(原文标题:参观西门子自动化产品(成都)有限公司引发的思考——兼论中德两国专家、企业家及官员对“智能制造”认识上的差异)

文| 沈烈初

经过预约,我随机械工业仪器仪表综合技术经济研究所(下称仪综所)副所长王麟琨博士及二位专家于2018年10月10日上午参观了西门子自动化产品(成都)有限公司(SEWC)工厂。

西门子自动化产品(成都)有限公司(SEWC)简况

时间很短,只有上午两小时,据称目前德国在世界上自动化水平最高,更加接近工业4.0称谓,而且SEWC的名气很大,目前全球仅两家,一家在德国的安贝格,一家就是在成都的SEWC。成都工厂物流、工艺流程及信息流程等大部分是安贝格翻版,又有自己的特点。

很多中国专家、学者、企业家都曾参观过该企业。我已有二十多年没有出国考察过这样的先进企业,有点惶恐,我能看得懂这样的现代化工厂吗?

经SEWC的一位德国籍华人专家的介绍与陪同参观得知:

2011年,西门子启动建设工业自动化产品成都生产及研发基地,2013年一期工程完成并投产。SEWC注册时间为2016年,注册资本3.3亿,承担着西门子全球工业自动化产品研发的角色。

工厂产品包括800余种,每天生产超过3万4千片产品,供应链涉及5600种原材料,每天要用1000多万个元器件,与安贝格工厂共同为全球西门子客户供货,成为西门子两大物流中心。

这样复杂的供应链及生产过程,很难采用人工调度的办法来实现,而采用西门子的生产自动化、物料流自动化与信息流自动化结合,经过长期探索,反复实践优化而成。

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SEWC 数字化工厂技术架构

SEWC 数字化工厂采用了SAP公司的ERP系统及西门子自身发展的SimaticIT的MES系统、Control Simatic控制系统及Team Center的PLM系统,这些大系统内还有很多小系统。

除SAP的ERP外,其它部分都是由西门子自己开发供应,所以能成为西门子高度数字化集成的样板厂。这是典型的理论来源于实践又高于实践,反过来又指导下一轮的实践,这样就推动信息化到智能化一步一个脚印地发展。

西门本身就是“两化融合”典范,可惜我国到目前尚未出现这样的典型,我想等到那一天出现这款典型时,我们就能自主地推进信息化、智能化发展,更快地迎接新一代的工业革命到来。

对“工业4.0”与“智能制造”认识上的差异思考

(一)“工业4.0”不等于“智能制造”

“工业4.0”是第四代工业革命的简称,“智能制造”仅是“工业4.0”时代一个重要的特征,“工业4.0”内涵丰富得多,包括这一时期的新材料、新能源,还有其他高新技术的出现、新的业态等,现在还很难概括。

(二)工业4.0及智能制造发起的大企业就有西门子公司

德国西门子公司创立于1847年,这个有着一百多年历史的超级企业,经历了工业1.0、工业2.0 及工业3.0 各个工业化阶段,积累了深厚传承的工业企业文化。这种企业文化、理念的DNA“基因”也在一代代传承着。

我把它概括为四个字:“务实+创新”,这也是他们办企业的出发点与落脚点。与时俱进,德国人能较好地处理“务实与创新”这种辨证关系,值得我们思考。

德国企业为什么一直能在世界上处于“引领市场,引领技术”的制造业制高点呢?

因为数千家“世界级”的中小企业分布在各行各业,也能“引领技术,引领市场”!这就是所谓的“隐形冠军”。

它们是装备工业社会化、专业化生产的基石。世界级中小民营企业,很多是家族企业,经过几代人的努力而形成的,没有他们就组成不了制造业“金字塔型”的基础。

“基础不牢,地动山摇”,制造业没有基础就没有抗风险能力,也就没有市场经济的活力。

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而我们呢?

不少企业由于中国文化、历史观念、思维方式等不同,盲目追求的是“大”,而不是“强”,认为“大”才能“强”,而不是首先是“强”,才能做“大”而不倒。

因为受到环境的影响,什么都是“大”,大广场、大马路、大楼、大产值、大企业……受到人们关注与羡慕,认为这是泱泱大国的体现,这也可能是中国企业的企业文化基因吧!或者是企业家的追求。这一点从SEWC工厂建设理念来思考就可以看出一些“不同”。

一期工程占地面积35187㎡,生产面积3100㎡,投资二年就回收了。

第二期,占地面积6670㎡,生产面积仍为3100㎡,根据市场的需要,把一期“复制”过去,但工艺又改进了,现正处在调试阶段;

同时开始的第三期,占地面积为10000㎡,而生产面积仍为3100㎡,工艺又改进了,信息化水平更上升一个台阶。

再来看我们的新建企业呢?

以这次考察的另一家研发生产高端医疗装备的高新技术企业为例,该企业由一位海归专家博士于2005年创办,取得了不少成绩,也创造了不少全国第一。当时生产能力按300台/年进行基建,十多年过去了,研发与基建已花了十亿人民币,现在每年仅生产数十台产品,与设计目标相差甚远,目前资金链很紧张,资金利用率不高。

又如这次考察的重庆某集团,2014年搬迁至新开发区,占地426亩,新建建筑面积21万平方米,新购置关键设备80余台套,是按50亿销售额规模,并用贷款来基建的,到2017年企业的营业收入仅为8.66亿。企业每年要多付出贷款利息近8000万,上下班租用公交车接送员工,并免费中午用餐,又多支出近8000万,这些年几乎年年都亏损,企业领导正在想方设法采取措施扭亏。

这种案例在全国也很多,很多情况并不完全由企业决定,特别是国企,与政府主管部门不无关系。而这种不讲资金利用率与投资效益的投入,害己、害人、害国家。

这与西门子投资建厂的思维、观念完全不一样。

进一步我们再考察几家德国工业4.0领先企业,如:

德国菲尼克斯集团1993年在南京投资建厂,经过25年不断发展壮大,注册资金超过1亿美元,员工1600余名,年销售额20亿元,连续13年人均上交税收超过10万元。

德国倍福自动化有限公司(Beckhoff)1997年进入中国,年销售额超过15亿元。

承德热河克罗尼仪表有限公司是由德国KROHNE集团投资的中外合资企业,公司注册资本700万欧元,固定资产6000万元,每年实现销售收入超过5亿人民币,主要经济指标连续多年名列全国仪器仪表行业前列,是全国机械工业优秀企业。

这些企业全是务实地、一步一个脚印地发展壮大,丝毫没有好大喜功,追求工厂规模多大、智能化多么高超等“虚”概念。

这难道不是不同的企业文化、发展战略造成的差异吗?

(三)“弯道超车”发展为“换道超车”

现在有一些专家提出,利用“智能制造”、“大数据”、“人工智能”、互联网+等高新技术的应用,制造业可以用“换道超车”来缩短与发达国家的差距。

我认为这个命题可能是对的,但要有一定的条件,马克思主义哲学认为,“事物的发展,内因是根本,外因是条件”。

制造业中这种潜意识普遍存在,我在机械工业工作了一个“甲子”,最初的二十年从事机床工具行业工作,上世纪五十年代末六十年代初,通过举国体制的“精密机床会战”及“二汽装备会战”带动了机床工具工业的发展。

1963年随团到日本考察了数十家机床工具企业,经过“精密机床会战”我们已能生产五六十种产品,品种较为齐全,除三井精机的精密机床与量仪之外,我们精密机床的水平与日本相当,差距不大,一些齿轮磨、蜗杆砂轮磨日本都尚不能生产。

1972 年我随团到英国考察机床工具企业,大概也有二三十家。回国后时任部领导问我:机床工具行业与英国差距多大?我回答:大概20 年。

当时英国的机床铸件都采用树脂砂造型、电炉冶炼合金铸铁,砂型涂料用氧化锆(我们用炭黑)。精密机床与数控机床及三坐标测量机已在生产车间使用了。

到1978年改革开放开始,我随中国机械工业代表团访问欧洲,“机床工具”也是重点考察之一,回来后我仍认为还有二十年的差距。上世纪八十年代初通过引进技术、合作生产,对机床工具行业水平提高有很大的促进作用。

四十年改革开放过去了,国家把机床工具行业定性为完全的市场经济商品,经过在国内外市场的竞争,优胜劣汰后,相当一部分机床工具的国企被淘汰了,虽然有国家04专项的支持,剩下的仅有少数国企,如济南第二机床厂的锻压设备等在世界上有较强的竞争力,大部分不是破产就是处在严重的危机中。

当然新出现了一批像光洋、精雕、海天、大族激光、金鹭等新型民企,也许是希望之所在,但还需要相当长的历练。

企业领袖、管理人员、技术人员及工人需要数十年的经验积累与传承,这不是信息化制造或智能制造能完全解决的,因此部分搞信息化的专家在宣称可以“弯道超车”,这还需要实践来证明其科学性。

“弯道超车”最早好像是汽车行业提出来的,想采用研发生产电动汽车,实现汽车工业的“弯道超车”。这几年在国家政策鼓励下,电动汽车高速发展,产量居世界第一位,值得点赞。

但最后不要像燃油车想采用合资(目前进一步扩大开放,取消外资股比的上限)方式来发展我国自主品牌的轿车,证明“市场换不来核心技术”,红旗轿车的命运案例就足以说明这点。

回想1958年,在德国莱比锡国际展览会展出了第一台“红旗”样车,震动了西方国家与我自己,韩国当时还没有汽车工业。或许“红旗”的命运就是中国汽车工业自主品牌走过的曲折道路的缩影吧!

这大概是我们的企业文化与德国的企业文化之间的差异所造成的吧,要请教这方面专家学者!

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(四)新技术如何与制造业融合的误区

“机器换人”的口号应该有一个“度”。

前几年我到广东考察时听说,只要申请使用一台工业机器人,政府补贴30%的费用来奖励,据称全国很多省市区都有这样政策,只是补贴的金额不一样。

这样就一哄而起纷纷搞起机器人产业,最多时全国研发生产机器人的企业超过千余家,机器人工业园有数十家,多种机器人展会到处举办。

世界几大家工业机器人,如ABB、Fanuc、安川、Kuka、三菱等跨国公司在中国扩大投资建厂,布局全国多地,我们习惯于这种搞运动方式来发展高新技术,这种模式有利有弊。

在前几年发展新能源时,如风电、光伏发电,也是这种模式,至今虽然取得很大成绩,但产能远远大于国内外市场需求,导致低价竞争,恶性竞争,最后经市场机制的优胜劣汰,淘汰相当多的新能源生产企业,如光伏发电,曾雄居全国第一位的无锡尚德,为了挽救该企业,市财政投入数以亿计的人民币救急,这种社会资源的浪费如何制止呢?尚没有好办法。

再看SEWC西门子工厂,一期工程中,我就见到二台工业机器人,一台为台式小型机器人用于部装,一台是关节机器人用在装配液晶面板的生产线上。

西门子的专家称,针对目前SEWC的产品,经多年的经验评估采用托盘+滚动传递的方式运输中间产品更合适、更经济、更柔性。

据2018年统计SEWC全厂783人,其中蓝领工人达507人,占65%,不盲目追求无人化,采用适合品种多,换批频繁的生产特点的装备。一切考虑的出发点是质量与效益来决定采用何种适用先进技术。

我向西门子的专家提出:SEWC是不是算工业4.0智能制造的样板,您们对工厂前景是否采用“人工智能”技术?

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他回答是:

SEWC仅是工业3.X,尚未达到工业4.0的水平。SEWC暂不考虑使用“人工智能”技术,这是西门子上层决定的事。另外据专家说SEWC一期工程命名为全数字化工厂,二期、三期可能更先进些。

(五)是“数字化制造”还是“智能制造”

SEWC陪同参观的专家明确告诉我,该厂是全数字化工厂。最先进与最“拿手”的数字双胞胎技术,贯穿整个工厂的各个领域及生产过程。

产品设计、工艺设计、生产过程的优化全部采用三维模型仿真,优化进程非常直观。这些仿真数据来源实际上经过长期的积累和筛选。据称用三维仿真软件的理论值与实际值差距一般在20%以内,经过PDCA多次循环,可以缩小误差值。

我过去曾在工厂工作过十三年,这样海量的正确数据是无法想象的,但SEWC做到了,这是最难的基础工作,我们企业能自愿做吗?

(六)企业推进信息化的前提:“精益生产+先进适用工艺”、“准时化管理+科学化管理”

工信部提出推进“智能制造”的排序是:工业2.0 补课、工业3.0普及、工业4.0 示范,这完全正确。

对大多数企业来说,必须经历工业2.0 补课,补什么课呢?就是“精益生产+先进适用工艺”、“准时化管理+科学化管理”。

这是搞信息化绕不过的坎,否则“事倍功半”。

信息化管理的内容就是数字化、网络化,没有数字的网络,网络就没有作用,网络是传递数据的工具而已。

过去很多文章中我已阐明过,只有工业2.0 补课,才能得到企业全生产要素即人、机、料、法、环、测及上游产业链与下游客户需求的数据,建立数据库PDM这是一切信息化管理的基础。

这是一个长期积累的过程,也是数据去伪求真的过程,因为数据来源于工厂设计、工艺、生产、管理等方面数据与用户实践取得的正确的个性化数据。

PDM是企业的绝密资源与资料,也是很多长期积累的“Know How” 所在,因此工业2.0 的补课十分重要,这是工业3.0 乃至工业4.0 制造的基础。

(七)把质量与效益放在数字化工厂建设的首位

SEWC的数字化工厂建设基本要求主要包括四项:

1.速度:每年发布50种新产品,2.5秒生产一台产品,七天24小时达到99.5%交货率;

2. 柔性:每天完成160次转换应对800种不同产品;

3. 质量:每件产品质量情况完全透明化、可视化,质量达到6dpm-A,即过程质量为99.9994%;

4. 效益:产量规模提升4倍下,管理人员零增长,工人每小时效率增长20%。

这就是SEWC的数字化、网络化、或简称全数字化工厂的实际,可以明确的是,“数字化”是手段,提高产品质量、交货期才是目的!

千万不要盲目搞信息化制造,而且他们根本不谈该厂为智能制造工厂,不知为什么?请大家思考。

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