10分鐘看懂西門子數(shù)字化工廠!
揭開西門子數(shù)字化工廠的奧秘！
說到數(shù)字化工廠，我們就不得不提到另外幾個老生常談的概念，德國的工業(yè)4.0，美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，中國的智能制造。
各種專家關(guān)于這幾個概念的各種解釋能裝一火車皮，咱們要是詳細辨析這幾個概念，今晚就不用吃飯了，所以我們還是簡單點，幾句話把它說個大概。
● 市場1.0 ——自然經(jīng)濟：農(nóng)業(yè)社會是自給自足的經(jīng)濟，我生產(chǎn)我消費，偶爾拿兩個玉米棒子出去交換一下；
● 市場2.0 ——區(qū)域經(jīng)濟：大航海和蒸汽革命之后，人類建立起區(qū)域經(jīng)濟，區(qū)域內(nèi)大規(guī)模貿(mào)易，區(qū)域外小規(guī)模貿(mào)易，歐洲、亞洲、美洲等七大洲的概念都是在這個階段逐漸確立起來的:
● 市場3.0 ——全球經(jīng)濟：電力和信息革命大大降低了人們跨地協(xié)作的成本，全球經(jīng)濟建立起來，整個工業(yè)生產(chǎn)分散到全球的每一個角落，地球村的概念出現(xiàn)；
● 市場4.0 ——碎片經(jīng)濟：互聯(lián)網(wǎng)帶來的社群化，使不同社群間的價值觀差異越來越明顯，人們越來越難以相互理解，幾百年被整合起來的市場再次被打碎，形成眾多個性化需求。
為了適應(yīng)這個碎片化的新經(jīng)濟趨勢，傳統(tǒng)規(guī)模驅(qū)動的大工業(yè)生產(chǎn)，必須要變成數(shù)據(jù)驅(qū)動的小工業(yè)生產(chǎn)，這就是所謂第四次工業(yè)革命的源頭。
對于如何讓數(shù)據(jù)在工業(yè)中發(fā)揮作用的方法，世界各國吵吵嚷嚷，意見不一。
● 德國是最好的制造基地，它的“工業(yè)4.0”，更關(guān)注生產(chǎn)車間里的數(shù)字化，也就是生產(chǎn)過程的Smart。
● 美國是最大的消費基地，它的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，更關(guān)注最終產(chǎn)品的智能化，也就是產(chǎn)品本身的Intelligence。
● 而中國制造2025，有咱最大最牛政府的特點，更偏重政府產(chǎn)業(yè)政策的指導(dǎo)方向，也就是產(chǎn)業(yè)升級的Guideline。
把大象關(guān)冰箱需要三步，把工業(yè)4.0實現(xiàn)還要多一步，分四步走：
一是精益工廠，先要調(diào)理生產(chǎn)方法，提高整個工廠里人的管理水平和生產(chǎn)效率，這是工業(yè)工程師干的事。
二是透明工廠，用各種IT系統(tǒng)把調(diào)理好的生產(chǎn)管理方法固化在軟件里，這是IT工程師干的事。
三是自動化工廠，在經(jīng)濟條件約束下，用各種機器設(shè)備自動化取代人力，這是自動化工程師干的事。
四就是數(shù)字化工廠，基于同一個底層的數(shù)據(jù)庫，把所有的人、IT系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)連通在一起，為現(xiàn)實工廠在虛擬世界里建立一個“數(shù)字化雙胞胎”，這就是西門子、施耐德這些跨國巨頭在干的事。
下面的問題就是，數(shù)字化工廠怎么上呢？
這就跟我問你“互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型怎么轉(zhuǎn)”一樣，你討論20年也不會有結(jié)果，因為缺了一個行業(yè)的維度。
這世上沒有什么病都能治的仙丹，數(shù)字化工廠最重要的是辨證施治，行業(yè)不同，方案自然也就不同。
工業(yè)分為39個大類,191個中類,525個小類，中國所有類目都有，是產(chǎn)業(yè)鏈最全的國家，沒有之一。
所以要是挨個行業(yè)說，筆者可以錄一部《曉松奇談》，一年也說不完，所以咱們只按照大塊來歸類。
工業(yè)其實就分為兩個大塊，一個是離散行業(yè)，另一個是流程行業(yè)。
汽車、飛機、機床，這種先做出一個個零部件，然后組裝到一起的生產(chǎn)過程，就是離散行業(yè)。
石油、化工、鋼鐵，這類把原材料混合、分離、粉碎、加熱，批量或連續(xù)的方式進行生產(chǎn)的，就是流程行業(yè)。
再簡單點說，離散行業(yè)大多是物理組裝，流程行業(yè)大多是化學(xué)加工。
所以我們也就分這兩個大行業(yè)，來說說數(shù)字化工廠。
筆者參觀的成都數(shù)字化工廠，是生產(chǎn)PLC（可編程邏輯控制器）的，不懂是啥也沒關(guān)系，你就理解為一種電子產(chǎn)品，屬于一個典型的離散行業(yè)。
西門子成都數(shù)字化工廠
這里有一段精彩的介紹視頻
小編為您準備好了
↓
好，下面考考你，三個人分開畫一個雞蛋，各畫三分之一，如何保證三張圖能完美的拼在一起呢？
有點難吧，那如果是三萬個人呢？三百萬個人呢？
離散行業(yè)最大的特點就是，它真的很離散……
一個像飛機、汽車這樣復(fù)雜的產(chǎn)品，需要有幾十萬、甚至上百萬個零部件，不但整機要經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、制造工程、生產(chǎn)執(zhí)行和售后服務(wù)這幾個階段，每一個零部件也要經(jīng)歷這個過程。
任何一個階段出了問題，最后的產(chǎn)品可能都組裝不起來，所以這個研發(fā)周期很長，而且一旦生產(chǎn)線運行起來了，想換型號是很難的。
我們說做一家工業(yè)企業(yè)遠比做一家互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)難得多，就是因為工業(yè)的協(xié)作體系太大，產(chǎn)業(yè)鏈太長，即使企業(yè)內(nèi)部有一些管理系統(tǒng)，也就像是這一地雞蛋碎片，想把這個圖拼好實在是不容易。
數(shù)字化工廠的解決方案其實很簡單，你們仨，甚至你們?nèi)偃f人，都在同一張圖上，一起畫。
說的神乎其神，其實數(shù)字化工廠就是提供了一張底板紙，一個底層數(shù)據(jù)庫，然后把原來的一個個系統(tǒng)，研發(fā)、生產(chǎn)、制造、服務(wù)什么的都插進去，構(gòu)成一幅拼圖，也就是所謂的“數(shù)字化雙胞胎工廠”。
具體怎么做呢？
我們可以想象一個企業(yè)，從研發(fā)開始，到生產(chǎn)規(guī)劃、制造工程、生產(chǎn)執(zhí)行，這是一整個生命周期過程。
在這個過程我們從產(chǎn)品設(shè)計開始，研發(fā)部門把設(shè)計產(chǎn)品的元器件清單、組裝圖、測試條件這些信息放進一個數(shù)據(jù)庫里，第一步就完成了，一個1.0版的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型就做好了。
接下來到了第二步，生產(chǎn)規(guī)劃部門，如果我們還用剛才那個數(shù)據(jù)模型，內(nèi)容就不夠了，因為那里只有設(shè)計參數(shù)，而沒有生產(chǎn)參數(shù)。所以我要繼續(xù)輸入如何把產(chǎn)品生產(chǎn)出來的數(shù)據(jù)，比如工藝流程、質(zhì)量標準這些東西，這個數(shù)據(jù)庫就自然擴大了，變成了數(shù)據(jù)模型2.0。
到了第三個部門，制造工程部門，要對生產(chǎn)機床進行編程，各種自動化組態(tài)、程序調(diào)試，把制造環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進一步的擴大，形成數(shù)據(jù)模型3.0。這個過程中我可能還需要從ERP來調(diào)用生產(chǎn)訂單的信息，從PLM得到產(chǎn)品設(shè)計信息，然后還要從物流系統(tǒng)得到物料信息，把這些綜合在一起和生產(chǎn)線進行互動形成生產(chǎn)，這個環(huán)節(jié)就是運營管理。
就這樣，一步一步，從1.0到N.0,這個數(shù)據(jù)模型會越來越大，它從頭到尾都是在一個數(shù)據(jù)庫中不斷擴展起來。以前是各畫各的紙，然后根據(jù)一個標準拼起來，現(xiàn)在是大家都在同一張紙上畫，一筆一筆添上去，由“接下來……接下來……”變成“一邊……一邊”，這個數(shù)據(jù)模型就是虛擬工廠，當虛擬工廠和真實工廠實現(xiàn)了互動和同步，一個數(shù)字化工廠就形成了。
具體到一個數(shù)字化工廠的形態(tài)，其實沒有什么黑科技，就是生產(chǎn)控制的自動化系統(tǒng)、制造執(zhí)行的MES系統(tǒng)、財務(wù)管理的ERP系統(tǒng)、產(chǎn)品生命周期管理的PLM系統(tǒng)，基于同一個底層的數(shù)據(jù)模型，根據(jù)需要缺哪個補哪個，僅此而已。
▲（離散工業(yè)數(shù)字化工廠）
那它的好處在哪里呢？
舉個例子來說，我們要造一部錘子手機（抱歉我是羅粉，我要義務(wù)做個廣告挺那個胖子一下），這就是一個典型的離散制造。
在傳統(tǒng)的手機制造業(yè)里，我們怎么做手機外殼呢？
第一步對外殼進行設(shè)計，設(shè)計完之后我們要做一個模具，模具設(shè)計完了以后要做出一個真實的模具來，然后再對模具注塑，注塑完了以后才能生產(chǎn)出塑料外殼。
那么數(shù)字化工廠要怎么做？
外殼設(shè)計完了以后直接生成CNC數(shù)控機床程序，CNC程序直接灌注到加工機床，加工機床直接會做出來外殼，節(jié)省了步驟，提高了靈活性，縮短了產(chǎn)品上市時間，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，這就是數(shù)字化生產(chǎn)方式的好處。
對于數(shù)字化工廠這個領(lǐng)域，離散行業(yè)要更成熟一些，流程行業(yè)基本還在探索當中。
離散工業(yè)主要以組裝和物理加工為主，它的生產(chǎn)過程需要控制的更多是時間、位置這些參數(shù)。而流程工業(yè)通常是一個連續(xù)的化學(xué)變化，需要控制的主要是溫度、壓力、流量、液位這些，它的數(shù)字化底層邏輯和離散行業(yè)其實大同小異，只是說籌建對象不一樣，用的工具當然也有一點區(qū)別。
西門子在流程工業(yè)的數(shù)字化方案主要是兩點，一體化工程和一體化運維。
流程行業(yè)是連續(xù)制造，每個環(huán)節(jié)之間都相互影響，嚙合在一起，所以一旦建廠完成之后，通常不會改變生產(chǎn)的主產(chǎn)品，最多就是換換配方。所以在流程工業(yè)里，數(shù)字化工廠的實施對象主要還是新建工廠，老廠的改造相對要困難一些，經(jīng)濟效益也不明顯。
流程工業(yè)的建廠過程中，往往需要更多的一些配合，尤其是企業(yè)和企業(yè)之間的配合，比如新建一個煤化工廠，有一個業(yè)主，一個設(shè)計院，一個EPC（總包商），這三個公司需要在一起協(xié)同工作，以前通常是各自用各自的系統(tǒng)，相互之間通過簽技術(shù)協(xié)議來保證數(shù)據(jù)的一致。
但是一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)的改動，就要反復(fù)的重新簽技術(shù)協(xié)議，筆者在負責(zé)鋼鐵行業(yè)時，最頭疼的就是業(yè)主修改了某一個設(shè)備參數(shù)，這樣我們其他人就是談判好幾輪，簽一厚達技術(shù)協(xié)議，這個工作量是巨大的。
西門子所謂的“一體化工程”，就是提供一個軟件的平臺，叫做“COMOS”，讓這三方都可以在同一個平臺上來設(shè)計、調(diào)試、和隨時調(diào)整，這樣就大大減少了各種文檔管理帶來的錯誤和風(fēng)險。
跟離散工業(yè)更注重工廠內(nèi)部的縱向集成和圍繞一個產(chǎn)品生命周期端到端的集成相比，流程工業(yè)的一體化工程更關(guān)注企業(yè)間的橫向集成。它就不僅僅是一個工廠車間的數(shù)字化雙胞胎了，而是一個協(xié)作體系的數(shù)字化雙胞胎。
接下來就是一體化運維。
剛剛那個COMOS軟件，還可以把設(shè)計數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入到未來運行的大腦DCS中間去，來減少DCS中的編程工作量。在DCS安裝完成之后，這個數(shù)據(jù)又可以直接交給運營管理方，在運營過程中間如果出現(xiàn)任何問題，你就可以很快地返回到設(shè)計部門，找到問題的原因，提高運行維護的效率。
此外，你還可以根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)，直接通過仿真軟件做出一個虛擬工廠，在虛擬環(huán)境里進行設(shè)備調(diào)試和試車，甚至可以通過虛擬現(xiàn)實頭盔走進工廠進行巡檢維護。
當虛擬調(diào)試很順利時，我們就可以把整個設(shè)計方案交給業(yè)主了，現(xiàn)在我們交給業(yè)主的不再是一大摞圖紙，而是數(shù)據(jù)化的交付，用戶在上面可以直接構(gòu)建運行維護系統(tǒng)。
工程設(shè)計和運營維護原來是完全不相干的兩個系統(tǒng)，現(xiàn)在通過數(shù)據(jù)化交互一個橋梁把它聯(lián)系在一起，這就是一體化運維。
從上面的過程你就能看出來，流程工業(yè)數(shù)字化工廠的關(guān)鍵，是設(shè)計院在設(shè)計時就要采用數(shù)字化軟件，這樣后面的虛擬工廠仿真、系統(tǒng)運行維護才能實現(xiàn)。它不同于離散行業(yè)可以像拼圖那樣修修補補，必須在工程的初始就采用數(shù)字化的底層，否則后面的邏輯都無法實現(xiàn)。
也正因為這個，其實流程工業(yè)的數(shù)字化工廠發(fā)展是比較慢的，原因很簡單，中國的設(shè)計院普遍認為設(shè)計方案是自己的核心Know-How，怎么能隨便交給客戶呢？這就是一個文化的問題了，非一兩日能夠解決。
數(shù)字化工廠，其實不是什么黑科技，無論專家們怎么忽悠，其實它所有的技術(shù)都是現(xiàn)成的。即使像西門子這樣的巨頭，也只是把這些現(xiàn)有技術(shù)重新組合到一起而已。
我這次去成都時也注意到，西門子的成都工廠，是復(fù)制德國的西門子安貝格工廠而來的，它是一個全新的工廠，沒有歷史包袱，而且全套生產(chǎn)方法都來自于德國一百多年的積淀，每一處細節(jié)都透著工業(yè)之美，讓人嘆為觀止。
但是對于國內(nèi)大多數(shù)歷史包袱很重、生產(chǎn)方法落后、制造文化保守的制造企業(yè)來說，數(shù)字化工廠不是萬能藥，上這個項目一定要慎重。任何一種科技，如果不加上財務(wù)這個維度，就不能算是商業(yè)，需要綜合考慮成本、投資回收期、投資回報率這些問題。
另外，數(shù)字化工廠的軟件再牛，它也只是個工具，輔助的是你原來線下的工作流，如果你的精益工廠和透明工廠還沒有完成，就算把最好的軟件全用上，也就是個擺設(shè)而已。
數(shù)字化其實沒有能不能做的問題，只有到?jīng)]到時間做，值不值得做的問題。
以上就是100唯爾(100vr.com)小編為您介紹的關(guān)于西門子的知識技巧了，學(xué)習(xí)以上的10分鐘看懂西門子數(shù)字化工廠!知識，對于西門子的幫助都是非常大的，這也是新手學(xué)習(xí)機電專業(yè)所需要注意的地方。如果使用100唯爾還有什么問題可以點擊右側(cè)人工服務(wù)，我們會有專業(yè)的人士來為您解答。
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