西门子成都数字化工厂是否已经完全实现了工业4.0？

西门子成都数字化工厂是全球第二个数字化工厂，是位于德国安贝格的西门子电子工厂的姊妹工厂，正式名称是：西门子工业自动化产品成都生产研发基地。接待我们的是该基地的副总经理李永利先生。他曾经于2011年3月至2014年9月在安贝格工厂担任副厂长，具有十分丰富的实践经验。

西门子成都工厂成立与2013年9月，员工370余名，其中工人100多人，每天工作三班，生产西门子工控产品，包括PLC、人机界面、工业PC等，总面积3.53万平米，其中生产区域3100平米。目前已完成了一期工程，还预留了后面两期工厂的用地。全部建成后，生产区域面积将达到1万平米。该工厂生产的产品既有面向中国国内客户的，也有出口国外的产品。良率达到了惊人的99.9985%，准时交付率达到98.8%。

▲西门子工业自动化产品成都生产研发基地

副总经理李永利先生（左）和戴霁明经理

李总首先介绍了西门子的愿景：尽善尽美为客户。他强调西门子的战略方针是：质量第一、准时交付和创新，可持续的企业文化。他认为对于工业产品而言，质量非常关键，例如风电产品是无人值守，维修非常麻烦，因此，必须确保将质量作为首要目标。

质量的要素包括制造质量、研发质量和原材料的质量。在制造过程，手工操作是容易产生质量问题的关键要素，机器可以帮助人不犯错误，在成都工厂的生产线上，设计了自动防呆系统，零件盒的指示灯可以工人所需安装的零件，避免误操作；通过研发与制造紧密配合，可以规避很多质量问题，例如进行防呆设计；而对于原材料质量，需要推进质量追溯，确保过程数据全程有记录，可以追溯到原材料的批次。

▲西门子成都数字化工厂的电子组装生产线

李总指出，西门子成都工厂有50多名研发人员，这样可以更好、更迅速地满足本地客户的需求，实现研发和生产的无缝连接。因为在新产品研发与生产过程中，产品会不断修改，会存在不同版本在生产过程切换，以及多个版本的产品同时生产的问题。

西门子的工控产品在研发过程中，采用了Siemens PLM Software的全线产品，包括Teamcenter、Tecnomatix、NX等，实现了产品设计数字化、产品仿真、制造过程仿真和产品全生命周期管理。在西门子成都工厂，产品的基础数据在PLM系统当中，元器件的数据一旦更新，则会自动映射到ERP系统当中，更新材料的采购价格，并通过MES系统更新制造过程中的原材料信息。有些原材料对应的生产工艺有变化，则也会通过系统之间的无缝集成，自动更新。

▲西门子成都工厂的柔性混流装配线

何谓数字化制造？李总旗帜鲜明地指出，数字化制造不等于全自动化。他认为在未来十到二十年，主流的制造方式将是人机结合。数字化制造的价值，并不是完全用自动化设备取代人，而是帮助人。例如，拧紧螺丝这个工作，人的优势是灵活、柔性强，可以快速定位，而用电动力矩扳手，可以保证达到工艺和材料要求的拧紧力矩。

这种方式在多品种小批量的生产模式中，是很实用的。而如果要实现全自动，则需要频繁变更数控程序。他强调，自动化替代人是趋势，但提高效率是核心要素，而不是成本，质量是关键。高质量并不意味着一定需要高成本，自动化的管理与决策实际上比自动化制造更能够降低成本。

▲西门子成都数字化工厂的自动防呆系统

李总认为，数字化制造另一个重要价值是提高效率。中国制造企业更多地是考虑如何控制成本，而西门子更重视提高效率。通过效率的提高，可以在人工成本不增加的同时，增加产能。例如，西门子安贝格工厂1990年投产，当时是1万平米，1000名员工。25年之后，产能翻了七番，但面积和人员没有增加。安贝格工厂的产品有几百种，每个订单都包含多种产品。

因此，西门子成都工厂综合应用了SAP ERP系统和西门子SimaticIT MES系统。ERP系统接到订单之后，自动告知补库，自动计算物料消耗。如果在生产过程中，有一个元器件有问题，则系统会自动停止使用了该器件的产品生产，这些工作可以替代很多白领。

例如整个西门子成都工厂的仓库管理人员只有12个人，每个班次只有4个人。所以，未来企业的管理，可以更多的通过使用软件来替代管理人员。西门子在苏州和德国纽伦堡的仓库与生产通过MES系统紧密联系。西门子成都工厂大部分设备是自动采集数据，也大量应用了RFID。在生产过程中，如果数据没有完成采集，流程就通不过。设备的状态，如贴片机和烘箱，通过工业以太网来进行数据采集。

▲西门子成都数字化工厂柔性装配线的员工工作台

西门子成都工厂的戴霁明经理带我们实地参观了工厂的生产现场和立体仓库。生产现场面积不是很大，工人也不多，设备布局很紧凑，自动化程度很高，这是我的第一印象。

在厂区的参观通道旁边，通过一面展示墙展示了西门子数字化工厂的数字化研发、数字化生产、数字化物流和数字化质量管理体系。其中，质量看板通过西门子的MES系统可以实时显示质量看板，通过不断钻取，查询出现质量问题和不同维度的质量统计信息。另一个屏幕则显示了对制造与装配过程的仿真。

生产现场在大楼的二层，现场有两条前道工序，主要是电路板组装生产线。中间通过自动化的立体中转库，将已加工好的电路板和其他零部件转送到后续的五条产品组装生产线，完成产品的装配和包装。在各个关键工序设置了电子看板，生产过程大部分是自动化，员工更多地工作时在处理异常情况，监控设备运行，进行产品的复检等。戴经理介绍，生产场地的地面有很多圆孔，设备的线缆通过圆孔转到地板下面来连接，便于灵活调整设备的布局。

令我印象最深刻的是，整个生产过程是无纸化的，而且实现了混流生产。产品组装的生产线布局是在中间的循环导轨两侧布置了装配各种元器件的设备。导轨上有标准的托盘，托盘上面是半成品，每个产品都不一样。MES系统会自动根据生产工艺，将托盘从导轨转移到设备的导轨上，将产品移动到某台设备之中完成相应工序。这种混流生产的模式用于工控产品的生产效率极高。我认为，标准化、系列化和模块化设计是实现电子产品混流生产的基础。它不同于汽车行业总装的混流生产，具有很强的灵活性。大部分设备是自动生产，个别工位采用人工。我想这就是权衡了人和机器各自的优势之后的最佳选择。

参观完生产线之后，我们实体观摩了立体仓库。该仓库高达18米，运动控制精度很高，实现了物流管理的全自动，通过生产订单驱动，到自动仓库取货和补货。成品并不进入该仓库，而是装配和包装完了直接发运。

通过此次观摩，我初步领略了西门子数字化工厂的内涵：

1）从产品研发、订单处理到生产调度、数据采集，通过多个信息系统的无缝集成实现闭环；

2）通过数字技术的应用，实现高效率、高质量；

3）通过MES系统和柔性的生产线，实现电子产品的混流生产；

4）通过人机协作，实现高效生产。

在参观过程中，我不断在回味工业4.0的核心CPS（Cyber Physical System）的含义。的确，CPS需要实现信息系统之间，信息系统与人、信息系统与设备之间的互联。

那么，西门子成都工厂是否已经完全实现工业4.0？ 我想，答案实际上是：工业创新是一个长期的持续改进的过程。工业4.0是一个愿景，不论是西门子还是其他的工业巨头，都在不断改进，结合自身的产品特点，寻找一条走向工业4.0的路线图。