西门子敏捷实践,抢占市场先机

西门子敏捷实践显示:想要在这个市场抢得先机,一方面需要通过不断的迭代,来实现效率的最大化;另一方面还需要多个业务部门,多企业协同作战,为客户提供从策略制定到落地执行的全链服务。

5600种原材料,每天使用1000万个元器件,生产超过38000片产品。这就是西门子工业自动化产品成都生产研发基地(下称SEWC)的日常。

这个启用于2013年9月的工厂,是当时西门子全球第二个数字化工厂,也是西门子在德国以外的海外地区建立的第一个数字化工厂,目前为西门子的两个物流中心进行全球供货。每天都有几千箱的原材料进入这个工厂,同时也有几千箱的产品从这里出货,每年生产可编程逻辑控制器400万台,和人机界面50万台。

去年,SEWC被世界经济论坛评为“全球九家最先进的工厂”之一。在过去的几年中,这家工厂的数字化程度一直在不断提高,在配料、传输、检测等环节上,已经实现了高度自动化。因而,与去年相比,SEWC的工人占比下降了近1/3,相比同类型的工厂人员最多可节省50%,而研发人员的占比则在过去几年中持续上升。

这样的一座数字化工厂,是西门子在全球的示范田,也是西门子在中国工业互联网、工业数字化领域的前哨站。从SEWC的日常,我们得以窥见西门子在IoT领域的思考,西门子在工业数字化领域实战经验,以及西门子对现下如何做好工业数字化给出的答案。

做好自动化并不仅仅是买几个机械臂就够了的

西门子的成都数字化工厂恐怕与许多人想象中到处“黑科技”、满场机械臂飞舞的画面,并不完全一致。对这座工厂更好的一个描述,应该是一个人与机器,基于最经济的选择,进行配合的混合体。

西门子SEWC生产现状
西门子SEWC生产现状

“一个工厂的自动化程度的高低,是由加工对象决定的。”西门子工业自动化产品成都生产研发基地总经理李永利对「深响」介绍道。加工对象对于工艺的要求,才是决定工厂自动化程度高低的关键,将两个生产不同产品的工厂强行放到一起进行自动化程度比较,实际上是没有意义的。

而同时,对于一个工厂而言,自动化也并非等同于先进。在工业制造的场景下,更重要的是看最终生产结果实现的过程中,如何实现效率以及经济效益的最大化——如果自动化的研发成本太高,或是现阶段无法实现与人工同等的效率,那么短期内强行自动化,意义并不大。

目前,得益于数字化手段对流程效率的不断提升,SEWC总产量增加了4倍,但白领员工数量零增长;蓝领工人生产效率年均提升25%;研发人员持续投入,相比2年前增长1倍多,这就是自动化释放了人力之后,所能带来的企业人力结构的变化。

在西门子成都数字化工厂,每一个原料在入厂时都会被赋予一个身份标签,接下来,自动喷码机会将代表产品序列号的条码喷印在产品上 ,物料使用时SIMATIC IT系统会关联物料、工位以及产品的信息,确保生产可追溯性 。PLM、MES、ERP等数字化系统和平台无缝集成,为工厂快速、灵活、高质量、高效的生产提供了保障。

在这个过程中,进货的过程仍旧需要人工的操作,但在原材料进入SEWC高达18米的立体仓库之后,物流管理的过程就已经是完全自动化的了。“原材料仓的自动化水平不是其最大的亮点,”李永利表示。“真正的亮点是物流系统与MES和ERP无缝集成的数字化水平。”

SEWC现场
SEWC现场

在SEWC,物流系统能够实现准时、准点、准量、准料的供应原材料。生产线通过电子看板实现虚拟工厂与现实工厂的交互,在生产物料需要补给时,通过系统向自动化仓库发出领料需求,仓库的自动化拣货机会及时启动,从立体化货架中准确捡取物料。它还会及时查询原料的入库时间,确保先进先出。在原材料运至生产车间前,整个过程不需要人的参与。

除了物流管理的环节以外,测试环节也是一个高度自动化的典型环节。测试对于SEWC是一个关键环节,每一个产品都要上电跑一遍,确保所有功能都没问题才能出厂。但同时,这也是一个对个人能力要求不高,且极度枯燥乏味、消耗耐心的工作环节,也因此成为了一个非常适合自动化的环节。

目前在SEWC,测试环节已经完全由机械臂自动化完成。

测试环节也体现了西门子在工业数字化上的另一个关键思路:通过不断的迭代,来实现效率的最大化。

测试机械臂最初的版本,会在将产品从箱子中取出,再插上测试机的过程中,产生晃动,这就增长了插拔的时间。在第二代的机械臂上,抓手被优化了,保证产品插拔的过程中不再会出现晃动,实现了生产效率的大幅提高。

除此之外,在机械臂的摆放位置、两台机械臂同时操作时配合的时机等方面,西门子团队都通过数字化双胞胎等技术做了多次的测算和尝试,通过不断的优化得出相对以往效率的更优解。这个不断优化的过程,也同样是基于生产过程中数据的积累,和研发团队对数据的分析及研判才能得以实现。

在SEWC的二层,有一面同步了西门子MES系统的展示墙。基于MES系统,可以实时显示质量看板,看到在生产过程中,产品所历经的上百个信息采集点中,所采集到的产品状态、质量问题,以及不同唯独的质量统计信息。这样的数据也同时能通过工厂内的多个操作台查阅、调取。

“创造不是有人就够了,需要有工具,而工具使用的越久,基础数据积累越多,就越有价值。”李永利在SEWC现场对「深响」表示,“从大到强,是需要有过程的。”基于这样的思路,SEWC在过去的5年内,工厂产量增加了4倍,并这个过程中,逐渐积累、构建出了自己在工业数字化领域中的方法论。

西门子IoT布局

实际上,从全球范围内来看,西门子在工业数字化领域的野心也很大。

早在14年,西门子就宣布了“公司愿景2020”,给出了专注于电气化、自动化和数字化领域的发展方向,并以30亿欧元,将手上博西家电50%的股份出售给了合作伙伴博世集团,彻底退出家电行业。

而在去年8月,西门子又发布了“公司愿景2020+”,并在此战略下进行了新的架构调整,设立了三个“运营公司”和三个“战略公司”。

三大运营公司构成了西门子的主体业务,包括覆盖油气及能源业务的油气及电力集团(GP, Gas and Power),以数字工程及楼宇科技业务为主的智慧基础设施集团(SI,Smart Infrastructure),以及以工厂业务的数字工业集团(DI,Digital Industries)。其中,西门子在近期宣布,油气与电力集团将被拆分独立上市。

三大战略公司则均由西门子持有大量股权,包括主营风机制造的西门子歌美飒,已经独立上市的西门子医疗,以及原计划与阿尔斯通合并的西门子交通业务(受到欧盟反垄断调查,合并未成功)。

在这三大运营公司和三大战略公司之外,西门子还收购了低代码应用开发平台mendix公司,建立了物联网服务事业部(IoT Services),以进入物联网集成服务市场。

但工业数字化概念之广博,目前实际上是一个由西门子的IoT、数字工业集团在内的多个业务部门,协同作战的业务。

西门子股份公司首席运营官博乐仁博士,就曾在西门子今年的西门子中国创新峰会上表示,当西门子为客户推进数字化战略的时候,会由物联网服务部门介入,为客户提供咨询,基于客户此前初步获得的一些经验,结合当前的能力提升需求,提出符合客户要求的数字化战略。在此基础上针对生产场所开展原型设计,帮助客户集成OT和IT,并指导在特定的制造场所中如何使用西门子的平台。

西门子IoT布局
西门子IoT布局

这意味着,这是一个跨咨询、原型设计、集成的综合性业务。它始于咨询,但同时也会跨不同业务线,集成西门子所能提供的设备产品,以及如MindSphere这样的工业物联网操作系统,为客户提供从策略制定到落地执行的全链服务。

同时,为了更好地把握各种工具和方法,从而使整个系统运转起来,发挥作用,西门子目前也在中国与不少云服务商、ERP服务商结成了合作伙伴们,自己负责居中核心的IoT领域,将其他方面交给了合作伙伴。去年7月,西门子就宣布了与阿里云的合作,并于今年开始推出部署于阿里云的MindSphere平台。

阿里云上的MindSphere
阿里云上的MindSphere

MindSphere是一个西门子2016年推出的、基于云的开放式物联网操作系统。利用MindSphere,企业可以管理资产、收集现场设备数据、数据可视化,以及数据分析等多项能力。

基于这样的一个底层操作系统,西门子在软件上的布局得以再进一步。虽然现在在西门子850亿欧元的收入中,软件仅占到了45亿,但软件业务已经成为了西门子战略中新的营收增长点。

“未来我们会加强独立软件业务以及与新业务模式相关的软件业务,比如我前面提到的服务和运营的数字化。这将是一项由软件驱动的新业务,比如我们不再卖列车,而是卖运力、运行时间和交通能力,从而创造出一种新的商业模式,只能通过合适的软件来实现。”博乐仁博士表示。

“因此,对西门子而言,软件的角色第一,在于稳步增长——它是西门子目前增长最快的业务之一;第二,它是一个赋能因素,能够为更多的硬件业务和新业务赋能,越来越多的运算能力向车间层倾斜。

软硬件之间是一个互动的关系,软件的增长,又将直接推动西门子在硬件设备,以及IoT业务上的加速发展。在西门子的“公司愿景2020+”相关公告中也曾提到,预计2025年之前,物联网集成服务市场的年增长率将达到10%到15%,西门子则计划到2025年在这一领域雇佣约1万名员工。

西门子的中国本地化战略

对于西门子的IoT业务目标而言,中国市场十分关键。目前,中国是西门子在德国之外的第二大市场,2018财年西门子在中国的总营收达到了81亿欧元。

西门子在华拥有超过3.4万名员工,其中有有5000名研发和工程人员。同时西门子也在跟中国高校开展产学研联动,两年前就和清华大学合作建立了机器人联合研究中心,未来还将在能源互联网技术和应用方面达成合作。

在北京、上海、苏州,西门子已经建立了三个中国研究院,同时在青岛、无锡、武汉还有三个创新中心。此外,今年中国还将拥有西门子在海外市场的第一个AI Lab。

除了研发力量以外,西门子在国内智能制造方面同样布局已久。西门子早在11年就在成都高新区启动了工业自动化产品生产及研发基地,13年SEWC落成投产。2016年12月西门子完成了SEWC第二阶段的扩建,目前已经开始了第三阶段的工程。

同时,西门子还陆续启动了同样在成都的西门子工业软件全球研发中心,和西门子智能制造成都创新中心的建设项目,项目总规模约10亿元人民币,目前这两大中心都已启动运行。

航天科工下属企业航天电器/航天云网和西门子共建的航天电器智能制造样板间
航天科工下属企业航天电器 航天云网和西门子共建的航天电器智能制造样板间

这些投入,都为西门子在中国工业互联网浪潮中,获得一席之地,做出了准备。不过,工业互联网的红利之下,这个赛道也将越来越拥挤。除了如联想等同在制造业有所耕耘的本土企业以外,原先在消费互联网领域为主的BAT等企业,近年来也喊出了产业互联网的口号,希望在这个浪潮中分得一杯羹。

去年的第五届世界互联网大会“工业互联网的创新与突破”论坛上,工信部副部长陈肇雄也曾指出,目前我国有一定行业区域影响力的工业互联网区域平台超过50家,工业设备连接数量超过10万台套。工业互联网产业联盟成员也已增至900余家。

随着工业互联网发展愈发成熟,想要在这个市场抢得先机,还需要跑得更快。

作者:马小军

原文来源:深响

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