探秘西门子工厂 最接近工业4.0的企业在做什么？

在数字化浪潮的推动下，技术平台成为推动工业发展的核心力量。如今，要走向“工业4.0”的舞台中央，企业必须建立强大的技术基础。三年前，德国在汉诺威工业博览会上展示了其前瞻性的战略视野，提出了引领第四次工业革命的“工业4.0”概念。这一理念迅速风靡全球，引发了广泛的探讨和实践热潮。美国企业不甘落后，开始积极推广工业互联网。而中国正经历经济结构转型，推出“中国制造2025”，旨在跟上这场全球工业革命的步伐。

“工业4.0”被视为继蒸汽技术、电力技术、信息技术革命之后的全新阶段。它描绘了一个未来工厂的美好蓝图：在这个场景中，人类、工件和生产设备能够相互沟通，生产线全面网络化，自主控制生产过程。这不仅将显著缩短研发周期、提高生产效率、提升产品质量、减少资源消耗，还将实现经济效益最大化，更重要的是，从大规模批量生产转向满足个性化需求。

在全球范围内，西门子与通用电气被认为是“工业4.0”领域的领军企业。但专家指出，西门子在工厂生产方式的变革上更为深入，更接近“工业4.0”的核心要求。这家拥有近170年历史的德国工业企业正在进行一场由硬到软的转变，将信息技术作为业务主驱动，集成全球先进的生产管理系统和软硬件技术。尽管西门子表示要在2030年才能真正步入“工业4.0”，但其经验和做法对中国企业仍具有借鉴意义。

在德国巴伐利亚州东部小城的安贝格，有一座电子制造工厂被称为欧洲乃至全球最先进的工厂之一。这座工厂依赖自动化系统提高效率，自投产以来，即便生产面积和员工数量保持不变，产能却提升了八倍。Simatic控制器是工厂生产的核心产品，它们被用于控制机械设备和实现生产过程自动化。这些控制设备不仅在这座工厂内被大量生产，还控制着自己的生产线，实现了高度自动化。

在安贝格工厂内部，生产线上的工件有自己的“名称”和“地址”，在虚拟环境中进行规划，并在生产线上自动流转。工件在传输线上的分岔路口会暂停以识别去向信息，然后前往正确的生产线或工艺过程。加工过程中，所有相关数据都储存在“数字化产品记忆库”中，以便追踪每个生产步骤。这种高度自动化的生产方式大大提高了产品合格率，降低了生产成本，展现了“工业4.0”的巨大潜力。当工厂的设备需要补充物资或维护时，系统会自动记录所需资源数量并及时更新库存信息，以确保在故障发生前进行及时补给。这种预先警告机制，不仅减少了停机时间，还提高了生产效率。

在安贝格工厂，人与机器的合作展现了一幅和谐的画面。尽管自动化覆盖了75%的生产流程，但人工仍是不可或缺的一环。工人们手工安装印刷电路板，为生产线的启动注入第一道力量。生产线上的工业机器人手臂，来自美国的自动化生产商Adept，它们精确地在小型透明玻璃工作间中为工件装载元器件，展现出现代工业的精准与高效。

即便在自动化程度如此高的环境中，安贝格工厂依然强调人的价值。Christoph表示，人类的创造力、经验以及对实际情况的评估能力，是目前机器人无法完全替代的。考虑到机器人的发展现状和成本因素，安贝格工厂暂时无法全面引入更多的自动化作业。

在西门子推动的“工厂数字化”进程中，不仅仅是自家的工厂在变革，他们还为传统企业提供了全套的数字化解决方案，助力其向数字化方向转型。这种转型在德国啤酒行业得到了生动的体现。

以拥有600多年历史的Spaten Brewery为例，其生产的啤酒畅销全球。酿造过程的复杂性和人为因素的不确定性，使得保证品牌口感的一致性成为挑战。为了解决这个问题，西门子的自动化解决方案发挥了重要作用。通过精准控制糖化和发酵过程中的各项参数，人为出错的可能性被降到最低，确保了啤酒品质的稳定性。

西门子为啤酒行业提供的BRAUMAT过程控制系统，是一套全集成控制系统，具有批次管理和配方管理功能。在Spaten Brewery的应用中，这套系统不仅降低了成本、提高了产量，还通过记录和分析生产数据，为食品安全提供了保障。

为了实现预期的控制和监测功能，啤酒厂在生产线的各个环节安装了Simatic控制器。这些控制器实时接收、记录、计算生产数据，并将其传输到监控面板。这样一来，操作员可以通过监控生产线上传送出来的实时数据，及时发现并处理生产中的偏差。

对于不同的产品需求，BRAUMAT系统通过灵活的图形化配方编辑和基于批次的订单管理来实现。工艺工程师可以调整工艺参数，定制生产流程，从而满足市场的个性化需求。这套系统已经进入中国市场，并在百威英博武汉工厂取得了显著的应用效果。

在今年的汉诺威工业博览会上，西门子展示了其数字化企业解决方案，包括NX、PLM、MES等软件套件。这些解决方案对企业的产品生产流程进行全面数字化管理，从设计、工程到测试和生产都在数字化企业平台上高效实施。通过虚拟设计，企业无需生产样品即可进行产品研发和测试，大大节省了资金和时间。MindSphere（西门子工业云）作为数字化企业软件套件的新品推出，更是为企业带来了更高效、更智能的数字化解决方案。在这个工业数据开放的时代，机械设备制造商和工厂建造者们可以通过一款名为“MindConnect Nano”的数据网关，将关键设备乃至整个工厂的数据无缝对接至MindSphere平台。这不仅让他们能够监测全球范围内的设备机群，以便提供更加高效的服务，减少设备停工时间，更为他们开创了全新的商业模式可能性。当前，该平台已经完成内测，正在步入公测阶段。

虽然“工业云”的概念在行业内已经屡见不鲜，美国GE、PTC、IBM、惠普，德国SAP，以及中国的华为等公司都已经推出了类似的产品，但如何确保大量企业和产品数据在云端传输过程中的安全性仍然是一个备受关注的问题。对此，西门子数字化工厂集团首席技术官Bernhard Quendt明确表示：“我们始终确保客户的数据安全，只与客户希望连接的对象保持连接。”他强调，西门子会根据实际需求来连接设备，而非盲目连接所有设备，同时会帮助客户确定哪些数据可以开放。

尽管西门子承认没有绝对的计算机系统安全，但他们仍然会尽最大可能降低网络安全风险。在这个以平台为核心的时代，任何数字服务都需要一个强大的技术平台作为支撑。平台的搭建不仅是企业走向“工业4.0”的基础，更是其核心竞争力所在。

西门子将其远程分析和维护服务都融合在一个名为Sinalytics的平台上。这个平台集成了数据集成与分析、联网和网络安全等所有必要的技术组件。通过Sinalytics，西门子能够对其安装在世界各地的系统进行远程监控和服务。例如，西班牙铁路公司Renfe使用Sinalytics进行预测性维护，成功将列车准点率提升至99.9%。

与此GE的数据监测分析过程则通过一个名为Predix的软件操作平台进行。这个平台能够将各种工业资产设备和供应商相互连接并接入云端，为其提供资产性能管理和运营优化服务。例如，在油气领域，Predix平台通过置入大量传感器和自主研发的分析软件，帮助油气运营商实时监测管道的安全指标，一旦数据超标立即发出预警。

中国正致力于智能制造的发展，但在这方面与西门子、GE等国际大企业还存在较大差距。对此，专家左世全认为，当务之急是搭建技术平台。他建议可以主导现有的软硬件提供商和系统集成商形成联盟，共同建设自主研发的技术系统，并攻克标准化和应用问题。

在此次汉诺威博览会上，虽然有许多中国企业参展，但除了华为和富士康等少数知名企业外，大多数企业的展位都显得相对冷清。与此相比，西门子的展区占地3500平方米，还得到了美国总统奥巴马和德国总理默克尔的站台支持，形成了鲜明的对比。这也反映出中国企业在智能制造领域与国际大企业的差距。左世全认为，企业在发展智能制造时有心乏力，需要的引导推动。左世全称深入探讨了工业4.0时代的不同发展模式。谈及美国，企业作为商业力量的核心，引领着工业革命的浪潮；而德国则不同，在此起到了主导作用，通过框架执行推动技术的实施。对于中国而言，我们的选择更显明智。我们更倾向于效仿德国的模式，在工业4.0的征途上稳步前行。

我们深知，信息物理系统（CPS）是这场变革的核心。就像血液在体内循环，CPS将物理世界与数字世界紧密相连，使我们的工业生产焕发新的活力。标准化问题同样不容忽视，它是我们顺畅沟通的基石。在这个日新月异的时代，信息安全更是重中之重，不容忽视。

传感技术、控制技术和可视化信息数字平台等关键共性技术，如同照亮前行道路的明灯，指引我们走向工业4.0的辉煌未来。这些技术的突破，将推动我们的工业生产实现质的飞跃。

我们坚信，沿着德国的足迹，结合自身的实际情况，我们在工业4.0的道路上定能走得更远、更稳。