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想知道今后幾年制造業(yè)將發(fā)生什么樣的變化？那就來看看位于德國安貝格的西門子電子工廠吧。在這里，產(chǎn)品已經(jīng)在與生產(chǎn)機(jī)器進(jìn)行通信，IT系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制和優(yōu)化所有工藝流程，以保證盡可能降低缺陷率。

西門子安貝格電子工廠利用Simatic可編程邏輯控制器（PLC）來管理PLC的生產(chǎn)。

這是一個(gè)清潔、無菌的環(huán)境。要在這里找到一?；覊m，無異于大海撈針。員工身著藍(lán)色工服，悄然無息地走在一塵不染的藍(lán)白相間大理石花紋的PVC地板上。齊胸高的灰藍(lán)色機(jī)柜排成一行。安置其間的顯示器上，數(shù)據(jù)洪流仿佛瀑布一般傾瀉而下。指示燈閃爍著紅光和綠光，整個(gè)車間沉浸在長長的一排排鹵素?zé)舭l(fā)出的明亮而又冰冷的光芒中。

透過幾扇上接天花板、下連地板的縫隙狀窗戶，照進(jìn)縷縷陽光。這陽光宣告著春天終于姍姍來臨。裝配線上傳來劈啪聲，叉車發(fā)出嗡嗡聲，空氣控制閥嘶嘶作響。這個(gè)乍看之下如同醫(yī)院手術(shù)室一樣整潔的地方，其實(shí)是西門子安貝格電子工廠（德文縮寫：EWA）的生產(chǎn)車間。

西門子創(chuàng)建于1989年的這座工廠并不治療患者，而是生產(chǎn)Simatic可編程邏輯控制器（PLC）。這種器件可用于自動化機(jī)器和設(shè)備，以節(jié)省時(shí)間和金錢，同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量。它們可以控制上山吊椅和郵輪的船載系統(tǒng)，以及從汽車制造業(yè)到制藥業(yè)等各行各業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)過程。

西門子是全球*的PLC供應(yīng)商，EWA是西門子堪稱*的PLC生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)合格率高達(dá)99.9988%，一系列測試臺可以檢測出所發(fā)生的為數(shù)不多的缺陷。EWA負(fù)責(zé)人Karl-Heinz Büttner教授表示：“據(jù)我所知，世界上還沒有哪家同類工廠具備如此之低的缺陷率。”這座工廠每年可生產(chǎn)1200萬件Simatic產(chǎn)品。按每年230個(gè)工作日計(jì)算，這意味著EWA每秒鐘可生產(chǎn)出一個(gè)控制單元。

生產(chǎn)自動化程度很高。整個(gè)生產(chǎn)過程中，機(jī)器和計(jì)算機(jī)自行處理75%的工作量；其余部分則由工人來完成。只有生產(chǎn)過程的開頭部分，即員工將初始組件（裸電路板）放置到生產(chǎn)線上的環(huán)節(jié)，是人工執(zhí)行的。此后的一切操作都是自動進(jìn)行。值得一提的是，正是Simatic單元在控制Simatic單元的生產(chǎn)。從開始生產(chǎn)一直到發(fā)運(yùn)，整個(gè)生產(chǎn)過程總共使用了1000個(gè)這樣的控制裝置。

每天，上千臺掃描儀將從單件產(chǎn)品上采集約5000萬條生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。

全球逾6萬客戶。在生產(chǎn)過程的起點(diǎn)，傳送帶將裸電路板輸送至印刷機(jī)，后者采用照相平版印刷術(shù)，涂上無鉛焊膏。接下來，貼裝頭將諸如電阻器、電容器和微芯片等單個(gè)元件貼裝到電路板上。速度較快的生產(chǎn)線每小時(shí)可以貼裝25萬顆元件——這個(gè)過程是由Simatic單元控制的。當(dāng)焊裝過程完成后，印刷電路板將被送至一個(gè)光學(xué)測試系統(tǒng)，在這里，一個(gè)攝像頭將檢查所焊接元件的位置，同時(shí)，一臺X光機(jī)則檢查焊接點(diǎn)的質(zhì)量。接著，每一張印刷電路板都被安裝到一個(gè)外殼中。然后，再次執(zhí)行測試，并運(yùn)送至位于紐倫堡的交付中心。從這里，這些PLC將被發(fā)運(yùn)給遍布全球的超過6萬客戶。其中20%左右是運(yùn)往中國；其余則主要銷售給德國、美國和意大利的客戶。

安貝格工廠的生產(chǎn)工序有四分之三實(shí)現(xiàn)了自動化；其余25%的工序由人類來執(zhí)行。

盡管安貝格工廠的生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了高度自動化，但最終的決策者依然是人。譬如，現(xiàn)年26歲的Johannes Zenger負(fù)責(zé)監(jiān)管對貼裝完畢的電路板進(jìn)行檢測的測試臺，盡管他并不親自對元件和電路進(jìn)行測試。他說：“我在計(jì)算機(jī)上工作。”與他的同事一樣，Zenger可以在他的工作臺上監(jiān)視整個(gè)生產(chǎn)過程。這是因?yàn)槊恳粡堧娐钒宥加衅涞臈l碼，通過這個(gè)條碼，它們可以與生產(chǎn)機(jī)器進(jìn)行通信。1000多臺掃描儀將實(shí)時(shí)記錄每一道生產(chǎn)工序以及諸如焊接溫度、貼裝數(shù)據(jù)和測試結(jié)果等詳細(xì)產(chǎn)品信息。在此過程中，Simatic IT生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)每天將生成并儲存約5000萬條生產(chǎn)過程信息。Büttner解釋道：“簡而言之，我們可以細(xì)致入微地觀察每一件產(chǎn)品的生命周期。”

軟件定義了所有生產(chǎn)過程和指令，因此可以從始至終記錄和控制生產(chǎn)。這個(gè)系統(tǒng)也與研發(fā)部門緊密聯(lián)網(wǎng)。NX和Teamcenter——二者均為西門子PLM軟件解決方案——直接為生產(chǎn)過程提供Simatic更新軟件。由于安貝格工廠生產(chǎn)了上千種不同產(chǎn)品，因此與工廠的研發(fā)部門密切合作至關(guān)重要。

現(xiàn)在，西門子安貝格工廠的產(chǎn)品質(zhì)量比25年前提高了40倍還多。

會說話的產(chǎn)品。安貝格電子廠是西門子“數(shù)字企業(yè)平臺”的*。“數(shù)字企業(yè)平臺”是一種生產(chǎn)環(huán)境，將在今后10年內(nèi)成為標(biāo)準(zhǔn)。在這種生產(chǎn)環(huán)境中，產(chǎn)品自行控制其本身的生產(chǎn)過程。換句話說，其生產(chǎn)代碼告訴生產(chǎn)機(jī)器它們有哪些要求，接下來必須執(zhí)行哪道生產(chǎn)工序。這個(gè)系統(tǒng)是朝構(gòu)建“工業(yè)4.0”邁出的*步。

在這個(gè)第四次工業(yè)革命愿景中，現(xiàn)實(shí)和虛擬生產(chǎn)環(huán)境將融為一體。到那時(shí)候，工廠將在很大程度上進(jìn)行自我控制和優(yōu)化，因?yàn)槠洚a(chǎn)品可以在相互之間以及與生產(chǎn)系統(tǒng)之間進(jìn)行通信，以便優(yōu)化生產(chǎn)過程。產(chǎn)品和機(jī)器將共同決定，為了按期交付，應(yīng)當(dāng)首先在哪條生產(chǎn)線上完成哪道工序。被稱為軟件代理的獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序?qū)⒈O(jiān)控每一道工序，保證符合生產(chǎn)規(guī)章制度。

工業(yè)4.0愿景還預(yù)見了能夠單款單件地生產(chǎn)產(chǎn)品，又不會因此而無利可圖的工廠，因?yàn)樗鼈兡軌蛞院艿土某杀究焖偕a(chǎn)出質(zhì)量的產(chǎn)品。

人機(jī)協(xié)作檢測Simatic控制裝置的質(zhì)量。

雖然具備高度自動化的生產(chǎn)過程，但EWA仍然要靠人來開發(fā)和設(shè)計(jì)產(chǎn)品，制定生產(chǎn)計(jì)劃，以及處理意外事故等。未來，這一點(diǎn)也不會改變。Büttner解釋道：“在可預(yù)見的未來，恐怕還不會出現(xiàn)具備獨(dú)立思考能力，能夠智能運(yùn)轉(zhuǎn)，無需人類幫助的機(jī)器。”只要瞥一眼EWA車間，就能證實(shí)這個(gè)觀點(diǎn)。EWA總共擁有大約1100名員工，正在當(dāng)班的員工有300名左右。

其中之一便是Sabrina Scherl。她的例子很好地說明了為什么哪怕是高度自動化的生產(chǎn)設(shè)施也離不開人。Scherl是一位訓(xùn)練有素的照相實(shí)驗(yàn)室技師，在EWA擔(dān)任機(jī)器操作員已有9年。除了為機(jī)器裝載裝有成行元件的卷帶之外，Scherl還負(fù)責(zé)質(zhì)量檢測。她在計(jì)算機(jī)上對貼裝完畢的電路板進(jìn)行目測，以保證沒有缺漏之處。要不是Scherl的操作，這臺全自動機(jī)器將無法繼續(xù)運(yùn)行。

人類作為成功因素。Büttner說：“我們并不打算建造一座無人工廠。”要知道，雖然機(jī)器本身可能很高效，但它們不會想出改進(jìn)系統(tǒng)的主意。Büttner補(bǔ)充道，年生產(chǎn)率的提高有40%歸功于員工提議的改進(jìn)措施。其余60%則是基礎(chǔ)設(shè)施投資的成效，如購置新的裝配線和物流設(shè)備的創(chuàng)新改進(jìn)。Büttner指出，其基本思路是“在決定日常作業(yè)中哪些做法是有效的，哪些做法是無效的，以及如何優(yōu)化生產(chǎn)過程方面，員工比管理者更有發(fā)言權(quán)。”2013年，EWA采納了1.3萬條員工建議，并向員工發(fā)放了總額高達(dá)100萬歐元的獎金。譬如，2012年，Zenger建議將其工作臺的撞針更換為三個(gè)碰撞傳感器。他的建議大獲成功，因?yàn)樽册樦荒艽_定元件在電路板上的大致位置。“與之形成對比的是，這三個(gè)傳感器可以確定元件的前后邊緣以及任何扭曲。”Zenger如是道。得益于這個(gè)創(chuàng)意，再也不會出現(xiàn)先前未檢測出的缺陷。

盡管EWA已經(jīng)高度自動化，其外觀還是1989年時(shí)的老樣子。EWA的工廠規(guī)劃負(fù)責(zé)人Norbert Eckl解釋道：“現(xiàn)在，這座工廠的機(jī)器比25年前更多更大。”然而，再進(jìn)一步仔細(xì)打量就能發(fā)現(xiàn)，工作流程和結(jié)果已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的轉(zhuǎn)變。盡管生產(chǎn)區(qū)保持不變，員工數(shù)量也幾乎沒有增加，但相比于1989年，如今工廠的產(chǎn)量提高了6倍。更為重要的是，產(chǎn)品質(zhì)量也大幅提升。1989年時(shí)，生產(chǎn)設(shè)施的百萬缺陷率（dpm）為500，而現(xiàn)在僅為12 dpm。Büttner無比自豪地說：“那是一個(gè)驚人的成就。”在車間里，你能聽到裝配線上傳來劈啪聲，叉車發(fā)出嗡嗡聲，空氣控制閥嘶嘶作響。盡管EWA并非醫(yī)院，但它算得上是*自動化技術(shù)的誕生地。