虚拟与现实无缝对接 数字化助力中国制造升级

　　今年6月份，德国总理默克尔访华，其中一项重要议题就是加快“中国制造2025”与德国“工业4.0”的对接。

　　一项重要背景在于，中国经济已经进入新常态，在人口红利释放殆尽的背景下，制造业的转型升级已经迫在眉睫，对企业进行智能化、数字化改造是转型升级的必由之路。

　　去年，中国政府发布了“中国制造2025”规划，着力推进智能制造。按照工信部部长苗圩的说法，到2025年，中国综合指数要接近德国、日本实现工业化时的制造强国水平，基本实现工业化，进入世界制造业强国第二方阵。

　　事实上，德国制造业也曾面临当下中国所遇到的问题，既包括短期出口下滑，也包括欧盟内部和新兴经济体的双重竞争压力，不过西门子、宝马等企业将传统制造技术同信息通信技术融合，从而使得生产变得更具灵活性、更加智能，互联的程度更高、效率更高，抢得了“工业4.0”的先机。

　　中国制造业正面临的挑战一方面在于亟需缩短新产品上市周期，尽可能快地满足市场需要；另一方面，市场需求的时刻变化，要求企业能够灵活安排生产计划。消费者的需求越来越多样化、个性化，定制化产品成为一种趋势，以汽车为例，消费者可能对汽车的空调、座椅等有不同的偏好，这就要求企业能够在一条生产线上进行柔性生产；满足了个性化需求的同时，消费者仍然非常在意产品的高质量及可靠性。

　　今日的中国工厂，正处在不同的发展阶段，有的可能已经处在“2.0时代”或者“3.0时代”，但是有的仍徘徊于“1.0时代”，走进它们，你可能会看到截然不同的景象。废料散乱在地板上，半成品到处堆积，合格产品与不合格产品混在一块；亦或者企业内有一套完整的数字化管理系统，可以让工厂人员了解到本周计划、产品首次通过率以及物料情况和设备状态等信息。

　　事实上，后者已经具备了数字化企业的雏形，这也为推动“中国制造2025”提供了基础。

　　然而，在中国的制造业升级过程中，大量的企业采取了机器换人的模式，从一定程度上讲，机器设备的大规模应用提高了生产效率，实现了自动化生产，但这远没有达到智能化与数字化生产的要求；另外，机器设备的大量使用意味着生产的柔性将会降低，反而为定制化生产增添了麻烦。

　　这也说明以机器换人为代表的硬件升级只是“工业4.0”的的表现形式之一，在重视硬件的同时，更要提升软件的应用。

　　从西门子自身情况来看，在全球拥有超过300家工厂，这构成了西门子在自动化领域强大的硬件基础，同时，西门子是业内唯一一家能提供涵盖从产品设计、规划、工程、生产到服务各阶段解决方案的企业；而且， 西门子在2007年收购了UGS，就逐渐转向软件方面，后来又通过大大小小50余起并购，扩大了软件业务组合。

　对此，西门子（中国）有限公司执行副总裁、数字化工厂集团总经理王海滨认为，西门子既重视传统的硬件业务也重视软件应用。“因为软硬件结合才能够给制造业用户提供一个数字化企业全方位的解决方案，通过软件谋划生产全局，通过硬件完成生产细节，两个拳头要同时加强。”

　　西门子为企业提供的数字化企业解决方案有四大基石，包括集成式软件工具和系统、工业通讯、安全解决方案以及基于数据的服务。依托于此，制造业企业将能实现更快速、更灵活的增值过程，缩短产品上市时间、提高灵活性和效率，同时达到更高的质量标准。

　　为了数字化企业的实施，西门子提出了数字化双胞胎的概念。这是指在虚拟世界里面有一个产品的定义、数字化的生产工艺流程和数字化的设备，但是在实际运营环节阶段，也是有相关的产品、生产工艺流程、设备，相互之间是起到互相映射的作用。其目标就是在数字化的环境里面进行模拟、仿真、验证，最后再回到制造环节。

　　“西门子能够支持企业进行涵盖其整个价值链的整合及数字化转型，我们利用仿真软件模拟工厂的实际操作空间，通过仿真可以清晰地告诉我们这一套系统在现实中是否可行，我们再虚拟调试，进而仿真每一个验证步骤，得到非常精确的评估。”王海滨说道。

　　另外，王海滨告诉记者，在传统的产品设计过程中，产品原型机会有很多错误，虽然经过验证可以发现错误，但是又要回到重新设计的过程，再进行多次验证，这就提高了设计成本，但是通过数字化双胞胎的仿真，缩短了原型机的设计期，从而极大地缩短了整个产品的开发周期。

　　以济南二机床集团有限公司（下称济南二机床）为例，它从最初的一个小小兵工厂发展成世界前三的汽车冲压设备制造商的过程中，引入数字化企业是其关键性的一大步。

　　在过去，济南二机床的冲压线的调试时“真枪实弹”的实景操练，一个微小的误差可能导致设备损坏。但是，为保证冲压线高效安全，测试环节又必不可少；通过利用西门子的冲压线仿真软件（PLS）可以搭建了一个“虚拟实验室”，就可以帮助优化冲压的节奏和送料设备的运动轨迹，提高整线效率。

　　值得注意的是，数字化企业的部署中，还有赖于一个统一的数据协同平台。西门子产品生命周期管理（PLM）软件Teamcenter可以建立企业与前端渠道、客户、供应链以及供应商之间的全过程协同，同时，也可以搭建起一个产品研发和制造一体化的异地协同管理平台，为企业产品数据管理和业务决策支持提供了单一的信息源。

　　“例如，在进行汽车发动机仿真模拟时，可能需要对相关系统做一系列的改动和调整，而一旦出现改动就应该让项目的各个参与者了解到这一变化，而不是一个人进行改动之后其他人却不知道。”王海滨告诉记者，Teamcenter可以很好的解决沟通不畅带来的问题。

　回到“工业4.0”在中国的落地情况，必然绕不开中国的经济现状问题，特别是在“新常态”下，产能过剩尤为突出，但在西门子看来，这正好为企业实现智能化及数字化提供了机会。

　　6月份默克尔访华期间，西门子与宝钢集团签订了“工业4.0”的合作协议。据了解，双方的合作将不会上新的项目，而是在已有的项目中更好的实现智能化的要求，其中就包含了产品要实现更低的成本、更高的质量以及更快的上市速度等内涵。

　　正如宝钢集团董事长徐乐江所说的，要通过“工业4.0”方面的合作，把宝钢打造成最先进的钢铁企业。

　　“宝钢的愿景是2025年实现世界第一，实现最先进的生产效益，而我们要做的就是帮企业更好地提高竞争力，使他们在严峻的市场形势下获得更高份额。”西门子（中国）有限公司执行副总裁、过程工业与驱动集团总经理林斌说道。

　　除了宝钢以外，西门子已经与中石化、中国航天科工以及中船重工等大型企业签订了战略合作协议。而在已经落地的企业案例中，西门子为蒙牛提供了Simatic IT Unilab平台，帮助实施实验室信息管理系统（LIMS）。蒙牛通过该系统制定了科学的检验计划，使质检更加科学、精准和高效。据统计，蒙牛通过LIMS实现了约1400种质检方法的电子记录和计算，90%以上的检测数据能自动采集并上传至LIMS。各类检验所需的时间因此节省了10%-25%。由于LIMS的使用，质检流程中的冗余步骤也大大简化，效率提升了15%以上。

　　另外，西门子的“工业4.0”解决方案也为中国的中小企业提供了帮助，特别是西门子能够帮助中小企业通过智能的方式使用数据，而没有必要进行大规模的数据基础设施投资。

　　“我们在‘工业4.0’的合作清单中，有很多伙伴都是民企为主的中小企业，他们选择投入的核心原因就是‘工业4.0’可以帮助他们提高竞争力，通过数字化改造带来生产及销量的提升，并且在成本控制下，他们通过更少的人力资源满足了同样的产品需求。”林斌向记者说道。

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