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篇1
经济全球化促使制造企业的竞争日趋激烈化。虽然制造业是我国国民经济的支柱产业，但其存在诸多结构性矛盾，转型升级任务紧迫且艰巨。当前，以市场为导向，以产品为核心，小批量、定制化的柔性生产需求越来越突出。激烈的竞争迫使制造企业不断缩短研发周期，注重节能、环保要求，关注能源、资源、环境的可持续发展，并且不断提高相关的项目管理经验，以提高自身核心竞争力[1]。数字化工厂正是产生在这样的背景之下，倡导工厂生产以信息为主导，综合物质和能量，形成最终的产品。
1 数字化工厂
以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，中国装备制造业正掀起一场声势浩大的产业升级之路，其中，数字化工厂是关键技术之一。数字化工厂[2]是指以工厂全生命周期（从工厂的设计、建造、移交、运营到拆除）和产品的全生命周期（从产品设计、工艺规划、产品制造、销售到后期服务）的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个工厂的建造过程和生产过程进行设计规划、模拟仿真和管理，形成一个虚拟工厂信息平台，并和实际工厂进行集成，从而使整个工厂的建造和生产信息可以全部覆盖和控制，使得各个环节都处于最优状态，保持企业的核心竞争力。目前，数字化工厂技术已经在航空航天、汽车、造船、机械、电子等行业得到了较为广泛的应用，特别是在复杂产品的制造企业取得了良好的效益[3]，未来，对数字化工厂技术的探索必将步步加深，其应用范围将也将会更加宽广。
2 PLM解决方案平台―达索V6平台
达索公司是世界上顶尖PLM―产品全生命周期解决方案的提供者。其推出的V6平台，可以基于统一的规范对产品进行管理和协同，并可以充分利用企业内外部的各种资源，以系统工程思想为指导，贯穿从产品需求开始、经过产品设计、产品制造直至产品服务的全生命周期的过程。在各个阶段的各种信息能够被准确的定义到以三维模型为核心的技术数据包中，并始终保持上游的技术数据包能够被下游直接重用，一直拓展到生产现场或服务现场[4]。其具体运用是：在协同管理平台ENOVIA的基础上，利用CATIA强大的参数化及知识工程储备功能，结合DELMIA规划设计、仿真模拟的优势，可以完成从产品设计、工艺规划、工艺实现、生产制造、运行维护等全过程的服务。本文简要介绍基于达索V6平台，对数字化工厂解决方案中工艺规划和仿真优化两方面内容的探索，流程图如图1。
3 ENOVIA完成项目协同管理
ENOVIA提供一个在线协同环境的PLM2.0平台，可以将工程建设全生命周期中的项目管理人员、设计者、审核人和业主联系在一起[5]。它基于web解决方案，提供IP管理平台，在项目开始阶段即划分好项目参与者的角色，高效统一地实施项目计划，做好沟通交流，做好工程文件实时记录，它还是CATIA和DELMIA集成管理的平台，统一管理数据，保证设计文件的唯一性和时效性。
4 CATIA进行工厂布局设计
CATIAV6[6]继承了强大的参数化建模功能，并且改进优化了知识工程模块，可令设计企业完善自身知识、资源、项目经验的积累和提升。其在快速生成工厂布局，完成工艺规划方案，并及时对设计方案进行修改等方面具有强大的优势。随着设计企业知识库的不断充实，设计过程的模板调用将会变得更加迅捷。本文利用CATIA其提供的二次开发接口，针对企业自身设计流程的特点，开发了快速生成厂房插件，快速生成厂房骨架模型。并结合企业设备构件库，完成厂房建筑方案，生产设备的布局，工艺流程设计、物流方向设计等。图2为某铸造有限公司一期建设项目工厂布局设计图。
5 DELMIA进行仿真优化
在工厂布局设计完成之后，根据设计模型、数据，添加已知生产条件，设定生产节拍，利用DELMIA对工厂进行生产仿真模拟，通过Quest软件对物流过程进行分析。对分析结果进行综合考虑，并发现工厂布局设计的不合理之处，逆向对工艺设计方案进行修改，从而统一了设计数据的一致性，提高了分析结果的指导性。图3为DELMIA
建立的仿真模型图。
设定生产初始条件，环境变量，利用仿真模型得到相应的分析结果，对生产的全部工序进行平均化，调整作业负荷，从而使得各个工序作业时间尽可能相近，提高设备利用率，降低半成品的滞留和等待时间。仿真模拟使得在工厂设计的初期，就可以进行虚拟生产，寻找最优的解决方案，提高设计质量。图4、图5为仿真模拟相应结果。
6 结语
本文基于达索V6全生命周期解决方案的平台，以某铸造有限公司一期厂房建设项目为背景，搭建了数字化工厂方案模型，研究了在数字化工厂条件下工厂工艺规划设计的新的思路和方法，对设计方案进行实时仿真模拟，及时纠正设计方案的不足之处，提高了设计效率和设计质量。本文的研究方法还有许多不足之处，希望和广大研究者共同提高。
参考文献
[1]Hans-jurgen Bittermann.数字化工厂的未来之路[J].流程工业，2013，12（2）：42-44.
[2]陈淼.借力智慧技术中机六院实现跨跃发展[N].中国工业报，2013-11-13.
[3]张国军，黄刚.数字化工厂技术的应用现状与趋势[J].航空制造技术，2013，8（4）：34-37.
篇2
1引言
围绕激烈的市场竞争，制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量、产品差异化等压力。如何快速适应市场的变化，实现从“以产定销”到“按订单生产”模式转变？数字化工厂提供了较为理想的解决方案。
2 数字化工厂概述
数字化工厂是BIM(建筑信息模型)技术、现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。
2.1数字化工厂
2.1.1数字化工厂的概念
数字化工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、优化和重组的新的生产组织方式。它是在设计建造阶段，建立全面、详实的信息，包括材料、工艺、设备运行管理等全生命周期的信息档案数据库，利用BIM(建筑信息模型)技术指导建筑物、构筑物及设备的科学使用和维护，为信息化、标准化管理提供数据基础平台，加上CAD、EEP、MEP等应用管理系统，实现工厂控制系统内部数字化信息的有效传递，既链接了生产过程的各个环节，又与企业经营管理相互联系，进而把整个企业数字化的资金信息、物流信息、生产装置状态信息、生产效率信息、生产能力信息、市场信息、采购信息以及企业所必须的控制目标都实时、准确、全面、系统地提供给决策者和管理者，帮助企业决策者和管理者提高决策的实时性和准确性以及管理者的效率，从而实现管理和控制数字化、一体化的目标。
2.1.2数字化工厂的优势
数字化工厂利用其工厂布局、工艺规划和仿真优化等功能手段，改变了传统工业生产的理念，给现代化工业带来了新的技术革命，其优势作用较为明显。
预规划和灵活性生产：利用数字化工厂技术，整个企业在设计之初就可以对工厂布局、产品生产水平与能力等进行预规划，帮助企业进行评估与检验。同时，数字化工厂技术的应用使得工厂设计不再是各部门单一地流水作业，各部门成为一个紧密联系的有机整体，有助于工厂建设过程中的灵活协调与并行处理。此外，在工厂生产过程中能够最大程度地关联产业链上的各节点，增强生产、物流、管理过程中的灵活性和自动化水平。
缩短产品上市时间、提高产品竞争力：数字化工厂能够根据市场需求的变化，快速、方便地对新产品进行虚拟化仿真设计，加快了新产品设计成形的进度。同时，通过对新产品的生产工艺、生产过程进行模拟仿真与优化，保证了新产品生产过程的顺利性与产品质量的可靠性，加快了产品的上市时间，在企业间的竞争中占得先机。
节约资源、降低成本、提高资金效益：通过数字化工厂技术方便地进行产品的虚拟设计与验证，最大程度地降低了物理原型的生产与更改，从而有效地减少资源浪费、降低产品开发成本。同时，充分利用现有的数据资料（客户需求、生产原料、设备状况等）进行生产仿真与预测，对生产过程进行预先判断与决策，从而提高生产收益与资金使用效益。
提升产品质量水平：利用数字化工厂技术，能够对产品设计、产品原料、生产过程等进行严格把关与统筹安排，降低设计与生产制造之间的不确定性，从而提高产品数据的统一性，方便地进行质量规划，提升质量水平。
2.2数字化工厂的差异性
“数字化工厂”贯穿整个工艺设计、规划、验证、直至车间生产工艺整个制造过程，在实施过程需要注意系统集成方面的问题，“数字化工厂”不是一个独立的系统，规划时，需要与设计部门的CAD/PDM系统进行数据交换，并对设计产品进行可制造性验证（工艺评审），同时，所有规划还需要考虑工厂资源情况。所以，“数字化工厂”与设计系统CAD/PDM和企业资源管理系统ERP的集成是必须的。同时，“数字化工厂”还有必要把企业已有的规划“知识”（如工时卡、焊接规范等）集成起来，整个集成的底部是PLM构架。
同时，类似于PDM系统和ERP系统，每个企业都有自己的流程和规范，考虑到很多人都在一个环境中协同工作（工艺工程师、设计工程师、零件和工具制造者、外包商、供应商以及生产工程师等），随时会创建大量的数据，所以，“数字化工厂”规划系统也存在客户化定制的要求，如操作界面、流程规范、输出等，主要是便于使用和存取等。
3 数字化工厂的实现与应用
数字化工厂以突出的功能优点，在工业生产，尤其是制造业生产中具有广泛的应用，但其实现过程也涉及多种关键技术。
3.1数字化工厂的关键技术
数字化工厂涉及的关键技术主要有：数字化建模技术、虚拟现实技术、优化仿真技术、应用生产技术。
数字化建模技术：数字化工厂是建立在数字化模型基础上的虚拟仿真系统，输入数字化工厂的各种制造资源、工艺数据、CAD数据等要求建立离散化数学模型，才能在数字化工厂软件系统内进行各种数字仿真与分析。数字化模型的准确性关系到对实际系统真实反映的精度，对于后续的产品设计、工艺设计以及生产过程的模拟仿真具有较大的影响。因此，数字化建模技术作为数字化工厂的技术基础，其作用十分关键
虚拟现实技术：虚拟现实技术能够提供一种具有沉浸性、交互性和构想性的多维信息空间，方便实现人机交互，使用户能身临其境地感受开发的产品，具有很好地直观性，在数字化工厂中具有广泛的应用前景。虚拟技术的实现水平，很大程度上影响着数字化工厂系统的可操作性，同时也影响着用户对产品设计以及生产过程判断的正确性。
优化仿真技术：优化仿真技术是数字化工厂的价值所在，根据建立的数字化模型与仿真系统给出的仿真结果及其各种预测数据，分析虚拟生产过程中的可能存在的各种问题和潜在的优化方案等，进而优化生产过程、提高生产的可靠性与产品质量，最终提高企业的效益。由此可见，优化仿真技术水平对于能否最大限度地发挥企业效益、提升企业竞争力具有十分重要的作用，其优化技术的自动化、智能化水平尤为关键。
应用生产技术：数字化工厂通过建模仿真提供一整套较为完善的产品设计、工艺开发与生产流程，但是作为生产自动化的需要，数字化工厂系统要求能够提供各种可以直接应用于实际生产的设备控制程序以及各种是生产需要的工序、报表文件等。各种友好、优良的应用接口，能够加快数字化设计向实际生产应用的转化进程。
3.2常见数字化工厂软件
由于数字化工厂技术在工业生产过程中的优越性，各知名企业竞相开发各种数字化工厂软件，其中较为常见、应用最为广泛的数字化工厂软件主要有eM-Power和Demia等。
eM-Power是由美国的Tecnomatix技术公司开发的数字化工厂软件，它在工业生产中应用十分广泛。该软件架构是建立在Oracle数据库之上的三层结构，它为企业用户提供零件制造解决方案、装配规划、工厂及生产线设计和优化、产品质量和人员绩效等主要功能。这些主要的功能模块建立在统一的数据库eM_Server中，实现整个生产制造过程的信息共享。2007年以来，西门子公司在收购了UGS（UGS于2004年收购了Tecnomatix）的基础上，推出了功能更为强大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工厂设计及优化、制造工艺管理、装配规划与验证、开发、仿真和调试自动的制造过程和质量管理等功能，在各大企业具有广泛应用。
Delmia是由法国的Dassault公司开发的数字化工厂解决方案，该解决方案是构建在Dassault公司的PLM结构的顶层，由其专用数据库（PPR-Hub）统一管理。Delmia的体系结构主要包括：面向制造过程设计的（DPE）、面向物流过程分析的（QUEST）、面向装配过程分析的（DPM）、面向人机分析的（Human）、面向虚拟现实仿真的（Envision）、面向机器人仿真的（Robotics）、面向虚拟数控加工方针的（VNC）、面向系统数据集成的（PPR Navigato）等。它主要由面向数字化工艺规划模块、数字化仿真平台工具集以及车间现场制造执行系统的集成模块等组成。
3.3数字化工厂的应用
数字化工厂是信息化技术发展过程中出现的一种新的企业组织形式，是促进企业现代化发展的新兴技术，目前主要应用在汽车制造、航空航天等大型制造企业。
3.3.1数字化工厂技术在汽车行业的应用。
目前，数字化工厂技术在国内外汽车制造业中得到了广泛应用。在国外，如通用汽车公司使用Tecnmatix eMPower的解决方案，大大缩短了通用公司从新产品设计、制造到投放市场的时间，同时提升了其产品质量。奥迪公司使用eM-Plant进行物流规划仿真，如A3 Sportback项目。通过物流规划仿真不仅使得整个生产物流供应链之间建立起了紧密有序的联系，同时也方便对物流方案进行先期评估和可行性分析。在国内，如一汽大众在车身主拼线工艺设计中采用数字化工厂技术，改善了车身焊接工艺，提高车身焊接质量。上海大众在发动机设计和产品总装领域采用数字化工厂技术，大幅提升了公司的制造技术和产品质量。目前，华晨金杯公司引进西门子的Tecnomatix软件，对产品的总装工艺进行数字化改造。
3.3.2数字化工厂技术在飞机制造业的应用。
在飞机制造业，数字化工厂技术的先进性也得到了充分体现。如美国的洛克希德马丁公司在F35研制过程中，采用数字化工厂技术缩短了2/3的研制周期，降低了50%的研制成本，开创了航空数字化制造的先河。有如波音787飞机在研制过程中采用基于Delmia的数字化工厂技术，实现其产品的虚拟样机。空客A380飞机采用虚拟装配方案，实现整机的三维虚拟装配仿真和验证。不仅国外飞机制造企业在其产品的研制、生产过程中使用数字化工厂技术，国内的飞机制造企业也是如此。如上海飞机制造厂利用数字化工厂技术在三维环境中进行人工装配操作的数字化模拟，提高了人工操作的标准化。而西安航空动力控制公司则采用Tecnomatix的数字化工厂软件对其异型件生产线进行仿真和优化，进行技术改造探索。
3.3.3数字化工厂在铸造行业的探索
共享铸钢团《数字化工厂示范工程》拟运用先进制造理念（如虚拟制造、智能制造、绿色制造、柔性制造等）和先进铸造技术、方法，结合共享集团在铸造行业内领先的制造、技术和管理经验，全面融合先进信息化技术，建设数字化模样生产线、数字化柔性造型生产线、智能化熔炼控制系统、智能体联合控制的铸件精整线、数字化在线检测等综合集成的数字化铸造工厂，在“多品种、小批量、快捷”铸造生产方面达到同行业领先水平，建成一座在铸造行业领先的“数字化、柔性化、绿色、高效”铸造工厂，集成并创造数字化铸造新模式。
4结束语
随着计算机技术、网络技术的飞速发展，数字化工厂技术不断与现代企业相结合，已成为提升企业竞争力的新动力。在当前企业发展的新形势下，数字化工厂技术出现了新的趋势。首先，现场总线技术在数字化工厂中的应用，提升数字化工厂的现场可操作性；其次，应用网络技术，拓展数字化工厂网络互联能力；最后，数字化工厂的智能化发展，实现虚拟仿真与企业真实生产的无缝链接，打造真正的智能数字化工厂。
作者简介
郭兆祥（1976-）男，硕士研究生，从事技术质量管理工作。
参考文献.
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一、“数字化工厂”具体的内涵
信息化建设是现代设计技术的发展方向，是企业走向竞争市场的一次深刻的革命。我们认为从五个方面着手实现“数字化工厂”的目标。对各项目标的具体实施，即为“数字化工厂”具体的内涵。
（1）搭建一体化工作站数字化
搭建安全快速的网络平台是一体化工作站信息化的前提。计算机已成为管理人员和操作人员的工具。我校一体化工作站的系统平台由计算机主机、网络、数据库等组成。通过软件来相连各个系统的平台，将实训车间的数控设备与数据管理平台相连，进而实现对数控设备网络化管理。当然，操作技术人员必须具备网络操作能力，只有软硬件和操作人员都具备了数字化的能力才能实现数字化工厂。
（2）打造无纸生产场景数字化
随着管理集成系统的搭建，通过数据查询系统，即可看到学生现阶段一体化工作站的任务零件及相关信息如：毛坯尺寸、产品材料、加工图样、工艺流程、注意事项等，实现与现代化的生产制造流程接轨。对学生生产用到的数控程序，通过数据终端直接传输到机床上进行应用加工，实现无纸化的设计与生产，既提高了生产效率又规范了操作规程。
（3）一体化讨论区数字化
在一体化讨论区，通过大屏幕投影，可将学生在PLM体验中心中的工作过程现场调出来，包括产品的三维或二维图，工艺流程卡、加工模型及刀路轨迹、仿真结果、加工程序等。同时，也可看到车间机床操作面板及产品加工过程。通过模型结果及机床加工过程现场，实现理论与实践的一体化教学。
（4）一体化工作站管理数字化
通过搭建一体化工作站的管理系统，通过视频可以看到师生教学在工作台上的操作场景，包括工件装夹情况、找正对刀、机床加工等情况。有信息化的支撑，一体化工作站的管理效率大幅度的提高。管理逐步向规范化转变。
二、建设数字化工厂的体会
几年来的信息化建设，使我们在探索建立数字化工厂的道路上感受颇多，在此谈谈自己的心得体会。
（1）规划管理要统一
信息化建设要统一规划，在指导部门的安排下进行信息化的建设，信息互联互通，共享资源，避免重复建设。“应用主导，面向市场”是信息化建设的内在动力和重要手段。
① 强调资源共享时，也耍推进方法和经验的交流，取长补短。我厂的信息化工作交流活动，将各部门在信息化工作开展过程中的效果和方法进行交流，特别是具有探索性的、难度大的工作，通过交流的方式互相学习进步。
② 建成管理网络。分三个层次：一层是信息化主管部门负责全厂信息化建设整体规划及协调工作；二层由专业科室组成，负责在信息化推进过程中结合专业具体开展工作；三层是车间部门层，是各项工作具体落实和实现的地方。
③ 全厂的信息化工作统一规划。信息化主管部门制定目标，长期目标包括五年计划，短期目标包括年度和季皮工作计划等，规划将包容全厂的信息化工作内容，各部门在此基础上再制定分解目标，既紧扣总体规划，又体现自身的个性内容。
（2）现代化技术要合理运用
在建设一体化数字化工厂的过程中，先进的技术是其重要支撑。但是，片面的依赖高、新、全为目标的话，是一个错误的误区，关键是要选择最适合自己的先进的技术。其功能以够用为主。
（3）推行管理要逐步化
一体化数字工厂是一个长周期的过程，初期投入的时间很长。在建设完善过程中要有耐心和恒心。在建设过程中从人员配合及管理人员的超前意识等等都是一个逐步完善的过程。，要在每一个环节中都能让大家看到希望，感觉到好处，管理人员觉得不难了，思路清晰了，再将目标提高一个台阶。最终提出了全面推行信息化管理，实现一体化数字化工厂。
（4）操作系统要扁平化
在一体化数字工厂的建设的整个过程中，有些系统在过程中不再适合新条件下生产管理需求。例如，在初期一些小系统的开发，可能到目前为止这些小系统还在用，甚至用得很不错，但为了完整的大系统，就需要抛弃这些小的孤立的系统，这其实是操作系统需要本身扁平。
（5）建设过程要应用化
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中国海油气电集团的“数字气电”从研究数字化管道技术开始，自2007年起开展了中国海油液化天然气管网及接收场站的数字化技术研究与应用，主要研究了数字站线的建设原则与实施策略、总体框架、功能需求与数据需求、应用系统建设、数据采集与质量控制等(图1)。其中，数据采集内容包括基础地理信息数据、管道专业数据及管道周边环境数据的采集，涵盖天然气管道从设计、施工、运营维护到停役的全生命周期;应用系统的建设包括管道数据库管理系统、管道地理信息系统、巡线与线路管理系统、第三方施工管理系统、隐患管理系统、阴保与腐蚀监测系统、地质灾害管理系统、缺陷管理系统、维修维护管理系统、应急信息管理系统、接口集成等。
1.2数字化管网与场站可视化管理
油气管道大多位于地下，被地面与建构筑物所覆盖，二位图形无法表现管道之间的空间关系。数字化管网、场站的可视化系统是在基础地理信息系统软件与可视化开发语言进行的集成式二次开发，合理建立有效的三维管道数据库是可视化系统高效、稳定运行的保障。
篇5
数字化从研发开始
新落成的成都工厂同时也是西门子全球第三个工业自动化产品研发中心，也就是说，它同时承担着西门子全球工业自动化产品的研发任务。可以想见，研发对于这样一座数字化工厂来说是非常重要的环节，是数字化旅程的起点。
在成都工厂，包括NX和Teamcenter在内的西门子PLM数字化解决方案是产品研发的重要工具。研发人员通过NX软件可进行模拟设计，并可在设计中模拟组装。这种数字化设计大大缩短了产品从设计到分析的迭代周期，可减少多达90%的编程时间，缩短产品开发周期。
完成设计的产品载着自己专有的数据信息继续前进，通过CAM系统迈向生产线，同时，它的数据信息进入到Teamcenter软件中，供之后的制造、质量、采购和物流等部门共享，并实时更新，各部门都会在第一时间拿到最新的数据，因此避免了传统企业经常出现的由于沟通不畅而产生的差错，使效率大大提升。据介绍，数字化工厂协同、快速的研发，使产品上市时间缩短50%。
数字化生产和物流
在成都工厂，一层是布局紧凑的存放原材料的高位货架立体仓库，采购的原材料经过检验后都会存储在这里。西门子工业自动化产品成都生产研发基地卓越运营部经理戴霁明介绍说，在这个区域，进料检验人员采用Teamcenter中的同步数据进行检验，由物流管理系统将物料送入仓库，并进行归位，准确地将原材料放入自动化高位货架。仓库中有近3万个物料存放盒，物料的存取通过“堆取料机”用数字定位的模式进行抓取，而不是用传统的叉车搬运。
在一层的物料仓库还有两座升降电梯与二层的生产车间相连。每天，由西门子MES系统生成的电子任务单都会显示在工人工作台前方的电脑上，而西门子的SIMATIC IT系统用来进行整个生产计划的调度。SIMATIC IT集成了工厂信息管理、生产维护管理、物料追溯和管理、设备管理、品质管理、制造KPI分析等多种功能，可以保证工厂管理与生产的高度协同。
戴霁明介绍说，生产时，由SIMATIC IT产生生产订单，向物料系统发出指令。物料系统得到指令后，将原材料从一层的自动化高位货架出库，自动经输送系统传送至一层的升降梯，经过升降机将物料提升到二层的生产车间。之后，由工人将提升上来的物料送到它应该去的地方。
在自动化生产线上，传感器会自动扫描产品的条码信息，判断下一个步骤。例如，生产表面贴装，所有过程都是通过计算机模拟形成的。当物料上架后，SIMATIC IT给出了生产指令，进行自动生产。第一个工序是丝网印刷，然后自动进入贴片工序，之后进入质量控制点。在成都工厂，生产中，当产品要到达下一个工序前都要通过严格的检验，整个生产过程中有20多个质量控制点，以保证产品的质量。视觉检测是数字化工厂特有的质量检测方法，它用相机拍照下产品的图像，与Teamcenter数据平台中的正确图像进行比对，任何瑕疵都不会逃过，这相比传统生产中的人工抽检当然要可靠和快速得多。
经过多次装配和多道检验后的产品将到达包装工位，经过人工包装和装箱，自动化产品就会通过升降梯和传送带被自动运送到物流中心或立体仓库。
传统制造企业要通过几十甚至上百人密集的流水线完成的生产，就这样在西门子的数字化工厂里被自动化地完成了，整个车间里的工人人数屈指可数。
在成都工厂落成的当天，西门子为中国工业用户量身打造的Simatic IPC 3000 SMART也作为首款由成都工厂研发和制造的工业计算机实现了量产。西门子工业业务领域工业自动化集团首席执行官胡桉桐（Anton Huber）表示，成都工厂今后还将陆续生产西门子SIMATIC品牌的多款工业自动化产品，“西门子投资建设数字化企业，使成都工厂建成后可以立即加入西门子庞大的全球制造体系。成都工厂不仅面向本地市场，同时也为全球客户提供高科技产品。”
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“信息化带动工业化，工业化促进信息化”的国家战略已取得了世人瞩目的成就。信息化对于资产密集型、技术密集型，同时又风险密集型的石化企业来说，扮演着愈发重要的角色，信息化支撑石化企业在安稳长满优运行的道路上越走越快。“十二五”期间兰州石化投入大量的人力物力逐步建成了一百多套信息化系统，信息化对业务的支撑已经深入到企业的方方面面，但是依旧未能满足业务发展的需要，信息孤岛的问题也逐渐显露。为此兰州石化启动了数字化工厂系统建设，以期最大限度地满足业务需要、集成信息资源，减少信息孤岛，提升管理效率。新系统给企业能够带来怎样的价值，给企业管理带来怎样的改变，是建设新系统之前需要深入分析的课题。
二、数字化工厂概述
数字化工厂的概念最先是在制造业信息化建设中产生的，主要是解决产品设计和产品制造之间的鸿沟，使设计到制造之间的不确定性降低，使生产过程在三维虚拟工厂中得以检验，提前发现设计和生产工艺中存在的不足，从而缩短从设计到生产的转化时间。
对流程工业的石化企业而言，设计和生产的产品并不像制造业的产品那样有形和可装配，流程工业的数字化工厂所关注的内容发生了很大变化，主要关注在：集成设计、设备、运行等相关数据，在工厂规划、装置设计、工程建设、工厂维护、生产运行、员工培训、应急演练等业务领域，利用三维虚拟工厂实现对现实工厂立体式监控、浸入式交互和协同式管理。
三、成本实施的费用划分
分析兰州石化数字化工厂系统建设费用大体可分为三个部分：系统建设前、系统建设中和系统建设后。系统建设前的费用包括：系统前期技术调研、方案设计、技术咨询和查新检索等费用。系统建设中的费用包括：标准定义、硬件购置、软件许可、接口开发、客户化开发配置、初始培训、数据采集优化验证、历史数据迁移等。系统建设后的费用包括：软件维护、服务支持、新用户培训、系统改进、硬件维护、变更管理、数据备份等。
四、给企业带来的收益价值分析
（一）直接收益
1.流畅、优化的数据移交
当今各设计院工程设计已采用三维立体设计，装置在设计阶段已诞生了一套数字化的虚拟装置，这套带有各种工程基础数据的虚拟装置是炼化企业一笔丰厚的数字资产。但是企业实施数字化工厂系统之前，并没有一套合适的信息化系统来完整的接收这笔资产。工程移交还停留在纸质图纸移交方式，移交验收工作量大，很难高效校验图纸的完整性和准确性，也很难使这些工程设计数据在工程建设信息化管理方面发挥作用。通过数字化工厂系统建立了一个自定义的工程数据管理架构，并能固化复杂的校验规则，实现对装置工程设计资料的完整接收，和对移交资料的校验和分析，确保进入系统的数据完整、准确。工程数据电子化移交，使信息交接能力和质量得到极大提升。如德勤对澳大利亚WOODSIDE（乌赛石油公司）数字化工厂项目测算得到：一般每个装置的工程数据移交费用在100万到250万美元之间，实施数字化工厂系统用于数字化移交后，移交费用降到每个装置25万美元之内。
2.更高效的信息搜索方式
数字化工厂系统对公司业务流程的效率有着显著的影响，主要体现在节省了大量的时间。装置改造、设备维修、动火审批、危险源评估、预案编制、应急救援等管理方案的制定和决策的下达都需要大量的基础数据提供支持。数据分散，检索不便会导致决策的延迟，数据不一致、不准确、不充分会导致不恰当的决策和判断。数字化工厂系统导入了大量装置设计数据和设备技术数据，以及各种相关的建设、运维、安全数据，并通过集成各种生产运行相关的信息系统，使装置动静态数据得以进入一套系统中，数字化工厂系统在数据间建立复杂的网状关联关系，通过信息间的互校验和索引信息，保证了信息的单点查询、正确无误和高效检索，极大地减少了信息的检索时间。
如德勤对乌赛项目测算得到：用户用于搜索信息的时间从占用用户时间的40%降到20%，相当于每个用户平均每天节省3/4小时，搜索效率提升使用户平均可以提高10%的生产效率。在兰州石化各种工程资料和设备资料还是以纸质资料为主，在用信息系统有120多套，信息较为分散，信息集中对信息检索时间的节约效果将更为明显。
3.培训费用降低
数字化工厂系统为多种数据库和资料库提供了单一的存取点：ERP、仪表元件库、文档管理系统、2D和3D模型、生产运行动态数据、安全环保数据、设备检维修数据等大量的信息数据，整合到一个系统中，员工查询信息只需要熟悉一套系统，免去了对员工进行多个信息系统使用方法的培训。
数字化工厂系统在工艺培训管理方面，主要通过全装置三维模型，集成专业培训系统，实现应用场景、虚拟拆解、异常情况处理、模拟演练、HAZOP分析、知识管理及转移等员工培训功能，达到传统的培训无法达到的效果与目的。
培训时间的减少是明显的，如德勤对乌赛项目测算得到：实施数字化工厂以后对新员工的培训时间由20小时降到1.5个小时。
4.减少支持性应用程序数量
大量的信息化应用可以直接在数字化工厂系统上实现，如工作流配置和管理。同时数字化工厂系统对所管理的大量不同格式的资料可以在系统中直接打开，用户以网页形式在客户端直接查看资料内容，免去了客户端购买大量应用和浏览软件工具的费用，和这些软件的维护、支持费用。如德勤对乌赛石油公司数字化工厂项目测算得到：实施数字化工厂系统后，管理系统由253个降到18个。兰州石化员工多，各员工都有可能在系统中查询需要的资料，而这些资料格式多种多样，每种格式可能需要不同的打开和浏览工具，在所有客户端都配置这些打开和浏览工具，将是一笔巨大的软件费用支出，投入大，使用率却不高，造成了极大的浪费。数字化工厂系统能够减少这部分费用支出。
（二）定性与无形收益
除了可量化的收益，数字化工厂系统定性和无形收益还体现在：
1.信息质量的提升带来更安全的工作环境，降低应用错误信息的风险
基础信息进入数字化工厂系统需要通过自定义的校验规则的检验，集成多个信息系统的数据，数据之间也能够实现互验证，这有效地提升了信息的质量，同时信息的跨系统单点查询使一次查询所得到的信息更加充分，这为正确有效的决策提供了强大的支撑。有效地降低了不正确不充分的信息导致的决策失误。基于三维空间的灵活的信息展现方式，也使管理者对信息的掌控得心应手。
2.售出资产具有完善的移交与归档数据，使资产售出获得更大收益
数字化工厂集成了设备、装置基础资料，与ERP系统、MES系统、设备管理平台、预知维修系统、大机组检测系统等系统集成，加强了对设备、装置的全生命周期管理。在资产需要更新而出售旧资产过程中能够提供完善的移交与归档数据，更体现出公司对资产的细心和负责，这将使资产在售出过程中赢得客户的认可和信任，从而获得更大的收益。
3.工程数据的共享和设计成果的重用，节省更多的工程设计费用支出
数字化工厂系统能够完整地接收工程设计数据资料，包括工程设计库数据。进入系统的工程设计模型也能够导出标准的工程设计二维图，这使工程数据共享和设计成果的重用更加便捷。公司在装置改造、新建、扩建过程中可以有效地利用已有的设计成果，促进了设计的标准化，节省了更多的工程设计费用的支出。
4.设备采购、比选更具主动优势，节省采购成本
完整、准确，查询便捷的工程设计信息，使采购人员对设备原始设计参数和技术要求更加了解，更加清楚各种表象信息下，哪些技术要求才是需要重点关注的，这使采购人员在设备采购、比选过程中更具主动优势，采购到最适合需要的设备，节省采购成本。
（三）未来的机会
面对未来，数字化工厂系统提供了更大的应用拓展空间：
1.集成和拓展新的应用系统
数字化工厂系统是一个综合的集成应用平台，通过有限的二次开发可以实现更多的应用功能，这使未来需要新建的信息系统大为减少，降低了未来信息化建设的成本。
2.集成移动办公设备
数字化工厂系统集成移动办公设备，实现系统工作流各控制点的信息的自动推送和移动办公，使系统的使用更加便捷和高效，大大提升管理的效率。
3.采用RFID（射频识别）设备跟踪识别设备
采用RFID等物流网新技术，实现设备、车辆、人员在数字化工厂三维虚拟空间中的实时定位，有效地提升了公司对生产区域内各对象空间位置信息的掌控，更有利于工厂的安全运行。
4.集成视频和媒体库，使现实和虚拟更加融合、真实
通过集成遍布厂区的视频监控系统，实现虚拟与现实的便捷切换。系统可以联动各种生产运行数据、火灾报警数据、危险源监控数据，在这些数据出现异常时，自动定位异常位置点，显示实时视频信息，使异常的应对更加迅速高效。
五、总结
数字化工厂系统是一套开放的信息和应用集成平台系统，它提供了与现实工厂一致的三维虚拟数字环境，集成在虚拟环境中的海量数字信息使人们更轻松自然地理解并掌控现实装置，建立在之上的各种应用将为企业提供安稳长满优运行的信息支撑，为企业积累数据财富，并帮助企业持续降低生产运行和管理成本，其给企业带来的收益和价值将在企业未来发展中得到逐步体现，为企业管理提升提供强有力的信息支撑。
参考文献：
[1]管 政 企业信息化需提高投资回报 中国经济信息 2004 1期57-58
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1 校企合作模式下校园数字化工厂实训教学模式的构建
1.1 校企合作模式下基于CAXA的数字化工厂实训系统教学平台的建设
（1）数字化工厂实训系统网络设计。
要达到项目目标，需要首先建设车间网络环境，通过工业以太网络实现所有数控设备的连接，并且与管理人员的办公网络连接。配置服务器、终端机、触摸屏终端机等。必须保证整个校园网络的通畅，特别是教室（机房）到车间（实训）的网络必须是畅通的，也就是说建立一个良好的网络环境是数字化工厂实训系统的基础保障。
在学校局域网的架构下，数字化实训中心内的多台交换机与装有通信客户端/管理客户端的计算机通过已建好的学校局域网和计算机网络中心的总服务器相联。而各种数控车、数控铣、加工中心等数控设备则通过CAXA智能终端和无线网络联接到就近位置的交换机。
（2）数字化工厂实训系统硬件设计。
需要PLM体验中心教室一间，可容纳6张六角桌，桌椅上配置电脑，每张桌椅6个人。在实训车间需要数控机床20台以上，同时在实训车间预留一体化讨论区，需要配置连排椅 4排，配置82寸的电子白板一台，在每台数控机床内部安置摄像头各一台。
（3）数字化工厂实训系统软件配置。
通过对CAXA公司的调研，参观了多个依托CAXA软件建立起的数字化工厂，下面以CAXA公司样板为依托建立学校数字化工厂实训系统。配置CAXA实体设计软件、CAXA分析软件、CAXA电子图板软件，形成数字化设计平台。配置CAXA网络DNC代码管理、文档管理、机床信息监控、通信管理等软件模块，与工业中心的视频监控系统集成，将数控机床联网，形成先进数字化网络化制造平台。配置CAXA 工艺汇总表软件和CAXA工艺图表软件，与CAXA网络DNC管理软件构成数字化工艺平台。
1.2 基于数字化工厂实训系统教学平台的数字化教学资源库的建设
通过对企业的走访调研，以企业对人才的需求为主要依据，确定对应的教W内容和学习任务与技能培养任务，根据教学内容和技能培训的相关课题建立和完善了教学资源库。该平台集成我校和校外收集的各种教学课件、教育资源，学习资源，提供由教师根据企业实例优化后应用于教学的项目；合作编写教材；可以管理各种教职工资料及教学中使用的课件、题库或科研成果，分级授权访问。
实训课教师示范时可以将特定机床上的现场加工视频连接到实训中心，通过在实训工场电视屏幕或投影的方式，让学生观看，还可以同步切换到计算机仿真上，让学生公平直观的接受现场教育，从而理解专业课教学中关于工艺设置等方面的理论内容，理论教学与实践教学融入一体，丰富课堂教学手段。
主要包括以下几个模块：（1）多媒体课件库。收录重点专业有关课程的教师优秀多媒体课件及制作课件需要的图片、动画等素材库，为教师制作新的多媒体课件提供方便。（2）在线测验、考试模块。按系（部）和专业，创建在线测验、考试系统，形成专业试题库，可用于学生自测及网上考试。
2 校企合作模式下校园数字化工厂实训教学模式的运行
数字化实训工厂是运用在职业教育的综合实训项目中，借鉴西方发达国家职业学校的培养模式，采用项目式分组规划，按一个班30人的规模来规划分5组，每组6人为一个项目小组，共同完成一个目标，作为共同的综合实训成绩，老师作为指导和最终的评分。总共有5个项目，每组完成一个项目。完成后轮换项目。
（1）产品的接单流程。从企业接收客户预定展开项目，启动需要加工产品的报价流程，实现学生模拟企业员工达到销售与设计的协同。
（2）产品的设计流程。通过在学生参与的项目小组中设立项目主管、经理、以及产品设计人员的角色分工开展企业产品设计管理流程，一系列过程展示出产品从理论设计、再到平面图纸、最后到三维产品等环节的流程。
（3）产品的工艺流程。从项目组学生自主定义工艺模板开始，到各类加工工艺的编制，以及制定生产过程需要的派工单、到产品最终的检验卡的设计流程。统计各种工艺数据。
（4）实现数控编程与设备联网、管理。结合网络视频摄像机，形成对实训工场人员及材料使用状况、机器设备的运行状态、参数和设备内部的加工状态进行实时监控。可以在联网的任意一台计算机上通过远程身份的确认查看生产现场所有状况。
项目编程完成后，经过仿真和老师的检查，通过教师机的无线网络DNC把每组编好的程序发放到需要加工的机床，各个小组分成数车加工组和数铣加工组到各个机床边上进行加工，加工前到数字化库房领料，实训老师根据学生设计好的零件进行实训规划，发送实训物资需求单据（种类、规格、数量、用途），由库房管理员收到单据核对后准备物资，实训老师刷卡领取物资，库房管理员审核存档。
学生组在加工工程中通过触摸屏电脑查看实训内容和工艺要求调阅该零件的造型（包括注意事项、加工示范、使用材料、毛坯尺寸、加工工艺、零件尺寸等），并根据二维图纸（不需要打印出来）进行测量。
在讨论区内，通过工场内部网络及投影，可以将学生做的基于企业生产过程的项目实例播放出来，很快捷地查询项目设计图纸、包括二维图或三维模型，工艺流程、仿真模型及加工中的刀路轨迹、以及最终的数控仿真结果以及完整的加工程序。同时，必要时也可在此区域内查看实训工场内数控机床的实时操作的视频或录像。参训学生通过软件的模拟仿真技术与实际操作视频的对比，实现理实一体的教学实践。
老师在调用管理平台数据时，可以现场对共性问题进行圈阅和讲解。对机床现场操作的注意事项及操作方法，对照视频进行讲解。
在车间现场设置数字化的教学示范区，通过电子白板，与学生进行互动。在整个车间配备电子白板作为讨论区，改变传统的手工白板教学模式。可以通过电子白板访问到互动体验中心中的服务器，将基于工作过程所做过的实例调出来进行实际加工，使实践与理论一体化。
整体布局按企业场地来规划，在保持现有机床布局的前提下，按企业7S标准来规划。在数控车区域配置一套电子白板系统。
指导老师在机床现场进行加工示范（包括零件的装夹、对刀、加工过程等）学生在讨论区可以通过电子白板非常清晰直观的看到整个过程，进行远程现场视频教学。
在车间加工现场可以调阅该零件的造型（零件材料、毛坯尺寸、加工尺寸、加工工艺、加工示范及加工注意事项），实现任务的分发与接收。
3 结语
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2017年3月，由国务院发展研究中心主办、中国发展研究基金会承办的中国发展高层论坛2017年年会上，工信部部长苗圩在会上肯定了我国制造业不断创新的成果，并认为在工业4.0智能工厂时代工业机器人创新中心的建设将不断提速。2017年4月7日，由e-works数字化企业网主办的“2017深圳智能工厂高峰论坛”在深圳召开。深圳市也在准备于今年12月开幕的深圳国际先进制造与智能工厂展，智能工厂的发展已经成为未来趋势。
当前，智能制造热度高企，石化、钢铁、机械装备制造、汽车制造、航空航天、飞机制造等行业纷纷开始探索建设智能工厂。作为“中国制造2025”的主攻方向，总理一直高度关注智能制造和工业互联网的发展。总理在今年的《政府工作报告》中刚刚提出2017年要全面深入实施《中国制造2025》。《中国制造2025》明确提出要推进制造过程智能化，在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间，这必将加速智能工厂在工业行业领域的应用推广。
工信部印发的《原材料工业两化深度融合推进计划（2015～2018年）》也提出，要以智能工厂示范为着力点，推动企业向服务型和智能型转变，提升我国原材料工业综合竞争力。
实际上，早在这些战略和计划之前，包括数字化工厂、智能工厂以及智能制造等概念就已经出现。只不过，原来的概念都是建立在“数字化工厂”的基础之上。数字化工厂的本质就是实现信息的集成，通过对企业全部流程进行数据采集，建立数据库，将物理工厂变成数字化工厂。
而今提出的智能工厂，是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程。同时，集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。可以看出，智能工厂的本质是人机交互，也就是赋予智能工厂自主判断、自我学习、自行维护能力，能够采集、分析、判断、规划和现有的数据和流程；也可以利用可视技术进行推理预测，利用仿真及多媒体技术，将实境扩增展示设计与制造过程。
当然，概念上的实现需要技术的支撑，没有硬件的支持，智能工厂也是空中楼阁。
在硬件配备上，智能工厂主要是利用物联网技术实现优质、高效、柔性、低耗能模式生产的工厂。比如智能工厂配备的智能仪表等要具有自我监测、自我维护的感知能力，能够理解环境信息和自身信息，并进行分析和判断；智能设备能够实现互联互通和实时控制，通过设备间的互联来提高设备间的协同作业的能力，从而使生产模块间的搭配方式更灵活、更自由；同时还要有系统的软件来支撑，实现总体数据整合，通过进行大数据智能分析来建立专家系统，进行智能决策。
除此之外，由于智能工厂主要在3C制造、物流仓储、食品饮料、机械制造、材料加工、包装、汽车、医药、消费品等行业应用较多，所以智能工厂的生产设备需要具备足够的安全性、可靠性、可用性和可维护性，并符合人机工程理念；生产流程能实现产品全生命周期管理，生产物料、生产过程、物流、仓储、销售、应用数据可追溯；此外一般还需要具备生产可视化系统，能快速提供完整、准确、及时、一致的生产设备、生产工艺、生产资源、生产物流、操作人员等信息，并支持移动和固定客户端。智能工程还需要配备完善的产品质量管理系统和测试检验系统，以让产品质量稳定可控达到行业先进水平。
智能工厂的德国样本：西门子、博世、巴斯夫和奥迪
作为工业4.0概念的提出者，德国也是第一个实践智能工厂的国家。
位于德国巴伐利亚州东部城市安贝格的西门子工厂就是基于互联网智能工厂的早期案例。西门子工厂主要生产可编程逻辑控制器（PLC）及相关产品，产品种类达1000多种。安贝格工厂可以看做是所有智能工厂的原型工厂。该工厂将工艺的规划与工程化、生产系统的规划与工程化、仿真优化及验证全部实现数字化，并且能够达到实体与数字信息同步，达到设计、制造、调试信息一体化的联动，其中任何一个环节的数据变化，都能在整个环节上同步进行变更，强调的是集成的、统一的数据标准。
正是依赖统一的数据和联动机制，安贝格工厂仅通过工业互联网就可以进行联络，大多数设备都在无人操作状态下进行挑选和组装。安贝格工厂为全球6万多家客户提品，达到自接到订单，最短可达到一天之内为用户提品，生产组织形式真正高效、灵活。这个占地10万平方米的厂房内，员工仅有1000名，最令人惊叹的是，每100万件产品中，次品约为15件，可靠性达到99%，追溯性更是达到100%。
位于德国洪堡的博世工厂主要生产汽车发动机零部件，作为博世公司旗下智能工厂的代表，博世工厂主要解决的是机器与人之间的协调关系，在博世工厂，人始终能在智能生产中找到一席之地，而且人是整个生产体系中最灵活的一部分。尤其是在很多装配的精细环节，机器的出错率依然很高，所以博世工S也建立了工人同机器人“混搭”而成的生产线，这样就将人力转移到更加灵巧和复杂的工序中去。
为了便于人机对话，博世工厂生产线所有零件都有一个独特的射频识别码，能同沿途关卡自动“对话”。每经过一个生产环节，读卡器会自动读出相关信息，反馈到控制中心进行相应处理，从而提高整个生产效率。独立的射频码给博世公司旗下工厂的20多条生产线带来了低成本高效率的回报。目前博世在全球十家工厂每个月扫描200万个射频码。而这种让每个零件都能说话的技术，也是智能工厂的重要体现形式。
德国巴斯夫化工集团凯泽斯劳滕工厂也是智能工厂的佼佼者。还是对于射频码的利用，传统化工巨头巴斯夫则在这方面更进一步。巴斯夫位于凯泽斯劳滕的试点智能工厂所生产的洗发水和洗手液已经完全实现自动化。随着网上的测试订单的下达，其生产流水线上的空洗手液瓶贴着的射频识别标签会自动地跟生产机器进行通讯，告知后者它需要何种肥皂、香料、瓶盖颜色和标记。在这样的流水线上，每一瓶洗手液都有可能跟传送带上的下一瓶全然不同。值得注意的是，巴斯夫化工集团的很多理念已经引起了欧洲化工界的普遍注意。德国Dechema协会2016年9月公布的白皮书“化工企业的数字化”更是将巴斯夫工厂作为典型案例进行解析，PROCESS杂志于2016年10月在德国维尔茨堡举办的“第六届数字化工厂”论坛的总结认为，智能化工工厂是全数字化控制的、建立在数字化流程设备基础之上的综合化工生产基地。其主导思想是：为复杂的流程工艺设备开发数字化的3D模型，从流程设备的规划设计、生产制造和安装调试开始，在流程设备的整个寿命周期内都可以使用的3D模型。而巴斯夫智能工厂建设以来的第一号目标就是，每一台真实的流程设备都有一个完整的、可供智能化网络使用的数字化图像数据。
奥迪一直都十分重视生产线技术的创新和突破。目前，奥迪在生产的许多方面都已经达到了“智能工厂”的要求。例如，通过增强现实工具“世界之窗”（Window to the World）系统，预生产中心的员工能够将虚拟3D零部件投影到汽车上，从而实现虚拟世界与现实世界的汽车开发精确结合。在奥迪模具部门，先进的3D打印设备能够生产出复杂的金属零部件，其智能工具可以通过准确的高压分配对金属板材进行冲压，精确度高达百分之一毫米。在英戈尔斯塔特工厂的装配车间，机器人与员工在生产线上并肩工作，机器人以适当的速度和符合人体工学的位置向员工传送零部件。
在奥迪智能工厂中的零件物流运输全部由无人驾驶系统完成。小型化、轻型化的机器人将取代人工来实现琐碎零件的安装固定。奥迪智能工厂发明的柔性抓取机器人最大特点在于柔性触手，这种结构类似于变色龙舌头，抓取零件更加灵活。除了抓取普通零件外，柔性抓取机器人还可以抓取螺母、垫片之类的细微零件。
奥迪的在线杂志《Encounter》还展望了未来汽车生产的远景：放弃传统的装配线，采用独立智能工作台（competence islands）生产汽车，所有的部件由3D打印制作，无人机负责材料的运输，汽车则在生产完成后自动驶离生产线。
可以看到，德国的智能工厂主要依赖数字化、模拟仿真、模块化及相对标准化的产品设计，和基于自己产品的物料清单、工艺清单的数字化、信息化与自动化的高度融合，来实现智能工程的稳定运行。
智能工厂的中国样本：格力、美的、海尔和鸿海
美的已在合肥、武汉、广州空调生产中心建设了三座智能工厂。所谓“智能”，指工厂在设备自动化、生产透明化、物流智能化、管理移动化、决策数据化进行了升级和改造。主要用于美的家电空调等产品的制造。工厂内建有智能化中控中心，可实现线上线下数据共享，通过手机等移动终端实时了解数据，接入平台。
据悉，美的智能工厂的设计与搭建共耗时两年时间，前期走访德国、日本等国调研，累计投入50亿元。厂内共布设有1500台机器人，改用智能工厂后，订单交付周期缩短50%，效率增长100%。在C2M（Consumer to Manufacturer，反向定制）的制造模式下，客户从下订单到收货，12天完成，还可全程订单跟踪。在美的的智能制造产业布局中，库卡作为主体，帮助美的集团在机器人本体生产、工业自动化方案、系统集成、以及智能物流等领域全面布局。
在格力空调武汉生产线，已实现高度自动化。经过格力人不懈的努力，格力在智能制造上取得了瞩目的成就，自主研发的智能产品覆盖了工业机器人、智能AGV、数控机械手、大型自动化线体、数控机床、智能检测设备、工业零部件等10多个领域，上百种规格产品，超百项专利技术。整个格力电器武汉工厂共安装了120台工业机器人，这些机器人和自动化生产线都是格力自己研发生产的，具有完全知识产权。在格力智能总装工厂里面，AGV智能物流系统自动将需要的物料运达指定地点，然后由机器人接力，将物料提上生产线，自动打上螺钉螺母，之后在计算机控制的生产线上，由机器人自动安装底盘、插管、顶盖等各个部件，中间还穿插人工辅助的以机器人操作为主的焊接和制冷剂灌注等工艺流程。最后在末端进行自动化套袋、包装，一台空调就生产出来了。
海尔先后建造了沈阳冰箱、郑州空调、佛山滚筒、胶州空调、青岛热水器、FPA电机、青岛模具和中央空调七大互联工厂。在不断改良、迭代中追求高精度下的高效率。海尔的智能工厂可以实现信息在“人―人”、“人―物”、“物―物”之间自动传递的理念，此外柔性生产线、智能互联工厂可以满足为用户大规模定制的需求。
海尔打造的智能平台COSMOPlat是“企业和智能制造资源最专业的连接者”，能够帮助更多的企业更快、更准确的向大规模定制转型。作为中国首个、也是最大的自主研发和创新的“工业互联网”平台，COSMOPlat目前有20多套相关软件均属海尔自主产权开发。它既不等同于美国由“软”至“硬”的模式，也跟德国以“硬”求“软”的模式不同，而是海尔在打造互联工厂的实践中，逐步构建的一个开放共享的生态体系。该平台运转的核心用户可以全流程参与产品设计研发、生产制造、物流配送、迭代升级等环节，进而实现产品从大规模制造到大规模定制的快速转型。现在海尔COSMOPlat平台上聚集了上亿的用户资源，同时还聚合了300万+的生态资源，形成了用户与资源、用户与企业、企业与资源的3个“双边市场”。目前海尔的COSMOPlat与通用电气的Predix、西门子的Mindsphere平台已经成为智能制造的代表平台，推动中国的制造业不断向智能制造领域迈进。
鸿海集团布局的智能工厂已经扩及在中国28个厂区，智能工厂朝向无纸化、无人化和图像化发展。目前鸿海正在与英特尔（Intel）合作，推动富士康在武汉智能工厂转型。 鸿海集团积极布局机器人、高阶设备、数控机床、智能生产、智能工厂与系统整合。透过建立平台，累积庞大的数据数据，逐步具有分析能力，朝向软硬整合目标前进。鸿海集团在中国持续布局熄灯工厂，目前集团熄灯工厂数超过5个，有望增加到10个，包括成都制造平板计算机的塑料成型、喷涂、CNC加工等制程，就采用熄灯工厂模式。 此外，鸿海集团在重庆厂区的一体成型计算机以及显示器部分制程，以及郑州厂区的CNC工厂，也采用熄灯工厂模式。
中国建造“智能工厂”还需要苦练内功
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欧洲视野：2014年8月，德国政府颁发《数字化议程2014-2017》，对接欧盟数字化议程项目。在实施工业4.0战略后又提出“数字化议程”，目的之一是通过“产业的数字化”，包括智能制造与服务、大数据和云计算等领域新的商业模式创新，为德国开辟发展机遇，促进经济增长和就业，并为工业4.0体系提供长久动力。
国际视野：国际竞争方面，美国政府于2012年推出《美国先进制造业国家战略计划》，同年12月通用电气（GE）提出《工业互联网》战略;2013年8月我国工信部《信息化和工业化深度融合专项行动计划2013-2018》。由此，美国的“工业互联网”、中国的“两化深度融合”、德国的“工业4.0”等殊途同归的工业发展战略为世人瞩目。
国际合作方面，2014年10月中德两国《中德合作行动纲要：共塑创新》。纲要第二部分“可持续的经济发展和金融领域合作”，设 “经济”、“工业4.0合作”、“金融”3大主题。涉及工业4.0合作的内容有：工业生产的数字化（工业4.0）对于未来中德经济发展具有重大意义，该进程应由企业推进，政府政策支持;建立两国工业4.0对话机制;将工业4.0议题纳入中德标准化合作委员会;进一步深化两国在移动互联网、物联网、云计算、大数据等领域合作。为此，工信部苗圩部长在讲到德国工业4.0与中国两化深度融合关系时，使用了“如出一辙、异曲同工、殊途同归”三个关键词。
工业4.0的国际探索与实践案例
据2013年德国“工业4.0前景”报告，47%的公司已积极参与工业4.0计划，18%的公司参与了对工业4.0的研究，12%的企业已开始实施工业4.0计划。笔者认为，德国企业既往成绩斐然，目前是实施工业4.0战略的主角，探索最佳实践众望所归。
工业4.0最佳企业实践
根据文献研究和笔者2014年访德交流，工业4.0实施既包括工业4.0创意单位西门子、博世公司和弗劳恩霍夫研究院等，也包括其他诸多企业，如软件企业SAP和大众汽车;此外，德国专家还指出诸多中小企业正在努力践行中。据罗兰贝格报告（2014），工业4.0最佳企业实践包括：
德国通快公司作为工业4.0技术提供商，实施了首例“社会化机器（一种人与技术交互而达成产出的环境）”案例，据称其产品的每一个零件都是智能的，保留着以往加工的所有信息;同时各生产装置都因互联而知晓彼此的加工能力，以便生产流程可以自动优化;用户也得以实时介入乃至干预产品的加工。
德国西门子公司实施工业4.0的医疗工程，一改需要废时多日适配患者的标准化人造膝盖和髋关节，在工业4.0方案下仅数小时即可完成个性化产品的人体植入。
英国劳斯莱斯公司采用3D打印技术制造航空发动机元器件，采用轻型材料，并将原需18个月的订单周期（源于复杂工艺工装）大大缩减，显著提高了企业竞争力。
法国达索工业软件公司，重视工业4.0在产品开发与生产集成方面的应用，实现了从工程到PLM，进而演进到集成虚拟-实体平台的工业4.0模式，核心内容完整的3D数字化工艺设计、制造和数字化生产线解决方案，以及3D数字化体验平台。
工业4.0实践案例
【德国博世公司实践案例】作为创意和发起单位，博世参与了德国工业4.0战略的制订，其实践也较完整地表达了工业4.0的内涵。
物联网和务联网（IoTS）参考模型：从底层向上依次为物联网、互联网系统与服务平台、务联网、应用领域等四层，通过机器间（M2M）的无线网络互联、业务流程与业务规则的改进，形成了物联网与务联网模式。物联网的IT技术环境包括M2M语义获取、数据归集和大数据处理;务联网的IT技术环境包括互联的企业、互联的业务流程和业务规则、云计算与大数据的服务等。博世提供了物联网套餐或工业4.0“工具箱”软件系统，为制造企业提供软件创新解决方案。
“智慧工厂”模型：通过集成IT技术与企业生产的新型商业模式，智慧工厂主要由产品研发与流程，感知与互动环境，生产加工环境，也包括柔性工厂、联网生产、预测性维护等内容。智慧工厂的外部界面包括自适应的物流模块，通信与服务模块，以及云服务的“技术和交易市场”。
工业4.0的应用：智慧服务是工业4.0的核心概念。博世推出“预测性维护”的智慧服务产品，包括实时解释机器与传感器数据、分析机器数据及故障预测、规划维护流程、集成企业IT等环节。对制造企业客户，好处是提高设备的整体效用和系统运行可靠性，有效利用零部件和产品的最大服务生命周期，并提供专家知识的积累和传递。预测性维护的“远程服务门户”可集中访问客户的机器和系统，并完成远程软件更新。
工业4.0路线图：博世演进开发的工业4.0系统，第一阶段开发远程服务门户，包括通信平台建设、对象的状态监视和预测性维护模块;第二阶段开发基于对象的数据，包括智慧化的适应性测试、物流运输和库存数据等;第三阶段将开发数据挖掘和分析系统。
【德国西门子公司实践案例】作为倡导者和践行者，西门子在汉诺威工业博览会上展示了工业4.0示范，表达其构建未来智慧生产的能力。
西门子的工业4.0观：未来企业新增竞争力，将来自通过增加能源和资源使用率来提高企业的经营效益、更多的复杂产品和更大的数据量来缩短产品入市时间、个性化的规模定制和更高的产能来增强产品对市场的适应性。工业4.0宛如“算法化的生产棋盘”，通过联网的嵌入式技术，与分布式的CPS系统交互，其产品因“纵向集成”而包含加工信息，其生产组织因“横向集成”而包含整个价值链的自组织信息，其生产流程因“端到端的集成”而体现依实时场景的灵活决策。
强调工业信息技术和工业软件：各类计算机辅助应用软件、产品数据的协同管理系统、数字化制造软件、3D流程设计与工厂分析工具、制造执行系统等，实现企业价值创造各环节的紧密相连，优化生产过程。西门子工业部门雇佣了7500位软件工程师，为其7万客户及750万PLM协议用户提供专业服务。
“智慧生产”案例：西门子安贝格工厂生产高度数字化，可独立于实体生产进行仿真与优化;安贝格采用制造执行系统，显著提高了生产效率和灵活性，允许在一分钟内更改产品及工序;工厂的测量事件达每日100万以上，采集后由中央系统保证其数据的一致性;每一件产品都带有其加工信息，若发现差错，控制系统可依既定工序进行干预和纠正。由此，安贝格百万缺陷率仅为15%，成为产品误差最小的企业。
设计智慧工厂，构建贯穿价值链的端到端工程数字化集成：按提高企业生产整体竞争力的要求，从“产品设计”开始，经过“生产规划”和“生产工程”，到“生产实施”和“服务”等5个环节，展示了工业4.0纵向集成和端到端集成特征。在“产品设计”阶段，实现贯穿整个产品生命周期的价值增值，通过产品生命周期管理系统，全面优化企业的产品研发流程。在“生产规划”阶段，通过虚拟仿真技术和PLM解决方案，客户在实体生产之前即可对生产流程进行模拟检查和优化，并保证虚拟生产模型与实际生产设备间的无缝互动。在“生产实施”阶段，一改传统单台产品的优化模式，转而采用“全集成自动化（TIA）”概念的“集成驱动系统 （IDS）”，一站式地实现了产品系统的增值。
CPS概念的“数字化企业平台”：数字化企业平台是实现数字制造的载体，在物联网、云计算、大数据、工业网络技术的支持下，通过共同的数据库和集成工具链，集成先进的生产管理系统、生产过程软件和硬件，达成各种产品元部件生产之间的无缝集成。西门子已开始为我国企业提供数字化企业平台解决方案。
启示
篇10
坐落在西门子北京办公园区的西门子数字化体验中心包括数字化企业、全生命周期管理软件（PLM）、全集成自动化、可持续能源和信息安全实验室五大展厅，集中展示了数字化在产品设计、生产规划、生产工程、生产制造和运维的整个生命周期的具体应用。
其中，在数字化企业展厅，西门子物联网操作系统MindSphere首次面向中国市场展示其理念与应用。西门子数字化体验中心在向各界展示西门子数字化技术实力的同时，兼具孵化创新、产学合作的平台功能。
“作为全球唯一一家能在产品研发与制造过程以及工厂管理的完整价值链上提供‘数字化双胞胎’的企业，西门子能够帮助企业实现端到端的数字化，使高效的大规模定制化生产成为可能。”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表示，“我们正在构建一个强大的生态系统，携手所有合作伙伴深度挖掘数据的价值。”
MindSphere是西门子数字化业务增长的重要推动力之一。制造商通过MindSphere可快速、高效地采集海量数据并挖掘数据中的价值，以最少的投入大幅提高生产设备的性能和可用性。西门子庞大的工业设备基础和覆盖众多行业的专业知识，为MindSphere带来独特的数据采集和价值挖掘优势。
开放的MindSphere不仅为第三方设备的安全接入提供了多种方式，覆盖所有支持OPC UA通信技术的设备或系统，还能够使更多的程序开发者和最终用户借助这一平台开发或使用多样化的应用。西门子还计划面向数据连接的应用程序接口以支持更多协议。
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来自盖世汽车网的统计数据显示，2013年上半年，北京福田戴姆勒汽车有限公司（下称福田汽车）销量达5.83万辆，同比增长25.4%。
智能制造让福田汽车尝到了甜头。
26亿元布局
2002年，福田汽车投资6亿元进入重卡领域在怀柔建设欧曼重汽厂，因同时具备生产中重卡所需的冲压、装焊、涂装、总装四大生产工艺，一举成为当时亚洲最现代化的商用车生产基地。欧曼一期生产基地的建成使得福田汽车涉足重卡领域，建成当年销售重卡4.7万辆，成为福田汽车的重要利润增长点。2009年以后的国家经济刺激计划使得重卡市场井喷般爆发。以一条年产8万辆的生产线去应对突破10万辆的年销售量，一时间捉襟见肘。
突破原有产能限制，建设新的生产线成为必然的选择。2010年，福田汽车决定以26亿元投资数字智能化样板欧曼二工厂，这一投资额度是欧曼第一条生产线的4倍以上。欧曼数字化的二工厂当年被纳入2010年北京市重大项目和怀柔区重点建设工程。重金投入之下，欧曼二工厂，引进了4项世界级和8项中国一流的先进设备。工厂总装部、涂装部、焊装车间、车架部、RDC物流、检测线以及相配套的相关设施，实现了管理数字化、物流最合理，生产线主线自动化率达到60%。
“我们有PVC底涂机器人喷涂系统、步进式主线搬送机构、日本富士公司焊接夹具、生产质量控制系统、自动化机器人焊接以及摆杆输送系统和SOENEN三维数控冲孔设备、6000吨冲压生产线；美国英格索兰拧紧设备。” 欧曼二工厂装焊部部长孙志强对这些宝贝如数家珍。
36关检测
欧曼二工厂新生产线的第一批产品就受到了客户好评。在广州从事物流运输的王琦是欧曼二工厂的老客户，他在接到新购买的一批车辆后马上反馈称 “做工更精细了！”“面漆更亮了！”
漂亮的外观背后是欧曼二工厂电泳机运线采用了摆杆输送技术和日本Yaskawa公司生产的HP-20非防爆型机器人进行涂装，该技术的漆膜显映性、光泽度、漆膜厚度均达到了轿车涂装品质。可以保证车身10年不锈蚀。“机器人的采用，直接改变了传统人工喷枪涂装的手段，降低了人工成本，也避免了涂料对于工人的伤害。”武斌说。
然而，只要是从欧曼二工厂生产的重卡，面漆变化只是一个方面，还有很多地方都不一样了。
客户王琦一句“做工更细致了”的肯定话语，在欧曼二工厂里所做的改变却是巨大的。
欧曼重卡顶盖总成、车身总成、后围总成焊接采用了30台点焊机器人和由日本富士公司提供的高精度焊接夹具，提高了焊接的精度、车身强度、密封性能，保证了车辆的安全性和驾乘舒适性。在焊接精度提高的同时，车身还要通过在线检测的考验。
“检测车间中的调试车间全部采用德国马哈提供的专业检测设备，在线检测技术对每一台车辆进行检测，对所有数据进行实时采集，出现异常能够马上报警。”装焊部部长孙志强说。而在以往的生产中采用的是抽样离线检测，一旦出现问题，需要等3天以后后续流程进行反馈解决。在孙志强看来，在线检测还有一个重大优点是能够形成检测结果的大数据库，提前判断某些数值的异常。
在检测之后的总装车间，还存在着一套控制和显示生产线上各工位上有关设备运行、产品质量、物料流向和相关的生产管理信息，实时统计生产线生产的质量状况、成品状况和生产设备的运行状况，确保产品质量和生产需求材料的适时供应，保持均衡生产的Andon系统。该系统能够直接反应生产的即时状况，生产线上哪个工位停下来，停了多长时间，停的原因是什么，都有详细的记录，并且系统会自动显示在车间的大屏幕上。
“每一辆欧曼重卡从研发、供应、生产及销售，都必须进行严格的‘36关’严格把控。我们提出了‘研发3验证、供应 3 重门、生产27关卡、销售3检查’的口号。实现了从原材料供应到生产设备的全程检控，保证产品整体的档次感和高品质。”二工厂总装部副部长张慧强说。
“我这里是劳动密集型的。”这是欧曼二工厂总装部副部长张慧强在介绍自己部门时开口说的一句玩笑话。在之前传统生产线上，总装部是劳动强度最大的，其中部件的移动是彻底的体力活。但是在采用了智能化机械手的欧曼二工厂这样的体力活已经不复存在。
4分钟的保证
篇12
6月7日，记者一行参观了坐落于西门子北京办公区的西门子数字化体验中心。在体验中心大门打开的一刻，一幅忙碌的生产场景展现在记者眼前。这不是人们通常所认为的演示环境，而是一条真实的数字企业示范线。西门子的专家以一个印章的生产为例，演示了一个产品的制造全过程。从下订单开始到印章制作完成，只用了不到15分钟。虽然只是简单的印章制作，但是整个的生产流程是完整、真实的，与正常的产品生产流程完全一致。
这条数字企业示范线反映出，未来企业的研发和生产过程将是高度一致的，将彻底颠覆传统的制造。举例来说，济南二机床集团有限公司主要生产大型、复杂的机床设备，按照传统的定制化生产模式，不仅机床设备的制造周期长，而且变更难、成本高。采用“数字双胞胎”模式，制造环节更加靠近研发端，两者有机结合，将产品的上市周期从以前的18个月缩减到8个月，成本降低到原来的三分之一。数字化生产的益处显而易见，不仅可以提高生产效率，减少浪费，还能让专业化的协作保持一致。
西门子数字化体验中心包括数字化企业、全生命周期管理软件、全集成自动化、可持续能源和信息安全实验室五大展厅，集中展示了数字化在产品设计、生产规划、生产工程到生产制造和运维的整个生命周期内的具体应用。“作为全球唯一能在产品研发与制造过程，以及工厂管理的完整价值链上提供‘数字化双胞胎’的企业，西门子可以帮助企业实现端到端的数字化，使高效的大规模定制化生产成为可能。”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表示。
现在，人们热衷于谈论数字经济。参观完西门子数字化体验中心，记者一个最突出的感受是，数字经济绝不是虚拟经济，而是用数字化的手段改变或者说重新塑造实体经济，促进实体经济更高效的发展。云计算、大数据刚出现时，之所以有人感觉“虚”，是因为没有看到云计算、大数据与实体经济相结合的成功案例。现在，我们说云计算、大数据已经进入了实际落地的阶段，就是因为在传统的农业、工业、服务业中，我们看到了大量利用先进技术手段改造传统产业的鲜活例子，比如精准农业、智能制造、智慧医疗、新零售等。
MindSphere探秘
在西门子数字企业示范线上，记者注意到了一个特别的柜子，里面是各种线路板、线缆和设备，还有一个不太起眼的小盒子。西门子（中国）有限公司数字化工厂集团工厂数字化服务总监李漓一语道破，这个小盒子名为MindConnect NANO，它主要用于收集工业场景中各种终端和设备的数据，然后上传到西门子MindSphere云平台中。MindConnect NANO是一个即插即用的数据接入网关，支持开放通信标准OPC UA。MindConnect NANO的体积不大，且安装十分简单，就像在家中安装和配置一台家用路由器一样，连接上电源和网线就能开始使用。
MindSphere是西门子基于云的开放式物联网操作系统，能够帮助不同行业、各种规模的企业快速高效地收集和分析工业现场的海量数据，从中获取价值。其实，MindSphere也是我们俗称的PaaS平台，向下为连接各类工业设备提供了统一的接口，实现不同设备之间的互联互通；向上为各种各样的应用软件提供良好的开发、运营环境。用户从MindSphere上获取应用程序和服务就像从智能手机里的应用商店中获取App一样简单。
西门子自己并不做IaaS，而是选择与IaaS厂商合作。一位来自制造领域的西门子的合作伙伴表示，他们选择与西门子合作，采用MindSphere，就可以不用管PaaS和IaaS，只要专心致志地做好SaaS垂直应用的开发即可。李漓也表示，基于Cloud Foundry开发的MindSphere是一个开放的平台，为开发各类工业应用软件的厂商提供了便利。
西门子正通过新的合作伙伴、App和互联技术，推动MindSphere的发展。源讯、埃森哲、SAP、微软、Evosoft、亚马逊云服务（AWS）等都是西门子的合作伙伴。MindSphere应用程序被称为MindApp，现已推出约50种，包括降低安全风险、提升互联设备和工厂可用性等多种功能。西门子展示了20多个MindSphere的应用案例。
德国一家知名的研磨机床生产商，以前将机床交付给用户就万事大吉了。不过每次机床出问题，用户总会有很多抱怨，比如不知机床的问题出在哪里，或者修理不及时等。在采用西门子MindSphere后，所有售出的机床运行数据，甚至刀具的运行数据都可以通过MindSphere监测，在实际出现问题之前，机床生产厂商会提前与客户进行沟通，利用一次计划内停机的空当，对机床进行维修，更换零部件，从而消除了计划外宕机，实现了故障的可控。
此外，还有很多西门子帮助客户实现数字化生产的成功案例。今年4月，西门子宣布与体育运动品牌阿迪达斯开展合作，双方将携手推动阿迪达斯智能工厂SPEEDFACTORY的数字化进程，实现快速、透明和定制化的生产。
MindSphere是西门子于2016年推出的，虽然已经有了一批成功的应用案例，但它本身还不是一个尽善尽美的产品，仍需要持续迭代，不断优化和完善。所以，西门子在推广MindSphere时，瞄准的客户都是那些有强烈的数字化转型需求、愿意尝试云等新模式、以实现业务增值为目标的行业先锋客户。在MindSphere项目实施的过程中，西门子会与客户、合作伙伴一起，不断完善MindSphere这个开放的生态系统。
更全面的数字化体验
篇13
SEWC生产车间主要为上下两层。一层为物流层，诺大的空间中，除了传送带，只有1名工作人员操控着一辆小车从记者身边驶过。SEWC总经理Andreas Bukenberger介绍，这一层最多只需要6～8名员工，从原材料的进入，到送检、按需分送、不同工序加工、到成品打包，垃圾包装运送等一系列流程，都将在传送带上自动完成。
在记者问及是否会出现运送差错、断电等情况时，Bukenberger有些激动，特意用了很长的篇幅向记者介绍：“所有的材料一直到产成，遍布生产线的传感器都能通过条码记录下各种数据，绝对不可能出现差错，也不可能出现物品掉落的情况。就算断电也会有数据的备份而不会导致生产过程出现任何的紊乱。”
在车间的二楼是制造车间，从物流层传送上来的原材料将在这里通过各种程序成为产品。为数不多的工作人员看上去并不忙乱，只是在电脑前比划着。“每个班次，我们一共需要20～30名工作人员就能完成各项工作。”SEWC卓越运营部经理戴霁明表示。
不论是Bukenberger的底气十足，还是工作人员的气定神闲，都源于这座工厂的数字化制造基础。SEWC是西门子在中国建设的第一个数字化企业，实现了从产品设计到制造过程的高度数字化，让智能制造更为具象的呈现。这一天，西门子迈出了抢跑智能制造时代的又一步，也打响了在工业4.0时代获得更多机会的算盘。
定义工业4.0
西门子工业已经从事了160余年的制造，同为制造企业，西门子也遭遇了制造企业避不开的挑战。西门子认为，制造业存在三大需求——提高生产效率、缩短产品上市时间、增加制造的灵活性。然而在传统的制造条件下，要同时满足这三大需求并不容易，企业通常得牺牲灵活性来提升生产效率和缩短产品上市时间。如，iPhone产品由于企业缺乏制造能力，只能一次推出一款新品，降低生产的灵活性；而三星自身具备制造能力，能在短期内不断推出各类新品参与竞争。
要同时满足这三大需求，保障并提升产品质量，智能制造成为西门子的发力方向，西门子将其定义为工业4.0时代。在西门子看来，第一次工业革命是蒸汽时代，第二次工业革命是电气时代，第三次工业革命是计算机技术开始应用在制造业上，提升自动化水平，即将到来的工业4.0时代将是第四次工业革命。
“现在，一款汽车需要上千人设计，设计人员设计3年、生产模具1年、建设工厂生产4年，至少需要8年的时间。”西门子（中国）有限公司工业业务领域市场传播部总经理于缨向记者介绍西门子对工业4.0时代的构想，“未来的制造将是基于大数据、互联网、人，结合各种信息技术进行柔性制造。其实现定制化生产，甚至可以当月定制车，下个月就可以生产出来。”
虽然这一构想的实现尚需时日，但是西门子已经开始了自己的探索。西门子德国安贝格电子制造工厂是西门子打造的第一个数字工厂，正是由这家工厂探索出其从传统制造向数字制造转型的技术线路。SEWC作为安贝格在中国的姊妹工厂，亦实现了从企业管理、产品研发到制造控制层面的高度互联，通过在整个价值链中集成IT系统应用，实现包括设计、生产、物流、市场和销售等所有环节在内的高度复杂的全生命周期的全自动化控制和管理。
正是在这些复杂IT技术的辅助下，灵活生产不必再被牺牲或者无法实现。指着正在生产线上自动拐弯、直行的元器件，SEWC卓越运营部经理戴霁明告诉记者：“这些半成品运送到不同的路径，将生产出不同型号的产品。现在工厂这两条生产线上，可以同时生产20～30种型号产品。”
谈及为何要建设数字化企业，西门子工业业务领域工业自动化系统首席执行官Eckard Eberle表示：“我们建设数字工厂，其一是为了获得更高的产品质量，通过各种体系的无缝链接保障产品的质量。其二是为了快速实现生产的调整。其三是帮助客户有效缩短产品的上市时间。”
没有纸张的车间
关于SEWC，让西门子津津乐道的是这座工厂不仅是一个数字化企业，而且是自己生产自己——绝大多数技术来自西门子。
工厂里生产的每一件新品，都拥有自己的数据信息，数据在研发、生产、物流的各环节不断丰富，实时保存在一个数据平台中。基于这一数据基础，ERP、PLM、MES、控制系统以及供应链管理实现信息互联。工厂采用了西门子PLM（全生命周期管理）软件，通过虚拟化的产品规划和设计，实现信息无缝互联。利用制造执行系统SIMATIC IT和全集成自动化解决方案（TIA），将产品和生产生命周期进行集成，缩短产品上市时间。其设计还赋予工厂灵活性，可满足不同产品的混合生产，并为将来的产能调整做出合理规划。
“传统的制造中，一般是研发时出一张图纸，然后交给生产部门作出样品，图纸再返回研发部门调整、修改后再生产。数字化制造下，从研发到制造都基于同一个数据平台，改变了传统制造节奏，研发和生产几乎同步，而且完全不需要纸质的图纸、订单。”面对基本看不到纸张的生产车间，戴霁明向记者阐述数字化制造带来的改变。这种节奏的改变带来的是产品上市时间的大大压缩、生产效率和产品质量的有效提升。
王云龙是SEWC的一名PLC（可编程控制器）装配工位上的员工。每天由西门子MES（制造执行管理系统）生产的电子任务单就展现在其面前的电脑屏上，订单由系统下达，在与ERP（企业资源计划）系统的高度继承下，实现生产计划、物料管理等数据的实时传送。
王云龙的工作台上有5个不同的零件盒，当自动引导小车送来一款待装配产品时，电脑显示屏会出现它的信息，相应所需的零件盒的指示灯也会亮起。传感器扫描产品的条码信息，并将数据输入了MES系统，MES系统通过与西门子TIA的互联，操纵零件盒的指示灯。
王云龙确认了装配产品后，按下按钮，自动化流水线的传感器将扫描条码信息，MES系统将以数据为判断基础，指挥小车去下一目的地。在达到下一工序前，这个产品将经过20个质量监测节点。视觉检测是数字化工厂的特有监测方式，相机拍下产品图像与Teamcenter数据平台中的正确图像对比，一点小小瑕疵都逃不过品质管理模块的“眼睛”。经过多次装配和质量检测后，成品将送到包装工位，经过人工包装、装箱，包装好的产品将通过升降梯和传送带自动送往物流中心或者立体仓库。这一生产过程，无需像传统制造中，用几十人甚至上百人的手工去完成。
Bukenberger表示：“应用了西门子数字化企业平台解决方案的成都工厂和其他工厂比，产品的交货时间缩短了50%，产品的一次通过率可达到99%以上。安贝格电子制造工厂，平均每秒生产一个产品，未来的SEWC有望冲击这一纪录。”
赞赏“两化融合”
事实上，在SEWC的车间还有第三层，但是这一层除了少量的管理办公室之外，建成了环形参观走廊。在记者结束参观时，SEWC总经理再次表达了欢迎记者以及企业前来参观的观点，让这家工厂多了一份参考物的色彩。
SEWC除了生产Simatic工业自动化产品外，还为工业企业提供控制系统和解决方案，用自动化技术为工业优化升级打开潜力空间，通过改善企业自动化流程提高效率。
