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数字化双胞胎:迈向“工业4.0”的内生动力

--——2016西门子工业论坛热点追踪

供稿:中国工控网 2016/7/15 14:50:45

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2016712日,两年一届的西门子工业领域最具规模的会议——西门子工业论坛再度掀起关于“工业4.0”的热议。“工业4.0”作为工业愿景,必然需要坚实的基础构架和不懈的规划实行才能得以实现,这个时间德国预计至少是10-15年。与此同时,“中国制造2025”作为国家战略开始落地实施,两者具有相同的时间表,相似的目标:即在不断变化的工业领域保持竞争力。然而,由于现状不同、起点不同,“工业4.0”的理念、技术、标准、模式对于“中国制造2025”具有宝贵的借鉴意义和推动作用。

作为“工业4.0”最初的发起者和重要的构建者,西门子率先在市场上提出“数字化双胞胎”模型概念,通过数字化助力企业整合横向和纵向价值链,为工业生态系统重塑和实现“工业4.0”构筑了一条自下而上的切实之路。

客户为主角推动“工业4.0”:“扎扎实实”与“真真切切”

正如西门子(中国)有限公司执行副总裁、数字化工厂集团总经理王海滨所说,2014年的西门子工业论坛还在谈“工业4.0”的愿景,那时处于概念普及和思想碰撞的阶段,现在经过两年时间的实施,以“数字化企业”为道路的“工业4.0”已经取得了扎扎实实的进步。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在开幕辞中说,两年间,数字化集团和过程工业集团都做出了具体的项目,现在再来谈“虚拟现实”“数字化双胞胎”这些概念,一定会有真真切切的感受,数字化确实带来了生产力的提高。

案例是最有说服力的演示方式,也是迈向“工业4.0”有益的探索和尝试。这次的论坛,演讲部分创新性地设置了西门子与客户联合演讲,将“数字化企业”方案的实施目的、步骤以及效果进行了全面展示。世界排名前三的汽车冲压设备制造商济南二机床集团有限公司(简称“济南二机床”)副总经理张世顺分享了数字化转型的宝贵经验:一是系统规划、分步实施,不要急于求成;二是眼高(目标高)手低(从最基础的做起);三是以人为本,重视人才培养。

面对“工业4.0”方案对于过程工业管理乏力的疑惑,来自煤化工行业的中国“前50强”工程公司——赛鼎工程公司总经理工艺设计经理周恩利现身解析。“西门子一体化工程到一体化运维的解决方案,将在五个方面与赛鼎展开合作,计划到20173月,建立起先进的煤化工“数字化企业”。

主题解读:“迈向工业4.0——引领数字化企业进程”

西门子大中华区首席执行官赫尔曼强调,在数字化浪潮中,只有运用数字化思维、掌握数字化技术,才能实现柔性制造和智能制造,才能搭建出通往“工业4.0”的道路。西门子股份公司数字化工厂集团首席执行官JanMrosik说:数字化改变了我们的生活,要求企业能够驾驭数字化,能够实现灵活的柔性制造,灵活性表现在两个方面:一方面是能够生产个性化产品,另外一部分是可以适应需求的高潮低谷差异。

机械工业信息研究院副院长石勇说,“一个鸡蛋如果从外部打破,那是一种破坏;如果从内部打破,那将是一种新生。”西门子涵盖研发、工程、生产、销售和服务五大环节,覆盖完整价值链,无疑是最具内生动力的领导型厂商。

西门子(中国)有限公司数字化工厂集团工厂自动化部总经理卫岳歌(JoergWesterholt)表示,西门子的PLMMES/MOM系统,TIA全集成自动化系统、数据分析与工业云的软硬件平台,可支持从产品设计、生产规划、工程组态、生产执行到服务的全生命周期价值链。

“数字化双胞胎”——不仅仅是一个靓词

Mrosik在上午的主论坛上提出了“数字化双胞胎”概念,这一拟人化的词语——DigitalTwin成为本次会议的高频词。“数字化双胞胎”是指西门子支持企业进行涵盖其整个价值链的整合及数字化转型,为从产品设计、生产规划、工程组态、生产制造直至服务五大环节打造统一的、无缝的数据平台,形成基于数字模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业镜像。“数字化双胞胎”涵盖“产品数字化双胞胎”“生产工艺流程数字化双胞胎”和“设备数字化双胞胎”三个层面,三个层面又高度集成为一个统一的数据模型,可以完整真实再现整个企业,从而帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试,而在生产过程中也可同步优化整个企业流程,最终打造高效的柔性生产、实现快速创新上市。Jan Mrosik博士最后强调,数字化双胞胎为制造业带来的这些收益与中国“十三五规划”的目标高度契合。

12日下午工业软件分论坛上,同济大学的陈明教授指出,数字化双胞胎模型具有模块化、自治性和连接性的特点,可以从测试、开发、工艺及运维等角度,打破现实与虚拟之间的藩篱,实现产品全生命周期内生产、管理、连接的高度数字化及模块化。

“数字化双胞胎”绝对不仅是一个名词标签,而是一种创新意识的体现。在数字化双胞胎实现的过程中,需要两方面的必要条件:一套集成的软件工具和三维形式的展现。西门子工业软件大中华区DER总经理戚锋强调:“数字化双胞胎不是要让虚拟世界做现在我们已经做到的事情,而是要发现潜在问题、激发创新思维、不断追求优化进步,这才是数字化双胞胎的目标所在。”

找到过程工业的数字化突破口:一体化工程到一体化运维

西门子股份公司过程工业与驱动集团首席执行官JuergenBrandes博士认为,数字化的巨大益处已在离散工业领域显而易见,过程工业的大量数据同样具有巨大的挖掘空间。在过程工业,西门子的数字化解决方案主要体现在三个方面:一是利用正确的元器件/基础设施确保可靠的连通性(传感器、通信信号、网络安全等),为实现工业4.0做好准备;二是通过专业的技术服务提高生产力和可靠性,改善运行和维护,优化维保模式;三是从一体化工程迈向一体化运维。

通过工业软件和自动化工具、工业安全、工业通信和工业服务,西门子的数字化企业理念是使得企业的核心流程与所有产品研发流程无缝数字化。据介绍,在诺华制药和葛兰素史克,西门子的数字化系统在加强质量控制、缩短上市周期、提升可靠性、减少返工和报废方面均有优异表现。

数字化企业转型中容易被忽略的要素

在制造型企业的数字化转型中,常常发生追求“形而上”的数字化,而容易忽略品质管理、流程管理、物流管理、人力资源管理等等基础性目标。在本次会议上,我们已经被无数次提醒:不同阶段的不同规模的企业要选择不同的数字化解决方案。

技术适用性。石勇指出,个性化制造技术、虚拟制造技术、复合型制造技术、自优化制造技术为代表的四大先进技术群的集聚融合,将促进智能制造的快速发展。智能制造将带来产业生态的系统性变化,而在不同的行业则可能呈现不同的发展模式:科学技术驱动型产业、客户需求驱动型产业以及效率提升驱动型产业等。同时,中国工业发展的不均衡性导致向智能制造行进的步调难以一致,这更加需要企业要根据自身实际情况进行分步渐进式展开。

树立数字化思维。“在制造业急需转型升级的今天,透过数字化思维,从拓展业务架构、产品定制流程到行业应用等层面打通数字化网络的任督二脉,可实现工业大数据的价值。”SiemensPLM Software全球高级副总裁兼大中华区董事总经理梁乃明表示。

研发创新。数字化企业只是手段而非目的,只有以技术研发为核心竞争力,企业才能取得长足发展。西门子为例,2016财年在上财年基础上增加研发投入3亿欧元,研发投资总额将达48亿欧元,并开辟全新的独立业务部门Next47,整合现有的初创企业项目,更好地培育颠覆性创新。

人才及合作。数字化对员工技能和素质要求更高,人才培养至关重要。赫尔曼还指出,数字化企业不可单独构建,实现工厂、企业、集群、产业的逐级扩展,携手合作是必然途径。

新品集中布局实现数字化企业的关键环节

TIA博途的最新版本——V14它侧重于诊断、虚拟调试和多用户操作的扩展功能,并加强能源管理与运动控制、云连接和用于虚拟调试的数字模型,帮助设备制造商缩短产品上市时间,提高最终用户生产力。基于云平台的工程设计、面向仿真软件的接口、全新的“多用户”功能都是新品亮点。

全新的S7-1500T,集成逻辑控制、安全功能,及强大的运动控制功能,如电子凸轮和齿轮同步等;支持ProfinetSinamics V90伺服驱动系统简化了系统组态,提高了工程效率和机械精度,应用更广泛;首次配备安全功能的分布式SimaticET 200SP开放控制器,使标准和功能安全的自动化任务能够在一台设备上进行处理,以降低工程、评估和服务成本。

后记:2016西门子工业论坛已经落下帷幕,留给我们深深的思索。可触可感的“工业4.0”的数字化企业实景让我们看到了厂内质量的提升、产品及流程的优化、管理效率的提高、上市周期缩短等等一系列的变化。然而面对中国工业这个“庞然大物”,更多需要关注的,是整个工业生态系统的数字化推进。厂内数字化、厂间数字化、企业价值链数字化、产业集群数字化、产业数字化,乃至社会完全数字化,以及数字化的整体安全性保证,需要走的路还很长,数字化只是第一步而已。


审核编辑(郑益文)
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