數字化工廠帶來的新工業革命

數字化工廠的實現給工業化這個大齒輪加上了更多的潤滑油。它不僅帶來了技術上的改變，而且生產中的高度透明化、自動化還將帶來眾多管理和觀念上的改變

Otto是德國寶馬汽車公司一名普通銷售員，他的工作是在慕尼黑的寶馬旗艦店為客戶推薦各種車型與服務，并接受客戶訂單。這兩年，他的業績快速增長，但Otto并沒感到有太多壓力，因為他可以為客戶提供與眾不同的個性化選擇，比如不同的車體顏色、不同材質的座椅、不同形狀的車燈等等。能夠使Otto對客戶的承諾得以快速實現的，正是基于數字化工廠的柔性化生產能力。

通過引入高度柔性化的制造規劃和生產系統，寶馬公司計劃使其遍布全球的工廠產能得到充分利用。2002年，寶馬啟動了一項戰略，這就是現在其公司內部所熟知的并且為領導層高度重視的“DMF”。首先，DMF是一種“數字化制造”戰略。寶馬計劃通過實施DMF來降低產品開發及制造的總體成本。在此基礎上，DMF也被視為一個能大幅提高整個公司柔性的手段。寶馬表示，DMF的目標是打破行業內普遍存在的“品牌-生產線” 的一一對應關系。這就意味著，不同的品牌、類型及款式的寶馬汽車都可以根據需要使用混線模式裝配。從理論上來講，任何一家寶馬工廠都可以生產任何型號和系列的寶馬汽車。

從戰略角度來講，DMF是寶馬公司“數字化汽車”戰略的一個非常重要的組成部分。這個大規模流程改造戰略已實施了三年多。DMF的目標是：大幅縮短新產品開發時間，從原來的大概60個月縮短到30個月左右，并且減少重復開支，包括耗時耗材的樣車裝配。

隨著城市化進程的逐漸加快，人們對商品尤其是消費品的需求日新月異，市場越來越被細分。以寶馬公司為例，1950年，寶馬能夠生產的車型不超過10種，而50多年后的今天，寶馬擁有的車型理論上超過1032種，并且這種多樣化、靈活生產的趨勢將進一步擴大。面對瞬息萬變的市場，只有率先賣對產品的廠商才能贏得明天，我們越來越多地看到各種因為比競爭對手早上市一個月而搶盡市場先機的案例，而這怎樣才能得以實現呢？

幾年前，數字化工廠在人們的腦海中還僅僅是個夢想，而今天，它已經真切地實現了。它不僅能夠使制造充滿靈活性，而且提高了資金效率，減少新產品上市時間，因而使企業能夠以有競爭力的價格提供優質的產品。

制造靈活性

正如上面舉例的柔性化生產，數字化工廠平臺可以將工廠及其相關價值鏈上的廠商用統一的平臺聯系起來，比如，汽車工業就有很多相關產業——汽車音響、汽車座椅、車燈等等的供應商。這樣做的好處是，除了生產標準品外還可以根據客戶訂單生產客制化產品，而所用的生產時間與標準品不相上下。寶馬的銷售員根據客戶要求向工廠下訂單的同時，供應商也會得到一份相應的原料采購訂單，自動化的物流系統可以將裝配所需的原料自動送到裝配員的手上。

這種靈活性也體現在工廠的設計之初。整個工廠的設計中不再是研發、流程、機械、電氣、自動化、行政各自為戰，而是連成了一個可以無縫集成的模塊化整體，各個模塊處在相同的數據傳輸平臺，不再有部門間的鴻溝。基于整個工廠的整體設計，各個模塊的實施不需要按照時間順序進行，而是可以同時建造，極大縮短了建廠周期。

提高資金效率

資金是企業的血液，怎樣能夠使“血液”在企業中循環得更加順暢呢？如果企業的電氣主管可以預測設備在多長時間以后會出現故障，就可以減少停機時間；如果采購主管能夠預測某種原料在未來幾個月的采購量，就可以以更好的價格購買；如果研發主管可以預測新一代產品有哪些缺陷，就可以避免召回所引起的損失；如果客服部主管可以準確地知道用戶是誰以及他的購買習慣，就可以提供更優質的服務這一切，都可以通過數字化工廠實現。

試想，如果工廠里的每一個設備能夠準確地告訴你上次被維修的時間、目前運轉的負荷程度、設備所處的環境等等，甚至每個工藝段可以實現自診斷、自優化、自保護、自校正，那么工廠里復雜的設備管理就變成了簡單的信息管理。

過去的工廠是根據研發出來的產品設計方案來決定生產流程，并按序生產，一旦產品發生變化，工廠里的一切都需要改變。數字化工廠的模塊化設計改善了這種情況，你只需要隨時調出設計圖，修改或虛擬某一個工藝段，就可以在不影響其他工藝段的情況下完成改變，甚至可以不花一分錢虛擬出整個生產流程，并看到其中可能存在的問題。

縮短新產品上市時間

1990年代給汽車制造商帶來的另外的沖擊是：全球化的市場，競爭的加劇，以及客戶對物美價廉的車型更多的期待。面對這些變化，汽車制造商不得不考慮一些極為重要的問題：產品設計師要不要繼續不顧市場反應，敢于拿研發經費打水漂？工廠是否還能再承受長期停產的壓力或者突然而來的訂單變更？工廠還能再拿幾百萬經費只為開發一個樣品嗎？由此，“精益生產”成為每個制造商的口號。

數字化工廠能夠根據市場需求，實現產品設計、制造工藝設計、產品仿真、虛擬試生產等多個環節的數字化，即無需投資制作樣品，也可模擬未來產品，并預見生產這件產品時可能遇到的問題，這可以在最大限度上節約研發的時間和費用。

數字化工廠助力中國創造

那么，數字化工廠在全球和中國的應用都是怎樣的呢？目前，大多數開始實施數字化工廠的企業都是對時間和快速變化要求很高的行業，如汽車、航空航天、電子、機械/模具設計、消費品等等。

同樣拿中國的汽車工業來作對比，奇瑞汽車公司有大約2萬名員工，生產車型達12種，涵蓋乘用車、SUV 和公交巴士。奇瑞因其在中國汽車市場的迅猛發展而聞名，同時也是數字化工廠的用戶。2004年，奇瑞汽車銷量為86000輛，排名行業第9。近兩年來，公司銷量增至305000輛，躋身于國內汽車廠商的第四位。以在高速發展的中國汽車市場上獲取更大市場份額為目標，奇瑞公司將要面對以下這幾大關鍵業務挑戰：

● 加快產品開發和制造進程，盡快向市場推出新車型；

● 從“以產定銷”轉向“按訂單生產”模式，加強汽車定制化，以提高客戶的滿意度；

● 開發新的生產平臺以滿足日益增長的市場需求。

成功的關鍵：

● 全面的產品生命周期管理，數字化工廠環境；

● 知識重用；

● 產品配置管理；

● 工作流的數字化管理；

● PDM—ERP 集成。

成效：

● 工程變更只需3—5 天（原先需要10—20 天）；

● 數據重用率從5%上升到20%—30%；

● 數據查找與提取時間縮短了90%；

● 早期問題檢測減少了工程變更；

● 提高了產品質量，大幅度削減了成本；

● 產品上市時間更短。

奇瑞公司負責產品生命周期管理的劉穎提到對數字化工廠的使用心得時總結到：“奇瑞汽車公司數字化工廠解決方案最終取得成功的標志，應當是產品的更高市場占有率和更高客戶滿意度，而這兩點在實施數字化工廠之后都有所體現。”

其他很多行業領先企業已經開始采用了數字化工廠的解決方案：美國國家航空航天局（NASA）采用數字化工廠來仿真、分析衛星飛行過程中環境的變化；波音公司采用數字化工廠大幅度降低飛機成本、縮短設計與制造時間、減少產品缺陷；海爾集團采用數字化工廠可以實現500種洗衣機的“按單生產”；康佳集團通過數字化工廠，減少了90%的手工操作錯誤，透明的研發過程節約了30%的產品研發費用

自工業革命以來，工業化的齒輪運轉的越來越來快，數字化工廠的實現無疑給這個大齒輪加上了更多的潤滑油。它不僅帶來了技術上的改變，而且生產中的高度透明化、自動化還將帶來眾多管理和觀念上的改變。我們非常期待著數字化工廠、數字化生活、數字化城市的未來。

斐德思（Manfred Veltes），是西門子工業自動化與驅動技術集團自動化系統部總經理，負責自動化系統部在中國市場的業務，產品涵蓋全集成自動化解決方案中的可編程控制器、過程控制系統，人機界面、軟件、制造執行系統（MES）等。