參觀西門子自動化產品（成都）有限公司引發的思考
——兼論中德兩國專家、企業家及官員對“智能制造”認識上的差異

沈烈初/SHEN Liechu

僅參觀了物流及裝配車間，最重要的SMT車間沒能考察。

經SEWC的一位德國籍華人專家的介紹與陪同參觀得知：2011年，西門子啟動建設工業自動化產品成都生產及研發基地；2013年2月一期工程完成，經調試、試運行一段時間后就投產；現在第二期工程已完成，正在調試，第三期已開始籌建。SEWC 注冊時間為2016年，注冊資本3.3 億，是西門子工業自動化產品成都研發生產基地的運行主體；主導產品包括可編程邏輯控制器（PLC）、工控機（IPC）及人機交互界面（HMI）等，也可以為客戶定制此類產品，同時開展為客戶推進信息化架構設計業務，并成套供應軟硬件裝備。

SEWC工廠產品包括800余種，每天生產超過3萬4千片產品，供應鏈涉及5 600種原材料，每天要用1 000萬個元器件，與安貝格工廠共同為全球西門子客戶供貨，成為西門子兩大物流中心。這樣復雜的供應鏈及生產過程，很難采用人工調度的辦法來實現，因此而采用西門子的生產自動化、物料流自動化與信息流自動化結合，經過長期探索，反復實踐優化而成。SEWC數字化工廠技術架構見圖1。

圖1 SEWC 數字化工廠技術架構

SEWC數字化工廠采用了SAP公司的ERP系統及西門子自己研發的Simatic IT的MES 系統、Control Simatic控制系統及Team Center的PLM系統，這些大系統內還有很多小系統。除SAP的ERP外，其他部分都由西門子自己開發供應，因此成為西門子高度數字化集成的樣板廠，這是典型的理論來源于實踐且高于實踐，反過來又指導下一輪的實踐，這樣就推動信息化到智能化一步一個腳印地發展使西門成為“兩化融合”的典范。可惜我國到目前尚未出現這樣的典型，我想等到某一天我國出現類似典型時，我們就能自主地推進信息化、智能化發展，更快地迎接新一代的工業革命到來。

二、對“工業4.0”與“智能制造”認識上的差異思考

（一）"工業 4.0"不等于"智能制造"

“工業4.0”是第四代工業革命的簡稱，“智能制造”僅是“工業4.0”時代一個重要的特征，“工業4.0”內涵豐富得多，包括這一時期的新材料、新能源、新技術、新業態、新生活方式及新的思維模式等等，也就是出現新的上層建筑與新的經濟基礎變化，目前還很難概括。

（二）德國工業4.0及智能制造發起的大企業就有西門子公司

德國西門子公司創立于1847年，這個具有一百多年歷史的超級企業，經歷了工業1.0、工業2.0及工業3.0各個工業化的階段，積累了深厚傳承的工業化的企業文化，與辦企業各方面的Know How，這種企業文化、理念的DNA“基因”一代代地傳承著。我概括為四個字“務實+創新”，這也是他們辦企業的出發點與落腳點。與時俱進，德國人能較好地處理“務實與創新”這種辨證關系，值得我們思考。

德國企業為什么一直能在世界上處在“引領市場，引領技術”的制造業制高點呢？其中的重要原因，源于德國擁有數千家“世界級”的中小企業，它們分布在各行各業成為“隱形冠軍”，也能“引領技術，引領市場”！它們是裝備工業社會化、專業化生產的基石，亦即“三基”（基礎零部件、基礎材料、基礎工藝）。在世界級中小民營企業中，很多是家族企業，經過幾代人的努力而形成，沒有他們就組成不了制造業“金字塔型”的基礎。“基礎不牢，地動山搖”，制造業沒有基礎就沒有抗風險能力，也就沒有市場經濟的活力。

而我們呢？不少企業受傳統文化、歷史觀念、思維方式等制約，盲目追求的是“大”，而不是“強”，認為“大”才能“強”，而不是首先求“強”，然后做“大”而不倒。受到環境的影響，什么都是“大”，大廣場、大馬路、大樓、大產值、大企業……因為“大”而受到人們關注與羨慕，這也可能是中國企業的企業文化的基因吧！或者是企業家的追求。

這一點從 SEWC 工廠建設理念來思考，就可以看出一些“不同”。一期工程占地面積35 187 m2，生產面積3 100 m2，投資兩年就回收成本。再搞第二期，占地面積6 670 m2，生產面積仍為3 100 m2，亦就是根據市場的需要，把一期“復制”過去，但工藝又改進了，現正處在調試階段；同時開始的第三期，占地面積為10 000 m2，而生產面積仍為3 100 m2，工藝再次改進了，信息化水平更上升一個臺階。再來看我們的新建企業。以這次考察的另一家研發生產高端醫療裝備的高新技術企業為例，該企業由一位海歸專家博士于2005年創辦，取得了不少成績，創造不少全國第一，當時生產能力按300臺/年進行基建。十多年過去了，研發與基建已花了十億人民幣，現在每年僅生產數十臺產品，與設計目標相差甚遠，目前資金鏈很緊張，資金利用率不高。又如這次考察的重慶某集團，2014 年搬遷至新開發區，占地426畝，新建建筑面積21萬m2，新購置關鍵設備80 余臺套，最是按50億銷售額規模，并用貸款來基建的，到 2017年企業的營業收入僅為8.66億。企業每年要多付出貸款利息近8 000萬，上下班租用公交車接送員工，并免費中午用餐，又多支出近8 000萬，最近幾年每年都虧損，企業領導正在想法設法采取措施扭虧。這種案例在全國也很多，很多情況并不完全由企業決定，特別是國企，與政府主管部門不無關系。這種不講資金利用率與投資效益的投入，害己、害人、害國家，被不當基建而拖垮的企業案例很多。這與西門子投資建廠的思維、觀念完全不一樣。

我們進一步再考察幾家德國工業4.0領先企業。德國菲尼克斯集團1993年在南京投資建廠，經過25年的不斷發展壯大，注冊資金超過1億美元，員工1 600余名，年銷售額20億元，連續13年人均上交稅收超過10萬元，先后榮獲中國電氣工業100強/創新力10強。德國倍福自動化有限公司（Beckhoff）1997年進入中國，落戶上海，作為工業PC控制技術的領導者和工業4.0的踐行者，年銷售額超過15億元。承德熱河克羅尼儀表有限公司是由德國KROHNE集團投資的中外合資企業，公司注冊資本700萬歐元，占地面積21 000 m2，廠房使用面積 15 000 m2，固定資產6 000 萬元，每年實現銷售收入超過5億人民幣，主要經濟指標連續多年名列全國儀器儀表行業前列，是全國機械工業優秀企業。這些企業全是務實地、一步一個腳印地發展壯大，絲毫沒有好大喜功，追求工廠規模多大、智能化多么高超等“虛”概念。這難道不是不同的企業文化、發展戰略造成的差異嗎？

（三）“彎道超車”發展為“換道超車”

現在有一些專家提出，利用“智能制造”、“大數據”、“人工智能”、互聯網+等高新技術的應用，制造業可以用“換道超車”來縮短與發達國家的差距。我認為這個命題可能是對的，但要有一定的條件，馬克思主義哲學認為，“事物的發展，內因是根本，外因是條件”。

制造業中這種潛意識普遍存在，我在機械工業工作了一個“甲子”，最初的二十年從事機床工具行業工作，上世紀五十年代末六十年代初，通過舉國體制的“精密機床會戰”及“二汽裝備會戰”帶動了機床工具工業的發展。1963 年，隨團到日本考察了數十家機床工具企業，當時經過“精密機床會戰”我們已能生產五六十種產品，品種較為齊全，除三井精機的精密機床與量儀之外，我們精密機床的水平與日本相當，差距不大，有一些齒輪磨、蝸桿砂輪磨日本尚不能生產。1972年，我隨團到英國考察機床工具企業，大概也有二三十家，除此之外特別考察了NEL（國家工程實驗室）及NPL（國家物理實驗室），前者重點考察精密機床用的光柵尺，后者考察基礎理論。回國后時任部領導問我：機床工具行業與英國差距多大？我回答：大概二十年，當時英國的機床鑄件都采用樹脂砂造型、電爐冶煉合金鑄鐵，砂型涂料用氧化鋯（我們用炭黑）。精密機床與數控機床及三坐標測量機已在生產車間使用了。到1978年改革開放開始，我隨中國機械工業代表團訪問歐洲，“機床工具”也是重點考察之一，回來后我仍認為還有二十年的差距。上世紀八十年代初通過引進技術、合作生產，對機床工具行業水平提高有很大的促進作用。四十年改革開放過去了，國家把機床工具行業定性為完全的市場經濟商品，經過在國內外市場的競爭，優勝劣汰后，相當一部分機床工具的國企被淘汰了，雖然有國家04專項的支持，剩下的僅有少數國企，如濟南第二機床廠的鍛壓設備等在世界上有較強的競爭力，大部分不是破產就是處在嚴重的危機中。當然也出現了一批像光洋、精雕、海天、大族激光、金鷺等新型民企，這是希望之所在，但還需要相當長的歷練，企業領袖、管理人員、技術人員及工人需要數十年的經驗積累與傳承，這不是信息化制造或智能制造能完全解決的，很多 Know How在人的腦子里與手藝上，但信息化或將來的智能化或人工智能可以加速 Know How的積累，但不能超越，因此部分搞信息化的專家在宣稱可以“彎道超車”，這還需要實踐來證明其科學性。

“彎道超車”最早好像是汽車行業提出來的，想采用研發生產電動汽車，實現汽車工業的“彎道超車”。這幾年在國家政策鼓勵下，電動汽車高速發展，產量居世界第一位，值得點贊。但是，不要像燃油車想采用合資（目前進一步擴大開放，取消外資股比的上限）方式來發展我國自主品牌的轎車，實踐證明“市場換不來核心技術”，紅旗轎車的命運案例就足以說明這點。回想 1958 年在民主德國萊比錫國際展覽會展出了第一臺“紅旗”樣車，震動了西方國家與我們自己，而韓國當時尚沒有汽車工業，或許“紅旗轎車”的命運就是中國汽車工業自主品牌走過的曲折道路縮影吧！

（四）新技術如何與制造業融合的誤區

“機器換人”的口號應該有一個“度”，前幾年我到廣東考察時聽說，只要申請使用一臺工業機器人，政府補貼 30%的費用來獎勵，據稱全國很多省市區都有這樣政策，僅補貼的金額不一樣。因此，很多企業一哄而起，紛紛搞起機器人產業，最多時全國研發生產機器人的企業超過千余家，機器人工業園有數十家，多種機器人展會到處舉辦，世界幾大家工業機器人，如ABB、FANUC、安川、KUKA、三菱等跨國公司在中國擴大投資建廠，布局全國多地。我們習慣于這種搞運動方式來發展高新技術，然而這種模式有利有弊。在前幾年發展新能源時，如風電、光伏發電，也是這種模式，至今雖然取得很大成績，但產能遠遠大于國內外市場需求，導致低價競爭、惡性競爭，最后經市場機制的優勝劣汰，淘汰相當多的新能源生產企業，如光伏發電，曾雄居全國第一位的無錫尚德、第二位的保定英利已進入死胡同，保定英利全套生產設備由瑞士Oelikon（奧利空）進口的最先進的成套設備，采用PCVD光伏電池涂層等。而無錫尚德呢？為了挽救該企業，市財政投入數以億計的人民幣救急，這種社會資源的浪費如何制止呢？尚沒有好辦法。

再看 SEWC 西門子工廠，一期工程中，我就見到兩臺工業機器人，一臺為用于部裝的臺式小型機器人，一臺是用在裝配液晶面板裝配生產線上的關節機器人。西門子的專家稱，針對目前SEWC 的產品，經多年的經驗評估采用托盤+滾動傳遞的方式運輸中間產品更合適、更經濟、更柔性。據2018年統計SEWC全廠783人，其中藍領工人達507人，占65%。工廠不盲目追求無人化，采用適合品種多、換批頻繁的生產特點的裝備。一期工程連AGV小車都沒有，二期用不用AGV小車還在考慮。他們一切考慮的出發點是質量與效益來決定采用何種適用先進技術。

我向西門子的專家提出：SEWC是不是算工業4.0智能制造的樣板，您們對工廠前景是否采用“人工智能”技術？他回答是：SEWC僅是工業3.X，尚未達到工業4.0的水平。SEWC暫不考慮使用“人工智能”技術，這是西門子上層決定的事。另外專家說SEWC一期工程命名為全數字化工廠，二期、三期可能更先進些。

（五）是“數字化制造”還是“智能制造”

陪同參觀的SEWC專家明確告訴我，該廠是全數字化工廠。最先進與最“拿手”的數字雙胞胎技術，貫穿整個工廠的各個領域及生產過程，包括設計數字雙胞胎、工藝設計過程的數字雙胞胎、生產過程的數字雙胞胎，亦即虛擬實體系統或稱之謂仿真系統。虛擬設計制造過程，也是仿真過程，實質上是一次優化產品設計、生產過程，可用不同邊界的約束條件得出最佳的設計及工藝和生產過程方案，然后用數字化、網絡化技術轉化為實體的研發、生產，可取得最大的技術經濟效果。產品設計、工藝設計、生產過程的優化全部采用三維模型仿真，優化進程非常直觀。如工藝過程仿真設計，包括生產車間布局、工位建模仿真、工藝驗證仿真等等；生產過程的仿真，包括仿真工人的工作時間、節拍，甚至到必要的動作；又如仿真托盤運輸中的托盤數量與生產數量的關系，驗證不同訂單組合的配置等。這些仿真數據來源實際，且經過長期的積累和篩選。據稱用三維仿真軟件的理論值與實際值誤差一般在20%以內，經過 PDCA 多次循環，可以縮小誤差值。

車間內到處都有顯示屏，隨時可以觀看生產過程的質量、進度、能耗、在制品、庫存等全生產要素實時數據。我過去曾在工廠工作過十三年，這樣海量的正確數據是無法想象的，但SEWC做到了，這是最難最難的基礎工作，我們企業能自愿做嗎？在車間參觀，看到每個操作工人面前都有人機界面顯示屏，實時讀取操作卡上技術指導文件、現在進行工序的要求。操作工人完成本工序后，按一下按鈕，托盤就帶著工件流轉到下一工序，同時信息上轉至MES系統，證明本工序已完成了。這種海量數據在SEWC本地多達數百個TB服務器容量，很多通用數據還在德國本部，西門子搭建了一個Mind Sphere數字化管理云平臺進行大數據管理。

從這點看出，我國某些地區設置不少“智能裝備工業園”又有什么意義呢？

（六）企業推進信息化的前提是“精益生產+先進適用工藝”、“準時化管理+科學化管理”

工信部提出推進“智能制造”的排序是：工業2.0補課、工業3.0普及、工業4.0示范，這完全正確。

對大多數企業來說，必須經歷工業2.0補課，補什么課呢？就是“精益生產+先進適用工藝”、“準時化管理+科學化管理”，這是搞信息化繞不過的坎，否則“事倍功半”。信息化管理的內容就是數字化、網絡化，沒有數字的網絡，網絡就沒有作用，網絡是傳遞數據的工具而已。過去很多文章中我已闡明過，只有工業2.0補課，才能得到企業全生產要素即人、機、料、法、環、測及上游產業鏈與下游客戶需求的數據，建立數據庫PDM是一切信息化管理的基礎。

我對德國多少有一些了解，在工業2.0時代或上世紀五十年代，我在德國學習時，有一年在不同工廠實習過，那時設計部門雖然沒有CAD及三維仿真，但設計的產品已經采用要素標準化、部件模塊化，方便變形產品及新產品的開發，也有利于生產。生產采用GT模式，即“成組”加工，便于組織生產與質量控制。上世紀八十年代左右就發展到“制造島”或“生產單元”模式，便于自動化與精益生產。由于采用“精益生產+制造島模式”的方式組織生產，因此上世紀七十年代德國就開始推廣計算機管理了。那時德國的機械制造企業開始建立數據庫，即全生產要素的數字化描述，長期積累數據，去掉無用不真實的數據，然后存入數據庫，并建立數據模型。這是一個長期積累的過程，也是數據去偽求真的過程，因為數據來源于工廠設計、工藝、生產、管理等方面數據與用戶實踐取得的正確的個性化數據。PDM是企業的絕密資源與資料，也是很多長期積累的Know How所在，因此工業2.0的補課十分重要，這是工業3.0以至于工業4.0制造的基礎。

（七）把質量與效益放在數字化工廠建設的首位

SEWC的數字化工廠建設基本要求主要包括四項：

1. 速度：每年發布 50種新產品，2.5秒生產一臺產品，七天24小時達到99.5%交貨率。

2. 柔性：每天完成160次轉換應對800種不同產品。

3. 質量：每件產品質量情況完全透明化、可視化，質量達到6dpm-A，即不合格測量點控制在百萬分之六監測點范圍內，即過程質量為99.999 4%。

4. 效益：產量規模提升4倍，管理人員零增長，工人每小時效率增長20%。

這就是SEWC的數字化、網絡化，或簡稱全數字化工廠的實際情況，明確“數字化”是手段，提高產品質量、交貨期才是目的！千萬不要盲目搞信息化制造，他們根本不談該廠為智能制造工廠，不知為什么？請大家思考。

在此感謝引領我考察的儀綜所王麟琨副所長，李煒、霍文磊專家，感謝石鎮山副所長對本文的斧正和修改，算是我倆合作的文章。