走在创新前沿的中外企业,他们是如何应用工业4.0相关的新科技,为其传统的生产方式带来新的转型与突破。他山之石,可以攻玉。
西门子:
制造业的未来,通往工业4.0之路
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工业4.0 的概念解剖
工业4.0的核心就是信息物理系统(CPS). 强调虚拟网络世界与实体物理系统的融合。进一步讲,就是将物理设备连接到互联网上,让物理设备具有计算、通讯、精确控制、远程协调和自治五大功能 ,将网络空间的高级计算能力有效地运用于现实世界中, 从而在生产制造过程中,与设计、开发、生产有关地所有数据将通过传感器采集并进行分析,形成可自律操作的智能生产系统 。
最终,基于工业4.0技术的智能工厂,不但实现制造业的简单传统的 目标,降低生产成本,缩短生产周期,加快上市时间等等;更能将个性化的定制成为可能并且实现大规模的定制化生产,即生产的灵活性和效率大为提高。
西门子提供的数字化企业平台
西门子提供的数字化企业平台是实现数字制造的载平台体,在物联网、云计算、大数据、工业以太网等技术的强力支持下,集成目前最先进的生产管理系统及生产过程软件和硬件(企业层、管理层),如MES 软件以及PLM 软件;以及全集成自动化和全集成驱动系统等(执行层)。
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西门子数字化企业平台提供了范围最广、最为全面的软硬件产品组合,可优化整合产品与生产生命周期的所有步骤,帮助各工业企业转型为数字化企业。通过最佳集成现实与虚拟世界的产品研发和生产过程,西门子“数字化企业平台”为制造业的未来打下了坚实的基础。
“一体化工程设计”理念是指所有硬件与软件间完美协同,在一个系统中实现工厂管理、过程控制系统和设备设计与组态等各种功能。
西门子“全集成自动化”理念是一项可帮助提高工程组态效率的工业自动化解决方案。其开放式的系统架构涵盖了整个生产过程,可最大程度地实现所有自动化部件的互操作性:采用高度一致的数据管理、全球性标准以及统一的接口,可缩短工程组态时间,降低成本,加快产品上市,提高生产灵活性。
“全集成驱动系统 (IDS)”实现了驱动部件的高度一致集成,无论是变频器和电机,还是齿轮箱和联轴器,驱动链上的所有部件之间都能完美协同,实现所有自动化任务,并贯穿产品的整个生命周期。
工业4.0在中国的企业
实例一:西门子成都数字化工厂(SEWC)
西门子在德国之外的首家数字化企业——西门子工业自动化产品成都生产和研发基地(SEWC)已经在成都落成。这家工厂以突出的数字化、自动化、绿色化、虚拟化等特征定义了现代工业生产的可持续发展,是“数字化企业”中的典范。
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西门子成都工厂实现了从产品设计到制造、物流配送全过程的高度数字化。
所谓“数字化”,就是这里的每件产品都有自己的数据信息,贯穿研发、生产、物流的各个环节,实时保存在数据平台中。而这座工厂的运行,正是基于这些数据和贯穿产业链各环节的五大系统,实现了无缝的信息互联,打造出了所谓的“透明工厂”。
实际上,如何实现研发和生产的无缝衔接是所有企业的共同课题。数字化工厂用技术手段打通了从研发到生产、物流的全部链条,所有的图纸、产品流、数据库、物料流等都可以用数字手段模拟实现,通过数据共享避免了信息传输壁垒,实现生产和研发的互动。
此外,西门子成都工厂还实现了柔性生产和混线生产,一条生产线可以同时生产4种型号的产品,小批量也能生产,真正实现定制化。过去,生产线对产品一致性要求很高,大部分生产线每年只生产一种产品,而现在的市场趋势是订单多元化、零散化。这种生产环节的自我优化带有一定工业4.0特色。
实际上,传统工厂如果要实现混线生产,极易出现差错,而西门子全集成自动化解决方案在很大程度上替代了人类的大脑、视觉和手臂,大量工作由后台数据库和计算机完成。据悉,成都工厂产品的一次通过率可达到99%以上;产品交货时间比西门子其他中国工厂缩短了50%。
高效、柔性、快速,这就是数字化为制造业带来的变化。
实例二:智能基础设施——高效发电
有序的交通、绿色的楼宇、良好的水处理技术以及智能化供电系统,能让快速城市化进程步入可持续发展道路。能源供应、能源安全、经济效益和环境影响之间的良好平衡,有助于保证城市和大都会地区能源供应系统的可持续发展。
随着经济的发展, 上海的能源需求不断攀升。在中国,火电厂的平均能效为36%。西门子先进的燃煤发电技术,助力上海外高桥第三发电厂大幅提升燃煤效率,通过与电厂多项自主创新技术的结合,实现了高于46%的供电净效率,为世界发电行业树起了“中国标杆”。
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