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工业4.0时代工厂如何变革？探秘西门子在华首个数字化工厂　 来源：先进制造业　 作者：在工业4.0的时代图景下，制造业正在发生一场怎样的变革?作为制造业基础组织单元的“工厂”，将会迎来一次怎样的颠覆?
变革的时代，新鲜的概念、前沿的理念层出不穷。而一个有说服力、有参照价值的样本，或许能给身处变革大潮之中的佛山，带来更多鲜活的印象与具象的感触。
在距离佛山数千公里外的成都市西北角，距离郫县县区3公里处，坐落着一座看似普通的“特殊工厂”。
这座正式投产仅一年多的工厂内，设置了一个由各种系统组合而成的全集成自动化流程展示图。展示图中，工厂的处理系统相当于大脑，连接网络如同它的神经，驱动系统就像是肌肉，传感器就相当于眼睛和鼻子。事实上，这个仿如人体系统一样的工厂内，“数据”是从研发到生产到管理和配送，每个环节机器间沟通的“语言”。
这样一座以数字化为中心，通过自动化设备和各种软件互联互通的工厂，正是西门子在中国设立的首家数字化工厂——-西门子工业自动化产品成都生产研发基地(SEWC)。
近日，带着为佛山“智能制造”寻找样本，为“车间进化”探访案例的意图，记者前往成都，实地揭秘一座短短一年内就接待了4000名考察访客的前沿工厂。
驱动系统是肌肉 传感系统是眼鼻自动化工厂“被想象成人体”
西门子成都数字工厂在投产后意外地成为了“景点”，甚至EMBA课程也把它列入其中当成一个案例研究。这座强调“数字化”的工厂，首先是一个实现了全集成自动化的“人体”，相比同类型普通工厂节省人员近50%，最大程度实现自动化的物流配送。这不仅节省了占地和劳动力，还如同一个“聪明的小护士”，知道什么时候要给“医生”(工厂)递怎样的“手术刀”(物料)。
当迎来一个又一个的参观者时，西门子也感到有些意外。
这座占地35300平方米，外形与普通工厂无异，被西门子命名为“工业自动化产品成都生产研发基地”(以下简称“SEWC”)的全新工厂，在一年半前正式投产运营。对外开放后，这座由西门子在中国设立的首家，也是唯一一家数字工厂，意外地成为成都高新区内一个新“景点”。
“从2013年9月正式运营起，一年内相继来参观的人就达到4000人。”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对南方日报记者表示，这些慕名而来的访客来自美国、以色列、中国等，包括官员、企业家、客户等，甚至一些大学也把SEWC列入EMBA课程的一个研究案例。
事实上，作为西门子在全球建立的首家数字工厂，德国安贝格工厂建于25年前。但仅用一年多的时间，位于成都的SEWC的生产质量就已与德国安贝格工厂看齐。目前SEWC的产品合格率达到99.85%。“以投产一年多的时间来看，这是非常好的成绩。”西门子工业自动化产品成都生产研发基地副总经理李永利说。
如同SEWC的命名，数字化工厂是一座强调“数字化”的“机体系统”，它首先实现了全集成的自动化。
“我们把自动化后的工厂想象成人体。”戴霁明说。在SEWC参观走廊上，一个被称为全集成自动化的展示板中，贴满了各种各样的工业系统，但这些系统却各自拥有“特殊”的名称。
在这座到处都是传感器的工厂里，戴霁明指着展示板说道，工厂的处理系统就相当于大脑，连接下面的网络就是它的神经，驱动系统就是肌肉，传感器就相当于眼睛和鼻子，这样形成一个像人一样自动运转的整体。
基于全集成自动化，在SEWC参观走廊的下方，仅占用工厂十分之一占地面积的生产车间内，并没有普通工厂常见的传统的物料暂存区。“所有产品完成生产后直接由产线发出，进入物流中心进行配送。”戴霁明说。
从整个生产工序来看，工厂从自动取料开始，先进行印刷电路板的工段，之后进行贴片、穿孔等全部已经实现自动化的生产工序，再统一送到车间中转库，由其进行生产线分配后再组装。
在这样的产线上，只有几名工人不时看着屏幕上的数字化看板。看板上，红、黄、绿三种颜色代表着物料的数量。每当物料经过工人座位上的扫描枪，就会实现自动扫描，若物料出现短缺，就会马上传送到自动物流仓库。
这个被称为自动物流系统的部门，走到原材料的存放处，是两个高达18米的自动化高位货架，两部高速运转的取料机如同人一样。根据后台的数据提示，这两部取料机依靠数字定位迅速地抽出对应的原材料，并通过自动传输轴，马上传送到生产车间。
“当物料需求的信息传导到自动物流仓库，仓库最长只需要30分钟就能把物料送到车间。”戴霁明表示，这套自动化系统不仅替代了大量的员工，而且还可以实现小批量多批次的发货。“整套系统就像聪明的护士，它知道医生(工厂)什么时候需要它传递什么样的手术刀(物料)。”
而这样一个管理着2万多个箱子的物流部门，仅有12个人。按照传统工厂的“三班倒”，这意味着每一个生产班次中仅有4名员工负责管理物流仓储。
事实上，来自SEWC提供的情况显示，在该工厂内仅有350人，其中生产车间员工仅100人。“以平均水平来看，数字化工厂的人员相比传统工厂节省30%到50%的人员。”李永利说。
关键词：西门子 佛山 智能制造 1第C10版：今日莱山
我区全面推进化工企业转型升级
年底前将完成化工生产企业安全生产等级评定
&&&&本报讯（YMG 记者　刘鹏飞　通讯员　刘世昌　鞠佳芮）日前，记者从区安监局获悉，我区全面推进区内化工产业转型升级工作有序进行，年底前将完成我区化工生产企业安全生产等级评定。　　为全面摸清企业底数，区安监局通过召开动员部署会提高各级各部门对开展化工产业转型升级必要性的认识，并组织各街道（园区）相关人员进行业务培训，对化工企业范围界定、化工主要生产装置、主要原料、产品、企业类型等方面内容进行规范，解决部分单位范围不清、企业填表不规范的问题。同时，区安监局与经信、环保等部门进行对接，对其中的化工生产企业进行梳理分类，掌握第一手资料，并将相关情况及时通报有关街道（园区），提高调查摸底的效能。为了做到调查摸底的精确性，区安监局在对各街道（园区）上报的“一街道（园区）一册”进行汇总后，及时反馈回各街道（园区），并聘请专家对其一一确认、核实，有效提高了摸底情况的真实性、准确性，建立动态反馈机制，进一步摸清、核实辖区内的各类化工企业底数，并将底数及时与经信局进行核实，经核实我区化工企业共有18家，其中3家停产。　　在进行等级评定工作上，区安监局组织相关企业安全生产管理人员进行培训，统一思想认识，学习有关文件、标准规范，敦促企业全面落实化工企业安全生产主体责任，并做到安全生产“五落实五到位”，提高化工企业本质安全水平。同时，坚持“属地管理、分级负责”，相关街道（园区）督导辖区化工企业对照《山东省化工企业安全生产评级标准(试行)》，开展自评自改活动。此外，根据要求，以政府购买服务的方式聘请帮扶专家或选择信誉度高的技术服务机构参与评级，并组织对参与评级人员的专项培训，逐条解读指标，切实提升队伍业务水平，保证评级质量。　　“评级工作将分批实施，在企业自评自改基础上从危化品生产、使用发证企业先行先试，总结积累经验，再在使用危险化学品从事化工生产的重点化工生产企业和橡胶制造品企业，借鉴经验开展评级，最后在剩余化工生产企业全面开展评级。”区安监局相关负责人介绍，化工生产企业安全生产等级划分为“优”、“中”、“差”三个等次，具体根据评级得分确定，评级过程中将严格按照评定标准要求进行，确保等级评定公平、公正、公开。评定活动结束后，区安监局将及时对评级结果进行公示，接受企业复议和答疑，对类别“优”的企业要重点培植，支持其发展壮大，对类别“中”的要规范提升，对类别“差”且经整改仍不满足安全条件的提请政府予以关闭。
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艾普工华：聚焦智能制造，构建数字化工厂
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2017年新春伊始，e-works记者采访了艾普工华董事长、CTO 黄刚先生，请他回顾了艾普工华2016年的发展，展望了艾普工华未来的发展战略，并对MES的应用现状和未来趋势进行了剖析。
艾普工华董事长、CTO 黄刚先生
&&& 目前，工业4.0，中国制造2025等概念持续火热，在国家大战略布局之下，制造企业开始大力发展智能制造，特别是在引入数字化装备方面投入巨大。除了硬件的投入，在软件上，作为智能制造核心工业软件的MES获得了突破性的发展。MES的行业领域已从传统的汽车、航空、机车等离散装备制造企业快速拓展到服装、家电、电子等新兴消费产品领域，应用对象也从之前比较集中的大中型企业逐步覆盖到了中小型民营制造企业。可以说这两年是MES市场集中爆发的两年，但这并不是结束，而是仅仅开始，MES或者说是MOM将会是未来智能制造工业软件应用的至关重要的一环。
&&& 虽然我国企业在MES系统的应用上已取得了一定的成效，但与国外发达国家相比，目前中国的MES市场与国外发达国家还存在一定的差距。e-works记者曾在2013年采访黄刚博士时谈到了国内外MES市场存在着三点差别：关注点和实施重点的差别、人力成本的不同导致的差别以及国内外MES的用户有差别。经过4年的发展过后，这些差别目前仍然存在。不过就第三点而言，目前已经明确感觉到国内的企业对MES的认知越来越清晰，主导意识也越来越强。
&&& 相比4年前，目前我国与国外的MES市场有另一点不同的发展趋势。由于政策的明确导向和市场的爆发性增长，中国的MES市场出现了过热的倾向，这两年出现了非常多的MES厂商，包括越来越多的制造企业也开始试图成为MES供应商，市场虽然大了，但竞争却呈现更激烈的趋势，总体的行业集中度相比4年前没有增加，反而降低了。
&&& 目前我国MES市场上有很多供应商，特点和优势各不相同，加上各家市场宣传的作用，给制造企业进行选型带来了巨大的困惑。因此，制造企业首先要明确自己的需求、和预算，并对期望实施MES达到的目标有理性的判断，这一过程没有捷径。
稳固发展，专注离散制造行业
&&& 作为一家高校走出的软件企业，回顾2016年，艾普工华取得了不错的成绩，销售额超过前两年的总和，主营收入也得到了大幅增长。在新能源电池、家具制造和消费电子行业取得了突破，高铁、新能源汽车等传统优势行业的地位得到进一步稳固。艾普工华在2015年底获得增资之后，在无锡和武汉设立了两个分子公司，分别在区域市场和技术储备上得到了增强。2016年，艾普工华收购了珠海市一通信息技术有限公司，在MES工具化的道路上迈出了坚实的一步。
产品适配多个行业应用客户
&&& 在行业上，艾普工华目前的主要市场方向是离散制造行业的客户，因此平台和产品的打造都是围绕这些行业特点来进行的，比如轨道交通、汽车、工程机械、航空航天等传统优势行业，目前也逐步拓展到消费电子、新能源电池、新材料、输变电设备和家具制造等行业。艾普工华一直希望能为更多类型的客户提供解决方案服务，可以说，由于平台化产品提供了行业拓展方面的优势，艾普工华也具备了向新的行业开拓的能力。正在打造的云化和工具化的智能制造软硬件平台也将很快推出，届时艾普工华能够服务的客户范围将会更加广泛。
兼收并蓄，铸造高性能Mestar平台
&&& 艾普工华的推出的Mestar平台是一套跨平台技术框架，它引入了可扩展的元对象建模技术、脚本引擎、规则引擎和业务流程建模引擎，建立在基础技术平台、基础业务平台和模块化插件在内的多层架构之上。目前Mestar已广泛应用在公司UniMax产品系列中，已对单一工厂MES、多工厂MES和企业私有云提供了支持。经过多年验证和升级，平台特点包括高稳定（运行可靠，访问安全）、高性能（快速响应，高运行效率）、可扩展（按业务量扩展，数据可归档，分布式部署）、自定义（流程引擎、规则引擎、报表引擎）和易管理（运行时监控与预警，问题易诊断）等，极大的提高了MES的开发效率，降低了用户的使用成本和维护成本。
基于Mestar平台构建的集团性产品UniMax产品体系架构
&&& 在平台和产品的研发和不断提升过程中，艾普工华在吸收融合国内外技术方面形成了自己的特色，那就是以自主研发为本的兼收并蓄。成立近5年来，艾普工华产品和平台的研发团队就一直得到来自国内外顶尖专家的支持。创始股东Epic Data（后更名为EpicFusion）先后从其加拿大、美国、英国公司派出十多位国外专家超过500人天的技术研讨与现场指导，黄刚博士也作为CTO直接参与和主持了加拿大公司的一些工作，后期EpicFusion更是将其中国的独立研发中心并入艾普工华。作为国内顶尖工科院校的华中科技大学在公司发展过程中也给予了不间断的技术支持，提供了不少技术研发方面的新思路。这些帮助使得艾普工华在产品和平台技术上更有信心，也在市场上赢得了更好的口碑。与国内外顶尖专家的交流也帮助艾普工华公司沉淀了一批自己的技术专家和解决方案专家。
专业服务，成就领先优势
&&& 随着客户需求的不断变化，产品个性化定制趋势越来越明显，制造企业对生产过程和现场管理的柔性化要求越来越高。不同的制造行业面临着诸如品种多、批量小、响应快、工期短、工艺复杂、业务多样等特点。艾普工华一直以来秉承自主研发的平台化产品战略，在平台上致力于打造高性能、高稳定性、高可扩展性与快速客户化，在产品上也努力建立统一的工厂与工艺建模、可配置的业务流程驱动能力，从而应对客户灵活多变的业务需求。
&&& 在艾普工华公司创立之初就意识到，高质量的产品只有配合强大的实施团队才能够产生成功的MES项目。针对MES系统实施中可能存在各种问题，艾普工华建立了PMO和质量管理体系，对项目实施过程进行监管；建立了交付物和里程碑体系，每一个实施阶段需要客户的认可才能进入下一阶段；项目客户方验收后，艾普工华还会组织内部验收，由客户经理、实施经理和运维经理共同评审，成功通过评审项目才算成功。
循序渐进，构建高绩效智能化工厂
&&& 目前，我国掀起了一片建设智能工厂的热潮，然而，仅靠购买自动化设备，上线MES系统并不等于实现了智能制造，建成了智能化工厂。我国目前所推进的智能制造实际上仍然大部分都处在自动化和数字化方面，智能化的部分相对较少。国外发达国家企业真正能够叫做智能制造的也不多。国外智能制造发展得更早，在数据分析、闭环控制等方面更加完善，智能装备的利用率也更高。而目前阶段我国智能制造国家政策导向的影响比较明显，时间较为仓促，结果可能会有些折扣。
&&& 对于中国的制造企业来说，要想实现真正的智能制造，除了投入资金之外，更重要的是思想上的转变，认识上的提升，特别是每个企业行业不同、现状不同，并不是每个企业都需要全面的智能制造系统，哪些环节需要智能化，哪些环节自动化、数字化就够了，需要深入思考，细致规划。国外很多做得很好的企业，有些也并不是所有环节都智能化了。智能化是不断迭代递进的，制造企业千万不要期待一蹴而就。
&&& 谈到如何在构建一个透明的智能化工厂时，黄刚博士表示，一个透明的智能工厂首先得是企业发展与对智能工厂的需求相匹配的结果，超前于企业发展阶段的智能化工厂肯定是不成功的（当然，大型企业对智能制造的一些前瞻性验证是另一个概念）；其次，制造过程的一些关键数据要能够及时的以结构化易处理的方式传递给对应决策角色（软件、硬件或人），同时控制指令能够按需按时下发到执行角色（同样是软件、硬件或人）；第三，制造过程中的部分环节能够自主进行一些响应、处理或决策，而且能够相互通讯告知状态及处理结果，这是所谓的单元自制，这部分通常也需要一定的人为干预（预设规则或者人工指导下的机器学习），是CPS的核心。第四，在部分单元智能自制的基础上，实现全面的智能工厂，还包括工厂之间的智能协同甚至产业链的协同。上面的第一个条件是企业构建智能工厂的基础，而真正落地实现智能化工厂可以从第二点开始，这也是目前大多数企业正在做的。第三点和第四点是今后的一个方向，目前能够实现的还不多。但随着加工设备、机器人、自动化生产线、检测仪器等基础硬件越来越智能化，在工厂级工业软件和大数据技术的帮助下，相信实现智能工厂的目标会离我们越来越近。
&&& 艾普工华在成立之初就提出要帮企业构建高绩效数字化工厂，现在看来，这个目标也是目前国内企业要实现智能工厂的核心出发点之一。在帮助企业打造智能化工厂时，艾普工华将首先在管理精细化和透明化方面帮助企业建立基础，从计划、质量、物流、设备管理几个方面按行业特点进行分步实施。在企业的制造运营水平提升到一定程度之后，再帮企业规划智能单元自制、大数据应用、工厂协同等更高层次智能化的工作。
深化应用，MES未来将更加智能
&&& 目前，德国、美国、日本等发达国家在智能制造方向的布局除了智能制造装备（包括机器人）之外，都给予了工业大数据和工业物联网重点关注。这两个技术也会给MES的发展带来新的增长点，一个将夯实MES的应用深度，一个将拓展MES的应用广度。工业软件特别是MES在广泛使用之后会积累大量的使用数据，包括设备数据和过程数据。这些工业数据以前是独立在各个设备和软件系统之中的，通过MES等工业软件，可以把这些数据之间的关联关系建立起来，进一步深入发掘其价值，这是MES的等工业软件深度应用之后的必然结果。
&&& 工业物联网的应用除了传统意义上的资产标识、定位和跟踪，其实还包括难度更大的机联网。随着智能制造装备工业互联标准的建立，基于设备之间通讯的机联网将成为趋势，MES系统可以作为这些通讯的基础和应用平台，实施之后MES可作为整个制造车间、制造企业乃至制造产业链的调度控制员，从高于设备之上的视角调配资源。MES将不在仅仅局限在车间，应用范围会更加广泛化。
&&& 在市场方面，MES将向大平台和行业细分两个方向发展，项目型MES发展会越来越艰难。在MES大平台趋势下，MES企业通过高度的制造业务抽象化、标准化的组织与流程建模、内置面向制造领域组件的快速开发平台，来实现项目的高质量快速交付，一方面缩短制造企业实施周期，另一方面减少企业使用与维护成本。在行业细分趋势下，更多的中小型MES企业脱胎于一个或几个优势行业，在行业内经营多年，最后形成自身在上述行业的独特解决方案。
&&& 最后，MES还将向是云化和工具化发展，这也是中小企业大规模使用MES的前提。
&&& 黄刚博士认为，一个MES系统在企业得到成功应用的标志应有以下几点：
&&& 1）解决了关键需求。注意是关键需求，需要严格控制，如果过多那就不是关键需求。
&&& 2）覆盖了主要需求。同样是主要需求而不是全部需求。有些需求是在一部分关键功能实施完之后才能清楚明确的。
&&& 3）有效集成了现有系统（如有），同时留有开放接口。如ERP/CAPP/制造设备等等，根据各企业不同有差异。留有接口是为了方便未来的集成。
&&& 4）成功的知识转移和低的维护成本。企业能够掌握MES实现的功能对于项目成成功应用非常重要，另外，项目也应该易于推广和升级。
&&& 5）与实施供应商的良好合作关系。MES系统并不能做成交钥匙工程，制造企业的需求会不断的升华和扩展，维护与实施供应商的良好关系，有助于MES应用的长久成功。
&&& 未来，艾普工华仍将不断加强自己在平台化软件方面的技术实力，以此为基础，将力争在若干新兴产业上形成细分市场优势。同时在MES的云服务和工具化方面进一步形成自己的特色并努力开拓市场。在工业大数据方面也有一些考虑，未来将在海量制造数据的价值挖掘方面，不断为我国制造企业提供深化应用解决方案。
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