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数字制造助力企业升级工业4.0

发布时间:2019-12-09 15:34:44

在上海延锋江森座椅有限公司车间,工人正将成品座椅通过3D成像来与模型对比,以检验产品是否合格,半小时内完成了过去几个工人几天才能完成的工作。这只是产品全生命周期管理中的一道后期工序。

该企业刚获得2014年中国最具创新精神企业奖,其不可忽视的一项重要举措,就是从产品设计开始的全生命周期数字化管理。

西门子是延锋江森数字化工程的合作伙伴。在解释数字制造为制造企业带来的优势时,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表示:“数字制造意味着生产单元和流程都拥有自己在虚拟生产世界里的‘数字拷贝’。因此,企业可以对生产进行模拟和计算,令虚拟的生产世界与现实的生产世界相融合。制造企业将能够大幅提高生产力、缩短产品上市时间,并提升生产柔性。”

准确、高效、可视、无缝融合

数字化工程是基于数字模型的产品开发过程。“数字化工程是我们的未来,也是使命。”延锋江森副总经理倪嘉文接受记者采访时表示。

产品全生命周期管理(ProductLifecycleManagement,PLM)软件在全球有数家企业提供,延锋江森选择西门子作为合作伙伴,是因为在PLM的17项企业需求维度中,西门子有14项处于领先。

与西门子的合作自1998年即已开始,到2013年,双方共同合作开发实施了一套延锋江森专有的工程管理系统EBP基于SiemensPLMSoftware的Teamcenter开发的延锋江森工程管理系统,实现了生产的无工程样件,并通过发展自动优化设计方法实现了产品的轻量化。

对于EBP,倪嘉文认为其提供了最佳实践的资源要素管理及包括工作任务和交付物在内的工程业务流管理,并提供了完整的预算编制、使用和汇报管理。2013年,该公司实现销售额216亿元。

2014年,西门子PLM系统在延锋江森全面实施。显而易见,数字制造为企业缩短了开发周期、降低开发成本,同时,因制造工艺与供应商的早期介入而确保了生产制造的可行性,避免质量滑坡,确保了产品的性能与质量。

“一个有着20年经验的工程师也未必了解产品生命周期的全部过程。”倪嘉文表示,“现在通过数字化工程平台,全过程中的任何信息都可以随时推送到年轻工程师面前。”数字制造使所有人员都能同步使用最新工程信息,能够准确而高效地实现产品设计、产品可视化与制造模拟无缝融合。

“PLM系统覆盖了所有产品数据的产生和使用的过程与部门,更好地支持面向质量与制造的设计,它替换了多个不同业务系统,实现了更有效和准确的业务流程与产品数据管理,并且能够支持公司内多部门并行工作,实现全球各站点数据同步与共享。”作为用户,倪嘉文这样评价西门子PLM带来的业务价值。

迈开数字化改造的步伐

“客户从前在乎的是采购成本,现在更在乎的是运营成本。”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以宁波中华纸业有限公司为例介绍说,这家亚洲浆纸业有限公司(APP)子公司购买应用西门子全集成驱动系统后,因为停机少而提高了可靠性,其节约的能量损失累积甚至可能超过原始的投资成本。

在全集成自动化领域,中信戴卡宁波轮毂制造有限公司通过利用西门子提供的统一工程软件平台TIA博途,实现了工程高效组态和柔性生产。

而亚洲最大的亚麻纱生产商、民营企业浙江金达控股,通过与西门子签订战略合作伙伴协议,即将在其亚麻制造厂内实施一套制造执行系统(MES)。“虽然还不能说是一个360度的数字化工厂,但这是一种尝试。”王海滨表示。

开启数字制造时代,在王海滨看来企业需要在硬件和软件上都有所准备。“基础自动化条件应该要具备。如果车间里机械设备都还没有实现自动化,设备和设备之间也没有用自动化连接起来,也不存在覆盖全厂的通讯网络,那么自动化改造很难实现。”

软件方面,王海滨主要指经营者是否坚定相信数字化改造最终能够提升效率、改善灵活性、加快创新周期,最终增强竞争力。

在我国,“制造企业以各种不同的发展状态存在着,有些制造企业处在数字化较初级的阶段,有些企业则已经在‘数字制造’的历程上走到了非常前沿的位置。”林斌认为。

在通往数字化的道路上

西门子工业自动化产品成都生产研发基地(以下简称成都工厂)则是西门子数字化工厂的样板。在成都工厂,全厂内部实现了从管理、产品研发、生产到物流配送全过程的数字化,并且能通过信息技术与德国生产基地和美国的研发中心进行数据互联。

无论是中国的“十二五”规划,还是德国提出的“工业4.0”战略,都强调了“工业化”和“信息化”融合的重要性。而整个生产流程的数字化无疑是实现两化融合的必经之路。

正如倪嘉文所说:“有了数字化工程,我们才有了最科学的气囊张力、缝距,才得以知道,在碰撞过程中座椅的哪些部位更受力。产品的所有数据都将成为召回依据。”

事实上,数字制造在汽车、航空、造船、家电制造等领域已经不是“未来”。我国的海尔、海信等企业都正通过数字化软件提高产品研发效率。

在过程工业中,关于提高油气质量、改善水处理过程以及页岩气开发,林斌认为数字化工程都将大有所为。

而对于与民众生活更加息息相关的食品安全问题,王海滨认为:“从技术的角度,可以通过MES这样的数字化平台来实现各生产环节的监控、可视。目前我们已经与奶企开展了合作。”

然而,有对工业4.0持怀疑态度的人士声称,无人化生产将令厂房空无一人。但在西门子股份公司董事会成员、首席技术官鲁思沃教授看来,实际情况恰恰相反:“在制造业的创新领域,例如产品设计和生产规划阶段,人的聪明才智仍是不可或缺的。同样,在操作层面,人类还将继续发挥核心作用。他们将不再从事体力劳动,而主要从事创新设计、控制和检测等工作。”

倪嘉文同样也表示,在对精密程度要求很高的工艺中,人是不可替代的。

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