工业4.0时代的大生产体系架构

大家下午好!十分感谢eWorks黄培博士的邀请!很高心有机会和西门子的客户西电史所长,合作伙伴思科,联想,SIE等 ,一起探讨智能工厂的课题。

我的题目是,工业4.0时代的大生产体系架构。如何搭建一个稳定,无限可扩展的架构,是智能制造和工业4.0的关键问题。

我分为WHY, HOW, WHAT三个方面展开介绍。

一、首先是WHY? 为何智能工厂对制造业企业和西门子都具有战略重要性?

前面的专家讲得很好,数字化改变一切,改变了研发模式,改变了生产模式,改变了产品使用模式,黄博士总结了“18般兵器”,总结得很好,我这里列的是9般,不再赘述。

最近有三条新闻值得注意:

1、2月24日华为备受尊敬的任正非总裁就工业4.0和智能制造发表讲话。根据华为一贯的风格,在热炒时冷静观察,大量调研,深思熟虑之后发表观点。西门子和华为有20多年的合作关系,包括近期和西门子举办欧洲数字化的未来研讨等等,以及研发和制造的数字化融合项目等等,我们有机会近距离观察。任总的讲话对华为以及广大制造业企业都应该有一些借鉴意义。

任总指出,面向工业4.0和智能制造,要从系统工程出发,商业模式,

供应模式,制造模式和生产方式,在新时代都有重要变化,要重新设计,大生产体系架构要重构。

任总指出了方向,以精益生产为基础,以德国的工艺流程和工业软件为主体。我们也很荣幸地注意到,任总用西门子举例,“比如说西门子,将机械、电气、电子、工艺、结构、材料、热能等多学科能力集成到了一个统一的软件平台上,产品和工艺的设计、开发、试制验证都可以在这个平台通过数字化手段完成,节省大量重复性工作。并且在西门子数字化转型过程中得到了充分检验,我们就可以借鉴德国的工艺流程,直接应用其工业软件。”

2、3月29好,阿里云宣布5年连接设备100亿。我和他们沟通对接过,个人认为阿里云连接供应链和物流可能比较擅长,要连接车间、连接产品研发部分,没有类似西门子数字化技术,是不可能的。

3、3月24日,“两会”后展开的中国发展高层论坛上,西门子全球CEO凯撒先生发言,“提高“中国制造”的质量可能会在中国乃至全世界产生巨大的积极影响。而提高质量的唯一方法就是实现数字化制造。”他特别强调“唯一”,因为在人工成本提高了之后,向数字化要精益,向数字化要质量,是唯一途径。

因此,西门子数字化的策略,就是利用西门子强大的电气化、自动化、工业数字化背景,协助制造业客户,在设计、制造、使用价值链的全部环节融合虚拟和现实世界,为客户创造价值,更快的创新,更好的质量,更高的效率,永恒的主题。

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二、HOW?西门子的应对制造业数字大势的战略举措

西门子十多年前就认识到制造业数字化的大势,积极布局,从2007年开始,展开了一系列并购,10年投入100亿美元,并购机械、电子、软件、电磁、复材、工艺设计、仿真和数据管理工具,

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形成了世界最全,最大,最强的工业软件技术组合。

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并且,作为一个制造业企业,西门子自身积极推进数字化转型。西门子的成果和效果在安贝格工厂,成都工厂树立了全球标杆,估计大家都注意到了,没有看到的话,请网上搜”西门子安贝格工厂“视频,我也把链接发到会议的微信群中了。

西门子数字化背后是一个大生产体系架构,用”四梁八柱“的说法,她有一根大梁,三根柱子,一个基座。

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”一根大梁“就是以客户为中心的交互系统。西门子虽然战略上退出了B2C业务,专注于2B业务,我们也为2B用户提供以线上线下相结合的用户体验,并以此重构我们的商业模式。

”三根柱子“,是新研发模式,新精益生产,新管理决策模式。新研发模式,就是大量采用建模和仿真,利用多物理场(机械,热,电子,电气,电磁等等),多层次(从有限元网格,零件部件,系统,整机,系统之系统等)数字化双胞胎。新精益生产,就是Lean@Digital,全面从数字化要精益;新管理角色模式,在公司各个层面各个职能,大力推进基于实践,基于数据的自动决策。

”一个基座“是新工艺。在延续西门子传统优势,高端数控之外,西门子大力投资先进机器人,和清华大学合作打造机器人开放平台;并购了英国增材制造公司Materials Solutions,并且在我们自己的工厂,如燃气轮机叶片,得到广泛应用。

有了这个大生产体系架构之后,我们如何向智能制造和工业4.0的愿景演进?开个玩笑,做为”工业4.0“”原教旨主义者“,我坚持”工业4.0“的状态,是2013年德国发布的白皮书上定义的社会化大生产网络生态的一个状态。我们至少需要三个阶段的努力,才能达到。

第一阶段,预测性维护。这是现在做得比较多的,也是容易落地的,出效益的。

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还是基于卖产品的模式,对售后维修维护,利用数字化技术进行增强,优化。例如3D维修互动作业指导书,数字化诊断,数字化维修调度等等。

在此阶段,西门子也实践了20多年,例如燃气轮机,高铁,连铸连轧,风电场的维修维护和调度等等。

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第二阶段,结果经济阶段。俗称”卖产品变卖服务“,”对赌“业务模式。

只有你对你的产品运行情况,什么时候失效,什么时候需要维护,了如指掌之后,你才有信心去承诺服务水平,和你的客户”对赌“,签署所谓PBC,Performance Based Contract。西门子部分业务已经给客户这样的选择,例如CT,高铁,燃气轮机等。

只有社会主流工业企业都开始采用PBC,进入结果经济时代,才有可能开始”工业4.0“的状态,软件工程SOA的思路可以应用于制造业,软件定义制造业,就是服务化,就是产品运行都变成了一个个”服务“,可以用软件的方式进行编排orchestrate,一个自运转,自由化的工业大生产才有可能带来,进入理想的第三阶段——工业4.0生态网络。

第三阶段,工业4.0,工业互联网正式全面铺开,成为社会主流。

这样的工业社会,想象空间很大,但是我无法预测。只能猜测。如何畅想?我这里提一个方向。

估计大家都读过两本经典泰勒的《科学管理》和KK的《失控》。

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如果你把两本书一起读,就能感觉到这个转型的力度之大,整个工业体系需要重新设计。为什么这么讲?

因为,传统工业体系是建立在社会分工,专利,技术秘密的基础之上,而互联网是建立在开放,开源,自由的基础上。例如,滴答只有18元人民币,就能策反用户从滴滴改用滴答,但是工厂和设计数据,你倒贴也未必有人愿意分享出来,这需要观念,体系的巨大变化,需要时间,一个一个产品,一个一个行业来推进。

但是,一旦建成,可以想象,“双创”,万众创业,大众创新的大好局面就会真正到来。

三、WHAT?关键技术

要实现前面的三个阶段,相应地,需要从点,线,面三个层次的技术,

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点的层面,数字化双胞胎。丰富产品系统和生产系统的建模和仿真,逐步提高置信度fidelity。大数据和人工智能可以在专业层面开始应用。

线的层面,数字神经。联通产品和工厂到研发部分,全面掌控产品的运行数据。大数据和人工智能可以在企业层面开始应用,商业模式的创新,支持结果经济。

面的层面,工业云。全社会层面应用大数据和人工智能。

西门子,和愿意和大家一道,共同迈进工业4.0时代!

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