24小時交貨時間,每1秒出一個產品,合格率99.9985%,管理30億的元器,約1200員工,5公里地下元器件運輸帶,磁懸浮運輸帶....
這不是科幻電影中的未來世界,而是德國西門子安貝格工廠。
在德國西門子安貝格工廠,生產設備和電腦可以自主處理75%的工序,只有剩余1/4的工作需要人工完成。
自建成以來,工廠的生產面積沒有擴張,員工數量也幾乎未變,產能卻提升了8倍,平均1秒即可生產一個產品。同時,產品質量合格率高達99.9985%,全球沒有任何一家同類工廠可以匹敵。最目瞪口呆的是這工廠不是在未來,而是活在當下,在德國巴伐利亞邦東部的安貝格(Amberg),紐倫堡以東約60公里的維爾斯河(Vils)畔。所謂未來工廠,西門子的官目前的說法是數字化工廠,或者直接安貝格電子制造工廠(Electronic Works Amberg,簡稱EWA)。
安貝格電子制造工廠(EWA)從外觀上看并不酷炫,三座廠房方方正正,外立面貼著紅磚,簡單、低調中透著上世紀八九十年代的工業風格。事實上,自1989年工廠投產,此后的26年里,安貝格電子制造工廠在外觀上就定格了。
不過,就在這座外觀與工人數量基本維持原狀、連生產面積都未增加的工廠內,一場向著工業4.0方向進行的自我進化從未停止過。如今,該工廠的產能較26年前提升了8倍,每年可生產約1200萬件Simatic系列產品,按每年生產230 天計算,即平均每秒就能生產出一件產品。
產品質量更是大幅提高:相比1989年的每百萬次電子產品加工過程出錯500次,現在出錯率只有12次,相當于質量提高了40倍。

工廠的負責人Karl-Heinz Büttner教授稱,“據我所知,世界上還沒有哪家同類工廠具備如此之低的缺陷率?!?/span>
目前,安貝格電子制造工廠可以生產的產品種類達1000 種,其中包括Simatic可編程邏輯控制器(PLC)及相關產品。這些產品用于控制機械設備與工廠,以實現生產過程的自動化。Simatic 系列產品可以控制游輪的船載系統,也可以用于工業制造過程,如汽車工業,甚至可以用于控制滑雪場纜車。
該工廠最令人嘆為觀止的是:其不僅生產產品,還收集并處理大量的信息。廠房內,齊胸高的灰藍色機柜排成一行,安置其間的顯示器上,數據洪流仿佛瀑布一般傾瀉而下。指示燈閃爍著紅光和綠光,整個車間沉浸在長長的一排排鹵素燈發出的明亮而又冰冷的光芒中。員工身著藍色工服,悄然無息地走在一塵不染的藍白相間大理石花紋的PVC地板上。?
為了準確收集數據,安貝格工廠超過3億個元器件都有自己的“身份證”。這些基礎識別信息包括:哪條生產線生產的、用什么材質、當時用的扭矩是多少、用什么樣的螺絲釘等等。當一個元件進入烘箱時,機器會判斷該用什么溫度以及時間長短,并可以判斷下一個進入烘箱的元件是哪一種,適時調節生產參數。在此過程中,SimaticIT生產執行系統每天將生成并儲存約5000萬條生產過程信息。
通過顯示器,工人可以查閱當天的生產過程信息,并挖出生產環節中的短板,比如哪個部件出現問題的概率比較高。經過一系列進一步的相關性分析,又可以讓生產者對整個生產過程中的相關變量,有更深刻的理解,從而降低產品的缺陷率。不同于普通工廠,安貝格需要的是懂得用軟件控制復雜工藝的合格員工。產業工人不再穿著工裝褲制造優質產品,他們現在的工具是觸摸屏,乃至平板電腦。
這仿佛隱約解答了改善家之前提出的一個困惑:怎樣的培訓是工業4.0所需要的?未來制造工作不再會弄臟雙手,無論從提升產品安全,質量還是到提升生產率,技術將改變我們所熟悉的制造業。工業4.0”時代,制造業服務化將成為全球制造業發展的大趨勢。與傳統觀念認為制造就是生產加工、制造企業以生產產品為中心的理念不同,現代制造的核心是生產加工與服務。制造企業不僅生產產品,更重要的是提供產品的全生命周期服務?!吨袊圃?025》明確提出,要加快制造與服務的協同發展,推動商業模式創新和業態創新,促進生產型制造向服務型制造轉變。制造企業在生產模式、技術應用、組織形式等方面都將發生近乎顛覆性的變革。
第一, 生產模式的革新:全集成自動化、定制化。全集成自動化就是用一種系統實現原來由多種系統搭配起來才能實現的所有功能。全集成自動化使產品從設計到制造的所有環節都被打通,與客戶保持實時溝通,并隨時根據顧客要求調整生產線,這樣不僅節省人才、財力,還可以降低出錯率,提高信息準確率。全集成自動化使生產效率大幅度提高,生產線上藍領員工減少,研發、設計、生產人員之間的交流更加扁平化,同時對員工理解生產流程和人機交互的能力提出要求。
第二, 技術體系的重構:工業大數據、機器人、3D打印。工業大數據、機器人、3D打印等技術的重大突破正在重構制造業技術體系。工業大數據已經貫穿于制造業生產和服務的全過程,將制造流程的各個環節連接起來。大數據改變了以往發現問題再處理的傳統方式,可以找出生產中隱性的、還沒有發生的問題,避免問題的發生,節省了生產成本,提高了生產效率。工業機器人可以增加勞動生產力,緩解勞動力不足的問題。目前機器人技術仍朝著智能化、網絡化方向不斷提升。3D打印技術為消費者提供個性化和革命化的體驗。未來的從業者必須要懂得這些最新的理念、科技和手段,理解大數據的含義,懂得程序編譯,具備計算機化思維和數據分析能力。
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第三,組織形式的革新:設計部門與生產部門的高度融合。傳統生產管理模式采用的是垂直式組織管理方式,而在“工業4.0”階段,產品的設計和研發基于同一個數據平臺,研發與生產部門之間的工作時間差被消除,能夠同步開展工作彼此協調。這種柔性的生產組織方式要求從業者學會合作與表達,具有高速學習、分工協作、跨界整合的能力。
如此看來,預言家描繪中的未來工業生產中工廠空無一人、人的工作被機器取代、失業率高漲的場景并非完全正確。實際上,智能生產雖然減少甚至取消了人直接參與生產的環節,但同樣也帶來了新的創造空間?!肮I4.0”時代,人從事的是更加靈巧和復雜的工序,決定生產規則和參數以及優化產品,人依然是企業的核心。在產品品質提升、效率提高的終極目標實現過程中,CI人員的智慧仍然不可替代,只不過CI的工具變了,思維方式變了,改善手法變了。
創新驅動的本質在于人。德國“工業4.0”戰略把創新放在核心的位置,數字化制造、3D打印等先進技術都是創新的結果。從設計理念到制造方法、生產流程、市場手段都需要大量的創新,而創新在很大程度上來自實踐和生產一線。未來的一線生產者也會參與產品形態的設計和創造,一線人員的創新能力對于設計理念、制造方法、生產流程與市場手段等產品全過程的創新具有重要作用。因此,一線技術技能型人才是制造業創新的主體,需要培養出具有創新意識和創新能力的創新型實用人才。
建議所有走在數字化轉型路上的企業需要重視搭建提升員工能力的內部平臺,因為創新是每個人獲得知識和持續參與團隊合作項目的結果。
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