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數(shù)字化工廠的實(shí)現(xiàn)給工業(yè)化這個(gè)大齒輪加上了更多的潤(rùn)滑油。它不僅帶來(lái)了技術(shù)上的改變，而且生產(chǎn)中的高度透明化、自動(dòng)化還將帶來(lái)眾多管理和觀念上的改變
Otto是德國(guó)寶馬汽車(chē)公司一名普通銷(xiāo)售員，他的工作是在慕尼黑的寶馬旗艦店為客戶推薦各種車(chē)型與服務(wù)，并接受客戶訂單。這兩年，他的業(yè)績(jī)快速增長(zhǎng)，但Otto并沒(méi)感到有太多壓力，因?yàn)樗梢詾榭蛻籼峁┡c眾不同的個(gè)性化選擇，比如不同的車(chē)體顏色、不同材質(zhì)的座椅、不同形狀的車(chē)燈等等。能夠使Otto對(duì)客戶的承諾得以快速實(shí)現(xiàn)的，正是基于數(shù)字化工廠的柔性化生產(chǎn)能力。
通過(guò)引入高度柔性化的制造規(guī)劃和生產(chǎn)系統(tǒng)，寶馬公司計(jì)劃使其遍布全球的工廠產(chǎn)能得到充分利用。2002年，寶馬啟動(dòng)了一項(xiàng)戰(zhàn)略，這就是現(xiàn)在其公司內(nèi)部所熟知的并且為領(lǐng)導(dǎo)層高度重視的“DMF”。首先，DMF是一種“數(shù)字化制造”戰(zhàn)略。寶馬計(jì)劃通過(guò)實(shí)施DMF來(lái)降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及制造的總體成本。在此基礎(chǔ)上，DMF也被視為一個(gè)能大幅提高整個(gè)公司柔性的手段。寶馬表示，DMF的目標(biāo)是打破行業(yè)內(nèi)普遍存在的“品牌-生產(chǎn)線” 的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。這就意味著，不同的品牌、類(lèi)型及款式的寶馬汽車(chē)都可以根據(jù)需要使用混線模式裝配。從理論上來(lái)講，任何一家寶馬工廠都可以生產(chǎn)任何型號(hào)和系列的寶馬汽車(chē)。
從戰(zhàn)略角度來(lái)講，DMF是寶馬公司“數(shù)字化汽車(chē)”戰(zhàn)略的一個(gè)非常重要的組成部分。這個(gè)大規(guī)模流程改造戰(zhàn)略已實(shí)施了三年多。DMF的目標(biāo)是：大幅縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間，從原來(lái)的大概60個(gè)月縮短到30個(gè)月左右，并且減少重復(fù)開(kāi)支，包括耗時(shí)耗材的樣車(chē)裝配。
隨著城市化進(jìn)程的逐漸加快，人們對(duì)商品尤其是消費(fèi)品的需求日新月異，市場(chǎng)越來(lái)越被細(xì)分。以寶馬公司為例，1950年，寶馬能夠生產(chǎn)的車(chē)型不超過(guò)10種，而50多年后的今天，寶馬擁有的車(chē)型理論上超過(guò)1032種，并且這種多樣化、靈活生產(chǎn)的趨勢(shì)將進(jìn)一步擴(kuò)大。面對(duì)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)，只有率先賣(mài)對(duì)產(chǎn)品的廠商才能贏得明天，我們?cè)絹?lái)越多地看到各種因?yàn)楸雀?jìng)爭(zhēng)對(duì)手早上市一個(gè)月而搶盡市場(chǎng)先機(jī)的案例，而這怎樣才能得以實(shí)現(xiàn)呢？
幾年前，數(shù)字化工廠在人們的腦海中還僅僅是個(gè)夢(mèng)想，而今天，它已經(jīng)真切地實(shí)現(xiàn)了。它不僅能夠使制造充滿靈活性，而且提高了資金效率，減少新產(chǎn)品上市時(shí)間，因而使企業(yè)能夠以有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
制造靈活性
正如上面舉例的柔性化生產(chǎn)，數(shù)字化工廠平臺(tái)可以將工廠及其相關(guān)價(jià)值鏈上的廠商用統(tǒng)一的平臺(tái)聯(lián)系起來(lái)，比如，汽車(chē)工業(yè)就有很多相關(guān)產(chǎn)業(yè)——汽車(chē)音響、汽車(chē)座椅、車(chē)燈等等的供應(yīng)商。這樣做的好處是，除了生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)品外還可以根據(jù)客戶訂單生產(chǎn)客制化產(chǎn)品，而所用的生產(chǎn)時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)品不相上下。寶馬的銷(xiāo)售員根據(jù)客戶要求向工廠下訂單的同時(shí)，供應(yīng)商也會(huì)得到一份相應(yīng)的原料采購(gòu)訂單，自動(dòng)化的物流系統(tǒng)可以將裝配所需的原料自動(dòng)送到裝配員的手上。
這種靈活性也體現(xiàn)在工廠的設(shè)計(jì)之初。整個(gè)工廠的設(shè)計(jì)中不再是研發(fā)、流程、機(jī)械、電氣、自動(dòng)化、行政各自為戰(zhàn)，而是連成了一個(gè)可以無(wú)縫集成的模塊化整體，各個(gè)模塊處在相同的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，不再有部門(mén)間的鴻溝?；谡麄€(gè)工廠的整體設(shè)計(jì)，各個(gè)模塊的實(shí)施不需要按照時(shí)間順序進(jìn)行，而是可以同時(shí)建造，極大縮短了建廠周期。
提高資金效率
資金是企業(yè)的血液，怎樣能夠使“血液”在企業(yè)中循環(huán)得更加順暢呢？如果企業(yè)的電氣主管可以預(yù)測(cè)設(shè)備在多長(zhǎng)時(shí)間以后會(huì)出現(xiàn)故障，就可以減少停機(jī)時(shí)間；如果采購(gòu)主管能夠預(yù)測(cè)某種原料在未來(lái)幾個(gè)月的采購(gòu)量，就可以以更好的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)；如果研發(fā)主管可以預(yù)測(cè)新一代產(chǎn)品有哪些缺陷，就可以避免召回所引起的損失；如果客服部主管可以準(zhǔn)確地知道用戶是誰(shuí)以及他的購(gòu)買(mǎi)習(xí)慣，就可以提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)??這一切，都可以通過(guò)數(shù)字化工廠實(shí)現(xiàn)。
試想，如果工廠里的每一個(gè)設(shè)備能夠準(zhǔn)確地告訴你上次被維修的時(shí)間、目前運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)荷程度、設(shè)備所處的環(huán)境等等，甚至每個(gè)工藝段可以實(shí)現(xiàn)自診斷、自優(yōu)化、自保護(hù)、自校正，那么工廠里復(fù)雜的設(shè)備管理就變成了簡(jiǎn)單的信息管理。
過(guò)去的工廠是根據(jù)研發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案來(lái)決定生產(chǎn)流程，并按序生產(chǎn)，一旦產(chǎn)品發(fā)生變化，工廠里的一切都需要改變。數(shù)字化工廠的模塊化設(shè)計(jì)改善了這種情況，你只需要隨時(shí)調(diào)出設(shè)計(jì)圖，修改或虛擬某一個(gè)工藝段，就可以在不影響其他工藝段的情況下完成改變，甚至可以不花一分錢(qián)虛擬出整個(gè)生產(chǎn)流程，并看到其中可能存在的問(wèn)題。
縮短新產(chǎn)品上市時(shí)間
1990年代給汽車(chē)制造商帶來(lái)的另外的沖擊是：全球化的市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)的加劇，以及客戶對(duì)物美價(jià)廉的車(chē)型更多的期待。面對(duì)這些變化，汽車(chē)制造商不得不考慮一些極為重要的問(wèn)題：產(chǎn)品設(shè)計(jì)師要不要繼續(xù)不顧市場(chǎng)反應(yīng)，敢于拿研發(fā)經(jīng)費(fèi)打水漂？工廠是否還能再承受長(zhǎng)期停產(chǎn)的壓力或者突然而來(lái)的訂單變更？工廠還能再拿幾百萬(wàn)經(jīng)費(fèi)只為開(kāi)發(fā)一個(gè)樣品嗎？由此，“精益生產(chǎn)”成為每個(gè)制造商的口號(hào)。
數(shù)字化工廠能夠根據(jù)市場(chǎng)需求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品仿真、虛擬試生產(chǎn)等多個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)字化，即無(wú)需投資制作樣品，也可模擬未來(lái)產(chǎn)品，并預(yù)見(jiàn)生產(chǎn)這件產(chǎn)品時(shí)可能遇到的問(wèn)題，這可以在最大限度上節(jié)約研發(fā)的時(shí)間和費(fèi)用。
數(shù)字化工廠助力中國(guó)創(chuàng)造
那么，數(shù)字化工廠在全球和中國(guó)的應(yīng)用都是怎樣的呢？目前，大多數(shù)開(kāi)始實(shí)施數(shù)字化工廠的企業(yè)都是對(duì)時(shí)間和快速變化要求很高的行業(yè)，如汽車(chē)、航空航天、電子、機(jī)械/模具設(shè)計(jì)、消費(fèi)品等等。
同樣拿中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)來(lái)作對(duì)比，奇瑞汽車(chē)公司有大約2萬(wàn)名員工，生產(chǎn)車(chē)型達(dá)12種，涵蓋乘用車(chē)、SUV 和公交巴士。奇瑞因其在中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的迅猛發(fā)展而聞名，同時(shí)也是數(shù)字化工廠的用戶。2004年，奇瑞汽車(chē)銷(xiāo)量為86000輛，排名行業(yè)第9。近兩年來(lái)，公司銷(xiāo)量增至305000輛，躋身于國(guó)內(nèi)汽車(chē)廠商的第四位。以在高速發(fā)展的中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)上獲取更大市場(chǎng)份額為目標(biāo)，奇瑞公司將要面對(duì)以下這幾大關(guān)鍵業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)：
● 加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造進(jìn)程，盡快向市場(chǎng)推出新車(chē)型；
● 從“以產(chǎn)定銷(xiāo)”轉(zhuǎn)向“按訂單生產(chǎn)”模式，加強(qiáng)汽車(chē)定制化，以提高客戶的滿意度；
● 開(kāi)發(fā)新的生產(chǎn)平臺(tái)以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。
成功的關(guān)鍵：
● 全面的產(chǎn)品生命周期管理，數(shù)字化工廠環(huán)境；
● 知識(shí)重用；
● 產(chǎn)品配置管理；
● 工作流的數(shù)字化管理；
● PDM—ERP 集成。
成效：
● 工程變更只需3—5 天（原先需要10—20 天）；
● 數(shù)據(jù)重用率從5%上升到20%—30%；
● 數(shù)據(jù)查找與提取時(shí)間縮短了90%；
● 早期問(wèn)題檢測(cè)減少了工程變更；
● 提高了產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度削減了成本；
● 產(chǎn)品上市時(shí)間更短。
奇瑞公司負(fù)責(zé)產(chǎn)品生命周期管理的劉穎提到對(duì)數(shù)字化工廠的使用心得時(shí)總結(jié)到：“奇瑞汽車(chē)公司數(shù)字化工廠解決方案最終取得成功的標(biāo)志，應(yīng)當(dāng)是產(chǎn)品的更高市場(chǎng)占有率和更高客戶滿意度，而這兩點(diǎn)在實(shí)施數(shù)字化工廠之后都有所體現(xiàn)。”
其他很多行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始采用了數(shù)字化工廠的解決方案：美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）采用數(shù)字化工廠來(lái)仿真、分析衛(wèi)星飛行過(guò)程中環(huán)境的變化；波音公司采用數(shù)字化工廠大幅度降低飛機(jī)成本、縮短設(shè)計(jì)與制造時(shí)間、減少產(chǎn)品缺陷；海爾集團(tuán)采用數(shù)字化工廠可以實(shí)現(xiàn)500種洗衣機(jī)的“按單生產(chǎn)”；康佳集團(tuán)通過(guò)數(shù)字化工廠，減少了90%的手工操作錯(cuò)誤，透明的研發(fā)過(guò)程節(jié)約了30%的產(chǎn)品研發(fā)費(fèi)用??
自工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)化的齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的越來(lái)越來(lái)快，數(shù)字化工廠的實(shí)現(xiàn)無(wú)疑給這個(gè)大齒輪加上了更多的潤(rùn)滑油。它不僅帶來(lái)了技術(shù)上的改變，而且生產(chǎn)中的高度透明化、自動(dòng)化還將帶來(lái)眾多管理和觀念上的改變。我們非常期待著數(shù)字化工廠、數(shù)字化生活、數(shù)字化城市的未來(lái)。
斐德思（Manfred Veltes），是西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)技術(shù)集團(tuán)自動(dòng)化系統(tǒng)部總經(jīng)理，負(fù)責(zé)自動(dòng)化系統(tǒng)部在中國(guó)市場(chǎng)的業(yè)務(wù)，產(chǎn)品涵蓋全集成自動(dòng)化解決方案中的可編程控制器、過(guò)程控制系統(tǒng)，人機(jī)界面、軟件、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）等。
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