灯塔工厂：西门子成都工厂

西门子成都工厂以“3D模拟生产线优化”为模型，利用3D模拟、增强现实和其他技术，完善工厂的设计和运营，促使产量提高3倍，同时缩短生产周期，实现从产品设计到制造过程的高度数字化。

西门子成都工厂是全球最先进的电子工厂之一，是西门子在德国之外建立的首家数字化企业。该工厂的生产已经完全实现自动化，在工业自动化产品的制造研发方面，遵循全球统一的研发、生产和质量标准，对订单、财务、产品设计、生产规划、生产实施、物流和质量进行全数字化管理。目前，该工厂的工业自动化产品主要应用于汽车、冶金、石化、食品饮料、制浆造纸及基础设施建设等领域。

一、原料入库

在西门子成都工厂，原材料实现可溯源式管理。原材料到达车间后会拥有专属的“身份证”，这个“身份证”伴随原材料进入生产线，在每一个流程中，都会被相应的设备进行数据采集和数据跟踪，并最终储存在统一的数据管理平台中。

二、产品设计

西门子产品生命周期管理软件（PLM）为全厂提供统一的数据平台，使各部门能够协同工作。研发工程师可以使用西门子NX软件进行模拟设计，在设计过程中还可进行模拟组装，真正实现“可见即可得”。这种数字化设计可减少多达90％的编程时间，大大缩短产品开发周期。

三、数据共享

设计好的产品数字模型带着专属的数据信息继续“生产旅程”，通过计算机辅助制造系统（CAM）向生产线上传递，同时，它的数据信息进入Teamcenter软件中，供质量、采购和物流等部门共享，并实时更新。

四、对标生产

由制造执行系统（MES）生成电子任务单，统一下达，实时刷新最新数据，并与企业资源计划系统（ERP）相集成，实现生产计划、物料管理等数据的实时传送。待装配的产品被固定在自动引导小车上，通过集成轨道行驶到工作台中完成装配。整个生产环节可靠、灵活、高效、柔性，产品一次通过率达99.9985%。

五、数字仓储

装配好的产品通过数据读取，在集成轨道上传送并到达指定仓库位置。工厂仓库中共有近3万个物料存放盒，通过“堆取料机”用数字定位模式抓取物料，节约了时间和空间。

在西门子成都工厂，数字化让原料可追溯，产品信息可共享，测试可以在电脑上完成，最终降低成本，提高生产效率，缩短产品上市时间。成都工厂实现了从产品设计到制造过程的高度数字化，同时与西门子德国安贝格工厂、美国凤凰城工厂实现数据互联，运行的情况可被远程监控，确保产品生产质量和工厂高效运转。该工厂突出数字化、自动化、绿色化、虚拟化等特征，践行了现代工业生产的可持续发展理念，是数字化企业中的典范。

从SEWC的日常，我们得以窥见西门子在IoT领域的思考，西门子在工业数字化领域实战经验，以及西门子对现下如何做好工业数字化给出的答案。

5600种原材料，每天使用1000万个元器件，生产超过38000片产品。

这就是西门子工业自动化产品成都生产研发基地（下称SEWC）的日常。

这个启用于2013年9月的工厂，是当时西门子全球第二个数字化工厂，也是西门子在德国以外的海外地区建立的第一个数字化工厂，目前为西门子的两个物流中心进行全球供货。

每天都有几千箱的原材料进入这个工厂，同时也有几千箱的产品从这里出货，每年生产可编程逻辑控制器400万台，和人机界面50万台。

2018年，SEWC被世界经济论坛评为“全球九家最先进的工厂”之一。在过去的几年中，这家工厂的数字化程度一直在不断提高，在配料、传输、检测等环节上，已经实现了高度自动化。因而，与2018年相比，SEWC的工人占比下降了近1/3，相比同类型的工厂人员最多可节省50%，而研发人员的占比则在过去几年中持续上升。

这样的一座数字化工厂，是西门子在全球的示范田，也是西门子在中国工业互联网、工业数字化领域的前哨站。从SEWC的日常，我们得以窥见西门子在IoT领域的思考，西门子在工业数字化领域实战经验，以及西门子对现下如何做好工业数字化给出的答案。

「做好自动化并不仅仅是买几个机械臂就够了的」

西门子的成都数字化工厂恐怕与许多人想象中到处“黑科技”、满场机械臂飞舞的画面，并不完全一致。

对这座工厂更好的一个描述，应该是一个人与机器，基于最经济的选择，进行配合的混合体。

西门子SEWC生产现状

“一个工厂的自动化程度的高低，是由加工对象决定的。”西门子工业自动化产品成都生产研发基地总经理李永利介绍道。加工对象对于工艺的要求，才是决定工厂自动化程度高低的关键，将两个生产不同产品的工厂强行放到一起进行自动化程度比较，实际上是没有意义的。

而同时，对于一个工厂而言，自动化也并非等同于先进。在工业制造的场景下，更重要的是看最终生产结果实现的过程中，如何实现效率以及经济效益的最大化——如果自动化的研发成本太高，或是现阶段无法实现与人工同等的效率，那么短期内强行自动化，意义并不大。

目前，得益于数字化手段对流程效率的不断提升，SEWC总产量增加了4倍，但白领员工数量零增长；蓝领工人生产效率年均提升25%；研发人员持续投入，相比2年前增长1倍多，这就是自动化释放了人力之后，所能带来的企业人力结构的变化。

在西门子成都数字化工厂，每一个原料在入厂时都会被赋予一个身份标签，接下来，自动喷码机会将代表产品序列号的条码喷印在产品上，物料使用时SIMATIC IT系统会关联物料、工位以及产品的信息，确保生产可追溯性。

PLM、MES、ERP等数字化系统和平台无缝集成，为工厂快速、灵活、高质量、高效的生产提供了保障。

在这个过程中，进货的过程仍旧需要人工的操作，但在原材料进入SEWC高达18米的立体仓库之后，物流管理的过程就已经是完全自动化的了。

“原材料仓的自动化水平不是其最大的亮点，”李永利表示。“真正的亮点是物流系统与MES和ERP无缝集成的数字化水平。”

SEWC现场

在SEWC，物流系统能够实现准时、准点、准量、准料的供应原材料。生产线通过电子看板实现虚拟工厂与现实工厂的交互，在生产物料需要补给时，通过系统向自动化仓库发出领料需求，仓库的自动化拣货机会及时启动，从立体化货架中准确捡取物料。它还会及时查询原料的入库时间，确保先进先出。在原材料运至生产车间前，整个过程不需要人的参与。

除了物流管理的环节以外，测试环节也是一个高度自动化的典型环节。测试对于SEWC是一个关键环节，每一个产品都要上电跑一遍，确保所有功能都没问题才能出厂。但同时，这也是一个对个人能力要求不高，且极度枯燥乏味、消耗耐心的工作环节，也因此成为了一个非常适合自动化的环节。

目前在SEWC，测试环节已经完全由机械臂自动化完成。

测试环节也体现了西门子在工业数字化上的另一个关键思路：通过不断的迭代，来实现效率的最大化。

测试机械臂最初的版本，会在将产品从箱子中取出，再插上测试机的过程中，产生晃动，这就增长了插拔的时间。在第二代的机械臂上，抓手被优化了，保证产品插拔的过程中不再会出现晃动，实现了生产效率的大幅提高。

除此之外，在机械臂的摆放位置、两台机械臂同时操作时配合的时机等方面，西门子团队都通过数字化双胞胎等技术做了多次的测算和尝试，通过不断的优化得出相对以往效率的更优解。这个不断优化的过程，也同样是基于生产过程中数据的积累，和研发团队对数据的分析及研判才能得以实现。

在SEWC的二层，有一面同步了西门子MES系统的展示墙。基于MES系统，可以实时显示质量看板，看到在生产过程中，产品所历经的上百个信息采集点中，所采集到的产品状态、质量问题，以及不同唯独的质量统计信息。这样的数据也同时能通过工厂内的多个操作台查阅、调取。

“创造不是有人就够了，需要有工具，而工具使用的越久，基础数据积累越多，就越有价值。”李永利在SEWC现场表示，“从大到强，是需要有过程的。”

基于这样的思路，SEWC在过去的5年内，工厂产量增加了4倍，并这个过程中，逐渐积累、构建出了自己在工业数字化领域中的方法论。

「西门子IoT布局」

实际上，从全球范围内来看，西门子在工业数字化领域的野心也很大。

早在14年，西门子就宣布了“公司愿景2020”，给出了专注于电气化、自动化和数字化领域的发展方向，并以30亿欧元，将手上博西家电50%的股份出售给了合作伙伴博世集团，彻底退出家电行业。

而在2018年8月，西门子又发布了“公司愿景2020+”，并在此战略下进行了新的架构调整，设立了三个“运营公司”和三个“战略公司”。

三大运营公司构成了西门子的主体业务，包括覆盖油气及能源业务的油气及电力集团（GP, Gas and Power），以数字工程及楼宇科技业务为主的智慧基础设施集团（SI，Smart Infrastructure），以及以工厂业务的数字工业集团（DI，Digital Industries）。其中，西门子在近期宣布，油气与电力集团将被拆分独立上市。

三大战略公司则均由西门子持有大量股权，包括主营风机制造的西门子歌美飒，已经独立上市的西门子医疗，以及原计划与阿尔斯通合并的西门子交通业务（受到欧盟反垄断调查，合并未成功）。

在这三大运营公司和三大战略公司之外，西门子还收购了低代码应用开发平台mendix公司，建立了物联网服务事业部（IoT Services），以进入物联网集成服务市场。

但工业数字化概念之广博，目前实际上是一个由西门子的IoT、数字工业集团在内的多个业务部门，协同作战的业务。

西门子股份公司首席运营官博乐仁博士，就曾在西门子2019年的西门子中国创新峰会上表示，当西门子为客户推进数字化战略的时候，会由物联网服务部门介入，为客户提供咨询，基于客户此前初步获得的一些经验，结合当前的能力提升需求，提出符合客户要求的数字化战略。在此基础上针对生产场所开展原型设计，帮助客户集成OT和IT，并指导在特定的制造场所中如何使用西门子的平台。