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西门子大连工厂:通讯与IT 提升全厂价值

行业聚焦点中国仪表网2015年05月03日 14:17人气:4507

  【中国仪表网 行业聚焦点】每一个关注制造业最新动态的人,想必都不会对“数字化制造”这一名词感到陌生。但在国内工业领域的生产企业中,究竟有没有一个活生生的“数字化制造”的样本呢?事实上,在大连高新技术产业园区,坐落着这样一家工厂——西门子传感器与通讯有限公司。从某种程度上讲,这家工厂可以称得上是西门子自身在打造“制造业的未来”这一愿景上,一个非常成功的成果。同时,它为当前国内工业企业推进“数字化制造”,提供的最具参照性的鲜活样本。
  

 
  现实需求驱动模式转变
  
  西门子大连(SSCL)工厂成立于2006年、建筑面积约1.5万平方米的工厂,主要业务是生产制造工业过程仪器仪表,如流量计、压力变送器、物位传感器、动态称重产品等,这些产品广泛应用于油气、化工、电力、钢铁、医药等关乎国计民生的重要领域。不难发现,西门子大连工厂之所以能够成为最接近西门子“制造业的未来”愿景的标杆,与这家工厂在多个维度上的特点和需求密不可分。
  
  首先,西门子大连工厂所生产的工业过程仪器仪表,是一类兼具高精度、高可靠性、高质量等特点的产品。作为如此高要求产品的生产基地,对于在生产、物流、质量控制等各个方面管控水平的提高,无疑具有非常现实的需求。
  
  其次,西门子大连工厂无论在设备、技术的先进性上,还是在人员团队上,管理模式和操作模式都代表了西门子在中国地区的最高水平之一。例如,到目前为止,西门子最大口径直径达3米的流量计标定现场就在这家工厂,其领先水准可见一斑。这样优秀的基础,也为工厂实现“数字化工厂”创造出了良好的条件。
  
  当然,大连工厂迫切走向升级的根本推动力,最终还是来源于市场需求的转变。随着市场需求的不断发展,过程仪器仪表这类产品在型号上越来越细化,要求在生产上满足定制化、快速反应、订单拉动式的生产模式。
  
  西门子大连工厂总经理高兴宁(Grosch Christian)谈到:“由于仪表的定制化需求特点非常明显,大连工厂产品线经过各种配置的组合变化,提供的全部产品配置可高达8400万种,如此可观的产品细分差异,即使大连工厂已经运转多年,仍然没有把所有的产品序列全部生产过。而且在如此庞大的产品序列选项基础上,每年仍会产生很多新的需求,这对于工厂的各个环节都会提出挑战。”
  
  在这种趋势下,大连工厂也迫切需要在生产人员编制、现有资源不变的情况下,实现生产的柔性化和产能的倍增。由此,这家勇于成为产业升级先行者的工厂,正式拉开了以通讯与IT为途径提升全厂价值的序幕。
  
  多种通讯方式的交织共赢
  
  我们常说,工业通讯是贯穿于现代工厂各个环节的“神经系统”。随着当今工业生产过程中的数据信息越来越多,工业通讯的稳定性和灵活性就变得越发重要。西门子过程自动化与驱动集团工业通讯业务总经理钱晓伦指出:“可以说,一家企业要想实现‘工业4.0’,就要首先实现“数字化制造”,要首先实现‘工业通讯4.0’。工业通讯体系的升级,是整个企业实现整体优化升级的先决条件和基础。”
  
  对于西门子大连工厂而言,要想实现“工业4.0”的远期目标,实现“数字化制造”是核心的步骤。打造一套领先的工业通讯架构也成为了其升级的一个重要途径。西门子功能灵活、性能稳定可靠的SIMATIC工业识别技术(RFID),覆盖全厂的SCALANCE工业无线网络和高可靠、高稳定的SCALANCE工业有线网络,无疑成为了大连工厂“工业通讯4.0”体系中最大的三个亮点。
  
  首先,SIMATICRFID系统的采用,大大改善了生产信息和物流信息追溯的状况,有力实现了信息流与物质流的实时同步。据了解,当前大连工厂应用的SIMATICRFID系统,可以对产品及其组件的全部在厂环节进行各项信息的追踪,贯穿全部20多个工序。形象一点地说,产品在大连工厂途经的任何一个环节中,其各项“身份”、“履历”、“生涯规划”等档案信息将会藉由SIMATICRFID系统一路紧紧跟随在其左右。
  
  对此,高兴宁指出,仪器仪表产品的生产工艺非常复杂,包括高温,高腐蚀的工艺环节,需要不受到这些因素影响的、可耐受极其恶劣工业环境条件的SIMATICRFID系统来实现信息的追溯,而纸质的条码是无法经过这些工艺考验的。而且SIMATICRFID标签可以按批次的循环使用,是一种既方便又经济的选择。他谈到:“SIMATICRFID的使用,一开始是最先广泛应用在技术条件最高的汽车制造业里,今天我们从汽车制造业借鉴这种有价值的技术,将其用于仪表生产中,也正是考虑到了仪表产品生产中在精密、多样性、定制化和可追溯等方面的现实需求。”
  
  负责工厂制造的经理智新标也谈到:“传统信息追踪采用的纸质单据,需要操作人员不断地记录、核对,不仅可能出现错误,而且一旦发生修改,很容易导致延迟甚至信息不对称。而依靠SIMATICRFID这种工业识别技术,其数据源是统一的,无论是工序的传递还是信息的修改都是在系统内自动完成的,不会出现任何错误。这种数据源统一的思想,也是智能工厂理念的一个重要体现。”当然,据了解,在SSCL大连工厂中,并非所有的仪表生产线都采用了SIMATICRFID技术实现产品生产过程信息可追溯,条码识别、及个别环节的纸质单据仍然存在。对于这个细节,智新标道出的理由令人颇受启发,他说工厂采用SIMATICRFID是因为它的作用明显,又不受工艺制约。而且有些外协的工艺,进度、状态追溯起来非常方便。但如果考虑到性价比,在一些产品工艺上,条码的作用目前还是可以应付的。长期在生产一线负责的智新标,能从生产需求的实际出发,并不一味地追求先进技术应用,而是按需推进技术升级。这是非常值得国内工厂借鉴的务实的经验。
  
  而SCALANCE工业无线网络的广泛应用,同样是西门子大连工厂的一个亮点。据了解,通过广泛采用“AC 瘦AP”模式(即由SCALANCE无线局域网控制器对若干SCALANCE无线接入点进行控制、管理、配置的模式)的无线组网方式,大连工厂实现了全厂无线网络的覆盖,并使SIMATICRFID系统的信息得以实时接入工厂网络。在这种模式下,SCALANCE无线局域网控制器不仅可以自动检测和调整各个SCALANCE无线接入点的负载量,实现其负载均衡;同时还可以根据周围的无线干扰情况,自动调整SCALANCE无线接入点使用的信道,使其免于受到干扰。以上这些智能化无线组网的功能特点,都保证了整个网络的健壮性和可靠性。
  
  西门子大连工厂IT部门负责人孙海燕谈到:“今后,工厂里会越来越多地出现移动办公的趋势,人们不再长期坐在固定的办公桌前工作,而是随时会深入到生产车间现场,或是不时移动到各个会议室里。而在这些条件下,都需要能够随时随地联网办公,我们必须为这样的需求做好准备。”所以在大连工厂,一个无处不在的SCALANCE工业无线网络系统得以搭建起来,不管员工身处办公环境还是生产环境,都不会感到任何的信息屏蔽和阻碍,达到了系统资源最大的优化整合,也实现了信息的最大化共享。
  
  在完全依靠有线网络连接的情况下,任何生产环节和设备的调整、任何布局的优化都可能面临重新布线,同时还存在较多的线缆损耗、线缆维护的问题,无形中带来了很高的成本。而采用无线覆盖后,任何生产布局的优化和调整都不再带来改变网络硬件设施的问题,换到任何位置都能够保持无线网络连接的畅通无阻。用孙海燕的话说:“无线网络架构经过一次初始投资之后,几乎是一劳永逸,它节省的是今后长期的、难以估量的改造和维护成本。”
  
  IT:点石成金的妙手
  

  随着时间的推移,大连工厂生产的产品种类越来越多,每套产品都会有自己不同的应用,在这种情况下ERP、PLM、MES等系统也陆续投入使用。这就使得大连工厂的IT部门必须要开始考虑,在各种系统应用的复杂环境中,怎么提供一个更稳定更高效的IT应用平台。而且随着客户的要求越来越高,越来越细化,IT部门也开始更多地投入到业务流程的优化上。
  
  孙海燕谈到:“现在,我们的职责是审视各种业务应用,找到哪些地方可以改进,哪些地方可以更加智能化,减少不必要的手工工作。俗话说‘没有最好,只有更好’,这种持续改善的过程几乎是没有尽头的。”
  
  谈到当前业界关注的智能化生产,孙海燕认为,智能化的生产单纯依靠IT部门或单纯依靠生产制造部门都是难以实现的,必须要将两者结合起来。她指出,生产部门通常会更多地从生产控制、生产过程的角度去着手,而IT部门则会帮助他们做一些软件上的优化,并充分利用网络与通讯的力量来挖掘信息带来的潜力。即便生产部门有再高精尖的制造设备,如果脱离了网络平台和通讯平台,也是运转不起来的。尤其是现在的智能化生产,很多时候是依靠信息的高速传输来实现的,从投入生产到生产制造的每一个工序,每一个步骤,这些都要做一个信息流的控制。
  
  比如,对PLM的应用,就是大连工厂业务协作流程中非常重要的一环。据孙海燕介绍,PLM是从整个产品生命周期的角度进行管理,从最初形成市场意向的时候就要开始使用PLM系统,接下来一路从市场分析、市场调查,到产品的研发、图纸的设计,再到投入生产,一直到产品生命周期的完结,都离不开PLM系统。
  
  这些信息化系统能否发挥最大的作用,最关键的因素还是使用系统的人。各部门的员工是不是有足够的经验去把控这个系统的一些应用,是不是能发掘系统的潜力,往往在很大程度上决定了系统实际的应用效果。对此,孙海燕深有感触:“比如最开始,员工对系统的了解只是停留在操作层面,但随着经验的不断丰富,他会开始关注在他的流程里有没有一些可以优化的地方,或者是否需要对不合理的地方进行改进。逐渐地,他们还会主动运用数据挖掘、数据分析系统和报告系统,对管理工作起到更好的支持作用。”为了满足各个部门系统使用者这种越来越高的需求,IT部门也会竭尽全力为他们提供支持,比如在挖掘系统原有功能的基础上,也会自己做一些开发。
  
  让孙海燕感到欣慰的是,经过多年的配合,大连工厂的生产部门和IT部门的配合越来越紧密,也形成了一些行之有效的合作机制,让价值的提升越来越流畅。孙海燕谈到:“如果IT部门单打独斗,可发挥的价值并不大,IT必须和业务部门紧密结合,价值才会成倍地体现出来。而且,不仅每个部门的流程可以得到优化,多个业务部门之间协同工作的流程也具有很大的优化潜力,我们IT部门必须要把这种‘催化剂’的作用不断地体现出来,实现持续的改善。”
  
  高兴宁有一番话,恰恰最为精辟地指出了工业通讯和IT信息化技术在未来的无穷潜力,这不仅仅是对于西门子大连工厂而言,更是对于整个产业中每一个希望提升竞争力的企业而言的。
  
  他说:“企业要实现‘工业4.0’必须要‘两条腿走路’,一条腿是实体世界中的自动化,另一条腿则是虚拟化世界的信息化。而首先要构建先进的网络硬件环境,建立统一的语言系统,并不断发展下一代智能化的应用,这样才能真正实现实体世界和虚拟化世界的无缝互联,包括设计到生产的互联、移动设备的互联、机器与机器的互联和物联网应用,为‘工业4.0’愿景的真正实现打造出坚实的平台。”
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