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“工业4.0”和西门子的角色
[2015年5月28日在第二届中国数字工厂推进大会上的主题发言]
多谢宁(振波)老师的美言！说西门子是“工业4.0”的“推手”过奖了，算是“推手”之一，是“实现组Realization Working Group”的牵头单位。十分感谢主办单位提高这样一个平台，让我有机会代表西门子向各位报告西门子在工业4.0领域的思考和实践，有机会向杨(海成)教授和延(建林)处长及其他专家学习！前面，延处长从政府层面、杨教授从理论层面作了非常精彩深入的阐述，我这里希望从企业微观层面给大家做个介绍。
个人以为，互联网时代带来的信息碎片化一定程度上导致人们认知困难，“工业4.0”这个热门概念也不例外。为何我们需要这样一个新概念？顾名思义，第四轮工业革命是一个历史概念，“革命”就是质的飞跃，第四轮工业革命代表第四轮工业效率的大幅度提升，相比机械化、电气化、自动化时代，以工业数字化、网络化、智能化为特征的“工业4.0”将是一个什么样的场景？如何达到？对人们的生活乃至人类社会将带来什么样的影响。我将从六个方面进行比较全面但简要的解读。
首先请允许我简单报告一下西门子在“工业4.0”落地方面的近况，然后介绍西门子对“工业4.0”的愿景的核心观点，我们根据这个思路如何在自己的工厂落地以及取得的效果，当然，西门子愿意和企业界分享我们的经验，推出“数字企业软件包”，并且得到全球众多领先制造业公司的广泛成功应用，最后向大家简要报告一下我们在本土“工业4.0”研发的情况。
一、强大实力：
西门子自身也是一家世界领先的制造业企业，过去160年来，在第二、第三轮工业革命中均起引领作用，例如，西门子先生发明了实用发电机，直接引发了以电气化为主要特征的第二轮工业革命，1958年西门子推出了SIMATIC，一路走来，至今仍是全球工业自动化领域之翘楚。去年西门子发布“2020愿景”规划，明确专注于电气化、自动化、数字化三大领域。在数字化方面，西门子于2007年并购了全球首屈一指的产品生命周期软件供应商UGS，随后累计投入80亿欧元展开一系列并购，旨在工业数字化领域打造全球标准化的工业软件平台，通过建立产品和工厂的“数字双胞胎”，打通研发到制造的无缝切换，帮助工业企业持续创新其产品、生产工艺和商业模式，在互联网时代提升竞争力。
2014年10月1日，西门子组建了数字化工厂集团，成为全球唯一一家拥有和集成所有数字化工厂能力于一体的公司。
2011年，在德国政府的组织下，西门子和德国其它企业、研究机构一道，提出了“工业4.0”畅议，成为德国高科技战略10大举措之一，目的是继续保持德国作为全球制造业中心的竞争地位。并且，西门子也在美国“再工业化战略”中也扮演创新技术合作伙伴和投资商的角色，在2014年2月成为其先进制造计划中六大工业伙伴之一，并且是唯一一家软件厂商。
二、共享愿景：
首先，德国“工业4.0”是一个愿景，用来凝聚德国产学研各界的观点，目前上升为德国国家战略，其战略目标是保持德国作为全球制造业中心的竞争地位。过去10多年来，商业互联网的迅猛发展，倒逼工业界从大规模生产转型到大规模定制，进一步演进为用户参与的个性化定制，并且以互联网的速度交付用户。未来的工业4.0时代将实现“消费的民主化”，产品定义不再由厂商主导，由一个个消费者来主导，即“从B2C变成C2B”。
要实现“用户参与的个性化定制”并且快速、可靠、经济地交付，“工业4.0”时代要求三大技术：
1、生产网络。新一代生产网络，要在当前的全球供应链基础上进一步提升，实现家庭化、城市化的作坊式完全个性化生产和专业工厂在物流、价值流和知识流的高度深入整合。各个专业化工厂将由标准化的MOM（制造操作系统）进行管理，可以通过工业互联网实现互操作，并可以灵活组成高效价值链。
2、虚实结合。将基于共同数字化企业平台实现产品设计及生产工程的高度集成，打通从设计到制造的快速切换，从楼上到楼下实现集成。这样，用户在家只需要和工厂的数字化双胞胎进行交互，即可以控制生产线和价值链按照自己的个性化设计进行运作。
3、CPS（赛博物理系统）。是实现自组织工厂，“即插即生产”的基础。生产组织将由工件自动呼叫移动自主智能加工单元来完成。CPS的一个典型例子谷歌无人驾驶汽车。未来工厂的基本要素是移动自主智能加工单元。可以设想，工件CPS将能够理解自己的“使命”和“路线图”，自主寻找合适的加工单元CPS，并通过智能物流系统“使命必达”。
三、率先垂范：
西门子自身也通过打造安倍格-成都工业自动化产品数字化工厂样板，率先实践“工业4.0”。
西门子工业自动化德国安倍格工厂被数次评为“欧洲最佳工厂”，“明星工厂”，30年来，秉承“尽善尽美为客户”的宗旨，坚持质量第一的原则，把产品质量指标dpm（百万件不良品率）提高到15以下，西门子工业自动化产品成为质量可靠的代名词。同时，不断“向数字化要精益”，建成了世界首家数字化工厂，生产效率10年内提高了约10倍。
2013年9月，其姐妹工厂------西门子工业自动化生产研发成都基地开幕，成为西门子在德国以外的首家数字化企业平台企业。开放参访以来，接待了成千上万的客户、政府、学界代表，一度造成“一票难求”的景观。
特别感谢《e制造》杂志社十分用心，他们在其5月份期刊上发表了德国电子电器工程师协会以西门子安倍格数字工厂为背景的系统介绍。
四、落地技术：
应工业界迈向”工业4.0”的需求，西门子数字化工厂集团很愿意和社会各界分享自身实践“工业4.0”的经验，西门子提供数字化企业软件套件，引领数字化企业进程。
西门子数字化企业软件套件包括四大系统，PLM系统（主要是NX, Teamcenter, Tecnomatix）负责虚拟世界的产品工程设计、工艺工程设计和仿真分析试验，保证在投产之前就对产品性能、可制造行、盈利性有充分的把握，TIA系统（主要是SIMATIC和SINUMERIK）负责现场全集成自动化，实现柔性、高效、安全、节能、模块化的零件和装配，MES系统（SIMATIC IT）负责生产运营，并负责车间、工厂、企业层面的集成，第四大系统，西门子系统平台Teamcenter除了负责企业内部的集成之外，也负责和供应商生态体系的集成，起一个神经中枢的作用。
西门子数字企业软件套件是一个整体的思路，目标是实现从产品设计、生产规划、生产工艺设计、生产运行、产品使用全生命周期的整合和价值链的全局优化。
纵向集成采用ISA-95标准架构，从企业、管理、操作、控制到现场五个层次全线打通，西门子是全球唯一拥有全系列技术的供应商。
横向集成，西门子提供完整的PLM技术，从需求管理、系统工程、到详细设计、设计仿真优化、生产工艺规划和仿真验证、试验、使用阶段的持续管理。
西门子也提供PLM基础组件技术，有超过350个商业软件采用，包括我们的友商也采用，核心技术包括3D几何实体建模Parasolid，几何约束解算D-Cubed，3D数据协同和可视化全球标准JT，运动路径规划KineoWorks。
在高级设计新技术方面，西门子在07年推出革命性的同步建模技术之后，最近又推出NX Realize Shape技术，用户可以自由地设计“有机的”外形，并实时渲染，用户交互十分友好简单，连孩子们都很喜欢。
在沉浸式设计决策环境方面，Elon Musk先生亲自给我们做了一个展示，他可以直接用手势控制运载火箭发动机的3D模型，这对设计评审、加速设计迭代、减少工程师因沟通不到位带来的问题十分有帮助。因为采用了这些技术，xSpace能够在全球太空发射市场独树一帜，成本竞争力甚至一度大大超过中国的长城公司。
其它三大热门技术：自主机器人、增材制造、云计算、大数据等方面，西门子也积极投入。例如，西门子参与的PROFACTOR机器人可以根据不完整信息识别零件对象，完成抓取和分类，大家可以想像，基于如此技术的未来CPS，才能实现“工业4.0”要求的工件呼叫自主移动模块化自主加工单元；又例如，西门子和DMG合作，推出了混合制造中心，把激光烧灼和数控切削加工相结合，可以把原来需要23道工序完成的复杂零件，用一道工序即可完成，我们除了提供控制与驱动外，也增强了设计、仿真工具，以应对材料分布、质量和应力分析等特殊问题；在工业软件的“云化”方面，西门子已经取得了多项成果，推动JT做为“云”标准，Teamcenter和NX支持主流的云计算基础设施，支持一家创业公司基于Parasolid和D-Cubed从事完全“云化”CAD的开发。在商业模式创新方面，西门子帮助Local Motors公司采用Solid Edge平台进行开源协同设计，这是一家只有10多人的汽车公司，他们允许汽车发烧友用户参与定制设计汽车，通过一个投票机制决定设计方案，并通过计算贡献度和复杂度给“创客”分配收入，这家公司已经取得初步成功，近期甚至赢得了美国军方越野车合同。个人觉得，这是制造业实现“万众创业”一个很好的雏形。
五、成功客户：
西门子工业软件是全球汽车、航空航天、高科技电子、船舶、工业装备、能源电力、消费品、医疗器械等八大行业的长期战略合作伙伴。
由于时间关键，主要给大家报告在航太和汽车行业的典型大牛客户。
第一个特别有代表性的，NASA的JPL。2012年8月5日，他们成功地把好奇号送上火星，至今仍然在工作，属于超期服役。登陆火星堪称人类工程历史上最艰巨任务，西门子很自豪为好奇号提供了全套设计、仿真、试验、制造工具，帮助他们创造了奇迹。
第二个实例，刚刚过去的5月20日，奔驰汽车新一代设计软件采用西门子NX，已经全部推广完毕。消息可以在Daimler官网上查到。Daimler的轿车、卡车、巴士等全部6000多名工程师，已经成千上万的供应商，花费了4~5年的时间，完成了切换，这是奔驰汽车面向未来，保持其强大全球竞争力的一次重大举措。
第三个例子，昨天刚刚翻译好的，也是4月份西门子参加汉诺威展会的主题，玛莎拉蒂如何采用西门子数字化企业软件套件(NX, Teamcenter, Tecnomatix, SIMATIC IT)，实现了上市时间缩短到16个月，设计开发时间缩短30%，产量提升3倍的效果。可以讲，玛莎拉蒂跑车代表了“速度与激情”，西门子很荣幸协助她建立了全套数字化标准CArS，实现了垂直集成和横向集成，也就是打通了研发和制造，并且实现了从客户到客户的端到端的价值链整合。
在垂直集成方面，我认为一个典范是Ford汽车，他们采用西门子的IntoSite技术，实现了从Google Earth直接导航到每一条生产线、工位、设备、工人，真正做到了工厂的“全透明”。
西门子“数字化企业软件套件”成功应用的客户数不胜数，希望大家通过上述案例，有一个比较直观的认识：西门子推出新产品新技术必须经过大牛企业的验证使用，才大规模推广，以保证行业最佳实践得到重用，从而提高产业的竞争力。
六、本土研发：
可以自豪地讲，西门子全面深入参与了中国从“制造小国”到“制造大国”的历史进程，也正在全面参与从“制造大国”迈向“制造强国”的历史进程。西门子在中国运营超过140年历史，其工业软件部门在中国也超过30年历史。
中德在“工业4.0”领域在政府、标准、展会、企业多层次合作，是中央的重大决策，对西门子也是一个历史机遇，我们充分利用和科技部、工信部、国资委、地方政府、经信委、工程院等交流的机会，工博会等展会的机会，以及今天的数字工厂推进大会的机会，分享西门子的思路和经验，为大家凝聚共识提供从技术角度的输入。
西门子积极投资并拥有强大的本地研发和技术支持，支持中国企业“自主可控”战略，在中国的研发机构已超过3300人，西门子研究院，原创研究型机构在中国也有300多名科学家，并通过合作伙伴网络，大学网络，风险投资等多种模式，推进技术产品的本地化研发、生产和销售，乃至出口。
西门子也积极参与发展中国版”工业4.0”、中国制造2025、数字化工厂生态系统建设，引导中国市场工业4.0战略，培养中国工业4.0人才，强化技术合作伙伴，研发适合中国的工业4.0。
作为一个技术企业，西门子数字化工厂集团更加关注工业4.0落地。我们正遵照“中国制造2025”定义的“2.0补课，3.0普及，4.0示范”的路线图，和工业4.0生态圈通力合作，共同引领工业企业数字化进程。西门子推荐的工业4.0实施路线图分为两步走：第一步，从工业2.x向工业3.x升级改造，第二步，联合研发工业4.0的标准和技术，待技术相对成熟后，接入工业4.0时代的工业互联网。这也是我们和宁老师多次研讨得出的一个实际可操作的路径，我们认为，“智能/智慧”的表述还是要留给严格意义上的“工业4.0”工厂自组织的时代，目前的投资重点仍然是“数字化企业”或“数字工厂”，因为没有数字化，网络化、智能化、智慧化无从谈起。
总之，西门子目前聚焦于“三化”-------电气化、自动化、数字化业务，在“工业4.0”方面形成了清晰而坚定的战略远景，并且自己率先垂范，打造了安倍格-成都数字化工厂样板，推出“数字化企业软件套件”，引领制造业企业数字化进程，已经在全球众多领先企业，如奔驰、玛莎拉蒂、NASA等众多企业取得成功应用，在中国，我们可以说是一个很“土”的德国企业，在中国雇佣3万多人，研发、生产、销售、服务、甚至出口，十分愿意并期待和各位产、学、研、政府一道，引领制造业数字化进程，共同迈进工业4.0时代！十分感谢各位的时间！谢谢！ |
