2015-12-02

【詹長霖】最接近工業4.0的工廠有多牛?

文 / 詹長霖
 
大量新技術應用帶來的加速回報,使得我們擁有孕育一大批新的偉大公司的土壤。當3D列印、語音辨識、人工智能、機器人、基因工程、複合新材料以及航太探索等一大批新技術,開始如同過去的電力、石油、互聯網一樣,以各種成功的產品應用和商業模式進入人類社會,那就意味著:著名未來學家庫茨維爾在其名作《奇點來臨》中描述的「隨著大批新技術的應用,對人類的加速回報時代已經來臨」成為現實。而這一批足以改變人類未來的偉大公司依靠的都是一種關鍵能力:構想能力。
 
你能想像在未來,你的香水是按照你的性格來調製的,你吃的藥是按照你的基因去配方的嗎?你能想像在1150名工人有條不紊的工作下,可以將產能提升8倍,每年服務全球60000位客戶嗎?澎湃新聞記者探營西門子安貝格電子製造工廠,感受最接近工業4.0的工廠有多牛?
安貝格電子製造工廠(EWA)從外觀上看並不酷炫,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,此後的26年裡,安貝格電子製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。
產品品質更是大幅提高: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,相當於品質提高了40倍。
 
工廠的負責人Karl-Heinz Buttner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」。
目前,安貝格電子製造工廠可以生產的產品種類達1000 種,其中包括Simatic可程式設計邏輯控制器(PLC)及相關產品。這些產品用於控制機械設備與工廠,以實現生產過程的自動化。Simatic 系列產品可以控制遊輪的船載系統,也可以用於工業製造過程,如汽車工業,甚至可以用於控制滑雪場纜車。
 
該工廠最令人歎為觀止的是:其不僅生產產品,還收集並處理大量的資訊。廠房內,齊胸高的灰藍色機櫃排成一行,安置其間的顯示器上,資料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”。這些基礎識別數據包括:哪條生產線生產的、用什麼材質、當時用的扭矩是多少、用什麼樣的螺絲釘等等。當一個元件進入烘箱時,機器會判斷該用什麼溫度以及時間長短,並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,Simatic IT生產執行系統每天將生成並儲存約5000萬條生產過程數據。
 
通過顯示器,工人可以查閱當天的生產過程數據,並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數,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體控制複雜工藝的合格員工。產業工人不再穿著工裝褲製造優質產品,他們現在的工具是觸控式螢幕,乃至平板電腦。在安貝格電子製造工廠中,IT系統控制和優化所有流程,確保達到99.9988%的產品合格率。
 
在安貝格電子製造工廠中,真實工廠與虛擬工廠同步運行,真實工廠生產時的資料參數、生產環境等都會通過虛擬工廠反映出來,而人則通過虛擬工廠對真實工廠進行把控。其中,近75%的生產作業已實現自動化。產品可與生產設備通信,IT系統控制和優化所有流程,確保達到99.9988%的產品合格率。
 
由人力完成的部分,只有生產過程的開頭部分,即員工將初始元件(裸電路板)放置到生產線上的環節,是人工執行的。此後的一切操作都是自動進行。值得一提的是,正是Simatic單元在控制Simatic單元的生產。從開始生產一直到發運,整個生產過程總共使用了1000個這樣的控制裝置。
安貝格電子廠是西門子「數字企業平臺」的典範。「數字企業平臺」是一種生產環境,將在今後10年內成為標準。在這種生產環境中,產品自行控制其本身的生產過程。換句話說,其生產代碼告訴生產機器它們有哪些要求,接下來必須執行哪道生產工序。這個系統是朝構建「工業4.0」邁出的第一步。
 
隨著大規模技術的爆發,人與人的連接、人與物的連接、物與物的連接、人與腦的連接不斷成為現實,也許我們距離工業4.0,智能製造、智慧工廠還有很長的一段路要走,但是正因為敢於構思,甚至是敢於虛構,大數據時代的世界就逐步向我們呈現!當然,強大的邏輯推演、資源整合、資本、關鍵人才也是必不可缺的因素。
 
 
參考資料:機械製造工藝雜誌2015年第4期;澎湃新聞網探營德國安貝格工廠採訪。
 
圖文提供 / 詹長霖

 

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