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數字製造助力企業升級工業4.0

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 14:23:37 來源:中國科學報

  

動態台車試驗室

   在上海延鋒江森座椅有限公司車間,工人正將成品座椅通過3D成(cheng)像(xiang)來(lai)與(yu)模(mo)型(xing)對(dui)比(bi),以(yi)檢(jian)驗(yan)產(chan)品(pin)是(shi)否(fou)合(he)格(ge),半(ban)小(xiao)時(shi)內(nei)完(wan)成(cheng)了(le)過(guo)去(qu)幾(ji)個(ge)工(gong)人(ren)幾(ji)天(tian)才(cai)能(neng)完(wan)成(cheng)的(de)工(gong)作(zuo)。這(zhe)隻(zhi)是(shi)產(chan)品(pin)全(quan)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)管(guan)理(li)中(zhong)的(de)一(yi)道(dao)後(hou)期(qi)工(gong)序(xu)。

  該企業剛獲得2014年中國最具創新精神企業獎,其不可忽視的一項重要舉措,就是從產品設計開始的全生命周期數字化管理。

  西門子是延鋒江森數字化工程的合作夥伴。在解釋數字製造為製造企業帶來的優勢時,西門子(中國)有限公司執行副總裁、數字化工廠集團總經理王海濱表示:“數字製造意味著生產單元和流程都擁有自己在虛擬生產世界裏的"數字拷貝"。因此,企業可以對生產進行模擬和計算,令虛擬的生產世界與現實的生產世界相融合。製造企業將能夠大幅提高生產力、縮短產品上市時間,並提升生產柔性。”

  準確、高效、可視、無縫融合

  數字化工程是基於數字模型的產品開發過程。“數字化工程是我們的未來,也是使命。”延鋒江森副總經理倪嘉文接受記者采訪時表示。

  產品全生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)軟件在全球有數家企業提供,延鋒江森選擇西門子作為合作夥伴,是因為在PLM的17項企業需求維度中,西門子有14項處於領先。

  與西門子的合作自1998年即已開始,到2013年,雙方共同合作開發實施了一套延鋒江森專有的工程管理係統EBP基於Siemens PLM Software的Teamcenter開發的延鋒江森工程管理係統,實現了生產的無工程樣件,並通過發展自動優化設計方法實現了產品的輕量化。

  對於EBP,倪嘉文認為其提供了最佳實踐的資源要素管理及包括工作任務和交付物在內的工程業務流管理,並提供了完整的預算編製、使用和彙報管理。2013年,該公司實現銷售額216億元。

  2014年,西門子PLM係統在延鋒江森全麵實施。顯而易見,數字製造為企業縮短了開發周期、降低開發成本,同時,因製造工藝與供應商的早期介入而確保了生產製造的可行性,避免質量滑坡,確保了產品的性能與質量。

  “一個有著20年經驗的工程師也未必了解產品生命周期的全部過程。”倪嘉文表示,“現在通過數字化工程平台,全過程中的任何信息都可以隨時推送到年輕工程師麵前。”數字製造使所有人員都能同步使用最新工程信息,能夠準確而高效地實現產品設計、產品可視化與製造模擬無縫融合。

  “PLMxitongfugailesuoyouchanpinshujudechanshengheshiyongdeguochengyubumen,genghaodizhichimianxiangzhiliangyuzhizaodesheji,tatihuanleduogebutongyewuxitong,shixianlegengyouxiaohezhunquedeyewuliuchengyuchanpinshujuguanli,bingqienenggouzhichigongsineiduobumenbingxinggongzuo,shixianquanqiugezhandianshujutongbuyugongxiang。”作為用戶,倪嘉文這樣評價西門子PLM帶來的業務價值。

  邁開數字化改造的步伐

  “客戶從前在乎的是采購成本,現在更在乎的是運營成本。”西門子(中國)有限公司執行副總裁、過程工業與驅動集團總經理林斌以寧波中華紙業有限公司為例介紹說,這家亞洲漿紙業有限公司(APP)子公司購買應用西門子全集成驅動係統後,因為停機少而提高了可靠性,其節約的能量損失累積甚至可能超過原始的投資成本。

  在全集成自動化領域,中信戴卡寧波輪轂製造有限公司通過利用西門子提供的統一工程軟件平台TIA 博途,實現了工程高效組態和柔性生產。

  而亞洲最大的亞麻紗生產商、民營企業浙江金達控股,通過與西門子簽訂戰略合作夥伴協議,即將在其亞麻製造廠內實施一套製造執行係統(MES)。“雖然還不能說是一個360度的數字化工廠,但這是一種嚐試。”王海濱表示。

  開啟數字製造時代,在王海濱看來企業需要在硬件和軟件上都有所準備。“jichuzidonghuatiaojianyinggaiyaojubei。ruguochejianlijixieshebeidouhaimeiyoushixianzidonghua,shebeiheshebeizhijianyemeiyouyongzidonghualianjieqilai,yebucunzaifugaiquanchangdetongxunwangluo,namezidonghuagaizaohennanshixian。”

  軟件方麵,王海濱主要指經營者是否堅定相信數字化改造最終能夠提升效率、改善靈活性、加快創新周期,最終增強競爭力。

  在我國,“製造企業以各種不同的發展狀態存在著,有些製造企業處在數字化較初級的階段,有些企業則已經在"數字製造"的曆程上走到了非常前沿的位置。”林斌認為。

  在通往數字化的道路上

  西門子工業自動化產品成都生產研發基地(以下簡稱成都工廠)則是西門子數字化工廠的樣板。在成都工廠,全廠內部實現了從管理、產品研發、生產到物流配送全過程的數字化,並且能通過信息技術與德國生產基地和美國的研發中心進行數據互聯。

  無論是中國政府的“十二五”規劃,還是德國政府提出的“工業4.0”戰略,都強調了“工業化”和“信息化”融合的重要性。而整個生產流程的數字化無疑是實現兩化融合的必經之路。

  正如倪嘉文所說:“有了數字化工程,我們才有了最科學的氣囊張力、縫距,才得以知道,在碰撞過程中座椅的哪些部位更受力。產品的所有數據都將成為召回依據。”

  事實上,數字製造在汽車、航空、造船、家電製造等領域已經不是“未來”。我國的海爾、海信等企業都正通過數字化軟件提高產品研發效率。

  在過程工業中,關於提高油氣質量、改善水處理過程以及頁岩氣開發,林斌認為數字化工程都將大有所為。

  而對於與民眾生活更加息息相關的食品安全問題,王海濱認為:“從技術的角度,可以通過MES這樣的數字化平台來實現各生產環節的監控、可視。目前我們已經與奶企開展了合作。”

  然而,有對工業4.0持懷疑態度的人士聲稱,無人化生產將令廠房空無一人。但在西門子股份公司董事會成員、首席技術官魯思沃教授看來,實際情況恰恰相反:“在zai製zhi造zao業ye的de創chuang新xin領ling域yu,例li如ru產chan品pin設she計ji和he生sheng產chan規gui劃hua階jie段duan,人ren的de聰cong明ming才cai智zhi仍reng是shi不bu可ke或huo缺que的de。同tong樣yang,在zai操cao作zuo層ceng麵mian,人ren類lei還hai將jiang繼ji續xu發fa揮hui核he心xin作zuo用yong。他ta們men將jiang不bu再zai從cong事shi體ti力li勞lao動dong,而er主zhu要yao從cong事shi創chuang新xin設she計ji、控製和檢測等工作。”

  倪嘉文同樣也表示,在對精密程度要求很高的工藝中,人是不可替代的。

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