参观西门子自动化产品（成都）有限公司引发的思考
——兼论中德两国专家、企业家及官员对“智能制造”认识上的差异

沈烈初/SHEN Liechu

仅参观了物流及装配车间，最重要的SMT车间没能考察。

经SEWC的一位德国籍华人专家的介绍与陪同参观得知：2011年，西门子启动建设工业自动化产品成都生产及研发基地；2013年2月一期工程完成，经调试、试运行一段时间后就投产；现在第二期工程已完成，正在调试，第三期已开始筹建。SEWC 注册时间为2016年，注册资本3.3 亿，是西门子工业自动化产品成都研发生产基地的运行主体；主导产品包括可编程逻辑控制器（PLC）、工控机（IPC）及人机交互界面（HMI）等，也可以为客户定制此类产品，同时开展为客户推进信息化架构设计业务，并成套供应软硬件装备。

SEWC工厂产品包括800余种，每天生产超过3万4千片产品，供应链涉及5 600种原材料，每天要用1 000万个元器件，与安贝格工厂共同为全球西门子客户供货，成为西门子两大物流中心。这样复杂的供应链及生产过程，很难采用人工调度的办法来实现，因此而采用西门子的生产自动化、物料流自动化与信息流自动化结合，经过长期探索，反复实践优化而成。SEWC数字化工厂技术架构见图1。

图1 SEWC 数字化工厂技术架构

SEWC数字化工厂采用了SAP公司的ERP系统及西门子自己研发的Simatic IT的MES 系统、Control Simatic控制系统及Team Center的PLM系统，这些大系统内还有很多小系统。除SAP的ERP外，其他部分都由西门子自己开发供应，因此成为西门子高度数字化集成的样板厂，这是典型的理论来源于实践且高于实践，反过来又指导下一轮的实践，这样就推动信息化到智能化一步一个脚印地发展使西门成为“两化融合”的典范。可惜我国到目前尚未出现这样的典型，我想等到某一天我国出现类似典型时，我们就能自主地推进信息化、智能化发展，更快地迎接新一代的工业革命到来。

二、对“工业4.0”与“智能制造”认识上的差异思考

（一）"工业 4.0"不等于"智能制造"

“工业4.0”是第四代工业革命的简称，“智能制造”仅是“工业4.0”时代一个重要的特征，“工业4.0”内涵丰富得多，包括这一时期的新材料、新能源、新技术、新业态、新生活方式及新的思维模式等等，也就是出现新的上层建筑与新的经济基础变化，目前还很难概括。

（二）德国工业4.0及智能制造发起的大企业就有西门子公司

德国西门子公司创立于1847年，这个具有一百多年历史的超级企业，经历了工业1.0、工业2.0及工业3.0各个工业化的阶段，积累了深厚传承的工业化的企业文化，与办企业各方面的Know How，这种企业文化、理念的DNA“基因”一代代地传承着。我概括为四个字“务实+创新”，这也是他们办企业的出发点与落脚点。与时俱进，德国人能较好地处理“务实与创新”这种辨证关系，值得我们思考。

德国企业为什么一直能在世界上处在“引领市场，引领技术”的制造业制高点呢？其中的重要原因，源于德国拥有数千家“世界级”的中小企业，它们分布在各行各业成为“隐形冠军”，也能“引领技术，引领市场”！它们是装备工业社会化、专业化生产的基石，亦即“三基”（基础零部件、基础材料、基础工艺）。在世界级中小民营企业中，很多是家族企业，经过几代人的努力而形成，没有他们就组成不了制造业“金字塔型”的基础。“基础不牢，地动山摇”，制造业没有基础就没有抗风险能力，也就没有市场经济的活力。

而我们呢？不少企业受传统文化、历史观念、思维方式等制约，盲目追求的是“大”，而不是“强”，认为“大”才能“强”，而不是首先求“强”，然后做“大”而不倒。受到环境的影响，什么都是“大”，大广场、大马路、大楼、大产值、大企业……因为“大”而受到人们关注与羡慕，这也可能是中国企业的企业文化的基因吧！或者是企业家的追求。

这一点从 SEWC 工厂建设理念来思考，就可以看出一些“不同”。一期工程占地面积35 187 m2，生产面积3 100 m2，投资两年就回收成本。再搞第二期，占地面积6 670 m2，生产面积仍为3 100 m2，亦就是根据市场的需要，把一期“复制”过去，但工艺又改进了，现正处在调试阶段；同时开始的第三期，占地面积为10 000 m2，而生产面积仍为3 100 m2，工艺再次改进了，信息化水平更上升一个台阶。再来看我们的新建企业。以这次考察的另一家研发生产高端医疗装备的高新技术企业为例，该企业由一位海归专家博士于2005年创办，取得了不少成绩，创造不少全国第一，当时生产能力按300台/年进行基建。十多年过去了，研发与基建已花了十亿人民币，现在每年仅生产数十台产品，与设计目标相差甚远，目前资金链很紧张，资金利用率不高。又如这次考察的重庆某集团，2014 年搬迁至新开发区，占地426亩，新建建筑面积21万m2，新购置关键设备80 余台套，最是按50亿销售额规模，并用贷款来基建的，到 2017年企业的营业收入仅为8.66亿。企业每年要多付出贷款利息近8 000万，上下班租用公交车接送员工，并免费中午用餐，又多支出近8 000万，最近几年每年都亏损，企业领导正在想法设法采取措施扭亏。这种案例在全国也很多，很多情况并不完全由企业决定，特别是国企，与政府主管部门不无关系。这种不讲资金利用率与投资效益的投入，害己、害人、害国家，被不当基建而拖垮的企业案例很多。这与西门子投资建厂的思维、观念完全不一样。

我们进一步再考察几家德国工业4.0领先企业。德国菲尼克斯集团1993年在南京投资建厂，经过25年的不断发展壮大，注册资金超过1亿美元，员工1 600余名，年销售额20亿元，连续13年人均上交税收超过10万元，先后荣获中国电气工业100强/创新力10强。德国倍福自动化有限公司（Beckhoff）1997年进入中国，落户上海，作为工业PC控制技术的领导者和工业4.0的践行者，年销售额超过15亿元。承德热河克罗尼仪表有限公司是由德国KROHNE集团投资的中外合资企业，公司注册资本700万欧元，占地面积21 000 m2，厂房使用面积 15 000 m2，固定资产6 000 万元，每年实现销售收入超过5亿人民币，主要经济指标连续多年名列全国仪器仪表行业前列，是全国机械工业优秀企业。这些企业全是务实地、一步一个脚印地发展壮大，丝毫没有好大喜功，追求工厂规模多大、智能化多么高超等“虚”概念。这难道不是不同的企业文化、发展战略造成的差异吗？

（三）“弯道超车”发展为“换道超车”

现在有一些专家提出，利用“智能制造”、“大数据”、“人工智能”、互联网+等高新技术的应用，制造业可以用“换道超车”来缩短与发达国家的差距。我认为这个命题可能是对的，但要有一定的条件，马克思主义哲学认为，“事物的发展，内因是根本，外因是条件”。

制造业中这种潜意识普遍存在，我在机械工业工作了一个“甲子”，最初的二十年从事机床工具行业工作，上世纪五十年代末六十年代初，通过举国体制的“精密机床会战”及“二汽装备会战”带动了机床工具工业的发展。1963 年，随团到日本考察了数十家机床工具企业，当时经过“精密机床会战”我们已能生产五六十种产品，品种较为齐全，除三井精机的精密机床与量仪之外，我们精密机床的水平与日本相当，差距不大，有一些齿轮磨、蜗杆砂轮磨日本尚不能生产。1972年，我随团到英国考察机床工具企业，大概也有二三十家，除此之外特别考察了NEL（国家工程实验室）及NPL（国家物理实验室），前者重点考察精密机床用的光栅尺，后者考察基础理论。回国后时任部领导问我：机床工具行业与英国差距多大？我回答：大概二十年，当时英国的机床铸件都采用树脂砂造型、电炉冶炼合金铸铁，砂型涂料用氧化锆（我们用炭黑）。精密机床与数控机床及三坐标测量机已在生产车间使用了。到1978年改革开放开始，我随中国机械工业代表团访问欧洲，“机床工具”也是重点考察之一，回来后我仍认为还有二十年的差距。上世纪八十年代初通过引进技术、合作生产，对机床工具行业水平提高有很大的促进作用。四十年改革开放过去了，国家把机床工具行业定性为完全的市场经济商品，经过在国内外市场的竞争，优胜劣汰后，相当一部分机床工具的国企被淘汰了，虽然有国家04专项的支持，剩下的仅有少数国企，如济南第二机床厂的锻压设备等在世界上有较强的竞争力，大部分不是破产就是处在严重的危机中。当然也出现了一批像光洋、精雕、海天、大族激光、金鹭等新型民企，这是希望之所在，但还需要相当长的历练，企业领袖、管理人员、技术人员及工人需要数十年的经验积累与传承，这不是信息化制造或智能制造能完全解决的，很多 Know How在人的脑子里与手艺上，但信息化或将来的智能化或人工智能可以加速 Know How的积累，但不能超越，因此部分搞信息化的专家在宣称可以“弯道超车”，这还需要实践来证明其科学性。

“弯道超车”最早好像是汽车行业提出来的，想采用研发生产电动汽车，实现汽车工业的“弯道超车”。这几年在国家政策鼓励下，电动汽车高速发展，产量居世界第一位，值得点赞。但是，不要像燃油车想采用合资（目前进一步扩大开放，取消外资股比的上限）方式来发展我国自主品牌的轿车，实践证明“市场换不来核心技术”，红旗轿车的命运案例就足以说明这点。回想 1958 年在民主德国莱比锡国际展览会展出了第一台“红旗”样车，震动了西方国家与我们自己，而韩国当时尚没有汽车工业，或许“红旗轿车”的命运就是中国汽车工业自主品牌走过的曲折道路缩影吧！

（四）新技术如何与制造业融合的误区

“机器换人”的口号应该有一个“度”，前几年我到广东考察时听说，只要申请使用一台工业机器人，政府补贴 30%的费用来奖励，据称全国很多省市区都有这样政策，仅补贴的金额不一样。因此，很多企业一哄而起，纷纷搞起机器人产业，最多时全国研发生产机器人的企业超过千余家，机器人工业园有数十家，多种机器人展会到处举办，世界几大家工业机器人，如ABB、FANUC、安川、KUKA、三菱等跨国公司在中国扩大投资建厂，布局全国多地。我们习惯于这种搞运动方式来发展高新技术，然而这种模式有利有弊。在前几年发展新能源时，如风电、光伏发电，也是这种模式，至今虽然取得很大成绩，但产能远远大于国内外市场需求，导致低价竞争、恶性竞争，最后经市场机制的优胜劣汰，淘汰相当多的新能源生产企业，如光伏发电，曾雄居全国第一位的无锡尚德、第二位的保定英利已进入死胡同，保定英利全套生产设备由瑞士Oelikon（奥利空）进口的最先进的成套设备，采用PCVD光伏电池涂层等。而无锡尚德呢？为了挽救该企业，市财政投入数以亿计的人民币救急，这种社会资源的浪费如何制止呢？尚没有好办法。

再看 SEWC 西门子工厂，一期工程中，我就见到两台工业机器人，一台为用于部装的台式小型机器人，一台是用在装配液晶面板装配生产线上的关节机器人。西门子的专家称，针对目前SEWC 的产品，经多年的经验评估采用托盘+滚动传递的方式运输中间产品更合适、更经济、更柔性。据2018年统计SEWC全厂783人，其中蓝领工人达507人，占65%。工厂不盲目追求无人化，采用适合品种多、换批频繁的生产特点的装备。一期工程连AGV小车都没有，二期用不用AGV小车还在考虑。他们一切考虑的出发点是质量与效益来决定采用何种适用先进技术。

我向西门子的专家提出：SEWC是不是算工业4.0智能制造的样板，您们对工厂前景是否采用“人工智能”技术？他回答是：SEWC仅是工业3.X，尚未达到工业4.0的水平。SEWC暂不考虑使用“人工智能”技术，这是西门子上层决定的事。另外专家说SEWC一期工程命名为全数字化工厂，二期、三期可能更先进些。

（五）是“数字化制造”还是“智能制造”

陪同参观的SEWC专家明确告诉我，该厂是全数字化工厂。最先进与最“拿手”的数字双胞胎技术，贯穿整个工厂的各个领域及生产过程，包括设计数字双胞胎、工艺设计过程的数字双胞胎、生产过程的数字双胞胎，亦即虚拟实体系统或称之谓仿真系统。虚拟设计制造过程，也是仿真过程，实质上是一次优化产品设计、生产过程，可用不同边界的约束条件得出最佳的设计及工艺和生产过程方案，然后用数字化、网络化技术转化为实体的研发、生产，可取得最大的技术经济效果。产品设计、工艺设计、生产过程的优化全部采用三维模型仿真，优化进程非常直观。如工艺过程仿真设计，包括生产车间布局、工位建模仿真、工艺验证仿真等等；生产过程的仿真，包括仿真工人的工作时间、节拍，甚至到必要的动作；又如仿真托盘运输中的托盘数量与生产数量的关系，验证不同订单组合的配置等。这些仿真数据来源实际，且经过长期的积累和筛选。据称用三维仿真软件的理论值与实际值误差一般在20%以内，经过 PDCA 多次循环，可以缩小误差值。

车间内到处都有显示屏，随时可以观看生产过程的质量、进度、能耗、在制品、库存等全生产要素实时数据。我过去曾在工厂工作过十三年，这样海量的正确数据是无法想象的，但SEWC做到了，这是最难最难的基础工作，我们企业能自愿做吗？在车间参观，看到每个操作工人面前都有人机界面显示屏，实时读取操作卡上技术指导文件、现在进行工序的要求。操作工人完成本工序后，按一下按钮，托盘就带着工件流转到下一工序，同时信息上转至MES系统，证明本工序已完成了。这种海量数据在SEWC本地多达数百个TB服务器容量，很多通用数据还在德国本部，西门子搭建了一个Mind Sphere数字化管理云平台进行大数据管理。

从这点看出，我国某些地区设置不少“智能装备工业园”又有什么意义呢？

（六）企业推进信息化的前提是“精益生产+先进适用工艺”、“准时化管理+科学化管理”

工信部提出推进“智能制造”的排序是：工业2.0补课、工业3.0普及、工业4.0示范，这完全正确。

对大多数企业来说，必须经历工业2.0补课，补什么课呢？就是“精益生产+先进适用工艺”、“准时化管理+科学化管理”，这是搞信息化绕不过的坎，否则“事倍功半”。信息化管理的内容就是数字化、网络化，没有数字的网络，网络就没有作用，网络是传递数据的工具而已。过去很多文章中我已阐明过，只有工业2.0补课，才能得到企业全生产要素即人、机、料、法、环、测及上游产业链与下游客户需求的数据，建立数据库PDM是一切信息化管理的基础。

我对德国多少有一些了解，在工业2.0时代或上世纪五十年代，我在德国学习时，有一年在不同工厂实习过，那时设计部门虽然没有CAD及三维仿真，但设计的产品已经采用要素标准化、部件模块化，方便变形产品及新产品的开发，也有利于生产。生产采用GT模式，即“成组”加工，便于组织生产与质量控制。上世纪八十年代左右就发展到“制造岛”或“生产单元”模式，便于自动化与精益生产。由于采用“精益生产+制造岛模式”的方式组织生产，因此上世纪七十年代德国就开始推广计算机管理了。那时德国的机械制造企业开始建立数据库，即全生产要素的数字化描述，长期积累数据，去掉无用不真实的数据，然后存入数据库，并建立数据模型。这是一个长期积累的过程，也是数据去伪求真的过程，因为数据来源于工厂设计、工艺、生产、管理等方面数据与用户实践取得的正确的个性化数据。PDM是企业的绝密资源与资料，也是很多长期积累的Know How所在，因此工业2.0的补课十分重要，这是工业3.0以至于工业4.0制造的基础。

（七）把质量与效益放在数字化工厂建设的首位

SEWC的数字化工厂建设基本要求主要包括四项：

1. 速度：每年发布 50种新产品，2.5秒生产一台产品，七天24小时达到99.5%交货率。

2. 柔性：每天完成160次转换应对800种不同产品。

3. 质量：每件产品质量情况完全透明化、可视化，质量达到6dpm-A，即不合格测量点控制在百万分之六监测点范围内，即过程质量为99.999 4%。

4. 效益：产量规模提升4倍，管理人员零增长，工人每小时效率增长20%。

这就是SEWC的数字化、网络化，或简称全数字化工厂的实际情况，明确“数字化”是手段，提高产品质量、交货期才是目的！千万不要盲目搞信息化制造，他们根本不谈该厂为智能制造工厂，不知为什么？请大家思考。

在此感谢引领我考察的仪综所王麟琨副所长，李炜、霍文磊专家，感谢石镇山副所长对本文的斧正和修改，算是我俩合作的文章。