关于数字化企业，尤其是数字化制造企业的论述，相关资料已经是“汗牛充栋”。数字化是当今企业界最大也是最重要的问题，对制造业企业而言，数字化对企业核心竞争力带来的重大推动力，则显得尤为重要。
然而数字化制造，不仅仅意味着给制造企业带来效率、生产力和灵活性的巨大变化，更重要的是，它改变并极大地拓宽了制造业企业的战略选择。数字化企业具有自己的战略特点，它们建立了一种企业模式，能够以新的方式创造出企业利润 ，建立新的、强大的客户和员工价值理念。
在下面这篇文章里，笔者并不企图如何更深入地描绘数字化制造企业的概念和前景，而是从两个具体的数字化应用实践，进行一些粗浅的观察，从而期望大家发现并体验数字化制造——就在我们身边，数字化已经打开了制造业的未来之门。
未来制造 数字之道——西门子的数字化体验
西门子工业自动化产品成都生产研发基地(以下简称“西门子成都工厂”)——全厂内实现了从产品研发、生产、物流配送乃至管理全过程的数字化, 并且通过信息技术，与德国生产基地进行数据互联，成为一个完整的数字化企业平台。
(1)数字化研发
成都工厂承担着西门子全球工业自动化产品研发的角色。研发也是数字化工厂“数据链条”的起点，由研发环节产生的数据将在工厂的各个系统间实时传递，数据的同步更新避免了传统制造企业经常出现的由于沟通不畅产生的差错，也使得工厂的效率大大提升。有数据统计，由于数字化工厂协同快速的研发，可将产品的上市时间缩短50%。
(2)数字化生产
西门子MES系统SIMATIC IT包揽了传统制造企业生产计划调度的职能。在与ERP系统高度的集成之下，可以实现生产计划、物料管理等数据的实时传送。此外，SIMATIC IT还集成了工厂信息管理、生产维护管理、物料追溯和管理、设备管理、品质管理、制造KPI分析等多种功能，可以保证工厂管理与生产的高度协同。
西门子全集成自动化解决方案(TIA)在很大程度上替代了人类的大脑、视觉和手臂。西门子用可编程控制器(PLC)来引导生产流程，用视觉系统来识别质量、用自动引导小车来传递产品。通过PROFINET现场总线连接并传送数据，不仅使人的工作变轻松了，更能确保生产各环节的可靠、灵活与高效。
(3)数字化物流
在成都工厂的自动化流水线上，传感器会对引导小车上产品的条码进行扫描，扫描得到的数据就会告诉“软件系统”在该装配环节需要的物料是什么，员工按动按钮，物料就会从物料库自动输送出，并通过流水线上传感器的“指挥”，送到指定位置，这一过程是“全透明”且不需要人工干预的。这其中发挥作用的是ERP、西门子MES系统SIMATIC IT以及西门子仓库管理软件。
物料中间库是车间内物料的中转站，其中的物料是依据精益生产的“以需定产”的原则，每天从物料仓库中提取出备用的。更大批的物料存储在布局紧凑的高货架立体仓库中。采购的物料经过质量检验之后都会储存在这里，并通过两座升降梯与车间相连。仓库共有近3万个物料存放盒，物料的存取并不用叉车搬运，而是通过堆取料机用数字定位的模式进行抓取，不必考虑叉车通过的距离，物料库的设计更紧凑，节约了仓库的空间。空余的空间，则为西门子成都工厂的扩产留出了充足的准备。”
据悉，成都工厂产品的一次通过率(FPY)可达到99%以上。利用西门子PLM和MES的信息互联，西门子还可以根据物料储备、交货时间等信息，在全球的工厂之间实时调配生产计划，以达到资源利用和物料配送的最佳组合。应用了西门子数字化企业平台解决方案的成都工厂与西门子在中国的其他工厂比较，产品的交货时间缩短了50%。
评论：全生命周期的数字化战略
全球制造业的竞争从20世纪初期的规模化及降低产品成本、20世纪中后期的提高企业整体效率及产品质量，至20世纪后期的交货期、质量、价格和服务等方面的竞争，进入21世纪以来，已经发展至创新能力的竞争。这种态势导致制造业竞争焦点集中在产品研发速度和创新能力上，为提高创新能力和效率，数字化战略已成为跨国制造企业产品创新的首选战略。
其次，在过去，制造业企业的传统工程模式是分别集中在单一的流程，包括产品设计、生产规划、生产工程、生产执行和服务等。但现在这种观点正在逐步改变，制造业企业已越来越多地把产品开发和生产过程视为一个整体——数字化战略已经从单一的研发环节、生产环节扩展到全生命周期的一体化数字化工厂——这也无疑最终会改变并拓宽制造业企业的未来战略选择。
从西门子成都工厂的数字化应用，我们不难发现：
(1)数字化是贯穿产品全生命周期的，而且也只有贯穿上述的工厂运营全生命周期，才能最大化地发挥数字化带来的企业脱胎换骨的转变。数据显示，通过数字化的工厂规划，可以减少产品上市时间至少30%;通过优化规划质量，可以降低制造成本13%。而在新产品上市比例、设备生产效率、产品交付能力及营运利润率等多个方面，数字化工厂的指标均远远高于传统制造企业。设想一下，如果上述应用中没有像Teamcenter这样的数据中心，让研发、采购、生产、物流、质量等多部门之间的数据共享，是无法实现从产品设计到生产计划再到生产执行等过程的全数字化的，更无法避免传统研发制造企业的研发和生产环节或不同部门之间由于数据平台不同造成的信息传输壁垒。
(2)高度自动化水平是数字化尤其是数字化生产的重要基石——没有全面的自动化技术应用，何谈数据的采集、传输和利用?上述应用中，借助PLC控制器、视觉系统、PROFINET现场总线技术等在内的西门子全集成自动化解决方案(TIA)，才是上层MES实现生产与管理协同的基本依据，也是PLM产品管理在生产环节的重要保证。
(3)数字化制造的实现，在新建工厂中显得更为容易。很显然，对传统制造模式的改造远比不上新建数字化工厂来得容易。笔者认为，当前中国的传统制造业企业在新建项目中探讨摸索数字化实践，显得更为可行。只有这样，才更方便我们在工厂创建之初便对全生命周期的数字化之路进行通盘考虑，虽然成本相对高昂，效果同样显著。至于现有制造企业的数字化改造和升级问题，就目前中国制造企业来说，数字化的研发和数字化/信息化管理已经被广泛认识和接受，也是实践中应用较多的环节，而未来的重点可能更多地应集中于数字化的生产规划、工程、执行和服务流程中去，尤其是打通现有信息孤岛，进行上下游的数字化整合，应该是传统企业实现数字化工厂的重要途径之一。
柯马的数字化革新
全球汽车车身焊接、动力总成装配和加工设备领先供应商柯马引入西门子Tecnomatix用于项目中生产线和作业单元的模拟测试，而事实证明，这成为了柯马此后走上技术革新之路的重要引擎。
首先，Office软件中生硬的二维线条变成了屏幕上生动形象的3D场景，设计与规划实现了真正的“所见即所得”。而Tecnomatix更为强大的还是它的模拟功能。
对于生产线的模拟仿真有助于发现设计中存在的缺陷及问题，以便在投产前就加以校正。Tecnomatix具有补偿调校功能，可以保证生产线模拟的精准度达到98%，有助于减少车间中的返工次数。
2011年，柯马(上海)完成了当年最大的项目——为菲亚特(中国)制造一条完整的白车身生产线，这其中包括250个柯马机器人。20名工程师使用Tecnomatix工具仅花了近半年的时间就完成了一系列顶尖的模拟测试，无论是项目交付周期还是技术的复杂程度都在业界居领先地位。
当大多数的汽车制造商还习惯于用Tecnomatix中的Robcad解决方案进行模拟测试时，柯马已经应中国客户的需求使用新版本Tecnomatix中的Process Designer和Process Simulate解决方案了。前者是针对于单一工作站点的仿真模拟，而后者自身拥有数据库，可以对整个一条生产线进行仿真模拟，更易于实现整个项目的协同。
此外，Process Designer和Process Simulate解决方案使工程速度和规划模拟的可视化程度都能得到提升，柯马可以通过应用这一解决方案实现整条生产线的可视化。而Process Designer和Process Simulate解决方案还支持工程及财务平台，为工程师制作报价和标书也奠定了基础。
未来，不单单进行机械工艺的模拟仿真，也将电控制信号引入到仿真过程之中，使之更趋向于真实的场景。这会帮助其进一步缩短工程交付时间，同时节省成本。柯马还将引入西门子PLM的Teamcenter软件用于产品数字制造环节。包括Tecnomatix和Teamcenter在内的数字工具都将在柯马的企业成长过程中发挥重要作用。
评论：数字化的效率和效益
基于虚拟现实技术的虚拟制造技术其实早在上个世纪90年代便被提出，是数字化制造趋势的典型代表。而柯马的数字化革新案例，更加侧重于强调汽车行业生产线和作业单元的规划模拟——即生产线仿真。
以仿真技术为基础，生产线仿真基于生产实践对生产线生产过程进行仿真找出生产线瓶颈，制定、优化生产节拍，实现产能的优化，同时能够为后续提升产能提供指导。其过程和结果的可视化使得用户可以方便地通过仿真模型、图表、报告等信息得到对生产线直观、形象的理解。这一优势，很大程度上可以验证数字化将给企业带来的效率和效益。
(1)生产线和作业单元的仿真，其实质是将实际生产过程的虚拟化前移，即移到设计研发阶段进行提前验证，Tecnomatix工具不仅能帮助柯马向客户交付同类最佳的生产线，而且还能节省工程时间，降低对资源的消耗。其好处确实不言而喻。从这一角度来看，也验证了数字化的全生命周期特性和一体化特征。
(2)对包括电气控制在内的整条生产线乃至全厂的模拟仿真，而不是机械工艺的单一站点的仿真，代表了未来数字化在虚拟制造领域的重要趋势。在上述应用中，西门子Process Designer和Process Simulate等全线仿真解决方案使工程速度和规划模拟的可视化程度都能得到提升，帮助客户进一步缩短工程交付时间，同时节省成本。
(3)除了汽车制造业这一典型代表，生产线仿真技术对于通信与电子、烟草、重大装备制造等最终离散制造业用户同样具备重要的推广意义。事实上，在上述现代制造工厂中，建设一条柔性、敏捷、高效、精密和自动化的示范生产线是一种投资大、风险高的复杂技术，因此其设计和规划需要严谨和精细，以确保生产线设计最终能够实现高效、精益和柔性的目标，满足产能要求。为避免企业面临的各种技术和投资风险，必须在生产线的设计规划阶段进行系统的建模与仿真，以验证生产线设计方案的可行性和有效性。
数字化企业的真正实现，在中国无疑还有很长的路要走。但无可否认的是，数字化，已然在我们身边开启了通向未来制造业的大门。数字化战略，让中国制造业的宏伟蓝图开始逐一描绘。
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