大約十年前，德國提出“工業(yè)4.0”概念，描述了虛擬世界與物理世界高度融合的下一代生產(chǎn)場景。數(shù)字化工廠中的設備與設備之間，人、機器和資源之間如何對話？數(shù)字化技術如何重塑傳統(tǒng)制造流程？絡繹不絕的中國企業(yè)走進德國工業(yè)巨頭西門子位于成都的數(shù)字化工廠尋找答案。類似的探索更早之前已在西門子位于德國安貝格市的電子制造工廠啟動，安貝格工廠被業(yè)界認為是最接近工業(yè)4.0概念雛形的標桿工廠。

面向工業(yè)4.0的進化從未停止過。西門子數(shù)控（南京）有限公司（SNC）新工廠近日正式投運，在實地建設之前，西門子就已全面應用自身數(shù)字化技術，預先在虛擬世界打造工廠的數(shù)字孿生，實現(xiàn)從需求分析、規(guī)劃設計、動工實施到生產(chǎn)運營全過程的數(shù)字化。據(jù)介紹，通過打通從研發(fā)到生產(chǎn)運營各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)流，新工廠的產(chǎn)能提高近2倍，生產(chǎn)效率提升20%，產(chǎn)品上市時間縮短近20%。

多年前西門子在成都建造其全球第二個數(shù)字化工廠時，復制了在德國安貝格工廠的經(jīng)驗、技術和流程。但SNC新工廠沒有“德國樣板”，無先例可循，是西門子全球首座原生數(shù)字化工廠。

破土動工前，工廠已“建成”

SNC成立于1996年，是西門子運動控制領域德國以外最大的研發(fā)和制造中心，主要產(chǎn)品線覆蓋數(shù)控系統(tǒng)、通用變頻器、伺服電機、齒輪馬達等產(chǎn)品，廣泛應用于汽車、航空、電子、制藥、物流和新能源等高端制造行業(yè)，并有大量產(chǎn)品出口海外市場。面對日益增長的市場需求，該工廠急需擴大產(chǎn)能，提高生產(chǎn)效率和靈活性。于是，催生出再新建一座工廠的需要。

何為原生數(shù)字化工廠？西門子全球執(zhí)行副總裁，西門子中國董事長、總裁兼首席執(zhí)行官肖松對澎湃新聞等媒體表示，原生指的是在設計、規(guī)劃、建造和生產(chǎn)運營的全生命周期，從零開始，開創(chuàng)性地完全使用西門子自身的數(shù)字化理念和技術，讓工廠從無到有，由虛到實。“在工廠破土動工之前，已經(jīng)在虛擬世界里用西門子的軟件，完成了從工廠需求、分析到建成、運營全過程模擬仿真和驗證。在實際建設過程中，通過大數(shù)據(jù)分析，進一步優(yōu)化生產(chǎn)流程，為實際生產(chǎn)提供實時可靠的數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)數(shù)字化制造和管理。”

西門子數(shù)控（南京）有限公司新工廠

試想一下，要生產(chǎn)一支筆，傳統(tǒng)的做法是先出一張圖紙，然后調(diào)整機床參數(shù)去開模做出樣品，圖紙返回研發(fā)部門經(jīng)過比對修改，才能進入生產(chǎn)線。隨著數(shù)字化技術向制造業(yè)各領域加速滲透，產(chǎn)品的數(shù)字孿生已經(jīng)不算新奇：在虛擬世界中預先完整模擬出某種產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)制造過程，通過建模仿真優(yōu)化設計，可以減少物理調(diào)試時間、節(jié)約大量材料測試成本。

肖松稱，西門子原生數(shù)字化工廠的建成，證明了可以像設計產(chǎn)品一樣設計廠房和產(chǎn)線，將數(shù)字孿生覆蓋產(chǎn)品以及工廠的全生命周期，從而實現(xiàn)持續(xù)優(yōu)化的數(shù)字閉環(huán)。

正式破土動工前，工程師們已經(jīng)在虛擬世界里完成了工廠的“建設”。“或許你會有疑問，今天誰建設工廠沒有圖紙？沒有圖紙怎么破土動工建設？”西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁、西門子大中華區(qū)數(shù)字化工業(yè)集團總經(jīng)理王海濱對澎湃新聞解釋稱，此“圖紙”非彼“圖紙”。建廠房有圖紙，機器設備有圖紙，產(chǎn)線可能也有圖紙，這不假。但區(qū)別在于，光有設計圖紙，無法將工廠、產(chǎn)線、機器設備、工藝在計算機環(huán)境中模擬實際生產(chǎn)運行“動起來”，進而驗證和優(yōu)化工廠設計。SNC新工廠在設計環(huán)節(jié)已全方位進行了虛擬仿真、虛擬調(diào)試、虛擬生產(chǎn)和驗證，避免了傳統(tǒng)設計的試錯成本，這是其他工廠還未做到的關鍵之處。

據(jù)介紹，新工廠在實體建設及運營階段，基于西門子工業(yè)云的大數(shù)據(jù)分析及其與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的有機結(jié)合，進一步優(yōu)化生產(chǎn)流程，為實際生產(chǎn)提供實時數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)數(shù)字制造和管理。新工廠可同時生產(chǎn)電子和電機制造兩大類從原材料、生產(chǎn)設備到工藝流程均截然不同的產(chǎn)品，“將這兩大類產(chǎn)品放在同一個屋檐下生產(chǎn)，這對任何企業(yè)來說都是一項前所未有的挑戰(zhàn)。”西門子數(shù)控（南京）有限公司總經(jīng)理周郁榮說道。

在無歷史遺留硬件負擔的新建“綠地工廠”實施更徹底的數(shù)字化應用意味著相較于常規(guī)工廠的更多投入。但王海濱認為，在進行投資決策時，除了直接且看得見的成本，試錯成本、錯誤決策等隱性或間接成本也不能忽略。“從SNC新工廠的經(jīng)驗來看，數(shù)字化的投入所獲得的收益是完全劃得來的。”

將加強本土研發(fā)和供應商體系

低碳環(huán)保也在SNC新工廠設計之初便被納入重點考量。據(jù)悉，該工廠利用屋頂光伏系統(tǒng)為工廠運營提供部分清潔能源；利用地源熱泵技術提高冬季供暖和夏季制冷能效；應用高效率水泵和風機、熱回收裝置、雨水回收系統(tǒng)、風能和光伏LED路燈、智能照明控制系統(tǒng)和太陽能熱水系統(tǒng)，最大限度地節(jié)能減排。上述措施預計每年可節(jié)省約506萬千瓦時的電力、6286立方米的水，減少3325噸的碳排放。

肖松在采訪中表示，數(shù)字化和低碳化將是未來西門子在中國發(fā)展的兩大支點。

“盡管疫情給全球經(jīng)濟帶來了很大的挑戰(zhàn)，但中國作為世界第二大經(jīng)濟體，擁有完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系，同時提出了統(tǒng)一大市場、堅定實施改革開放等一系列推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展方面的努力，對于外資企業(yè)而言非常重要。”肖松表示，目前西門子在華擁有超過30000名員工，四十多家運營企業(yè)，在中國布局了完整的產(chǎn)業(yè)鏈和開放共贏的生態(tài)體系。提及中國戰(zhàn)略，他透露，西門子中國將加大本土研發(fā)和創(chuàng)新能力，加強與大學、研究院的合作。

2020年新冠疫情的爆發(fā)，促使全球企業(yè)重新思考供應鏈布局與風險管理。

肖松說，過去兩年中，公司整體上把供應鏈帶來的風險降到了最低。為了進一步加強供應鏈建設，過去某個產(chǎn)品的供應商可能只有一家，現(xiàn)在需要增加到兩至三家供應商，以降低風險。同樣重要的是加強本土供應商的比例，過去某些產(chǎn)品基于全球供應商，疫情令企業(yè)充分認識到，須加強本土供應商的建立和開發(fā)。“通過這些措施，我們能夠更快速地面對未來新的不確定性。”