智能制造的新标杆,智能制造引领

西门子仪征电机工厂，验证了新工厂自有新的妙处。这家从旁边老工厂搬迁过来的全新工厂，至今运营不到2年，但产能已经翻倍，而且全新导入了五种新产品。在这里，人们重新认识“新工厂”的价值。

机器决定车间

西门子仪征工厂的产品复杂度高，呈现极端化特点。从200克的小电机，到两吨多的大电机，相差1万倍。对于车间地基的参数，二者的要求完全不同。

制造2.5吨重的机床主轴电机，对地坪承压巨大。在建筑设计院完成地坪承重设计参数的时候，企业工程师就开始通过仿真，将未来自动化的场景融入其中。各种重载AGV的使用场景浮现上来，地坪可能出现下陷。于是，设计院开始紧急修改参数，加固地基的强度。实际上，从德国进口的高精密车铣复合机床，一开始也纳入设计地基的考量因素。这台机床还没有进入国内的时候，机床参数和震动性能，早已提前给了建筑设计院和施工方。即使如此，这台机床也用了3个月，才完成了地面水平性调试。

一个稳定的车间地基，对于机床高精度加工至关重要。看上去表面洁净划一的车间，小电机和大电机的工位，所处地基有着各自独立的支撑要求。

人们倾向于认为工厂不过是提供一个机器运行的空间，而不容易将其视为高效生产运营的一部分。然而标准厂房，往往容易阻碍高效率的制造。真正的工厂建筑是高效生产的一环。工厂其实是要在确定产线完成什么功能、产线大概布局之后，才进行设计的。机器决定工厂，而不是工厂决定机器。每个生产工厂，都要建立适合自己工厂性格的自动化。

面向自动化的设计，往往要求设计师在设计产品的时候，要考虑这种产品的可制造性。这种可制造性包括是否有利于采用自动化的产线来完成。

而仪征工厂进一步将要求前置，推动“面向自动化的厂房设计”。在将来要采用自动化二期或者三期工程时，都要对物料供给做充分的前置评估。从气液体管道，到产线设计，所有的这些空间，都要提前想到它们如何为自动化服务。

自动化改造升级，有时候需要推倒原来的装置并更新设备。“推倒重来”，就意味着规划不到位的成本浪费了。一个新工厂在运行一段时间就进行自动化升级改造，是一种可怕的浪费。对一个提前规划得当的新工厂而言，自动化是分期导入的，三五年之内不应再自动化或者数字化升级。通过仿真的前置设计，可实现“一次性设计，分阶段引入”。

用仿真软件做出“虚拟标杆”

很多企业认为仿真，就是完成工程师的验证。其实仿真还有一个重要价值，就是帮助管理者确定“最佳绩效”。工厂运营者，倾向于去各个工厂，寻找最佳的行业标杆。然而实际上，在工厂内部，可以通过仿真软件来实现一个“最佳仿真绩效”。仪征工厂最早的物料补充到生产线，一般需要5个小时。通过简单的仿真软件模拟，就发现可以做到4个小时。于是管理者提出“3小时线边”的目标。每过3个小时，生产线旁边的线边物料就得到一次补充。这意味着生产线只能放3个小时够用的零部件。

这种看上去像“拍脑门”的目标是否真的能够达到？没有人能够真切地预知。但“仿真绩效”给出了努力的方向。工程师们从改变物流行走路径开始，对五大类物流运送方式等分别进行入手优化，最终实现了2小时40分钟的稳定供货。

在这里，“仿真绩效”就是最佳实践的标杆。一个仿真驱动的工厂，仿真可以树立标杆，同时还可以引导企业用低成本的方法去实现。“仿真驱动的工厂”，本质是寻找极限绩效。对于管理者而言，仿真最有价值的输出，来自于“仿真绩效标杆” 。它让管理目标的决策过程，变得具有量化的意义。

实际上，这种对线边库存的优化，是基于一种更高的信念。那就是：车间空间布局是一种最高效的投资。生产车间的面积要更多地用来放设备，因为只有机器才是产生价值的主角。物料作为消耗品的输送，是围绕机器的运营效率而展开。”机器空间最大化，物料空间最小化“是卓越制造的关键原则。仪征厂长是一个“空间焦虑者”，眼里盯的就是单位空间的产出。“线边库存三小时”的原则，正是反映这种“极致空间效率”的理念。在建筑艺术家的眼里，空间就是优美线条的物理支撑。而在工厂厂长的眼里，空间就是一门投资回报比的商业模型。

新工厂，看上去更容易做到这一点。然而，新工厂并非只有新设备。仪征工厂有70%的设备，都是从原来工厂搬过来的。新工厂也不是全新员工，依然有70%的老员工来自老厂。真正能够让“新工厂焕然一新”的是，工厂治理的理念。

智能制造不能光想机器

同样是一波人，是什么激励了这些人在新工厂产生更高的效率？

仪征新工厂所强调的是柔性、智能以及可持续发展，正是依靠人的活力而完成。

产线的柔性，其实并非只有机器来完成，更重要的是发挥人的能动性。传统工具的部署，如可编程的电动螺丝刀、协作机器人等，以往都是由工艺与设备部门来进行部署的。而现在，工厂采用了A角和B角的部署方式。在第一台机器部署的时候，工程师是主导的A角，而一线的班组长和操作工也作为B角加入了部署队伍的行列。

当规模化量产的时候，从第二台机器部署开始，A、B角的角色开始反转。工程师退到一个支持者的B角，而一线人员则成为A角来主导后续的进程。这意味着，以前操作工只是强调操作熟练度和同一技能的深度。而现在，这些操作工则被鼓励学习更多的技能，包括简单自动化的导入。以前的奖励重点是单个产品的产量，而现在奖励机制做了调整，注重多面手的培养。从原来一个操作员，转变成一个可以部署可编程电动工具、部署简单协作机器人的人员。

实际上，由于工厂里大量采用西门子工易魔方的无代码软件部署，一线工人同样可以快速上手。支撑这些操作者的数字技术条件，已然成熟。

将工艺技能从工程师下沉到产线时，一方面丰富了蓝领的技能，一方面让工程师腾空，从而做创新型的工作。这就形成了一个“知识传送带”的机制，知识不断产生，并传递下去。

组织能复制，量产无瓶颈。这正是仪征工厂能够保持从单点突破，到快速扩展的速度优势。

工程师的知识库不断被腾空，就可以不断被填充。就像弹夹打完之后，就会装满新的弹药。总有新的目标，等待富有创意的工程师去解决。

新工厂的基本理念是基于绿色工厂和“零碳工厂”，这是未来工厂的必经之路。然而，工厂采用绿色技术方案，往往成本比较高。对于电机的喷漆，一般都是采用天然气加热进行烘烤。

出于绿色工厂的考虑，仪征工厂决定采用电加热的方式。于是远红外加热的喷漆线，作为一种技术方案进入工程师的眼底。

然而它跟传统的天然气相比，能耗高不少。更重要的是，这种全新的工艺，无人知道如何应用。做远红外的加热炉提供商，不曾涉及过电机产品。而做涂装线的供应商，没有接触过远红外的加热方式。于是西门子仪征工厂的工程师成立了四方攻关组，将远红外加热炉、喷漆线和油漆提供方，积聚在一起。在不断调整工艺路线，最终得以将这种全新工艺，引入工厂。