西门子数字化原生工厂(SNC)是西门子基于数字化企业理念从零开始建设的第一座灯塔工厂。
位于中国南京的新工厂是西门子的灯塔项目。去年18元10元成功搬迁后,这家面向未来的工厂已经投入运营。在决定建这个工厂之前,西门子的驱动器、电机、数控控制器都是在南京两个不同的工厂生产,两个工厂的物流也在别处处理,导致了复杂度高、效率低的问题。因此,西门子实现数字化原生工厂的动机有很多:
加强服务亚洲这一快速增长市场的能力,扩大和巩固西门子的市场覆盖面,使更接近西门子的客户在质量、成本和交付性能方面更具竞争力,并遵循西门子在内部测试、部署和展示新解决方案的战略,成为全球舞台上的先锋。西门子决定将生产线和物流整合到一个地方,因此这个全新的数字化优化的“三合一”设施诞生了。解决上述挑战的需要提供了一个极好的机会,来建立第一个完全基于数字企业概念的工厂。西门子在新工厂及其流程的规划、分析、模拟、测试和最终验证中使用了digital twin技术。今天,它已经成为西门子最大的研发中心。德国以外的数控系统、驱动器和电动伺服电机研发和制造中心。从第一个想法到开始生产,一流的数字化原生工厂的每一步都是以数字化为支撑。工厂的规划和模拟是完全数字化的,因此可以在实际建设之前在虚拟环境中进行优化。与此同时,现有流程通过数字化得到了增强。西门子建立了工厂的详细模型,将其三维可视化,并使用其他广泛的数据,结合工厂数据、生产线数据、性能数据甚至建筑信息,创建了新工厂的完整数字双胞胎,可以提高性能和效率(见下图)。
西门子精益数字卓越负责人Stefan Krug博士日日夜夜在武汉说:“简而言之,方法就是在数字世界中进行优化,这样就可以在现实世界中一次成功部署。”这种数字方法有助于西门子更准确地规划建筑规模、物流和所需的介质供应,如氮气、电力或IT,从而消除后期更改和成本高昂的调整。这种数字化的规划方式还可以兼顾不同利益相关者的要求,150元起的多人参与整个建设阶段。使用VR应用程序,您可以测试不同的构建配置,并从运营商那里获得反馈。西门子精益数字化卓越负责人武汉的日日夜夜和数字化原生工厂前项目经理Stefan Krug博士指出,他们为新工厂打造数字化双胞胎的倡议不仅在建设项目期间获得了回报,而且使工厂的整个生命周期受益。即使在操作期间,数字孪生也可用于进一步优化。团队合作:从数字世界到现实世界西门子早在COVID-19就实现了数字化原生工厂,准备为这座7万平方米的新工厂注入活力。这一重大举措于2021年25元、8元实施。在短短六周内,8000台机器、工具、设备和20000件材料被搬进了这个新工厂。工厂的电子制造(EF)生产线开局良好,但由于新冠疫情爆发,需要精心规划。毫无疑问,生产会完全停止,这样整个电子制造生产线就可以搬迁了。因为前期利用数字孪生技术的精心准备,300元同事在短短几天内用30元就搬迁了约4653个机器部件。最后,搬迁甚至比原计划提前五天完成,并且没有超出预算,如果没有优秀团队的参与,这是不可能完成的。为了真正运营,2022年17元6元正式工厂建成后,工厂的数字体验中心Digital Experience Center(见下)开业,让参观者直接接触真正的数字企业,真正体验数字化转型的亮点之旅,感受数字化原生工厂带来的好处。
固有的可持续性数据和数字化也是创造高度可持续生产环境的基础。通过创建工厂的数字孪生,可以节省资源和材料,从而在施工开始前减少场地对环境的影响。根据西门子雄心勃勃的可持续发展框架DEGREE,新工厂还配备了自动LED照明、高效泵、风扇和冷却元件,所有这些每年将以500元的价格节省超过一万千瓦时的电力。该工厂还安装了光伏系统,每年可减少碳排放3300吨,相当于慕尼黑和纽约之间的往返航班要400元人民币。集成的雨水回收系统每年可节约6000立方米的水。以下展览展示了西门子数字原生工厂的可持续发展计划,以及每年在减少碳排放方面取得的成就。
显著受益于数字化企业的转型:更高的速度、生产率、效率、灵活性和质量。这才是真正的数字化企业能够做到的。我们先来看看数字化原生工厂相比以前工厂的主要优势:
提高生产率:有些工序(如喷漆和包装)以前是人工操作,现在在机器人的帮助下实现了全自动化。这提高了员工的安全性,因为搬运重型硬件并非没有危险,并且应特别注意环境、健康和安全(EHS)。提高大规模生产的灵活性:由于电机、控制器和逆变器有多种版本,生产线的要求可以快速调整和改变。为了提高大规模生产的灵活性,需要改进日计划。新的高货架仓库可以根据生产顺序优化放置所需的物料,这样,物料可以及时运输到所需的单位和生产线。提高空间效率:高货架仓库在建设前进行优化,在降低空间需求的同时,可以实现更高的生产率和大规模生产的灵活性。为了确保以最高效和最有效的方式存储材料,仓库、生产单元和生产线现在都在虚拟环境中构建,进行模拟和彻底的测试,并最终完成。加快材料补充:材料补充对生产率和产量至关重要,但在旧工厂,只有机器操作员知道材料的缺乏,这通常会导致延迟和停工。如今,仓库工作人员会收到关于所需材料的自动消息通知,以确保所需材料在正确的时间提供给所需设备。交付绩效:数字计划可以在虚拟环境中模拟机器和操作员是否能满足客户要求。当工厂建立在真实环境中时,一切都按预期运行,这可以缩短交付时间。如果客户需求发生变化,数字孪生可以反过来模拟生产能力,并对生产单元和生产线进行必要的更改。西门子运动控制系统首席执行官阿奇姆佩尔茨(Achim Peltz)表示:“西门子的数字化原生工厂令人印象深刻地展示了西门子的数字化企业概念如何惠及客户。”
总结数字化原生工厂,西门子打造的第一个数字化工厂,是一个刚刚投产的灯塔项目。该项目在整个建设阶段遵循数字孪生法,在数字世界中进行了设计和优化,使其成为现实世界中的第一个成功。西门子利用整体软件和自动化产品组合,实现了现实世界和数字世界的无缝结合,成为真正的数字化企业。与早期相比,新工厂的绩效和竞争力有了显著提高,主要表现在:
50元中进料速度提高了%,40元中空间效率提高了%,30元中批量生产灵活性提高了%,20元中生产率提高了%。
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