西门子向我们展示了未来工厂的模样

工业，听着就像老掉牙古董的名词，既没法像互联网行业般引得众年轻人拥簇，也难把它们与激情类似的词相关联。但实实在在，工业却是日常生活支柱，涵盖小至如锅碗瓢盆等生活消费品、大到如汽车、轮船、飞机等设备制造。

把这些工业制品肢解开来，你可能会看到如橡胶、玻璃、钢铁等原材料，印象里，它们似乎与脏、乱、差的工厂生产捆定着。可现实或许迥然不同。

想象这样的场景，工厂需要小批量生产符合某些设定的汽车，比如车身是某种特殊颜色，座椅带电加热等等。需求明确后，通过手机发送订单。基本同时，汽车生产系统的那端接收到订单。因需求的个性化，技术人员从数据库中调出相应解决方案，连同订单信息，送达某一生产线控制系统。

钢板经过冲压车间形成车身，然后由几个机器人接手上万个点的焊接工作，一个机器人从物料架抓取小的冲压件，放到磨具上，对准相应的零件，再由另外两个机器人，分别对不同的焊点焊接……这些零部件都有着同样的特征，携带着射频识别码，统统指向“定制的信息”……

在车的总装车间，发动机、座椅、车窗等随着传送带运到生产线，机器人扫描识别出它们的信息后从“沉睡”中“苏醒”，开始着手装配……传送带再送来车门上附件、空调蒸发器等，途中，它发出的信息激活了另一位机器人，后者迅速进入工作状态，快步“走到”前一个机器人身旁，协助剩余的装配工作……

到最后汽车整装完毕，全流程中，各零部件像是会说话一样，有条不紊地“告知”生产设备“我是谁”、“需要怎样的处理”、“我要到哪去“……以往沉重的工业化大生产，在这转变为灵活的小批量、多批次生产。对工厂而言，连续、均匀的生产，利于将库存待售品数量控制在最优范围，节省耗材，现金流也更流畅。


安贝格工厂

这是未来工业4.0的图景。

而被认为最接近这番景象的是西门子在德国的安贝格工厂。日前，在西门子创新峰会，首席技术官博乐仁透露了安贝格的新进展：

“每天生产超过120种型号的产品，基于 75% 自动化。”

“每百万产品中的不良产品数 (dpm) 低于11，相当于合格率达到99.9989%。”

与德国同作为制造业大国的中国，德国管理学思想家赫尔曼·西蒙有句话恰好体现了两国的区别，“中国或许是世界工厂，但德国是世界工厂的制造者。”目前普遍的观点是大部分中国制造企业仍徘徊在工业2.0-3.0之间，寄予国家希望的中国制造2025、两化（信息化&工业化）融合还在征程。

有些变化在中国工厂悄然发生

2015年，西门子在成都建立了安贝格工厂的姊妹数字化工厂。


这家工厂生产的产品是可编程逻辑控制器（PLC），里面是高密度的印刷电路板，上面有各种各样的半导体元器件。

西门子（中国）有限公司执行副总裁兼数字化工厂集团总经理王海滨，向我描绘了PLC如何生产的场景：


“你可以想象，我从市场上收到了不同型号的产品订单，这个订单要自动翻译到我要生产这些产品所需要的原材料是怎么样的。这些原材料在我实际仓库里都有一个安全库存，我要知道根据订单的波动情况，哪个原材料它的需求已经突破了安全库存，那就意味着我要向相应的供应商去发订单。

原来这些都是人工做，采购部门有很多采购员，要人为给他们发订单。现在整个过程都是计算机自动进行的，根据订单它会自动去检查物料是否完备，如果不完备它自动存储发向供应商的订单。”

截至2016年7月，在成都这家不到500人的工厂里，平均每10秒生产一件产品，年产自动化产品超250万件，每100万件中有缺陷的不超过10件，处在国际领先水平。

事实上，西门子选择在成都设立全球第二个数字工厂，所起得作用远非打造“德国工业4.0”样板工厂那么简单。西门子瞄准的是国内工业升级改造近万亿巨大市场。德意志银行报告显示，截至2015年，中国自动化市场已达到千亿美元，占比29%，位列全球第一。

同时，互联网、云计算等在工业生产领域的应用，将进一步催化工业4.0市场，传统自动化将继续普及，以关键工序数控化率为例，由2015年33%，将增长至2025年的64%。

如西门子这般，瞄准中国数字化工厂市场的还有诸多国内玩家，如华为、海尔等。在王海滨看来，这是块需要大家共同参与合作的市场，每个公司在其中都分饰不同角色，总共有这样四种：

1、工厂本身的运营者或者拥有者。如华为做交换机，海尔制作各种家电，他们自身就有工厂，恰逢需要数字化升级改造。海尔还准备今年推出COSMOPlat工业互联网平台，向外输出智能制造的能力。

2、在数字化工厂技术方案落地的过程，需要很多自动化及信息化，从软件到硬件很多产品的供应商。会用到如PLC，伺服，工业软件——CAD软件等产供应商。

3、EPC（工程总承包），主要看EPC的定位在哪。若EPC熟知工厂背后工艺过程，则他们便能帮助用户规划数字化工厂的蓝图，既包括顶层设计，也涉及更详细的细节，类似设计院的角色。

4、工程公司或者系统集成商。当顶层设计、二次详细设计清楚了，数字化的建设将被分到若干具体工程包中去，这就得出现了承接不同工程包的工程公司或者系统集成商。

建立一个数字化工厂，往往是四个角色一起合作，有可能存在一方扮演两种或三种角色的情况。有时。针对某些目标项目或重点项目、客户，西门子可能扮演角色三和四。对西门子而言，首先还是角色二，主要提供软件、硬件、产品。

蒙牛是西门子实现生产工序自动化的实际中国案例。蒙牛通过西门子Simatic IT Unilab平台，实施实验室信息管理系统。

以前，从原料入库、加工，再到出厂流通，一包牛奶要经过35个工序和105个检测环节，这些只能依靠质检人员将测试结果抄录在纸质原始记录单上，再按照公式进行计算，人工判定样品是否合格。海量数据的录入、汇总、统计和分析报表也都依赖人工操作。


在过程实验室，质检人员通过实验室信息管理系统（LIMS）对半成品的检测数据进行管理

但现在，通过设立采样点、采样量、检测项目和频次等，将检测仪器与LIMS高度集成，质检人员只需扫描样品上的条形码，完成检验后，数据就会自动采集、传输到LIMS，并根据国家标准进行自动计算与判定。人的工作量减少，同时避免人为因素造成的误差。据西门子方面介绍，蒙牛质检效率提升超过15%。

数字化工厂还有更多想象空间：自主机器人、人工智能

仔细算算，西门子已有170年历史了。正如本届西门子峰会里“创新”二字背后代表的寓意，这可能是让这家百年老店生生不息的原因。

在创新峰会上，博乐仁多次提到企业拥抱数字化未来的成果，并强调在研发方面的大力投入。截至2016财年 （2015年10月1日到2016年9月30日），西门子营收电气化业务贡献约420亿欧元，传统服务业务约为170亿欧元，他们着力发展的自动化业务和数字化业务，分别赚得约180亿欧元和43亿欧元。

西门子CTO博乐仁

同财年，西门子将47亿欧元，即总营收的5.9%均投向了研发。博乐仁表示，今年将进一步增加研发投入，目标是50亿欧元。相较而言，2015年我国规模以上工业企业研发经费与主营业务比为0.9%。

无论对中国工业企业，还是看好中国市场的西门子来说，能做的事其实还有很多。

在博乐仁眼里，一方面中国是世界上最大的机器人市场；另一方面，他认为中国的人才非常出色。因此，西门子在创新大会上宣布与清华大学达成合作，成立工业机器人联合研究中心，“西门子中国将主导公司全球自主机器人的研发工作。”他说。

所谓自主机器人与那些常用于汽车行业的大型机器人不同，前者更小、应用了人工智能技术也更聪明，这些机器人往往自带必要的传感器、控制器，它们的运行无需外界人为信息输入和控制，能大量部署在生产线上，与人类协同工作，完成特定任务。

这就是控制程序算法的进步。过去机器人比较简单，比如搬运机器人，把物体从A搬到B，把车的底盘和车顶等连接起来的焊接机器人就复杂些，主要是涉及运动轨迹。现在有些机械手比以前变得更智能化，如辅助它的机械臂走过某一曲线，它自己会记住该路径，下次就会按照这样的轨迹走；还出现些新的机器人，它能配合着它旁边工人的动作，比如说，如果这个机器人碰到人，自己知道要停下来。

与美的收购全球四大机器人公司之一的德国库卡集团、及格力自主研发工业机器人等走的路径不一致，西门子中国研究院院长朱骁洵博士说，目前并没有计划安排开发机器人本体。按博乐仁的话说，西门子是要为机器人搭建一个平台，使机器人更易使用，成本更低。在数字化工厂的未来，王海滨表示，作为控制软件、控制器的提供者，西门子也需要与机械制造商合作。

今日，彭博社报道了马云在美国的发言，他提到各国应该放弃通过制造业驱动经济增长的做法，同时呼吁要向人工智能等新技术敞开怀抱。

无论是出于对被淘汰的担忧，还是颠覆创新的名头更吸睛，我们的确看到诸多制造巨头，面对包含人工智能在内的多项前沿技术时的做法与态度比较积极。比如，西门子在其中央研究院招揽了数百名人工智能专家，设立的创新部门next47也将人工智能设为5项研发培育方向之一。

西门子把人工智能技术应用在了其最引以为傲的燃气轮机复杂的操作流程中。要知道，超大型燃气轮机可是公认为最难制造的机械装备，它的叶片不能有任何瑕疵，误差仅为几十微米，否则就算报废。有说法是一片叶片与一辆宝马等价。

由于燃气轮机受热太快易灼伤，更换成本太高，尽管有传感器传来的几千个数据，但通过人工监控很难确保燃气轮机在最佳点运行。而借助人工智能技术，能在达到最高能源效率的同时，实现最低的设备损坏率与排放率。