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想知道今后幾年制造業將發生什么樣的變化？那就來看看位于德國安貝格的西門子電子工廠吧。在這里，產品已經在與生產機器進行通信，IT系統負責控制和優化所有工藝流程，以保證盡可能降低缺陷率。

西門子安貝格電子工廠利用Simatic可編程邏輯控制器（PLC）來管理PLC的生產。

這是一個清潔、無菌的環境。要在這里找到一粒灰塵，無異于大海撈針。員工身著藍色工服，悄然無息地走在一塵不染的藍白相間大理石花紋的PVC地板上。齊胸高的灰藍色機柜排成一行。安置其間的顯示器上，數據洪流仿佛瀑布一般傾瀉而下。指示燈閃爍著紅光和綠光，整個車間沉浸在長長的一排排鹵素燈發出的明亮而又冰冷的光芒中。

透過幾扇上接天花板、下連地板的縫隙狀窗戶，照進縷縷陽光。這陽光宣告著春天終于姍姍來臨。裝配線上傳來劈啪聲，叉車發出嗡嗡聲，空氣控制閥嘶嘶作響。這個乍看之下如同醫院手術室一樣整潔的地方，其實是西門子安貝格電子工廠（德文縮寫：EWA）的生產車間。

西門子創建于1989年的這座工廠并不治療患者，而是生產Simatic可編程邏輯控制器（PLC）。這種器件可用于自動化機器和設備，以節省時間和金錢，同時提高產品質量。它們可以控制上山吊椅和郵輪的船載系統，以及從汽車制造業到制藥業等各行各業的工業生產過程。

西門子是全球*的PLC供應商，EWA是西門子堪稱*的PLC生產廠。其生產合格率高達99.9988%，一系列測試臺可以檢測出所發生的為數不多的缺陷。EWA負責人Karl-Heinz Büttner教授表示：“據我所知，世界上還沒有哪家同類工廠具備如此之低的缺陷率。”這座工廠每年可生產1200萬件Simatic產品。按每年230個工作日計算，這意味著EWA每秒鐘可生產出一個控制單元。

生產自動化程度很高。整個生產過程中，機器和計算機自行處理75%的工作量；其余部分則由工人來完成。只有生產過程的開頭部分，即員工將初始組件（裸電路板）放置到生產線上的環節，是人工執行的。此后的一切操作都是自動進行。值得一提的是，正是Simatic單元在控制Simatic單元的生產。從開始生產一直到發運，整個生產過程總共使用了1000個這樣的控制裝置。

每天，上千臺掃描儀將從單件產品上采集約5000萬條生產過程數據。

全球逾6萬客戶。在生產過程的起點，傳送帶將裸電路板輸送至印刷機，后者采用照相平版印刷術，涂上無鉛焊膏。接下來，貼裝頭將諸如電阻器、電容器和微芯片等單個元件貼裝到電路板上。速度較快的生產線每小時可以貼裝25萬顆元件——這個過程是由Simatic單元控制的。當焊裝過程完成后，印刷電路板將被送至一個光學測試系統，在這里，一個攝像頭將檢查所焊接元件的位置，同時，一臺X光機則檢查焊接點的質量。接著，每一張印刷電路板都被安裝到一個外殼中。然后，再次執行測試，并運送至位于紐倫堡的交付中心。從這里，這些PLC將被發運給遍布全球的超過6萬客戶。其中20%左右是運往中國；其余則主要銷售給德國、美國和意大利的客戶。

安貝格工廠的生產工序有四分之三實現了自動化；其余25%的工序由人類來執行。

盡管安貝格工廠的生產過程實現了高度自動化，但最終的決策者依然是人。譬如，現年26歲的Johannes Zenger負責監管對貼裝完畢的電路板進行檢測的測試臺，盡管他并不親自對元件和電路進行測試。他說：“我在計算機上工作。”與他的同事一樣，Zenger可以在他的工作臺上監視整個生產過程。這是因為每一張電路板都有其的條碼，通過這個條碼，它們可以與生產機器進行通信。1000多臺掃描儀將實時記錄每一道生產工序以及諸如焊接溫度、貼裝數據和測試結果等詳細產品信息。在此過程中，Simatic IT生產執行系統每天將生成并儲存約5000萬條生產過程信息。Büttner解釋道：“簡而言之，我們可以細致入微地觀察每一件產品的生命周期。”

軟件定義了所有生產過程和指令，因此可以從始至終記錄和控制生產。這個系統也與研發部門緊密聯網。NX和Teamcenter——二者均為西門子PLM軟件解決方案——直接為生產過程提供Simatic更新軟件。由于安貝格工廠生產了上千種不同產品，因此與工廠的研發部門密切合作至關重要。

現在，西門子安貝格工廠的產品質量比25年前提高了40倍還多。

會說話的產品。安貝格電子廠是西門子“數字企業平臺”的*。“數字企業平臺”是一種生產環境，將在今后10年內成為標準。在這種生產環境中，產品自行控制其本身的生產過程。換句話說，其生產代碼告訴生產機器它們有哪些要求，接下來必須執行哪道生產工序。這個系統是朝構建“工業4.0”邁出的*步。

在這個第四次工業革命愿景中，現實和虛擬生產環境將融為一體。到那時候，工廠將在很大程度上進行自我控制和優化，因為其產品可以在相互之間以及與生產系統之間進行通信，以便優化生產過程。產品和機器將共同決定，為了按期交付，應當首先在哪條生產線上完成哪道工序。被稱為軟件代理的獨立運行的計算機程序將監控每一道工序，保證符合生產規章制度。

工業4.0愿景還預見了能夠單款單件地生產產品，又不會因此而無利可圖的工廠，因為它們能夠以很低廉的成本快速生產出質量的產品。

人機協作檢測Simatic控制裝置的質量。

雖然具備高度自動化的生產過程，但EWA仍然要靠人來開發和設計產品，制定生產計劃，以及處理意外事故等。未來，這一點也不會改變。Büttner解釋道：“在可預見的未來，恐怕還不會出現具備獨立思考能力，能夠智能運轉，無需人類幫助的機器。”只要瞥一眼EWA車間，就能證實這個觀點。EWA總共擁有大約1100名員工，正在當班的員工有300名左右。

其中之一便是Sabrina Scherl。她的例子很好地說明了為什么哪怕是高度自動化的生產設施也離不開人。Scherl是一位訓練有素的照相實驗室技師，在EWA擔任機器操作員已有9年。除了為機器裝載裝有成行元件的卷帶之外，Scherl還負責質量檢測。她在計算機上對貼裝完畢的電路板進行目測，以保證沒有缺漏之處。要不是Scherl的操作，這臺全自動機器將無法繼續運行。

人類作為成功因素。Büttner說：“我們并不打算建造一座無人工廠。”要知道，雖然機器本身可能很高效，但它們不會想出改進系統的主意。Büttner補充道，年生產率的提高有40%歸功于員工提議的改進措施。其余60%則是基礎設施投資的成效，如購置新的裝配線和物流設備的創新改進。Büttner指出，其基本思路是“在決定日常作業中哪些做法是有效的，哪些做法是無效的，以及如何優化生產過程方面，員工比管理者更有發言權。”2013年，EWA采納了1.3萬條員工建議，并向員工發放了總額高達100萬歐元的獎金。譬如，2012年，Zenger建議將其工作臺的撞針更換為三個碰撞傳感器。他的建議大獲成功，因為撞針只能確定元件在電路板上的大致位置。“與之形成對比的是，這三個傳感器可以確定元件的前后邊緣以及任何扭曲。”Zenger如是道。得益于這個創意，再也不會出現先前未檢測出的缺陷。

盡管EWA已經高度自動化，其外觀還是1989年時的老樣子。EWA的工廠規劃負責人Norbert Eckl解釋道：“現在，這座工廠的機器比25年前更多更大。”然而，再進一步仔細打量就能發現，工作流程和結果已經發生了天翻地覆的轉變。盡管生產區保持不變，員工數量也幾乎沒有增加，但相比于1989年，如今工廠的產量提高了6倍。更為重要的是，產品質量也大幅提升。1989年時，生產設施的百萬缺陷率（dpm）為500，而現在僅為12 dpm。Büttner無比自豪地說：“那是一個驚人的成就。”在車間里，你能聽到裝配線上傳來劈啪聲，叉車發出嗡嗡聲，空氣控制閥嘶嘶作響。盡管EWA并非醫院，但它算得上是*自動化技術的誕生地。