汽車工業(yè)是工業(yè)機器人應(yīng)用最早，也是最為廣泛的領(lǐng)域，汽車制造的高度自動化使得機器人越來越多。然而這些還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，互聯(lián)網(wǎng)時代對工業(yè)制造提出了更高的要求，工廠的自動化系統(tǒng)逐步升級，增加了物聯(lián)網(wǎng)的概念，將工廠的機器以及作為主體的人類員工融入到互聯(lián)網(wǎng)中，實現(xiàn)機器之間、人與機器之間的完美互動。

在德國人的概念中，智能工廠就是能夠依托信息物理系統(tǒng)和信息通信技術(shù)的結(jié)合，工廠將引入大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析優(yōu)化管理，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(yōu)化，最終將實現(xiàn)自動化、智能化、互聯(lián)化的生產(chǎn)制造。

進(jìn)入到工業(yè)4.0時代之后，智能工廠開始從制造向“智造”轉(zhuǎn)變，并被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)的自動化、數(shù)字化和智能化車間，已經(jīng)成為汽車智能制造的重要載體。近年來更是出現(xiàn)了“無人化”車間，弧焊、點焊、裝配、搬運、 噴漆、檢測、碼垛、研磨拋光和激光加工等復(fù)雜作業(yè)全部交由工業(yè)機器人來做一條傳送帶，上百臺不同類型的機器人 分工明確、林立兩邊，只需短短的1分鐘，一輛完整的汽車就在機器人的“手 忙腳亂”中“誕生”了。

以數(shù)據(jù)為核心

首先要明確一點，工業(yè)4.0的核心是數(shù)據(jù)。隨著信息物理系統(tǒng)(CPS)的推廣，智能裝備和智能終端的普及，以及各種各樣傳感器的使用，將會帶來無所不在的連接，所有的聯(lián)網(wǎng)終端，包括汽車及零部件的設(shè)計者和生產(chǎn)者本身，都會源源不斷地產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會滲透到企業(yè)運營、價值鏈乃至產(chǎn)品的整個生命周期，成為工業(yè)4.0的基石。

理想的工業(yè)4.0，必須做到產(chǎn)品全生命周期各階段中數(shù)據(jù)流的暢通無阻，包括產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實施以及服務(wù)，這五大環(huán)節(jié)用數(shù)字化全部打通，最后呈現(xiàn)出來一種完全不同于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的全新的企業(yè)運營模式。

在工業(yè)4.0時代，數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)爆炸式的增長態(tài)勢?，F(xiàn)階段的汽車主機廠及零部件供應(yīng)商，首要的難題，是把底層設(shè)備數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)連接起來，這也正是工業(yè)4.0落地的基礎(chǔ)。

在汽車行業(yè)，如果是一家“造車新勢力”，那么數(shù)字化、智能化的理念正是其先天特質(zhì)，從產(chǎn)品設(shè)計和新建工廠開始就使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)，是比較容易做到的。越南VinFast就給了我們一個很好的示范。他們采用了西門子的全套數(shù)字化解決方案，只用了傳統(tǒng)車企50%的時間，就實現(xiàn)了從設(shè)計到交付的整個過程，這就是數(shù)字化帶來的卓越效率!

如果是一家成熟的傳統(tǒng)汽車主機廠或是零部件供應(yīng)商，這個問題可能會比較棘手，因為他們大多面臨的是把原來的工廠從自動化和基礎(chǔ)信息化逐步向數(shù)字化進(jìn)行改造，除了技術(shù)問題，還要考慮人才、現(xiàn)有軟/硬件、正常生產(chǎn)任務(wù)以及成本回報等因素。

對于這樣的普遍現(xiàn)狀，面向制造業(yè)的OPC UA(OPC統(tǒng)一架構(gòu))應(yīng)需而生，它可以有效幫助用戶解決已經(jīng)形成的信息孤島問題，最終獲得標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)。

OPC UA是一種專為目前尚處于信息孤島的設(shè)備之間建立附加通信通道的工具，可以為不同生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的成套裝備、機械設(shè)備和部件之間提供一種統(tǒng)一的通信方式，確保設(shè)備之間的信息可以無縫傳輸。當(dāng)然，OPC UA不是來替代現(xiàn)有通信協(xié)議的新協(xié)議，而是實現(xiàn)設(shè)備通信進(jìn)行統(tǒng)一對話的工具。

在此基礎(chǔ)之上，數(shù)據(jù)流可以暢通無阻。

科學(xué)規(guī)劃指導(dǎo)實踐

獲得數(shù)據(jù)之后，用戶希望充分利用這些數(shù)據(jù)。小到一個汽車零部件設(shè)計尺寸的優(yōu)化、加工參數(shù)的優(yōu)化，大到整個汽車供應(yīng)鏈上相關(guān)部件產(chǎn)品、生產(chǎn)以及相關(guān)供應(yīng)商和合作伙伴的所有數(shù)據(jù)，用戶都希望能夠深入挖掘和分析，支持業(yè)務(wù)的良性發(fā)展。

這個數(shù)據(jù)流應(yīng)該怎樣流動?汽車行業(yè)用戶需要一個科學(xué)的總體規(guī)劃來指導(dǎo)具體實踐。這方面，西門子的“數(shù)字化雙胞胎”解決方案是一個比較完整的產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化解決方案，可以以此為例展開討論。不過實際上，西門子也是目前業(yè)界唯一能夠提供這樣完整解決方案的企業(yè)。

這個解決方案包括“產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎、生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎、性能的數(shù)字化雙胞胎”。在這里，虛擬和實際互為驗證，預(yù)測和現(xiàn)場完美結(jié)合——“雙胞胎”的命名非常形象地反應(yīng)了這種鏡像關(guān)系。

產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎，對象包含構(gòu)成整車的零部件及控制軟件，包含機械結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)及其物理特性;生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎，涉及到規(guī)劃、編程、工藝仿真、現(xiàn)場自動化軟硬件的所有方面;性能的數(shù)字化雙胞胎使用戶可以實現(xiàn)更深入、更全面的數(shù)據(jù)分析，從而幫助設(shè)計工程師和工藝工程師實現(xiàn)更好的產(chǎn)品性能和更高效的生產(chǎn)運營。

區(qū)別于工業(yè)4.0關(guān)于“產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)執(zhí)行、服務(wù)”這五個橫向連接的端對端的解決方案，“產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎、生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎、性能的數(shù)字化雙胞胎”是企業(yè)運營中三個縱向連接的環(huán)節(jié)，他們在不同的維度對數(shù)字化進(jìn)行了互為補充的闡釋。

需要強調(diào)的是，這是一個閉環(huán)的完整數(shù)字化生態(tài)環(huán)境，三個數(shù)字化雙胞胎通過基于工業(yè)云平臺的MindSphere物聯(lián)網(wǎng)連接，用戶能夠利用物聯(lián)網(wǎng)的豐富數(shù)據(jù)和高級分析，持續(xù)進(jìn)行改進(jìn)，讓流動的數(shù)據(jù)持續(xù)不斷地產(chǎn)生價值。

此外，在大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等智能化技術(shù)的加持下，該解決方案還可以實現(xiàn)更大范圍的整個價值鏈的持續(xù)優(yōu)化和自學(xué)習(xí)，并能夠?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識庫——這對于任何一個企業(yè)用戶來說，都意味著價值的無限放大和無限延伸，也意味著從數(shù)字化向智能化的提升。

隨之而來的好處顯而易見：新車的開發(fā)周期大幅縮短，開發(fā)所需的原型樣件數(shù)目減少，生產(chǎn)工藝和車間現(xiàn)場可以精確模擬，生產(chǎn)單元和最終產(chǎn)品的性能得以預(yù)測，生產(chǎn)效率提高、產(chǎn)品不良率降低，幫助企業(yè)在產(chǎn)品和生產(chǎn)運營的全生命周期內(nèi)優(yōu)化整體運營，有效提升企業(yè)競爭力。從汽車零部件到整車，從設(shè)計到生產(chǎn)，再到銷售和服務(wù)，都是如此。

在我們看來，這不僅是一個解決方案，更是一種理念和思維，非常具有前瞻性指導(dǎo)意義。

腳踏實地循序漸進(jìn)

明確了整體指導(dǎo)思路之后，工業(yè)4.0要真正落地。這是最挑戰(zhàn)的過程，也是最艱難的過程，不過，分解整體規(guī)劃，分階段分步驟地去做，可以化難為易、化繁為簡。

工業(yè)4.0在汽車及零部件企業(yè)的落地，必須是腳踏實地、穩(wěn)扎穩(wěn)打地通過數(shù)字化、智能化，逐步演進(jìn)到工業(yè)4.0時代。這是一個循序漸進(jìn)、持續(xù)改善的過程，沒有一家企業(yè)能夠一蹴而就，即便是全球數(shù)字化樣板——西門子安貝格成都工廠，也是經(jīng)過了25年的持續(xù)建設(shè)和不斷提升，才達(dá)到了今天的水平。北汽新能源青島基地先期建立了產(chǎn)品設(shè)計和制造工藝的數(shù)字化連接，今后將在工藝仿真和仿真測試平臺建設(shè)方面更進(jìn)一步。一汽紅旗則是一期項目從總裝開始探索，二期項目將著手沖壓、焊裝、總裝，繼續(xù)實施工藝和管理的數(shù)字化。

每家企業(yè)都應(yīng)結(jié)合自身現(xiàn)狀和需求，量身裁衣，選擇一些應(yīng)用場景開始，由點及線再到面，逐步推動數(shù)字化的落地。必要的時候可以借助于專業(yè)的咨詢和服務(wù)團(tuán)隊的力量來進(jìn)行。特別是成熟度比較高的汽車及零部件企業(yè)，對于大的數(shù)字化項目更要慎重，因為短期內(nèi)的附加值可能很難評估，但是他們?nèi)匀豢梢躁P(guān)注一些具體的應(yīng)用場景，結(jié)合瓶頸問題來進(jìn)行數(shù)字化，然后根據(jù)發(fā)展需求逐步擴展應(yīng)用。

針對瓶頸問題，業(yè)界也有很多例子可以參考。如果熱銷車型供不應(yīng)求，你的主要壓力是設(shè)備故障停機影響產(chǎn)能，那么你需要重點關(guān)注易損部件或關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)字化和預(yù)維護(hù)，比如沖壓工藝中的電機振動檢測與分析等，可以避免或減少停線造成的產(chǎn)能影響和直接經(jīng)濟損失;如果你的主要瓶頸問題在于車身質(zhì)量，那么數(shù)字化焊接質(zhì)量監(jiān)控就可以對包括焊帽尺寸、焊接電流等在內(nèi)的工藝參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)控，并可實時進(jìn)行智能化的調(diào)整，以達(dá)到穩(wěn)定可靠的最佳焊接質(zhì)量;如果你當(dāng)前的首要目標(biāo)是節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本，那么作為四大工藝中的能耗大戶，涂裝工藝中的數(shù)字化能源管理等，都會對企業(yè)降本增效帶來最直接的受益;如果多元化能源動力需要一條總裝線上生產(chǎn)N種車型，并且車型每年都在變化，甚至基于消費者個性化需求的汽車定制化生產(chǎn)成為重要需求，那么總裝線的柔性化、數(shù)字化則必不可少......

另外，在汽車行業(yè)，很多車企和零部件供應(yīng)商都是跨國企業(yè)，這些廠商在世界各地建有多家工廠，那么在標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的部署之下，只要用數(shù)字化的手段監(jiān)控并分析其中的一個工廠，其他工廠的同類問題都可以得到解決，數(shù)字化使得技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新的市場化效率大幅提升。

當(dāng)然，除了技術(shù)，工業(yè)4.0還必須同時考慮人的因素。自動化、數(shù)字化的目的不是替代人，而是與人更好地協(xié)作起來實現(xiàn)最終目標(biāo)。事實上，據(jù)德國政府發(fā)布的一項報告顯示，在交通、能源相關(guān)行業(yè)，數(shù)字化不僅不會減少工作崗位，反而會有增加——預(yù)計到2021年，會有4%～7%的崗位增加。人在數(shù)字化的過程中依然非常非常重要，只有將人與技術(shù)、人與產(chǎn)品、人與設(shè)備完美協(xié)調(diào)起來，整個體系才能發(fā)揮最大效能。

未來始于當(dāng)下

制造業(yè)的數(shù)字化勢不可擋，汽車行業(yè)的數(shù)字化又顯得更為迫切。一方面，汽車產(chǎn)品正在經(jīng)歷電氣化、智能化、輕量化等多種技術(shù)的顛覆性變革，另一方面，汽車市場正在逐步走向多品種、小批量甚至定制化的商業(yè)模式，因此，整個產(chǎn)業(yè)鏈都在重構(gòu)，價值鏈也將向后端轉(zhuǎn)移。想要靈活應(yīng)對各種紛繁變化，數(shù)字化是唯一的出路。

在這個創(chuàng)新激蕩的數(shù)字化時代，數(shù)據(jù)的血液會將汽車供應(yīng)鏈甚至整個物聯(lián)網(wǎng)的世界連成一個合體，各個系統(tǒng)之間的邊界將會在今后逐步變得越來越模糊，你中有我、我中有你。當(dāng)邊界在不知不覺間逐步消失，那正是數(shù)字化的偉大成功。

未來可期，當(dāng)然，重要的是你得始終有數(shù)字化的理念，并且向著工業(yè)4.0的正確方向開始行動。西門子汽車行業(yè)網(wǎng)站上有一行醒目的大字說的非常到位——“未來競爭優(yōu)勢始于當(dāng)下”!