“工業(yè)4.0”概念2013年悄然進入中國，2014年得到廣泛熱議，2015年又該如何落地，想必這是全行業(yè)、全社會都尤為關(guān)注的。眾所周知，工業(yè)4.0分為三大主題：智能工廠、智能生產(chǎn)和智能物流。
目前看來，德國汽車行業(yè)作為制造業(yè)中技術(shù)含量、智能化程度較高，產(chǎn)業(yè)集中度較高的代表，能夠成為工業(yè)4.0的前沿陣地，如寶馬、奔馳、大眾、博世等公司都紛紛試水工業(yè)4.0。其中，寶馬萊比錫工廠作為寶馬公司在德國技術(shù)最先進、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展都走在最前列的汽車工廠，可以看作是最具4.0工廠味道的代表之一。
寶馬選址萊比錫的主要原因
萊比錫位于德國東部的萊比錫盆地中央，得益于便利的地理位置及聞名的商貿(mào)線路，其成為今日德國最重要的工業(yè)重鎮(zhèn)之一。
近年來，越來越多的大型企業(yè)加速遷往萊比錫。2006年，亞馬遜（Amazon）在萊比錫新開物流中心,占地超過7公頃。2010年，加拿大未來電子（Futuacre Eletronic）在萊比錫北部建立了一個歐洲物流中心，為整個歐洲供應元部件。不過，更值得一提的還屬汽車產(chǎn)業(yè)，目前寶馬與保時捷都在萊比錫設立工廠。隨著一系列汽車巨頭的入駐，萊比錫不僅遵循歐盟向東擴張的策略，也在國際市場扮演著物流中轉(zhuǎn)站的重要角色。
如今，寶馬的物流網(wǎng)絡已能從德國直接輻射至中國市場。在萊比錫工廠生產(chǎn)組裝的各種寶馬車型，通過萊比錫的物流網(wǎng)絡，經(jīng)過俄羅斯，輻射整個亞歐大陸，最后來到中國。
除了地理優(yōu)勢外，萊比錫的專業(yè)物流園區(qū)也極具誘惑力。該物流園區(qū)由12個單元組成，每個節(jié)點都設有功能齊全的裝備，如連續(xù)裝卸系統(tǒng)、傳送帶、推車傳送系統(tǒng)等將整個園區(qū)連接起來，園區(qū)內(nèi)可輕松完成裝卸、分揀、配送、倉儲和裝運等一系列物流操作。另外，整個物流園區(qū)的每個建筑單元內(nèi)部都有道路交通系統(tǒng)，并至少配備兩個入口作為功能分區(qū)，每個建筑單元早已裝好通信系統(tǒng)與消防系統(tǒng)，可以讓企業(yè)“拎包入住”。
由此看出，寶馬選擇萊比錫主要歸為六大理由：理想的第三方運輸中轉(zhuǎn)站、活躍的市場環(huán)境、24小時不間斷的機場、高效的物流網(wǎng)絡、強大的汽車產(chǎn)業(yè)、專業(yè)的熟練勞動力與低成本土地。
寶馬汽車公司投資13億歐元建造的萊比錫工廠于2005年正式投產(chǎn)。2006年，萊比錫工廠下線了第10萬臺寶馬3系轎車。2010年，成功下線了第100萬臺寶馬1系轎車。進入2013年，萊比錫工廠開啟全新電動時代，開始生產(chǎn)寶馬i系列電動汽車。2014年，寶馬最新款2系運動轎車也在萊比錫正式投產(chǎn)。
萊比錫工廠的物流創(chuàng)新
寶馬萊比錫工廠的整體設計思路十分創(chuàng)新，作為核心的中央大樓因其設計創(chuàng)新性而榮獲2005年德國建筑獎。為能靈活應對未來需求，寶馬在萊比錫設計出了最可持續(xù)和高效靈活的生產(chǎn)與物流模式。與中國傳統(tǒng)的標準廠房設計不同，圍繞中央大樓建設的三大核心生產(chǎn)區(qū)域（即車身車間、噴涂車間和總裝車間）呈現(xiàn)出不規(guī)則排列(圖1)。
貫穿占地面積40000 m2的中央大樓核心區(qū)域天花板上方的是一個空中走廊，其由一個有600臺輸送機的懸掛式輸送系統(tǒng)組成，主要用于連接焊裝、涂裝和總裝3個車間。該系統(tǒng)可將原始車身從車身車間輸送到車身倉庫，再送至噴涂車間，之后再將其送回車身倉庫，最后從車身倉庫送至總裝車間。另外，車身倉庫被設計為一個混裝倉庫，已噴涂車身和原始車身都被暫存于此。
鑒于車身穿梭于空中走廊的創(chuàng)新設計，使得主要辦公區(qū)和生產(chǎn)車間兩者能夠相互滲透、融為一體，讓工廠整體感更強，甚至在員工食堂和會議室也能看到實時的車身輸送過程和訂單不同階段；這讓各生產(chǎn)區(qū)域之間實現(xiàn)了高效互聯(lián)，使車身輸送過程做到一覽無余。由此，寶馬的工程師們可以在車間或是走廊、甚至餐廳的任何地方，實時跟蹤訂單狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和調(diào)整生產(chǎn)進度，讓人與工廠實現(xiàn)完美融合。
在萊比錫工廠，每天約有一萬立方米的材料被輸送至各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為確保物流的高效、精益、低庫存，所要運輸?shù)牟牧媳仨氃谡_時間以正確的順序到達相應地點，這就需要高效精準的物流系統(tǒng)以及和供貨商之間的密切配合。
寶馬的生產(chǎn)計劃主要按照客戶訂單來制定，零部件供應商會按照生產(chǎn)訂單按序供貨，供應商與生產(chǎn)之間的JIT生產(chǎn)模式，也因總裝車間獨特的梳狀結(jié)構(gòu)建筑設計得到更加充分的實施。運送不同零組件的貨車可直接開至離裝配線最近的區(qū)域，部件進廠后可直接送至相應工位完成組裝，與先入庫再二次配送上線的傳統(tǒng)物流方式相比，節(jié)省了大量庫存和不必要的作業(yè)時間。這種創(chuàng)新的物流模式，不僅縮短了生產(chǎn)和物流供應的距離，也為未來的生產(chǎn)線擴展、引入新技術(shù)打下了良好的基礎，以最小的投資成本實現(xiàn)高效集成。
寶馬汽車的“工業(yè)4.0”之路
寶馬萊比錫工廠因在精益管理方面的卓越成就，而多次榮獲德國及歐洲權(quán)威機構(gòu)頒發(fā)的“精益和綠色管理獎”和“最佳工廠”等獎項，這些都得益于萊比錫工廠在靈活生產(chǎn)、可持續(xù)資源利用、企業(yè)精益管理等方面的持續(xù)創(chuàng)新。
在寶馬始終提供高品質(zhì)產(chǎn)品的背后，正是有一套高效靈活的生產(chǎn)物流體系作為支撐。該工廠經(jīng)理表示“寶馬永遠是為客戶及自己的員工著想，質(zhì)量永遠是我們的最高優(yōu)先級”。從2014年7月開始，萊比錫工廠開始1系和2系車型串行生產(chǎn)，有時候，更是需要1系、2系和X1多款車型在一條生產(chǎn)線混合生產(chǎn)。由于寶馬萊比錫工廠繁忙的業(yè)務需求，工廠人員近年來持續(xù)增加。2014年7月，萊比錫工廠共有4000名員工，其中1400名都是2011-2014年間新加入的。
標準化、模塊化和數(shù)字化的產(chǎn)品設計是實現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎，這一點在寶馬萊比錫工廠能夠得到充分印證。寶馬1系和2系車型同屬一個平臺，為此可以共用同一生產(chǎn)線，且裝配時的大部分組件也是通用的。通過選配不同模塊（如汽車電子單元）、不同車體顏色，靈活生產(chǎn)出滿足不同客戶需求的差異化車型，讓模組的數(shù)量大大簡化。而實現(xiàn)小批量、多品種定制化混線生產(chǎn)的重要前提就是標準化，同樣，模塊化和數(shù)字化為此生產(chǎn)模式提供了更多可能。
正因為如此，寶馬萊比錫工廠目前不僅能做到多種車型按訂單生產(chǎn)和混線生產(chǎn)，還能在不損失生產(chǎn)節(jié)拍和品質(zhì)的前提下，實現(xiàn)每臺下線車型都能滿足大規(guī)模定制的市場需求，即每一臺寶馬汽車可以根據(jù)客戶的意愿生產(chǎn)出來，這一點很符合工業(yè)4.0的特性之一。
1.傳統(tǒng)工藝 經(jīng)典傳承
一臺經(jīng)典的寶馬汽車在萊比錫工廠“從無到有”，會經(jīng)過沖壓車間、車身車間、涂裝車間和總裝車間四個階段。
沖壓車間負責將汽車鋼板精美塑形，這是萊比錫工廠的生產(chǎn)起點。約100米長的沖壓線可生產(chǎn)不同車型需要的絕大多數(shù)車身部件，包括車架側(cè)部件、車門、車頂及引擎蓋等。車間里的伺服高速沖壓機達到了萬噸級，是全球同級別沖壓機中技術(shù)最先進、速度最快的。數(shù)百片鋼板在車身車間被焊接組成車身，超過5000個焊點足以確保車身的堅固性。車間機器人數(shù)量約有800臺，是萊比錫工廠里自動化程度最高的車間(圖2)。
涂裝車間主要擔負兩大職責：確保白車身不染塵埃和為白車身著色，并確保車身光澤晶亮持久。在這里，每臺車都需要噴涂最為環(huán)保的四層水性車漆。頭兩層漆主要為防止腐蝕和提供不受環(huán)境影響的最佳保護。待四層噴涂完成后，每輛車就有了不同的個性，繽紛色彩足以滿足客戶的不同需求（圖3）。
寶馬之所以能根據(jù)客戶需求定制出獨一無二的產(chǎn)品，總裝車間發(fā)揮了重要作用。在車輛組裝過程中，工人按照客戶訂單進行定制化組裝，這就對物流提出了更高要求，必須按序?qū)⑺璁a(chǎn)品準確送至生產(chǎn)線上。由于實現(xiàn)了模塊化的組件設計，裝配線上幾乎不會出現(xiàn)兩輛完全一樣的車型。在產(chǎn)品交付用戶前，還要經(jīng)過嚴苛的檢測，只有符合寶馬質(zhì)量標準后，才能離開萊比錫。
2.寶馬開啟全新電動時代
寶馬萊比錫工廠作為世界上最先進、可持續(xù)的汽車工廠之一，在汽車產(chǎn)業(yè)逐漸步入電動時代的今天，也力爭成為電動汽車產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍者。2013年9月，萊比錫工廠正式投產(chǎn)寶馬電動汽車i3，2014年5月，寶馬i8相繼投產(chǎn)。除了推出全新的i系列電動車型外，寶馬也力爭在新車型的生產(chǎn)工藝上有所創(chuàng)新。
寶馬用于生產(chǎn)i系列車型的車間與傳統(tǒng)汽車制造工藝有很大不同。由于i系列的車身主要采用碳纖維強化塑料（以下簡稱CFRP），CFRP生產(chǎn)車間相當于傳統(tǒng)的沖壓車間，制造出的CFRP部件按照覆蓋件和結(jié)構(gòu)件分別運送至噴涂車間和車身車間。用于表面的覆蓋件在噴涂車間完成顏色噴涂，結(jié)構(gòu)件在車身車間完成拼接成型，最后在總裝車間完成整車裝配。值得一提的是，雖然仍有噴涂車間，但因為采用全新材料，相比傳統(tǒng)鋼制車身的防銹工序，省去了清洗、磷化及電泳等前處理工序。i系列的噴涂車間，只會對覆蓋件進行噴涂處理，工序的簡化極大減少了能源的消耗。
以寶馬i8為例，整個車身結(jié)構(gòu)按材料可分為兩部分，一是CFRP材料的車身，另一是車頭處的鋁合金支架總成。在車身車間拼接成型后，車身抵達總裝車間完成最后的裝配工序。車身抵達總裝線的第一道工序是安裝車頂。CFRP材質(zhì)的車頂與同材質(zhì)車身采用粘合方式進行固定，兩者依靠夾具貼合30分鐘后即可保持粘合狀態(tài)。
在夾具輔助車頂粘合期間，裝配人員會完成整車線束的鋪設工作，每包線束對應一輛車。第一個工位的裝配工作結(jié)束后，撤掉車頂夾具送至第二個工位，而后依次完成儀表臺、座椅、車門、內(nèi)飾等安裝。最后是合車工位，即車身與包括動力系統(tǒng)、電池及懸架在內(nèi)的車底總成完成裝配（圖4）。
對于一款電動汽車，動力總成和電池安裝于車底的金屬框架中，不僅起到托盤的作用，在被動安全方面，也對電池及車身起到重要的保護作用。待所有裝配工序完畢后，同樣是將車輛駛離裝配線進入質(zhì)檢環(huán)節(jié)。由于在最后一個工位的裝配過程中，一直在給電池充電，所以車輛能以電動模式在車間內(nèi)移動，這樣也省去了車間內(nèi)的尾氣回收系統(tǒng)。由于寶馬i系列車型在生產(chǎn)過程對環(huán)保的杰出貢獻，2013年12月，寶馬萊比錫工廠被授予LEED（領(lǐng)先能源與環(huán)境設計）金獎。
3.全球最可持續(xù)的汽車工廠
截止2013年，寶馬集團已連續(xù)8年成為全球最具可持續(xù)發(fā)展力的汽車制造商，這得益于寶馬一直致力于研發(fā)環(huán)保車型，不斷采用新技術(shù)，持續(xù)降低汽車制造工藝中對資源消耗和環(huán)境的影響。在萊比錫工廠，從環(huán)保無污染的生產(chǎn)流程, 到不斷研發(fā)低能耗的新能源汽車，再到實施各種綠色回收項目，寶馬始終在公司運營過程中將資源利用率最大化，將可持續(xù)發(fā)展貫穿于整個價值鏈。
萊比錫工廠做到最大限度自然采光，將電能使用降至最低。因為萊比錫天氣不算太炎熱，只需解決供暖問題即可，而工廠內(nèi)部供暖主要來自于附近發(fā)電廠排出的“廢氣”。由于工廠采用的是柔性生產(chǎn)方式，按照訂單生產(chǎn)可以靈活調(diào)節(jié)產(chǎn)能，避免不必要的資源浪費。
寶馬i系列車型的生產(chǎn)過程更將環(huán)保做到極致。廠房與其他常規(guī)車型不在一起，i系列生產(chǎn)所需的電能全部來源于工廠旁的四個大型風機（圖1）。i系列作為寶馬最新的電動車型，在汽車設計、研發(fā)、生產(chǎn)、能源利用乃至舊車回收再利用的整個閉環(huán)汽車生命周期都做到了環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。
寶馬給中國制造業(yè)的啟示
當前，德國汽車制造業(yè)已率先進入工業(yè)4.0時代。其從產(chǎn)品設計到生產(chǎn)制造、供應鏈管理，全程實現(xiàn)了智能裝配、智能生產(chǎn)配送和智能供應鏈調(diào)度。
縱觀中國，制造業(yè)一直作為我國優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，但近年來，中國制造卻面臨“前后夾擊”的布局。一方面，東南亞國家憑借更廉價的勞動力，吸引了在中國的外資企業(yè)轉(zhuǎn)移產(chǎn)能；另一方面，歐美國家重振制造業(yè)，造成在華的外資高端制造業(yè)回流。中國制造業(yè)發(fā)展多年，仍徘徊于產(chǎn)業(yè)鏈中低端，轉(zhuǎn)型升級將成為當前中國制造業(yè)必須的抉擇。從這一角度看，中國制造企業(yè)更應抓住機遇實現(xiàn)崛起?！吨袊圃鞓I(yè)發(fā)展綱要(2015-2025)》被譽為“中國版工業(yè)4.0規(guī)劃”，主要借鑒德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略，有的放矢地推動中國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造，促進工業(yè)化和信息化深度融合，加快中國從制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)型步伐。
工業(yè)4.0時代下，客戶需求個性化，產(chǎn)品創(chuàng)新周期縮短，生產(chǎn)節(jié)拍加快，這不僅是生產(chǎn)型企業(yè)面臨的重要課題，也是對支撐生產(chǎn)的物流產(chǎn)業(yè)提出的巨大挑戰(zhàn)。不僅要求單體設備是智能的，且設備之間還要實現(xiàn)互聯(lián)互通，滿足智能生產(chǎn)和智能物流要求，進而打造智能工廠、實現(xiàn)智能制造。在此方面，德國弗勞恩霍夫物流研究院(Fraunhofer IML，簡稱德國物流研究院)作為歐洲最具權(quán)威的物流規(guī)劃和應用研究機構(gòu)，一直不斷引領(lǐng)全球物流技術(shù)裝備業(yè)的發(fā)展，將新技術(shù)和解決方案的研發(fā)與應用作為業(yè)務核心，其也是德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的倡導者之一。
在寶馬萊比錫項目上，德國物流研究院榮譽院長庫恩教授帶領(lǐng)的專業(yè)團隊在工廠選址、物流集貨、廠區(qū)規(guī)劃等方面給予了寶馬大量技術(shù)支持。此外，德國物流研究院還在萊比錫物流園區(qū)規(guī)劃和設計方面給予了專業(yè)支持，并對萊比錫地區(qū)物流潛力進行了專業(yè)評估。
與國內(nèi)常見的四四方方廠區(qū)規(guī)劃不同，德國物流研究院對于寶馬萊比錫工廠“堅持順向規(guī)劃原則”，先明確業(yè)務流程，再選擇技術(shù)設備，最后確定適合的建筑形態(tài)，以此保證項目規(guī)劃的成功。創(chuàng)新的物流規(guī)劃方案，確保了產(chǎn)業(yè)鏈運轉(zhuǎn)順暢，讓寶馬供應鏈的效率顯著提高，物流成本大大降低。更重要的是，成就了寶馬高效靈活、智能化、個性化的汽車生產(chǎn)模式。
