西門子：通向工業(yè)4.0之路
[導(dǎo)讀]
一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)從引入市場、挖掘價(jià)值、到實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，往往要經(jīng)過三年的周期。這一趨勢似乎對工業(yè)4.0的實(shí)現(xiàn)也不例外。2015年西門子在德國漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式提出了&qu
一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)從引入市場、挖掘價(jià)值、到實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，往往要經(jīng)過三年的周期。這一趨勢似乎對工業(yè)4.0的實(shí)現(xiàn)也不例外。2015年西門子在德國漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式提出了"邁向工業(yè)4.0 - 引領(lǐng)數(shù)字化企業(yè)進(jìn)程"的主題，時(shí)隔三年，西門子在2018年漢諾威揭開了全面實(shí)施數(shù)字化企業(yè)的序幕。
實(shí)現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)正當(dāng)時(shí) 在今年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)西門子3500平米的展臺上，布滿了"實(shí)現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)--正當(dāng)時(shí)！"的醒目標(biāo)語，時(shí)刻提醒著人們工業(yè)4.0已進(jìn)入了應(yīng)用階段。選擇在這個(gè)時(shí)候提出"正當(dāng)時(shí)"，西門子股份公司管理委員會(huì)成員何睿祺（Klaus Helmrich）認(rèn)為，"數(shù)字化企業(yè)理念已經(jīng)成熟，并且我們有足夠的應(yīng)用和客戶實(shí)例來佐證，這也是我們廣大用戶共同的發(fā)展趨勢。"
更高的靈活性、更短的上市時(shí)間、更高的效率以及質(zhì)量，是工業(yè)4.0對制造企業(yè)提出的要求。據(jù)羿戓制造所了解，今天，工業(yè)化的趨勢不再是大批量生產(chǎn)，而是小批量、個(gè)性化定制生產(chǎn)，但同時(shí)生產(chǎn)成本要求與大批量生產(chǎn)無異。來自西門子的數(shù)據(jù)顯示，為生產(chǎn)人們所需要的產(chǎn)品，50%的費(fèi)用以及時(shí)間被用于生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)劃中。
通過產(chǎn)品、生產(chǎn)、和性能這三大數(shù)字化雙胞胎，重新定義端到端的過程，西門子能夠幫助制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期閉環(huán)，加快產(chǎn)品上市的周期，降低生產(chǎn)設(shè)計(jì)和維護(hù)的成本。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)生產(chǎn)過程中的靈活安排、柔性制造，包括可以通過新產(chǎn)品導(dǎo)入或者是通過不同批次的生產(chǎn)來實(shí)現(xiàn)更大的靈活性，確保生產(chǎn)質(zhì)量可被持續(xù)追溯和改進(jìn)，最終保證了整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效率在不斷地提高。
在本屆漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，西門子以新能源汽車行業(yè)為例，展示了數(shù)字化解決方案是如何提升設(shè)計(jì)的靈活性和汽車制造效率的。通過NX、TIA、TecnomaTIx等軟件平臺，"我們可以幫助客戶縮短50%的上市時(shí)間，98%的自動(dòng)化設(shè)備包括機(jī)器人可以在辦公桌上進(jìn)行編程，這樣可以節(jié)省寶貴的時(shí)間，最重要的我們可以預(yù)測99%潛在的出錯(cuò)點(diǎn)。" 何睿祺說，所有的這一切都可以通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析來解決。
為了進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工程階段的效率，西門子研發(fā)出了創(chuàng)新的AutomaTIon Designer，通過它可以自動(dòng)生成PLC代碼，而在過去需要軟件工程師非常繁冗地編寫。"在虛擬世界，我們現(xiàn)在就可以完成所謂的虛擬調(diào)試。" 西門子股份公司數(shù)字化工廠集團(tuán)CEO Jan Mrosik說，從原來只是仿真過程，到通過仿真過程形成了實(shí)際運(yùn)營中的操作代碼，這是一個(gè)相當(dāng)大的進(jìn)展。將設(shè)計(jì)方案無縫接入自動(dòng)化設(shè)備，能夠提升整個(gè)工作流程30%的工程效率。 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新商業(yè)模式 基于大數(shù)據(jù)分析的工業(yè)4.0將為傳統(tǒng)制造企業(yè)帶來全新的商業(yè)模式，例如日漸興起的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺。如果在五年前，工程師想在手機(jī)App Store 上下載一個(gè)應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)控工廠里電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，你一定覺得他是天方夜譚。而現(xiàn)在，只需下載一個(gè) Sidrive IQ應(yīng)用，一切將變得輕而易舉。
SIDRIVE IQ是一個(gè)西門子在本次漢諾威展出的最新的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)字化平臺，是Mindsphere上的一個(gè)App，可通過MindSphere評估驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。它能夠?yàn)楣S和設(shè)備用戶提供針對已安裝驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)透明度，簡化機(jī)隊(duì)管理并優(yōu)化維修服務(wù)。除了SIDRIVE IQ之外，在全新的MindSphere 3.0平臺中，你還可以找到幾十個(gè)功能各異的MindsApps。
西門子在本次漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上設(shè)立了700平米的展廳，重點(diǎn)展示了基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere 3.0版本，以及MindSphere World合作伙伴的最新應(yīng)用。此外，作為MindSphere Open Space Challenge（MindSphere開放空間挑戰(zhàn)）的一部分，外部開發(fā)者與初創(chuàng)公司將攜手進(jìn)行開放式合作，共同創(chuàng)造基于MindSphere的新型客戶解決方案和商業(yè)模式。
與2.0版本相比，MindSphere 3.0版本選用了亞馬遜AWS云服務(wù)替代之前SAP提供的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，并在開放性和分析性能方面做了更多擴(kuò)展。"MindSphere的一大目標(biāo)是確保我們能支持不同的基礎(chǔ)架構(gòu)。"Mrosik說。接下來會(huì)發(fā)布Mindsphere在微軟Azure云平臺上的應(yīng)用，并與中國市場的本地云平臺積極展開合作。
"與MindSphere的互聯(lián)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新商業(yè)模式的基礎(chǔ)之一。"何睿祺表示。Mindsphere3.0具有廣泛的連接選項(xiàng)，可連接我們的機(jī)器設(shè)備甚至整個(gè)工廠到數(shù)字化世界來使用他們的數(shù)據(jù)。"通過開放的編程接口，西門子可以同我們的合作伙伴以及來自于不同領(lǐng)域的用戶一起進(jìn)行Mindsphere云的應(yīng)用程序的開發(fā)。這不僅僅是一種數(shù)字化服務(wù)的新的業(yè)務(wù)模式，而且是我們和我們合作伙伴直接在Mindsphere上共同營造一個(gè)全新的生態(tài)環(huán)境。"
為了進(jìn)一步促進(jìn)平臺提供者、平臺用戶以及終端客戶三者之間相互尊重的緊密合作，西門子在今年早些時(shí)候成立了MindSphere World全球用戶組織，截至目前已有包括西門子在內(nèi)的18家企業(yè)加入，其中不乏KUKA、INDEX、Festo、Eisenmann等知名企業(yè)。談到MindSphere從2016年推出以來的變化，西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁、過程工業(yè)與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)總經(jīng)理林斌表示，最明顯的變化就是今年展出的MindSphere應(yīng)用比去年增加了很多，客戶對如何應(yīng)用也更加關(guān)注。可預(yù)見的是，接入AWS和Azure云服務(wù)的Mindsphere平臺，未來或?qū)⒂瓉鞟pp開發(fā)的快速增長期。 實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的未來技術(shù) "產(chǎn)業(yè)集成--連接與協(xié)作"是2018年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)的主題，自動(dòng)化與能源技術(shù)、IT 平臺以及人工智能之間的相互協(xié)同正在推動(dòng)著工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，如何攜手合作、不斷挖掘數(shù)字化和創(chuàng)新技術(shù)的巨大潛力？何睿祺表示，未來西門子將在三個(gè)領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展，其一是邊緣計(jì)算，其二是增材制造，其三是新的通訊技術(shù)。
在邊緣計(jì)算方面，本次展會(huì)西門子推出了面向未來的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用Siemens Industrial Edge，這一邊緣計(jì)算解決方案可以使用戶更好的控制和分析數(shù)據(jù)，并從其擴(kuò)展功能和出色的現(xiàn)場性能中獲益。Industrial Edge包括Edge Management、 Edge Devices 和 Edge Apps三部分。用戶可以從西門子以及第三方供應(yīng)商處獲得Edge App，也可以根據(jù)個(gè)人需求開發(fā)自己的Edge App。Industrial Edge支持MindSphere的云傳輸協(xié)議。未來，它還將支持消息隊(duì)列遙測傳輸（MQTT），使數(shù)據(jù)傳輸更安全和有效。
借助Industrial Edge，西門子為用戶提供了縮小傳統(tǒng)本地?cái)?shù)據(jù)處理與基于云計(jì)算數(shù)據(jù)處理之間差距的機(jī)會(huì)，以滿足個(gè)性化需求。"現(xiàn)在我們讓客戶來決定設(shè)備或者邊緣設(shè)備運(yùn)行的內(nèi)容，以及云端里的內(nèi)容，客戶可以根據(jù)自己的行業(yè)專長來決定將哪些數(shù)據(jù)上傳到云端，哪些數(shù)據(jù)上傳到邊緣設(shè)備中。" 何睿祺說。目前，西門子的Sinumerik和SimaTIc系列產(chǎn)品已可以實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算的功能。
隨著人們對個(gè)性化定制產(chǎn)品的需求增加，增材制造也成為了制造業(yè)未來發(fā)展的重點(diǎn)。在漢諾威展期間，西門子CEO凱颯(Joe Kaeser)親手將一雙使用了3D打印技術(shù)的阿迪達(dá)斯跑鞋送給德國總理默克爾。這款跑鞋是由阿迪達(dá)斯位于巴伐利亞全新的速度工廠生產(chǎn)的。借助西門子的"數(shù)字化雙胞胎"，該企業(yè)實(shí)現(xiàn)了由過去大批量生產(chǎn)到現(xiàn)在的小批量定制生產(chǎn)的快速轉(zhuǎn)變。
展會(huì)同期，西門子還宣布推出了增材制造網(wǎng)絡(luò)（Additive Manufacturing Network），這是一種全新的在線協(xié)作平臺和開放的生態(tài)系統(tǒng)，旨在為全球制造業(yè)提供工業(yè)3D打印的按需設(shè)計(jì)、工程專業(yè)知識、數(shù)字工具和生產(chǎn)能力。據(jù)悉，西門子是全球唯一一家涵蓋增材制造價(jià)值鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的集成式軟件和硬件解決方案的供應(yīng)商，在新的增材制造網(wǎng)絡(luò)平臺上，還將引入像知名3D打印企業(yè)Stratasys這樣的戰(zhàn)略合作伙伴，共同實(shí)現(xiàn)增材制造的工業(yè)化愿景。
工業(yè)4.0的應(yīng)用對數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率和實(shí)時(shí)性提出了更高的要求，工業(yè)通訊技術(shù)也需要不斷進(jìn)行數(shù)字化升級，因此具有高度確定性和可靠性的時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)TSN也越來越受到工業(yè)用戶的關(guān)注。TSN的可靠性為汽車、機(jī)械工程和食品飲料等行業(yè)的自動(dòng)化應(yīng)用提供了顯著的優(yōu)勢。即使在極端的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載下，TSN也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備之間更強(qiáng)大、可靠和標(biāo)準(zhǔn)化的以太網(wǎng)通信?！ ∧壳埃琓SN的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)逐漸成熟，西門子和其他制造商都在積極擴(kuò)展他們現(xiàn)有的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)以包含新的標(biāo)準(zhǔn)。Profinet網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施未來將會(huì)逐步升級，集成基本的TSN技術(shù)。作為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的第一步，西門子在漢諾威工博會(huì)上展示了基于TSN的OPC UA PubSub在控制層級的應(yīng)用。據(jù)Mrosik介紹，西門子在今年年底前也會(huì)發(fā)布第一款支持TSN標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。
西門子大中華區(qū)首席執(zhí)行官赫爾曼
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