推動(dòng)數(shù)字化企業(yè)發(fā)展
——西門子的工業(yè)4.0之路

本刊記者/宋慧欣

推動(dòng)數(shù)字化企業(yè)發(fā)展
——西門子的工業(yè)4.0之路

本刊記者/宋慧欣

自2010年開始，中國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)變革的呼聲日益高漲，無論從產(chǎn)業(yè)自身的升級，還是中國整體經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的角度來說，中國制造業(yè)的變革已經(jīng)成為中國乃至全球關(guān)注的焦點(diǎn)。與此同時(shí)，“工業(yè)4.0”也迅速成為了熱點(diǎn)話題。雖然這一概念最早源于德國，但它對于工業(yè)發(fā)展4個(gè)階段的定義，獲得了業(yè)界的廣泛認(rèn)可， “工業(yè)4.0”也因此成為了一個(gè)清晰可見的共同發(fā)展方向——工業(yè)發(fā)展至第4階段，將是數(shù)字化、互聯(lián)化、物聯(lián)化、智能化的集大成之作，無論是德國，還是中國，亦或是美國，均將向這一目標(biāo)邁進(jìn)，所不同的將是具體的技術(shù)路徑與執(zhí)行體系。在這一背景下，中國政府于2015年5月8日正式發(fā)布《中國制造2025》戰(zhàn)略，而“工業(yè)4.0”的核心目標(biāo)則成為它的一個(gè)重要基礎(chǔ)。

雖然基于“工業(yè)4.0”所描繪的遠(yuǎn)景日漸清晰，但對于當(dāng)前自動(dòng)化基礎(chǔ)參差不齊的中國制造業(yè)來說，顯然實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)不是能一蹴而就的事情，如何探索出一條適合自身的轉(zhuǎn)型升級之路成為關(guān)鍵所在。作為推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)過程電氣化、自動(dòng)化和數(shù)字化發(fā)展的全球領(lǐng)先專業(yè)廠商，西門子為中國工業(yè)企業(yè)指明了實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的切實(shí)之路。西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁、數(shù)字化工廠集團(tuán)總經(jīng)理王海濱表示，對于中國制造業(yè)來說，當(dāng)前所面臨的重要挑戰(zhàn)是提升生產(chǎn)效率、增加制造的靈活性、以及縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的必由之路便是工業(yè)數(shù)字化。

四大支柱支撐數(shù)字化企業(yè)理念

所謂“數(shù)字化”，其實(shí)不難理解。在數(shù)字化企業(yè)中，數(shù)字化工具嵌入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實(shí)施以及服務(wù)的整個(gè)價(jià)值鏈，給制造業(yè)帶來了巨大的變化。這里的每件產(chǎn)品都有自己的數(shù)據(jù)信息，貫穿研發(fā)、生產(chǎn)、物流的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)保存在數(shù)據(jù)平臺(tái)中。而工廠的運(yùn)行，正是基于這些數(shù)據(jù)和貫穿產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的控制、 管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無縫的信息互聯(lián)，打造出了所謂的“透明工廠”。

西門子成都工廠內(nèi)景

西門子一直致力于幫助中國客戶打造數(shù)字化企業(yè)，為中國工業(yè)的數(shù)字化之路保駕護(hù)航。結(jié)合中國制造業(yè)企業(yè)不同發(fā)展層次并存的現(xiàn)狀，西門子的數(shù)字化企業(yè)理念提供了相互支撐的四大支柱：建設(shè)數(shù)字化企業(yè)的起點(diǎn)及基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)與管理系統(tǒng)。要使整個(gè)價(jià)值鏈數(shù)字化，則需要應(yīng)用全面的工業(yè)軟件套件。西門子針對離散行業(yè)的數(shù)字化企業(yè)軟件套件以集成化合作平臺(tái)Teamcenter為基礎(chǔ)，融合了產(chǎn)品生命周期管理軟件（PLM）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）與全集成自動(dòng)化（TIA）。在工業(yè)通訊方面，需要部署通訊網(wǎng)絡(luò)以保證數(shù)據(jù)的收集和傳輸能夠在企業(yè)之間、生產(chǎn)設(shè)施以及車間設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)端到端的通訊。西門子能夠提供全系列的工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。生產(chǎn)型企業(yè)應(yīng)該采取措施以保證在工業(yè)環(huán)境下工廠和網(wǎng)絡(luò)的安全以及系統(tǒng)的完整性，而西門子的“縱深防御”理念涵蓋了工廠安全、網(wǎng)絡(luò)安全以及系統(tǒng)完整性。以特定行業(yè)的專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)提供基于數(shù)據(jù)的、數(shù)字化的增值服務(wù)，西門子提供了一系列基于數(shù)據(jù)的工業(yè)服務(wù)。

在剛剛結(jié)束的2015德國紐倫堡國際電氣自動(dòng)化系統(tǒng)及元器件展會(huì)（SPS IPC Drives）上，西門子以“邁向工業(yè)4.0—引領(lǐng)數(shù)字化企業(yè)進(jìn)程”為主題，聚焦涉及整個(gè)工業(yè)價(jià)值鏈各環(huán)節(jié)的硬件、軟件與服務(wù)的交互，全面展示實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)字化改造所需的四大支柱：軟件、通訊解決方案、安全概念和解決方案以及數(shù)字化服務(wù)。

此次展會(huì)的展臺(tái)經(jīng)理Heinz Eisenbeiss在展前新聞發(fā)布會(huì)上指出：“我們的目標(biāo)是加強(qiáng)客戶的競爭地位，幫助他們更快速、更靈活、更智能地開展生產(chǎn)。我們當(dāng)前所處階段的特點(diǎn)是，傳統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)在數(shù)字化日益強(qiáng)大的影響之下快速發(fā)展，而數(shù)字化是‘工業(yè)4.0’愿景的核心?！盓isenbeiss認(rèn)為，支持客戶投資面向未來的解決方案以確保逐步實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”所需的所有核心要素，均已被西門子產(chǎn)品系列所囊括。

此次展會(huì)上，除了產(chǎn)品和解決方案的集中展示，西門子以實(shí)際解決方案形式的特別展示讓參觀者對于數(shù)字化企業(yè)有了更為直觀的感受。西門子與費(fèi)斯托公司聯(lián)合開發(fā)的用于包裝及灌裝機(jī)的多搬運(yùn)器系統(tǒng)。通過利用博途（TIA Portal）進(jìn)行仿真和下游工程設(shè)計(jì)，能進(jìn)行高度靈活的貨物運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)最大限度的個(gè)性化。通過連接到云，該系統(tǒng)產(chǎn)生的所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)均可在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行無縫跟蹤和實(shí)時(shí)監(jiān)控。憑借這種能力，該展示成為從工程設(shè)計(jì)到實(shí)際運(yùn)行全面實(shí)現(xiàn)機(jī)器制造數(shù)字化的典范。展示的另一個(gè)成功案例是如今配電如何集成于實(shí)際運(yùn)行的數(shù)字化工業(yè)生產(chǎn)過程。通過利用Sivacon sicube 8MF1系列控制柜模型，參觀者可以體驗(yàn)“數(shù)字化雙胞胎”如何將虛擬控制柜設(shè)計(jì)與實(shí)際的生產(chǎn)自動(dòng)化結(jié)合起來。這里的配電集成于數(shù)字化環(huán)境是在三個(gè)層面進(jìn)行的：集成于融合大量軟件和數(shù)據(jù)的自動(dòng)化工程過程，通過具備通訊能力的設(shè)備和開放接口集成于工業(yè)自動(dòng)化，以及集成于使用能源數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)、組件和軟件的綜合能源效率概念。

以實(shí)踐夯實(shí)數(shù)字化企業(yè)

作為全球電氣及自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，西門子對于數(shù)字化企業(yè)理念的探索和踐行一直“快人一步”。建于1989年的西門子德國安貝格電子制造工廠是西門子打造數(shù)字化企業(yè)的第一個(gè)成功樣本，正是由這家工廠探索出其從傳統(tǒng)制造向數(shù)字制造轉(zhuǎn)型的技術(shù)線路。而2013年落成的西門子成都工廠更成為西門子在中國打造的第一座真正意義上的數(shù)字化工廠。其實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造過程的高度數(shù)字化和互聯(lián)，通過在整個(gè)價(jià)值鏈中集成IT系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、市場和銷售等所有環(huán)節(jié)在內(nèi)的高度復(fù)雜的全生命周期的自動(dòng)化控制和管理。成都工廠以突出的數(shù)字化、自動(dòng)化、綠色化、虛擬化等特征定義了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，是“數(shù)字化企業(yè)”中的典范。

而隨著中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的深入發(fā)展，西門子的數(shù)字化企業(yè)理念日漸被中國制造業(yè)用戶所接受，迎來越來越多的“用武之地”。

百威英博（ABInBev）是全球領(lǐng)先的啤酒生產(chǎn)商。在中國，百威英博擁有40多家啤酒工廠，遍布湖北、黑龍江、福建等10多個(gè)省區(qū)。武漢工廠是百威英博在中國的標(biāo)桿企業(yè)。為了滿足不斷增長的市場需求，百威英博武漢工廠在2012年6月開始對糖化、發(fā)酵和過濾車間原有的17臺(tái)上位機(jī)中的西門子BRAUMAT軟件升級至更新的版本，并且發(fā)酵工段的4臺(tái)S5 CPU也升級至S7。緊接著，工廠開始建設(shè)新的糖化和發(fā)酵生產(chǎn)線，并全部使用BRAUMAT過程控制系統(tǒng)。BRAUMAT是西門子專門面向食品飲料等過程行業(yè)開發(fā)的全集成控制系統(tǒng)。它具有強(qiáng)大的批次管理和配方管理功能。自1977年推向市場以來，全球已有數(shù)以百計(jì)的啤酒廠利用BRAUMAT來控制其釀酒工藝。

西門子成都工廠輕松高效的數(shù)字化生產(chǎn)線

品質(zhì)保障，最重要的是在于工藝控制的穩(wěn)定性。在糖化和發(fā)酵過程中，時(shí)間、溫度、壓力、濃度、電導(dǎo)率等眾多參數(shù)都需要精確、穩(wěn)定地進(jìn)行控制。通過生產(chǎn)過程的標(biāo)準(zhǔn)化，配方參數(shù)控制方式和時(shí)間順序優(yōu)化，BRAUMAT能確保產(chǎn)品質(zhì)量的高度穩(wěn)定。此外BRAUMAT還大大提高了操作效率，在操作員人數(shù)不變的情況下，仍然能夠滿足新增生產(chǎn)線的運(yùn)行需求。利用BRAUMAT完善的批次報(bào)表功能，以及趨勢和報(bào)警記錄、操作記錄系統(tǒng)，各生產(chǎn)訂單及其完整配方，以及工序等相關(guān)數(shù)據(jù)都能全部記錄和歸檔。這樣工廠可以從任何的最終產(chǎn)品追溯到整個(gè)生產(chǎn)過程，為食品安全提供了保障。另外，BRAUMAT可記錄1年或多年來整個(gè)生產(chǎn)過程中所有設(shè)備的運(yùn)行狀況，例如設(shè)備啟停和閥門開關(guān)次數(shù)，以及相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行和閥門打開的時(shí)間。這給設(shè)備維修和更換提供了量化的依據(jù)。

國內(nèi)啤酒市場規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)，消費(fèi)者的口味也在不斷多樣化。百威英博武漢工廠面向整個(gè)中國市場，需要具有對多個(gè)產(chǎn)品系列的生產(chǎn)進(jìn)行靈活安排和實(shí)施的能力。對于不同的產(chǎn)品需求，BRAUMAT系統(tǒng)在其特有的配方/訂單管理系統(tǒng)中通過靈活、直觀的圖形化配方編輯和基于批次的訂單管理予以實(shí)現(xiàn)。工藝工程師可以方便地修改工藝參數(shù)、定制生產(chǎn)流程、調(diào)試和生產(chǎn)全新的產(chǎn)品。BRAUMAT為百威英博武漢工廠糖化和發(fā)酵車間提供了直觀易用的配方系統(tǒng)，并符合國際標(biāo)準(zhǔn)ISA-S88.01。操作員在控制室即可監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程。配方系統(tǒng)采用圖形方式顯示各單元的狀態(tài)信息（如糖化鍋），操作更為簡單便捷。直觀高效的對話框輸入，極大簡化了操作步驟與配方添加。此外，簡單便捷的操作機(jī)制有效確保了工廠控制的高度安全。

通過系統(tǒng)升級和釀造擴(kuò)建，該工廠的年產(chǎn)能從40萬噸大幅提高至80萬噸。2013年，百威英博對其全球200多家工廠進(jìn)行評比，考核生產(chǎn)效率、質(zhì)量、物流效率等指標(biāo)，武漢工廠綜合排名第1。

2014年10月，在世界輪胎裝備制造領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位的青島軟控股份有限公司率先開始在行業(yè)內(nèi)踐行“數(shù)字化工廠”的概念，西門子作為軟控的戰(zhàn)略合作伙伴，全力支持軟控在輪胎行業(yè)的數(shù)字化制造業(yè)務(wù)，為其提供最新電氣化、自動(dòng)化及數(shù)字化產(chǎn)品。

西門子助力青島軟控打造數(shù)字化工廠

西門子助力百威英博武漢工廠實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)

數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)是要將工廠的現(xiàn)場數(shù)據(jù)、底層執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信息采集上來，為控制層所用，繼而為企業(yè)管理層提供參考——這就是工廠大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。要達(dá)到數(shù)字化工廠的目標(biāo)，就需升級現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)。更穩(wěn)定、更靈活、更高效、更開放的PROFINET完美地滿足這一需求。

PROFINET是已經(jīng)入選國家推薦標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。其具有強(qiáng)大的傳輸能力，從以往以KB/s為計(jì)算單位的傳輸提升到高達(dá)100MB/s，其高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋憩F(xiàn)有利支持了工廠數(shù)字化的新要求；網(wǎng)絡(luò)更加靈活，支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以允許多種技術(shù)協(xié)議同時(shí)進(jìn)行，還具有實(shí)時(shí)的無線通訊能力；克服了復(fù)雜的工廠環(huán)境下普遍存在的電磁干擾問題，在工業(yè)生產(chǎn)中，PROFINET小于1us的抖動(dòng)精度，令數(shù)據(jù)的傳輸更加穩(wěn)定，且時(shí)鐘頻率極為精準(zhǔn)，增強(qiáng)了生產(chǎn)的確定性；通過PROFINET自帶的診斷功能，可以幫助用戶快速找尋到設(shè)備故障點(diǎn)，從而在設(shè)備出現(xiàn)問題之后進(jìn)行維護(hù)，最大限度減少停機(jī)時(shí)間，將經(jīng)濟(jì)損失降到最低；開放性大幅提升，從而成為可以無縫集成其他總線技術(shù)的新利器。

以PROFINET為樞紐，基于企業(yè)生產(chǎn)管理平臺(tái)的核心控制，數(shù)據(jù)的處理能力將得到盡情釋放，軟控的管理者完全可以對橡膠制造工廠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)警；基于大數(shù)據(jù)、根據(jù)數(shù)據(jù)波動(dòng)，設(shè)備具備自診斷功能，總是在將壞未壞之時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，將其上報(bào)給服務(wù)方，工程技術(shù)人員可在遠(yuǎn)程完成維修；設(shè)備在生產(chǎn)過程中，能夠進(jìn)行生產(chǎn)的自糾正，通過自適應(yīng)算法進(jìn)行調(diào)整，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

借助統(tǒng)一的PROFINET介質(zhì)，不僅可以幫助軟控提高生產(chǎn)水平，而且可以完成企業(yè)的精益化管理。與此同時(shí)，軟控股份也在籌劃建設(shè)自己的數(shù)據(jù)中心。未來，通過PROFINET串聯(lián)，企業(yè)的生產(chǎn)管理平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的電子數(shù)據(jù)管理和信息集成，并與PLM、MES、ERP等系統(tǒng)對接，實(shí)現(xiàn)全制造環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通，在生產(chǎn)與企業(yè)管理層面全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

近日，西門子的“數(shù)字化企業(yè)”項(xiàng)目捷報(bào)頻傳。與中國本土工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司達(dá)成協(xié)議，雙方將在數(shù)字化制造領(lǐng)域建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，西門子將全力支持新松在數(shù)字化制造方面的業(yè)務(wù)發(fā)展，為其提供最新的自動(dòng)化、電氣化、數(shù)字化產(chǎn)品以及相關(guān)支持、培訓(xùn)和售后服務(wù)；攜手國內(nèi)最大的半潛式鉆井平臺(tái)制造基地?zé)熍_(tái)中集來福士海洋工程有限公司共同打造的“DP3閉環(huán)數(shù)字實(shí)驗(yàn)室”正式揭牌，并簽署新一階段戰(zhàn)略合作協(xié)議，將為其提供海洋鉆井行業(yè)最新、最高精尖的技術(shù)支持，以幫助其保持行業(yè)領(lǐng)先地位；全球領(lǐng)先的鋁合金汽車零配件制造商中信戴卡股份有限公司宣布西門子中標(biāo)其美國有限公司的制造執(zhí)行系統(tǒng)等數(shù)字制造解決方案。西門子將為中信戴卡提供打造數(shù)字化企業(yè)所必需的數(shù)字化企業(yè)軟件套件：以西門子集成化合作平臺(tái)Teamcenter為基礎(chǔ)，融合了產(chǎn)品生命周期管理軟件（PLM）、全集成自動(dòng)化（TIA）與制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），及相關(guān)的電氣及信息化工程服務(wù)和技術(shù)支持；與中國煤化工行業(yè)最大的技術(shù)服務(wù)供應(yīng)商賽鼎工程有限公司簽訂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，雙方將強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手打造煤化工領(lǐng)域的“工業(yè)4.0”解決方案。西門子為過程工業(yè)所提供的從一體化工程到一體化運(yùn)營的解決方案將在賽鼎得到全面應(yīng)用，并為賽鼎的數(shù)字化之路保駕護(hù)航。

顯然，隨著2015年《中國制造2025》的正式發(fā)布，中國制造業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程已然提速，而西門子將成為中國制造業(yè)數(shù)字化發(fā)展之路的強(qiáng)大后盾。