西門子做數字化的引領者

文/顧碩

西門子做數字化的引領者

文/顧碩

西門子（中國）有限公司數字化工廠集團工廠自動化總經理衛岳歌（Joerg Westerholt）

想象一下，當你要購買一輛汽車，你希望在款式和功能上有更多的選擇，甚至希望它與眾不同，但你一定不希望這樣的私人訂制花費過多的費用。眾所周知，設計一輛汽車至少要數萬張圖紙，隨便改動輕微一處就會牽一發而動全身。然而今天，通過軟件可以模擬整個產品的研發環節，從設計、組裝，甚至到測試，所有工作都能在一臺電腦上完成，這一程序能夠模擬真實環境的壓力、溫度等各種參數，讓設計立即投入生產。之后研發平臺會和生產系統對接，把數據分享到各個環節。

這就是數字化，它徹底改變了設計、測試、仿真、規劃、工程、實施、服務等整個價值鏈，不僅是生產，從前端到后端的所有環節都將通過雙向數據流集成在一個平臺上。數字化車間的建立是未來人工智能得以實現的基礎，工廠將具有獨立思考和分析的能力，定制化的汽車可以很快展現在你面前。

而這只是數字化的一個開始……

數字化的引領者

在2015漢諾威工業博覽會上，西門子宣布為應對“工業4.0”帶來的挑戰，已經開始在不同業務領域提供面向數字化未來的產品和解決方案。

實現數字化轉型所需的四大基石是數字化企業軟件套件、工業通信網絡、自動化安全和面向特定業務的工業服務。依托這四大基石，制造業企業將能實現更快速、更靈活的增值過程，從而能更好地迎合不同用戶的需求，并針對新的市場需求快速做出響應，以更輕松地開發全新業務模式。盡管各工業企業面臨著不同的行業需求，但所有企業都面臨著相同的核心挑戰：縮短產品上市時間、提高靈活性和效率，同時達到更高的質量標準。

“從設計到最終批量生產原本是一個漫長的過程，但是數字化可以完全實現在虛擬環境中建立模型，然后再去驗證和仿真，使產品上市周期大大縮短。而數字化最核心的優勢就是能夠使原來大批量生產的過程變得高度柔性與靈活。”西門子（中國）有限公司數字化工廠集團工廠自動化總經理衛岳歌（Joerg Westerholt）解釋道。

記者了解到這樣一個案例。2010年，中信戴卡研發設計院開始采用西門子Teamcenter等PLM軟件平臺，用于研發和試制。目前，中信戴卡秦皇島總部和浙江寧波分廠年產能均達220萬件的三條新輪轂壓鑄線，全部采用了西門子的一體化工程軟件平臺TIA博途，以及西門子全新一代高級控制系統Simatic S7-1500 PLC。與中信戴卡的傳統生產線相比較，新型輪轂生產線可以實現1人管理12個機臺，書面文件幾乎為零，換型調整的工作時間縮短了90％，工程整體效率提高30％，不良產品率降低30％，將生產靈活性發揮到了極致。

衛岳歌坦言，數字化是一個過程，而不是一個簡單的產品。用戶對數字化的不同認知源于他們自身不同的需求和不同的技術基礎，數字化的價值正是來自于他們的需求。西門子始終致力于幫助用戶實現數字化愿景。

創新的主導者

在2016年的德國漢諾威工業博覽會上，西門子以“博大精深，同心致遠——引領數字化企業進程”為主題，全面展示了西門子豐富的產品線，涵蓋電氣化、自動化、數字化等領域的產品與解決方案，以及配電、自動化和驅動技術、工業軟件等方面的眾多創新。

采訪中，衛岳歌特別強調：“西門子是全球工業自動化市場的主導者。我們擁有超過50年的工業自動化經驗，我們不僅希望成為市場的主導者，更希望成為創新的主導者。”隨后，衛岳歌頗具興致地介紹了在2016年德國漢諾威工業博覽會上所發布的新產品。

西門子全新推出全集成自動化軟件TIA博途V14版本，有助于設備制造商縮短產品上市時間，并提高最終用戶的生產力。西門子豐富了TIA博途V14工程平臺，為用戶帶來一系列全新的數字化企業功能，可充分滿足“工業4.0”的要求。

基于云平臺的工程設計是全新的特點，通過博途云服務，工程師的筆記本電腦中可以不安裝博途，而通過遠程桌面的方式在私有云端進行項目編程組態，并通過云連接器將項目下載到遠程或者就地的PLC中。博途云可以大大降低對筆記本的硬件配置要求，同時全公司在云平臺中工作，可以提高公司的標準化管理。另一個新功能是PLCSim Advanced（PLC高級仿真器），提供了面向仿真軟件的接口，譬如工廠仿真（Plant Simulation）和過程仿真（Process Simulate）等軟件。通過PLCSim Advanced用戶可以為Simatic S7-1500控制器仿真一個數字化雙胞胎，以實現高效的虛擬調試。受助于HMI設備的自動代碼生成和同步功能，通過ProDiag選項，用戶可以在最大限度降低配置和可視化成本的情況下，實現詳盡的工廠和機器監控。ProDiag可以檢測用戶進程中的錯誤，并在顯示設備上提供關于這些錯誤的類型、位置和原因的信息，以及關于如何糾正錯誤的數據。TIA博途V14中繼承了Simatic能源套件，集成大量控件，可輕松實現對控制系統的能源參數進行測量、分析及顯示，大大提高了工程效率。衛岳歌談道：“TIA博途中簡易的工程實現方式，將有助于打造完整的數字自動化，如數字化規劃、集成化工程和透明化操作等。除‘數字化企業軟件套件’內的PLM（產品生命周期管理）和MES（制造執行系統）產品外，對于應用著西門子系列工業軟件闊步走向“工業4.0”的企業而言，TIA博途是數字化企業的一個重要組成部分。”

西門子進一步壯大了其SIMATIC S7-1500高級控制器產品家族的陣容。全新發布的運動控制器S7-1500T CPU，進一步完善了SIMATIC S7-1500 的產品線。衛岳歌補充說道：“最新加入SIMATIC經典系列的S7-1500T控制器主要應用于運動控制領域，它將所有高級運動控制功能與普通邏輯控制功能集成到一個硬件平臺。1500T的一大亮點是可以完全集成于TIA博途中，無需再使用額外的工具對其配置、組態等，對工程效率而言是一個很大的提升。1500T CPU家族還包含了一款安全控制器，可在同一個控制器中集成邏輯控制、安全功能，及強大的運動控制功能，從而幫助用戶節省大量的工程時間，縮短產品上市時間。”

除了創新的產品，西門子還在此次漢諾威展會上向觀眾展示了虛擬世界與現實世界是如何融合成一個更靈活、更高可用性的互聯網“生態系統”。在這個生態系統內，離散工業和過程工業均可獲益于開發數據、生產數據以及供應商數據的全面集成。制造企業可以有選擇地滿足單個用戶的需求，更加迅速地響應市場要求，也更容易制定全新的商業模型。不論是大型企業還是中小型創新企業，在實現“工業4.0”的過程中都可以獲得西門子適宜的支持與服務。

安全的推動者

西門子的數字化企業理念提供了相互支撐的四大支柱，其中重要的一項就是全面的自動化安全。顯然，西門子非常重視安全問題。

P R O F I s a f e是由P I國際組織（PROFIBUS and PROFINET International）提出加載在PPROFIBUS和PROFINET通信協議基礎上的故障安全行規，實現了故障安全通信和標準通信共存于同一根電纜上，簡化了設備、工程設計并降低了安裝成本。

2015年12月16日，中國國家標準化委員會正式批準基于PPROFIBUS DP和PROFINET I/O的功能安全通信行規——PROFIsafe為推薦性國家標準，標準號為GB/T 20830-2015。這是國內首個成為國家推薦性標準的功能安全通信行規，安全通信標準的發布將推動我國制造業向更加智能化和全面自動化的方向快速發展。西門子作為PROFIsafe技術的主要推動者，提供了完整的功能安全解決方案，涵蓋安全型PLC、驅動、I/O和傳感器等。

衛岳歌表示，中國政府一直在倡導企業的轉型升級，強調制造業要從數量向質量轉變。PROFIsafe實際上是從功能安全的角度，幫助企業用戶通過采用此技術提高產品質量。而保證質量的前提先要保證設備的安全性。該標準將在中國展開本地化開發、測試與應用，并幫助中國用戶提升包括靈活性和效率在內的全面競爭力。

與此同時，PROFIsafe成為推薦性國家標準對于中國工業功能安全的發展具有重要意義，為中國在工業功能安全領域向世界先進水平的邁進奠定基礎。“在過去的6個月，我們已經看到中國用戶對安全的需求愈發明顯，特別是對于人、環境和設備的保護。同時，也已經有中國用戶有興趣開發PROFIsafe的基礎設備。”衛岳歌告訴記者。

信息安全亦是近幾年非常重要的話題，西門子將信息安全歸為三大類：其一，工廠安全，包括對未經授權的人員阻止其訪問、物理上防止對關鍵部件的訪問。其二，網絡安全，指包括采用防火墻等技術對辦公網與自動化控制網絡之間、自動化控制網絡與自動化控制網絡之間進行分區和隔離。其三，系統完整性，包括對自動化控制設備與網絡操作員進行認證；在自動化控制組件中集成訪問控制機制。針對這些問題，西門子憑借“縱深防御”理念，確保工廠得到全面保護，防止來自內部和外部的網絡攻擊。從工廠的管理層到執行層，從訪問權限到版權保護，所有層級必須同時保護。

據了解，工業信息安全也是TIA博途的一個關鍵組成部分，所有的SIMATIC都經過嚴格的安全測試，該安全解決方案所提供的不僅僅是西門子的產品，還包括了系統解決方案以及咨詢服務。在過去的幾年中，西門子與許多組織和企業一起，為ISA99和IEC62443等標準的制定與推廣做出了貢獻。同時，西門子也與200多家從事信息安全工作的企業合作，通過這些合作確保在短時間內可以快速找到并消除漏洞，盡可能地將受影響的用戶公司的損失降到最低。

2016年，西門子與Intel Security擴大合作，保護工業自動化系統免受日益猖獗的網絡安全威脅。西門子專家將防毒軟件、白名單與安全信息和事件管理（SIEM）等Intel Security解決方案納入工廠信息安全服務的框架。這些工具專為及時檢測安全事件而設計，使西門子專家能夠第一時間通知設備操作人員，采取對策。兩家公司匯集其工業自動化與網絡安全領域的專業知識，為工廠提供多種產品及服務，最大限度降低網絡安全風險，同時提高系統可用性。

世界著名作家、大思想家斯賓塞·約翰遜曾說過：唯一不變的就是變化本身。這句話同樣適用于今天的工業制造業。衛岳歌認為，無論是德國所倡導的“工業4.0”還是中國提出的《中國制造2025》，種種概念背后揭示的是同一個核心問題——變化。從追求數量到追求質量的變化過程中，中國制造業的市場在變化，中國用戶的需求同樣也在變化。而對于西門子，在其中面對的最大挑戰則是如何更為緊密地與用戶進行合作，適應并滿足用戶需求的變化。“我們希望能夠幫助用戶更快、更好地找到適合他們實現數字化制造的方法，助其逐步邁向‘工業4.0’，這是對我們的挑戰，亦是我們未來主要的工作方向。”衛岳歌十分堅定的口吻讓記者對西門子引領數字化進程充滿了信心。