縫合一頭面向未來的大象

丁海驁

“如果把未來能體現工業4.0理念、智能制造的工廠，比喻成一頭大象，那么實際上現在大象的腿、耳朵、身體……各個部分從某種程度上來講已經存在了，我們要做的事情是對每一個部分進行提升，進而，完成不同的部件之間的完美融合。”王海濱，西門子（中國）有限公司執行副總裁、西門子大中華區數字化工業集團總經理在2021年1月的媒體溝通會上，為制造業企業的數字化升級總結出了一條“大象理論”。

王海濱認為：對于企業用戶而言，現在設計部門的CAD工具、制造部門的機器設備和ERP系統、IT部門的IT基礎設施、以及供應鏈部門的各種相應的工具，這些都是這頭大象目前所具有的構成身體組成部分的組件，如果想要將這些組件拼合縫制成一頭完整大象——建設一家體現工業4.0理念，實現智能制造的工廠——企業則需要兩個核心步驟：第一步是數字化提升，第二步是數字融合——前者是通過統一的數字化規則，為企業各個業務部門提供了整合的標準；后者則是通過數字化手段，實現企業全部數據的互聯互通。

從某種程度上，“大象理論”強調的是數字化對于未來企業的價值和作用，同時，對于分布在各個業務節點上的傳統自動化、電氣化硬件和軟件系統，“大象理論”則通過更容易實現的數字化工具和邏輯進行統一管理，最終實現以數字驅動。“只有融合，才能形成更高水平的智能化，工廠才能變得更加智慧、智能。”王海濱說。

事實上，正在為工業企業提供實踐“大象理論”的西門子數字化工業集團，也同樣在經歷自身的業務數字化轉型過程，也同樣正在“縫合一頭面向未來的大象”。

作為已經擁有174年歷史的工業巨頭，在過去的百多年時間里，憑借其提供的自動化系統、過程控制系統等傳統優勢的技術和產品，西門子在工業自動化領域始終是當之無愧的領導者。直到2007年，西門子收購UGS成為今天的西門子數字化工業軟件，開始踏足工業軟件領域。

2018年4月，西門子集合了原來數字化工廠集團和過程工業與驅動集團的絕大部分業務，組成了西門子數字化工業集團，將擁有傳統優勢的工廠自動化業務、過程自動化業務、運動控制業務，以及面向數字化時代的工業軟件和服務業務都整合到同一部門。如何將數字化能力最大程度地融入到所有西門子工業集團的各個業務線當中，并真正從技術、產品、服務等方面融合各個業務模塊的能力，為終端工業企業用戶賦能，就成為西門子數字化工業集團要“縫合的大象”。

“西門子是一家能夠提供端到端產品和解決方案的工業軟件公司，我們從產品制造，到產品生產規劃，到生產執行，到高效和安全生產，全部都是通過工業軟件把整個制造業涵蓋在一個Xcelerator之內。”梁乃明，西門子數字化工業軟件全球高級副總裁兼大中華區董事總經理在接受采訪時認為，從14年前收購UGS開始，實際上西門子就已經意識到，“在未來，軟件將會定義硬件，數字化將對未來發揮關鍵作用”，因此在過去的十四、五年里，西門子不斷地提升數字化的能效和工藝，“在西門子正在投建的最新的南京數字化工廠，整個工廠的數字化雙胞胎應用、仿真多學科的運算……這些都是應用西門子工業集團的核心工業軟件所提供的核心競爭力。”

事實上，作為距離“數字化”最近的部門，正是西門子數字化工業軟件部門為西門子數字化工業集團“縫合大象”提供了最初的方法論和必要的工具。其中，數字化雙胞胎可以被理解為是西門子提出的用以“縫合大象”的方法論。

從產品層來看，數字化雙胞胎是利用包括西門子數字化工業軟件的SIMATIC IT、PLM、MES和NX等軟件系統，構建一套完整的、與現實世界互相對應的數字化模型，通過在虛擬的數字化世界當中充分模擬、分析和比較現實世界的物理場景，利用模型之間理想化的“孿生”特征，以數據的形式驅動現實世界的電氣和自動化裝置等硬件設備，從而實現虛擬世界對現實世界的驅動。而如果從業務邏輯層面講，數字化雙胞胎則是提供了一個將西門子傳統優勢的工業自動化硬件業務與數字化緊密連接的模型。

“我們的核心價值主張和技術路線，就是通過數字化技術打造三個數字化雙胞胎：第一，在產品研發環節，建立企業所要生產、制造的產品數字化雙胞胎；在準備制造階段，圍繞工藝、制造路線、生產線等制造環節打造生產數字化雙胞胎；當產品和產線投入使用時，在實際表現性能方面要建立性能數字化雙胞胎。”王海濱談到的西門子數字化工業集團的技術路徑，實際上已經將自身業務按照數字化雙胞胎在不同業務場景當中的價值，進行了更進一步的明確定義，從而為西門子數字化工業集團的傳統優勢業務提供了明確的數字化進階的方向。

真正將西門子數字化工業集團所有業務嚴密精準縫合在一起，將三個數字化雙胞胎進行融合，為企業用戶提供真正數據互聯互通能力的，是2016年4月，西門子在德國漢諾威工業博覽會上正式發布的工業云平臺MindSphere：其一端聯系來自虛擬世界的Xcelerator，另一端直達接近西門子傳統自動化業務、來自現實世界的設備層，包括工業設備、傳感器和執行器……MindSphere真正實現了在數字化雙胞胎中的數據與業務的融合，從而讓自動化硬件真正具有了融入數字化環境的能力。

在數字化雙胞胎和MindSphere的“縫合”下，西門子數字化工業集團傳統業務的數字化能力得到了最大程度的提升，各種帶有明顯“數字化標簽”的企業應用大量出現：2020年，全球第一臺完全基于網絡的PCS neo應用在中國落地；污水處理RTLS技術（實時定位技術）在貴陽成功應用；預測性維護系統SiePA成功在中國石化青島煉油化工有限責任公司完成部署；從產品開發開始就使用數字化雙胞胎方法來實現的最新一代數字化原生數控系統SINUMERIK ONE、專門應用于物流行業的G115D分布式驅動系統問世……

“互聯互通的背后需要工業軟件、底層基礎自動化的數據，并在運行過程中對數據的采集，要用到工業互聯網、云的技術，以及邊緣計算結合的方案等。”王海濱強調，在西門子數字化工業集團內部，各個部門都不會閉門造車，而是著眼于客戶的需求，由需求拉動研發，基于同樣的產品邏輯和技術軌跡，實現西門子數字化工業集團這頭大象能夠以一個完整統一的形象，為終端用戶賦能：“這是我們應該實現的模式。”

寫在最后

無論是對于應用企業，還是對于西門子數字化工業集團，如何匯聚力量，協調一致，都是成長過程中必須解決的問題。數字雙胞胎和工業云平臺，既為西門子數字化工業集團提供了整合業務的方法論和工具，同樣，也為廣大的應用企業提供了進一步實踐數字化工廠的最佳實踐。

在接受筆者采訪過程中，梁乃明透露，2021年，西門子數字化工業軟件將正式推出一個MindSphere的私有云版本：“用戶可以在阿里云上建立一個虛擬的私人賬戶，也可以把整個MindSphere搬到企業的數據中心中，在內部的網絡環境下運行。”他認為這將成為工業云在中國市場上的一個關鍵節點：從此工業用戶將正式進入廣泛應用工業云的階段：“私有云是一個行業前哨，從私有云應用就會慢慢進入混合云應用階段，到最后就真的變成一個SaaS——這就是最終的一個目標和整個行業的未來。”