西门子做数字化的引领者

文/顾硕

西门子做数字化的引领者

文/顾硕

西门子（中国）有限公司数字化工厂集团工厂自动化总经理卫岳歌（Joerg Westerholt）

想象一下，当你要购买一辆汽车，你希望在款式和功能上有更多的选择，甚至希望它与众不同，但你一定不希望这样的私人订制花费过多的费用。众所周知，设计一辆汽车至少要数万张图纸，随便改动轻微一处就会牵一发而动全身。然而今天，通过软件可以模拟整个产品的研发环节，从设计、组装，甚至到测试，所有工作都能在一台电脑上完成，这一程序能够模拟真实环境的压力、温度等各种参数，让设计立即投入生产。之后研发平台会和生产系统对接，把数据分享到各个环节。

这就是数字化，它彻底改变了设计、测试、仿真、规划、工程、实施、服务等整个价值链，不仅是生产，从前端到后端的所有环节都将通过双向数据流集成在一个平台上。数字化车间的建立是未来人工智能得以实现的基础，工厂将具有独立思考和分析的能力，定制化的汽车可以很快展现在你面前。

而这只是数字化的一个开始……

数字化的引领者

在2015汉诺威工业博览会上，西门子宣布为应对“工业4.0”带来的挑战，已经开始在不同业务领域提供面向数字化未来的产品和解决方案。

实现数字化转型所需的四大基石是数字化企业软件套件、工业通信网络、自动化安全和面向特定业务的工业服务。依托这四大基石，制造业企业将能实现更快速、更灵活的增值过程，从而能更好地迎合不同用户的需求，并针对新的市场需求快速做出响应，以更轻松地开发全新业务模式。尽管各工业企业面临着不同的行业需求，但所有企业都面临着相同的核心挑战：缩短产品上市时间、提高灵活性和效率，同时达到更高的质量标准。

“从设计到最终批量生产原本是一个漫长的过程，但是数字化可以完全实现在虚拟环境中建立模型，然后再去验证和仿真，使产品上市周期大大缩短。而数字化最核心的优势就是能够使原来大批量生产的过程变得高度柔性与灵活。”西门子（中国）有限公司数字化工厂集团工厂自动化总经理卫岳歌（Joerg Westerholt）解释道。

记者了解到这样一个案例。2010年，中信戴卡研发设计院开始采用西门子Teamcenter等PLM软件平台，用于研发和试制。目前，中信戴卡秦皇岛总部和浙江宁波分厂年产能均达220万件的三条新轮毂压铸线，全部采用了西门子的一体化工程软件平台TIA博途，以及西门子全新一代高级控制系统Simatic S7-1500 PLC。与中信戴卡的传统生产线相比较，新型轮毂生产线可以实现1人管理12个机台，书面文件几乎为零，换型调整的工作时间缩短了90％，工程整体效率提高30％，不良产品率降低30％，将生产灵活性发挥到了极致。

卫岳歌坦言，数字化是一个过程，而不是一个简单的产品。用户对数字化的不同认知源于他们自身不同的需求和不同的技术基础，数字化的价值正是来自于他们的需求。西门子始终致力于帮助用户实现数字化愿景。

创新的主导者

在2016年的德国汉诺威工业博览会上，西门子以“博大精深，同心致远——引领数字化企业进程”为主题，全面展示了西门子丰富的产品线，涵盖电气化、自动化、数字化等领域的产品与解决方案，以及配电、自动化和驱动技术、工业软件等方面的众多创新。

采访中，卫岳歌特别强调：“西门子是全球工业自动化市场的主导者。我们拥有超过50年的工业自动化经验，我们不仅希望成为市场的主导者，更希望成为创新的主导者。”随后，卫岳歌颇具兴致地介绍了在2016年德国汉诺威工业博览会上所发布的新产品。

西门子全新推出全集成自动化软件TIA博途V14版本，有助于设备制造商缩短产品上市时间，并提高最终用户的生产力。西门子丰富了TIA博途V14工程平台，为用户带来一系列全新的数字化企业功能，可充分满足“工业4.0”的要求。

基于云平台的工程设计是全新的特点，通过博途云服务，工程师的笔记本电脑中可以不安装博途，而通过远程桌面的方式在私有云端进行项目编程组态，并通过云连接器将项目下载到远程或者就地的PLC中。博途云可以大大降低对笔记本的硬件配置要求，同时全公司在云平台中工作，可以提高公司的标准化管理。另一个新功能是PLCSim Advanced（PLC高级仿真器），提供了面向仿真软件的接口，譬如工厂仿真（Plant Simulation）和过程仿真（Process Simulate）等软件。通过PLCSim Advanced用户可以为Simatic S7-1500控制器仿真一个数字化双胞胎，以实现高效的虚拟调试。受助于HMI设备的自动代码生成和同步功能，通过ProDiag选项，用户可以在最大限度降低配置和可视化成本的情况下，实现详尽的工厂和机器监控。ProDiag可以检测用户进程中的错误，并在显示设备上提供关于这些错误的类型、位置和原因的信息，以及关于如何纠正错误的数据。TIA博途V14中继承了Simatic能源套件，集成大量控件，可轻松实现对控制系统的能源参数进行测量、分析及显示，大大提高了工程效率。卫岳歌谈道：“TIA博途中简易的工程实现方式，将有助于打造完整的数字自动化，如数字化规划、集成化工程和透明化操作等。除‘数字化企业软件套件’内的PLM（产品生命周期管理）和MES（制造执行系统）产品外，对于应用着西门子系列工业软件阔步走向“工业4.0”的企业而言，TIA博途是数字化企业的一个重要组成部分。”

西门子进一步壮大了其SIMATIC S7-1500高级控制器产品家族的阵容。全新发布的运动控制器S7-1500T CPU，进一步完善了SIMATIC S7-1500 的产品线。卫岳歌补充说道：“最新加入SIMATIC经典系列的S7-1500T控制器主要应用于运动控制领域，它将所有高级运动控制功能与普通逻辑控制功能集成到一个硬件平台。1500T的一大亮点是可以完全集成于TIA博途中，无需再使用额外的工具对其配置、组态等，对工程效率而言是一个很大的提升。1500T CPU家族还包含了一款安全控制器，可在同一个控制器中集成逻辑控制、安全功能，及强大的运动控制功能，从而帮助用户节省大量的工程时间，缩短产品上市时间。”

除了创新的产品，西门子还在此次汉诺威展会上向观众展示了虚拟世界与现实世界是如何融合成一个更灵活、更高可用性的互联网“生态系统”。在这个生态系统内，离散工业和过程工业均可获益于开发数据、生产数据以及供应商数据的全面集成。制造企业可以有选择地满足单个用户的需求，更加迅速地响应市场要求，也更容易制定全新的商业模型。不论是大型企业还是中小型创新企业，在实现“工业4.0”的过程中都可以获得西门子适宜的支持与服务。

安全的推动者

西门子的数字化企业理念提供了相互支撑的四大支柱，其中重要的一项就是全面的自动化安全。显然，西门子非常重视安全问题。

P R O F I s a f e是由P I国际组织（PROFIBUS and PROFINET International）提出加载在PPROFIBUS和PROFINET通信协议基础上的故障安全行规，实现了故障安全通信和标准通信共存于同一根电缆上，简化了设备、工程设计并降低了安装成本。

2015年12月16日，中国国家标准化委员会正式批准基于PPROFIBUS DP和PROFINET I/O的功能安全通信行规——PROFIsafe为推荐性国家标准，标准号为GB/T 20830-2015。这是国内首个成为国家推荐性标准的功能安全通信行规，安全通信标准的发布将推动我国制造业向更加智能化和全面自动化的方向快速发展。西门子作为PROFIsafe技术的主要推动者，提供了完整的功能安全解决方案，涵盖安全型PLC、驱动、I/O和传感器等。

卫岳歌表示，中国政府一直在倡导企业的转型升级，强调制造业要从数量向质量转变。PROFIsafe实际上是从功能安全的角度，帮助企业用户通过采用此技术提高产品质量。而保证质量的前提先要保证设备的安全性。该标准将在中国展开本地化开发、测试与应用，并帮助中国用户提升包括灵活性和效率在内的全面竞争力。

与此同时，PROFIsafe成为推荐性国家标准对于中国工业功能安全的发展具有重要意义，为中国在工业功能安全领域向世界先进水平的迈进奠定基础。“在过去的6个月，我们已经看到中国用户对安全的需求愈发明显，特别是对于人、环境和设备的保护。同时，也已经有中国用户有兴趣开发PROFIsafe的基础设备。”卫岳歌告诉记者。

信息安全亦是近几年非常重要的话题，西门子将信息安全归为三大类：其一，工厂安全，包括对未经授权的人员阻止其访问、物理上防止对关键部件的访问。其二，网络安全，指包括采用防火墙等技术对办公网与自动化控制网络之间、自动化控制网络与自动化控制网络之间进行分区和隔离。其三，系统完整性，包括对自动化控制设备与网络操作员进行认证；在自动化控制组件中集成访问控制机制。针对这些问题，西门子凭借“纵深防御”理念，确保工厂得到全面保护，防止来自内部和外部的网络攻击。从工厂的管理层到执行层，从访问权限到版权保护，所有层级必须同时保护。

据了解，工业信息安全也是TIA博途的一个关键组成部分，所有的SIMATIC都经过严格的安全测试，该安全解决方案所提供的不仅仅是西门子的产品，还包括了系统解决方案以及咨询服务。在过去的几年中，西门子与许多组织和企业一起，为ISA99和IEC62443等标准的制定与推广做出了贡献。同时，西门子也与200多家从事信息安全工作的企业合作，通过这些合作确保在短时间内可以快速找到并消除漏洞，尽可能地将受影响的用户公司的损失降到最低。

2016年，西门子与Intel Security扩大合作，保护工业自动化系统免受日益猖獗的网络安全威胁。西门子专家将防毒软件、白名单与安全信息和事件管理（SIEM）等Intel Security解决方案纳入工厂信息安全服务的框架。这些工具专为及时检测安全事件而设计，使西门子专家能够第一时间通知设备操作人员，采取对策。两家公司汇集其工业自动化与网络安全领域的专业知识，为工厂提供多种产品及服务，最大限度降低网络安全风险，同时提高系统可用性。

世界著名作家、大思想家斯宾塞·约翰逊曾说过：唯一不变的就是变化本身。这句话同样适用于今天的工业制造业。卫岳歌认为，无论是德国所倡导的“工业4.0”还是中国提出的《中国制造2025》，种种概念背后揭示的是同一个核心问题——变化。从追求数量到追求质量的变化过程中，中国制造业的市场在变化，中国用户的需求同样也在变化。而对于西门子，在其中面对的最大挑战则是如何更为紧密地与用户进行合作，适应并满足用户需求的变化。“我们希望能够帮助用户更快、更好地找到适合他们实现数字化制造的方法，助其逐步迈向‘工业4.0’，这是对我们的挑战，亦是我们未来主要的工作方向。”卫岳歌十分坚定的口吻让记者对西门子引领数字化进程充满了信心。