西門子代理商 烏魯木齊西門子代理商 烏魯木齊西門子代理商

隨著虛擬世界中生成的信息流入實際生產過程，全新的生產環境由此誕生。在智能工廠，由機器構成的團體將自行組織，供應鏈將自動相互協調，半成品可將下一道工序所需數據發送給負責將其變成商品的機器。在所有這些發展中，西門子都將扮演重要角色。

從計算機到生產線，新技術不斷縮短從虛擬設計到實際生產的周期。

歐洲和美國打算大幅提升工業產值。德國媒體大肆報道制造業的下一個發展階段，稱之為朝著智能工廠演進的根本性變革，甚至宣稱第四次工業革命即將到來。18世紀，蒸汽機的發明和手工業的機械化掀起了*次工業革命。20世紀初，批量生產技術的運用拉開了第二次工業革命的大幕。過去幾十年來，面向自動化生產工藝的電子系統和計算機技術開創了第三次工業革命。那么，我們是否瀕臨第四次工業革命——Industry 4.0的邊緣呢？對此，西門子公司戰略主管Peter Herweck顯得更為冷靜，“這一變革時期可能持續20年左右，從今天的觀點看，其結果將是革命性的，但其中將涉及到許多個發展階段。”

雖然如此，專家認為，相比于如今的工廠，未來的生產工廠的智能化程度將高得多。這樣的智能將通過使用微型化處理器、存儲裝置、傳感器和發送器來實現，這些裝置將被嵌入幾乎所有機器、半成品和材料以及用于組織數據流的智能工具和新型軟件中。所有這些創新將使產品和機器能夠相互通信并交換命令。換言之，未來的工廠將在很大程度上自行優化和控制其制造工序。然而，專家也認為，在這之前還有很長一段路要走。

不過，這絲毫不會削弱這一趨勢。德國聯邦政府已撥出近2億歐元資金用于幫助行業協會、研究機構和企業制定實施戰略。美國政府也極為重視創新制造戰略的制定，并計劃拿出高達10億美元資金建立一個覆蓋全國研究機構和企業的網絡。政府部門負責提供無處不在的寬帶網絡，工業界需要及時地將數據標準化和傳輸協議系統部署到位。

在智能工廠，機器可以在很大程度上自行組織，但最終決策仍需由人來做出。

西門子工業戰略主管Marion Horstmann是向德國政府提供有關高科技戰略意見的科學家與工商界高管組織研究聯盟中的西門子代表，他認為，“實現Industry 4.0目標需要我們解決介質和數據傳輸方面的大量不連續性問題”。該聯盟創造了“Industry 4.0”這個術語。除德國之外的其他工業化國家雖未普遍使用這一術語，但不可改變的事實是，盡可能降低生產經營成本、提高靈活性和加快創新周期也是這些國家的共同目標。

德國希望成為引領這一趨勢的弄潮兒，許多政府和企業領導認為，當前形勢對德國企業成為信息物理系統（CPS）的*供應商非常有利。“信息物理系統”是國際上用于描述源自軟件、傳感器、處理器和通信技術等的“Industry 4.0”概念的術語之一。德國國家科學與工程院（acatech）認為，該新型制造工序將使工業生產率提高30%。正如德國國家科學與工程院所指出的那樣，CPS不僅將*改變生產方式，還將在交通和醫療領域引發一場變革。

Herweck表示，“西門子將在這一過程中扮演關鍵角色，因為我們是自動化技術和工業軟件系統的全球*供應商。”西門子已經蓄勢待發。Horstmann指出，過去幾年來，西門子每一次收購軟件公司都是出于整合和進一步開發實現Industry 4.0所需的所有技術專長的戰略考慮。他說：“多年來，西門子一直在擴張其與行業IT系統有關的業務。”

專家喜歡將Industry 4.0系統內的生產活動比喻為在一個大市場上，機器提供服務，并實時與產品交換信息。德國人工智能研究中心（DFKI）與包括西門子在內的20個工業與研究合作伙伴在德國Kaiserslautern聯合創辦的一座智能工廠，演示了信息物理系統在實際應用中的運轉方式。這座試點工廠利用皂液瓶來演示產品與制造機器之間的通信方式：每個空皂液瓶底部都貼有射頻識別（RFID）標簽，以告知機器應為其套上黑色還是白色瓶蓋。換句話說，這一制造流程中的產品從一開始就攜帶有數字產品記憶，可以通過無線信號與周圍環境進行溝通。這樣一來，產品就成為了一個信息物理系統，將現實世界和虛擬世界合二為一。

靈活性：只要輕擊鼠標。在德國安貝格市，一座因其在數字化領域取得的重大進步屢獲殊榮的西門子電子裝置工廠，表明智能工廠的一些要素已經存在于現實當中。這座工廠的規劃團隊借助*的西門子PLM軟件來確保高效地生產大概1,000件產品的標準程序。只要輕擊鼠標，規劃師就能為新產品設計出多種不同的制造流程，并按諸如吞吐量和成本等參數進行計算和比較，然后從中選出效率最高的過程。Horstmann表示，“安貝格工廠昭示了我們前進的方向。”在安貝格工廠，數字規劃仍需以“人工”方式轉換到實際生產中，因為目前這兩個過程是順次執行的。然而未來，這兩個過程將日益重疊，最終實現同時進行——在安貝格工廠以及所有其他高度自動化的工廠。到那個時候，工程師在設計新產品如新型開關的時候，將使用專門的軟件來同步規劃其制造流程，包括所有有關機械、電氣和自動化系統。

就像如今USB端口可用于將不同類型的設備連接至電腦一樣，有朝一日，現場設備、機器以及其他設備等也能連接到Industry 4.0生產系統中，而無需進一步設置參數或編程。然而，設備與機器之間必須實現天衣無縫的交互。西門子的博途（TIA Portal）平臺為利用反復出現的數據集來規劃、試驗和實現自動化生產過程創造了條件。Thomas Hahn博士負責管理西門子中央研究院（CT）所有與Industry 4.0有關的活動，他表示，“自動化早已不止是簡單地控制生產過程?，F在，自動化也涉及針對新產品快速調整機器和廠房。”

攻克數據不連續性問題。本文描繪的生產環境將逐漸成為現實。請就皂液瓶試點工廠，思考如下問題：機器如何知道有多少只皂液瓶需要白色瓶蓋，有多少只皂液瓶需要黑色瓶蓋？機器如何知道工廠是否備有足夠數量的瓶蓋，或者將按時交付足夠數量的瓶蓋？庫房是否有足夠數量的工作人員可以收貨？如今，所有這些信息都保存在不同系統中。譬如，企業資源規劃（ERP）系統負責管理物料物理、人員規劃和成本計算，而制造執行系統（EMS）則負責控制生產作業。問題是，這些不同系統所使用的多種不同的格式、操作系統和編程語言，妨礙了數據在系統之間順暢、完整地轉移——而這正是將現實世界和虛擬世界合二為一所必需的。

研究項目將確定信息物理系統需要哪些類型的數據以及通過什么樣的方式較有效地利用這些數據。

*的模擬工具可以事先測試生產過程變化、成本發展和物料利用。

西門子中央研究院的生產優化專家Jürgen Back指出，“現在，我們首先要確定哪些數據是與生產有關的。”工業數據與日俱增，更加劇了這項任務的難度。西門子中央研究院的研究人員勇挑重擔。Hahn在報告中稱，“現在，我們正計劃與大學和研究機構的研究合作伙伴開展不同類型的合作項目。”

這些項目的具體目標當前尚在醞釀之中。Hahn說：“所有人都還記得，過去電話機的用途就是打電話?，F在，還可以發送和接收照片和視頻，管理約會，以及運行各種能在日常工作和生活中幫助我們的應用程序。同樣地，未來的生產設施將不僅交換監測和控制數據，還要交換截然不同類型的產品和過程內容。現在，我們正在研究這些內容究竟應當是哪種類型的內容。”數據安全是另一個重大研究問題，因為如果可以利用一個數據集完成制造整件產品，那么，企業必須采取更加有效的保護措施，以防止工業間諜和產品盜版。

無論如何，顯然“那些未能順應這一發展趨勢的企業將遭遺棄，”Armin Haupt博士如是道。Armin Haupt博士是德國愛爾蘭根西門子中央研究院的生產規劃與優化部門負責人。他解釋道，“要想在數字化的未來占有一席之地，企業必須擁有連續可用的數據供其處置。”這是必須首先實現的里程碑式目標。目前，西門子的顧問正在分析眾多西門子生產工廠使用的數據，以便制定路線圖計劃——通過一系列開發，締造標準化數據環境。

實現Industry 4.0所需的許多技術已經問世，包括互聯網、面向工業設施的標準化數據連接技術Profinet、模擬軟件以及旨在加快工程設計的博途（TIA Portal）平臺。因此，專家確信朝著Industry 4.0前進的步伐勢不可擋。Herweck說：“Industry 4.0并非空中閣樓。”不同于過去風行一時的類似概念，如計算機一體化制造（CIM），Industry 4.0趨勢是隨著現有技術的融合和優化而發展的。

Herweck還指出了另一個重大差別，他說：“這個問題已經讓大型國有企業、學術研究機構和政府聯合起來，齊心追求一個共同目標。”

作者：Katrin Nikolaus

模擬軟件：保持競爭優勢的關鍵

要保持競爭力，企業必須減少開發和生產日益復雜的產品所需的時間和成本。與此同時，客戶的要求也變得越來越苛刻，呈現出各種細微的差別。生產專家認為，解決辦法就是將虛擬規劃與實物生產流程合二為一。這正是信息物理系統（CPS）和Industry 4.0等概念背后的理念。要實現這樣的生產環境，必須采用定制軟件，但通常并非像辦公應用程序和數據庫那樣可用于許多不同應用的橫向IT系統。更為重要的是縱向IT系統，即專為特定工業領域及其特殊需求而開發的解決方案。開發這樣的解決方案正是西門子的17,500位軟件工程師的主要任務。西門子目前是僅次于SAP的歐洲第二大軟件公司。近年來，為了整合和優化其行業IT技術專長，西門子已經收購了數家軟件公司并將它們整合入工業業務領域。其中大多數公司都專長于某些涵蓋了大型軟件應用的特定分部的功能。西門子工業戰略負責人Marion Horstmann表示，“這些軟件公司的技術能力，結合西門子在自動化領域的技術專長，讓我們得以提供貫穿產品開發和制造的整個價值創造過程的工業軟件。”

從摩托車到電機和挖掘機，利用西門子的模擬軟件可以開發和試驗各式各樣的產品。

2007年，在收購美國公司UGS的同時，西門子宣布了新的軟件戰略。如今，該公司已更名為西門子產品生命周期管理（PLM）軟件公司。PLM軟件最引人矚目的應用*是其在紅牛賽車中的應用，以及用于設計2012年登陸“紅色星球”的“好奇號”火星探測器。在開發“好奇號”火星探測器的過程中，美國航空航天局全程采用了PLM軟件，從設計初稿到模擬其進入火星大氣層，不一而足。盡管這些博人眼球的項目引起了各方關注，但事實上，在航空和汽車等行業已有超過700萬名許可用戶在使用PLM軟件，早在規劃階段進行產品功能試驗。通過在虛擬工廠中模擬生產流程，該軟件縮短了生產規劃周期。該特性讓使用西門子自動化系統的客戶受益良多。PLM軟件公司在德國的銷售和服務主管Lothar Hahn表示，“對將要用于制造產品的機器的屬性了解越透徹，所編寫的模擬程序就越精確。”

西門子PLM已經并購了多家公司，德國格平根的*成本核算解決方案公司（Perfect Costing Solutions）便是其中之一。該公司于2012年9月加入西門子，其技術允許早在新產品規劃階段估算出其制造成本。Hahn說：“過去，成本核算往往要到很晚的階段才執行。”這導致了一些問題，因為待到開發人員向采購專員尋求意見時，規劃工作已開展了一段時間，以至于任何變更都會導致巨大的額外費用。*成本核算解決方案公司提供的軟件，有一個突出優點，那就是它可以持續不斷地納入所有影響到成本的變化因素。這意味著可以隨時執行采購價格分析，并且可以快速估算出設計和制造替代方案的成本。

此外，借助新的解決方案，如位于比利時勒芬的LMS公司——西門子PLM收購的另一家公司——推出的軟件系統，現在可以回答像下面這樣的問題：振動會對風力發電機轉子和機艙造成什么影響？這些影響會在多長時間后造成這些組件的磨損？一輛新款緊湊型汽車在鋪滿鵝卵石的道路上行駛時，其內部的噪聲有多大？通過LMS軟件實現的計算機模擬，可以如實地執行有關試驗及其他分析。西門子于2012年11月收購了LMS公司并將之整合到西門子PLM軟件公司?，F在，LMS負責向所有大型汽車和飛機制造商提供模擬和機電一體化試驗軟件。實際試驗設備與軟件雙劍合璧，允許對聲學、震動、振動、運行穩定性和動力學等進行更加精確的分析。所生成的數據庫將有助于工業企業在未來模擬、試驗、優化和制造產品。

2011年11月，西門子收購了位于馬薩諸塞州Waltham的Vistagy公司，該公司專長于模擬復合材料，特別是碳纖維的屬性。現代化飛機的一大半材料都采用了碳纖維，這種專門開發的碳材料也被用于風力發電機的轉子葉片。在汽車工業，碳纖維強化塑料也變得越來越重要。Vistagy提供了全球可以從開發階段到制造過程，隨時模擬這些復合材料的具體屬性的軟件。行業IT解決方案，如Vistagy和Kineo C.A.M.（西門子在法國的一家子公司，專攻自動化生產過程規劃）開發的解決方案，將成為未來的制造系統中*的組件。Horstmann說：“像西門子這樣在軟件領域擁有廣博技術專長的大型企業，將成為推動Industry 4.0的主力軍。”