中國西門子電線電纜總代理商
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任何數字服務都必須倚賴一個強大的技術平臺。平臺的搭建是企業(yè)走向“工業(yè)4.0”的基礎和核心競爭力，也是中國企業(yè)尋求突破的當務之急。
三年前，德國政府在漢諾威工業(yè)博覽會上首次提出的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，不僅迅速成為該國的一張新標簽，而且在世界各地激發(fā)了廣泛的探討和實踐熱情。美國不甘人后，以通用電氣（GE）為代表的企業(yè)開始在全球推廣“工業(yè)互聯網”。正在進行經濟結構轉型的中國，亦從頂層設計層面推出“中國制造2025”。一場針對工業(yè)數字化、自動化和智能化的“戰(zhàn)爭”開始打響。
“工業(yè)4.0”被解讀為繼蒸汽技術、電力技術、信息技術革命后的第四次工業(yè)革命。它描繪的是這樣一幅“藍圖”：在未來工廠中，人類、工件和生產設備將彼此通信，生產線將實現全面網絡化并自主控制生產過程，不僅顯著縮短研發(fā)周期、提高生產效率、提升產品質量、減少資源使用，使經濟效益最大化，更核心的是從大規(guī)模批量生產，轉向對個性化需求的滿足。
比照上述標準，工信部賽迪研究院裝備工業(yè)研究所所長左世全認為，全球在“工業(yè)4.0”領域最具代表性的企業(yè)是西門子（SIEMENS）和GE。左世全是工信部“制造強國戰(zhàn)略”研究項目參與者之一，而該項目正是《中國制造2025》的前身。
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不過，“盡管GE從物聯網角度切入，主攻智能服務，符合廣義的‘智能制造’概念，但西門子更偏重工廠生產方式的變革，抓住了‘工業(yè)4.0’的核心?！?月3日，左世全在接受界面新聞記者采訪時稱，目前在控制系統(tǒng)和工廠生產解決方案上更占優(yōu)勢的西門子，更接近“工業(yè)4.0”的要求。
作為“德國制造”的代名詞，西門子得益于德國政府的主推，在智能制造領域先試先行。這家擁有近170年歷史的工業(yè)企業(yè)，正在進行“由硬到軟”的轉變。
不同于以往單純依靠電氣工程技術，西門子已將信息技術作為業(yè)務主驅動。其瞄準物聯網、云計算、大數據等技術，集成了目前全球先進的生產管理系統(tǒng)，以及生產過程軟件套件和各類硬件。如西門子產品生命周期管理（PLM）軟件、工業(yè)設計軟件（Comos）、全集成自動化工程軟件（TIA）、過程控制系統(tǒng)SIMATIC PCS 7和仿真軟件Simit等等。
盡管西門子曾表示，其將在2030年才能真正步入“工業(yè)4.0”，但對于仍在摸索初期的中國企業(yè)，依然值得借鑒。
自己生產自己
在德國巴伐利亞州東部小城紐倫堡，有一座外形毫不起眼的電子制造工廠，卻被稱為歐洲乃至全球的工廠之一。
安貝格工廠外景。攝影：熊少翀
成立于1989年的安貝格電子制造工廠（德文縮寫：EWA），是西門子旗下最重要的Simatic可編程邏輯控制器（PLC）及相關產品生產基地。目前，其生產的產品型號超過1000種。這些產品用于控制機械設備和實現生產過程自動化，可節(jié)省時間和資金，并提高產品合格率。
依賴于自動化系統(tǒng)生產效率提升，自投產至今，安貝格在工廠生產面積始終保持約一萬平方米、員工數量保持約1200名不變的情況下，產能提升了八倍。在三班制生產中，安貝格每年生產約1500萬件Simatic產品。按每年生產230天計算，平均每秒就能生產出一臺控制設備。
產品合格率亦大幅提高。相比于該工廠成立最初的每百萬次電子產品加工過程出錯500次，現在出錯率只有12次。
“安貝格是自己生產自己。”該工廠產品工程師ChristophRaum介紹稱，Simatic設備不僅在安貝格工廠被大量生產，而且遍布自身生產線，控制Simatic產品的生產過程，從而實現自身生產的高度自動化。
在安貝格工廠內部，所有生產線和員工辦公區(qū)域有機分布其中。尚處于生產過程中的設備工件，在錯綜復雜的自動化傳輸線上有序流轉，它們像“自然人”一樣，明確知道自己的目的地。在每一個分岔路口，工件會暫停1-2秒，然后選擇正確的去向。
工件在生產線上自動流轉。攝影：熊少翀
Christoph解釋稱，生產線上的所有工件都已在虛擬環(huán)境中進行規(guī)劃，有自己的“名稱”和“地址”，具備各自的身份信息，因此“知道”什么時候、哪條生產線或哪個工藝過程需要它們。工件在運輸線分岔路口暫停，是在識別去向信息。
到達加工中心后，工件被識別出來，生產設備實時調用所需要的全部加工信息，并自動調整生產參數。加工過程中，產品的所有相關數據，都儲存在自己的“數字化產品記憶庫”中，以便精確追蹤生產的每個步驟。加工完成后，通過光學設備或其它測量設備對工件自動進行檢測，在現場發(fā)現并剔除不合格的產品。
如果機器設備需要補給或者維護保養(yǎng)，則在缺料或故障產生之前發(fā)出請求。系統(tǒng)會記錄所使用的資源數量，并對庫存及時更新。
在安貝格工廠的整個生產過程中，生產設備和計算機自主處理了75%的流程工作，剩余工作則由人工完成。例如在生產過程之初，員工需要用手工將印刷電路板安裝在生產線上。
界面新聞記者注意到，在生產線中，亦有一些來自美國自動化生產商Adept的工業(yè)機器人手臂在一個個小型透明玻璃工作間中，為生產線上流動的工件裝載元器件。
盡管如此，安貝格工廠依然強調人工的重要性?！凹幢阍诟叨茸詣踊纳a環(huán)境中，人類的創(chuàng)造力、經驗，以及評估判斷實際狀況的能力暫時還不能被機器人替代?！盋hristoph告訴界面新聞記者，出于現有機器人的發(fā)展水平，以及綜合成本考慮，安貝格暫時無法引進更多機器人作業(yè)。
輸出“工廠數字化”
除了建造自己的數字化工廠，西門子還有意為朝著“數字化”方向轉型的傳統(tǒng)企業(yè)輸出全套解決方案，從而使自身成為全球數字化企業(yè)的總攬平臺。
德國啤酒享譽全球，可追溯至中世紀的傳統(tǒng)釀酒行業(yè)成為西門子自動化解決方案瞄準的首選市場。
在德國巴伐利亞州首府慕尼黑，有一座600余年歷史的老牌啤酒廠Spaten Brewery（涌泉啤酒廠），去年啤酒的產量為2.5億升。在德國激烈的啤酒行業(yè)競爭中，其市場份額穩(wěn)居前十。
啤酒的釀造過程包括原料制備、糖化、發(fā)酵、過濾、灌裝、口味測試等復雜過程。幾個世紀以來，人們想要暢飲高品質啤酒，只能倚賴釀酒大師對啤酒花、麥芽、酵母和水的精準掌控。人為因素的不確定性，并不能保證同一個品牌的啤酒始終具備同一種口感。
“這個行業(yè)需要全自動化工藝，在糖化和發(fā)酵過程中精準控制溫度、壓力、時間、濃度、電導率和稱重等可比參數?！庇咳【茝S的員工Andreas Huber告訴界面新聞記者，這不僅能降低成本，增加產量，而且將人為出錯的可能性降至最低，確保品質的穩(wěn)定性。
涌泉啤酒廠采用的是西門子提供的BRAUMAT過程控制系統(tǒng)。這是西門子面向食品飲料等過程行業(yè)開發(fā)的全集成控制系統(tǒng)，具有批次管理和配方管理功能。
西門子工業(yè)自動化集團自動化系統(tǒng)部食品飲料行業(yè)管理及業(yè)務拓展經理Werner Hasenschwanz介紹稱，利用BRAUMAT的批次報表功能和操作記錄系統(tǒng)，所有相關工序的數據都能全部記錄和歸檔?！耙黄科【瓶谖渡系钠?，最終都可能追溯到一批麥芽或啤酒花的質量問題，或是某一生產班次操作故障，為食品安全提供保障。”
為了實現預期中的控制和監(jiān)測功能，啤酒廠首先在釀酒產線的各個環(huán)節(jié)，安裝西門子Simatic控制器。大量的Simatic控制器實時接收、記錄、計算生產數據，并將其傳送至監(jiān)控面板。
涌泉啤酒廠的一名操作員正在監(jiān)控生產線上傳送出來的實時數據。攝影：熊少翀
這套自動化監(jiān)測系統(tǒng)運作后，涌泉啤酒廠所需人力大幅減少。每道工序只有1-2名操作員坐在屏幕前監(jiān)控生產線上傳送出來的實時數據。發(fā)現數據偏差后，操作員立即進行干預處理。
對于不同的產品需求，BRAUMAT系統(tǒng)在配方/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現。工藝工程師可以修改工藝參數，定制生產流程，調試生產全新的產品，從而滿足個性化需求，而這正是“工業(yè)4.0”的核心目標之一。
這套系統(tǒng)已進入中國市場。百威英博（ABInBev）武漢工廠引入BRAUMAT系統(tǒng)后，年產能從40萬噸大幅提高至80萬噸，在百威英博全球200多家工廠評比中，生產效率、產品質量、物流效率等綜合指標排名第一。
在今年4月底舉辦的漢諾威工業(yè)博覽會上，西門子重點展示了“數字化企業(yè)”軟件套件的解決方案。這些方案對企業(yè)的產品生產流程進行數字化，從設計、工程，到測試和生產，均通過數字化企業(yè)平臺（包含NX、PLM、MES等軟件套件）實施高效管理。
西門子的技術員劉鍇對界面新聞記者稱，企業(yè)在研發(fā)新品時，需要在生產大量樣品的基礎上進行改進。但通過數字化企業(yè)平臺進行虛擬設計，則無需生產樣品，可節(jié)省大筆資金，且能夠實現更快的產品上市速度、定制化產品設計，提升生產效率。
MindSphere（西門子工業(yè)云）是西門子最近推出的數字化企業(yè)軟件套件新品。這是一個工業(yè)數據開放平臺，機械設備制造商及工廠建造者，可以通過一款名為“MindConnect Nano”的數據網關，將關鍵設備乃至整個工廠的數據連接至MindSphere，從而監(jiān)測其設備機群，以便在全球范圍內有效提供服務，縮短設備停工時間，并據此開拓新的商業(yè)模式。目前該平臺已完成內測，進入公測階段。
“工業(yè)云”在行業(yè)內并不新鮮，美國GE、PTC、IBM、惠普，德國SAP，以及中國華為等公司均已推出類似概念的產品。業(yè)內更為關注的是，大量企業(yè)和產品數據傳至云端后，如何保證其不被黑客攻擊盜取？
西門子數字化工廠集團首席技術官Bernhard Quendt在回答包括界面新聞在內的媒體團提問時稱，“解決方案永遠不會把生產數據泄露出去，西門子會采取措施確?？蛻羰冀K與它希望連接的對象保持連接。”
Bernhard稱，“西門子將根據實際需要連接設備，而不是盲目連接所有設備。但也可以幫助客戶通過合適的方法來確定他們希望開放的內容。”
不過，西門子亦承認，“沒有任何計算機系統(tǒng)能夠做到絕對安全”，僅能盡最大可能降低網絡安全風險。
平臺為王
任何數字服務都必須倚賴一個強大的技術平臺。平臺的搭建，成為企業(yè)走向“工業(yè)4.0”的基礎，也是核心競爭力。
西門子將其所有的遠程分析和維護服務融合在一個名為Sinalytics的平臺上。該平臺聚集了數據集成與分析、聯網和網絡安全所需的所有技術組件。Sinalytics被連接安裝在世界各地的西門子系統(tǒng)中，并對其進行遠程監(jiān)控和服務，通過設定的數據分析方法，預測和預防設備故障，從而縮短維護間隔。
西門子中央研究院知識模塊化業(yè)務主管Michael Skubacz稱，目前西門子在交通燈控制裝置、機車、計算機斷層掃描儀（CT）、燃氣輪機、風機等幾乎所有業(yè)務領域，擁有超過30萬臺聯網設備。
西班牙鐵路公司Renfe，負責在馬德里和巴塞羅那，以及馬德里和馬拉加之間26輛西門子Velaro E高速列車的運行。該公司通過Sinalytics進行預測性維護，列車準點率提升至99.9%。該準點率使得Renfe為客戶提供了頗為獨特的“晚點退票政策”，即如果列車晚點15分鐘以上，乘客可獲得全額退票。
作為美國“工業(yè)互聯網”主導企業(yè)，GE的數據監(jiān)測分析過程則是通過一個名為Predix的軟件操作平臺進行。
GE企業(yè)對外傳播總監(jiān)華春牧向界面新聞記者表示，Predix由GE與英特爾、思科、華為等多家企業(yè)聯合開發(fā)，耗資十幾億美元。該平臺負責將各種工業(yè)資產設備和供應商相互連接并接入云端，從而為其提供資產性能管理和運營優(yōu)化服務。
例如在油氣領域，長距離的管道運輸存在安全隱患，油氣運營商只能通過人員定期檢修線路的方式排除。會出現工作疏漏，動輒上千上萬公里的管道，要耗費的人力物力也不小。
GE的辦法是，在油氣管道中置入大量傳感器，并讓其隨油氣一起流動，從而能夠感知管道內的流速、壓強、溫度等各項安全指標，并將數據實時傳送到終端；接著，GE通過其自主研發(fā)的Predictivity軟件，建立模型，然后對大量數據進行分析，如果數據超標，則立即發(fā)出預警。而該軟件正是在Predix平臺上運行。
華春牧告訴界面新聞記者，Predix平臺自2014年開放，起初僅針對AT&T、軟銀等部分企業(yè)，自去年起，已面向所有企業(yè)開放，“各行各業(yè)的企業(yè)都可以通過Predix創(chuàng)建和開發(fā)自己的工業(yè)互聯網應用?！彼f。
“中國要大力發(fā)展智能制造，目標是明確的，但當務之急是要把技術平臺搭建起來?！弊笫廊珜缑嫘侣動浾叻Q，中國缺少像西門子、GE這樣可以擔當牽頭重任的大企業(yè)，但政府可以主導現有的軟硬件提供商和系統(tǒng)集成商形成聯盟，共同建設自主研發(fā)的技術系統(tǒng)，并攻克標準化和應用問題。
此次漢諾威博覽會，吸引了數百家中國企業(yè)漂洋過海前來布展。除了華為和富士康等少數幾家知名大企業(yè)外，絕大部分中國參展企業(yè)的展位僅為幾平方米的格子間，多數只有一兩位工作人員閑坐其中，等待詢訪。大多門庭冷清，與占地3500平方米、美國總統(tǒng)奧巴馬和德國總理默克爾站臺的西門子展區(qū)，形成強烈對比。
左世全認為，雖然“中國制造2025”與“工業(yè)4.0”并非同一個概念，但對實現智能制造的指向性是相同的。中國企業(yè)與國際大企業(yè)有較大差距，既有企業(yè)自身原因，也有國有體制對某些超大型工業(yè)企業(yè)的束縛因素，但更關鍵的是政府在行業(yè)發(fā)展的頂層規(guī)劃和執(zhí)行層面尚有較大的可為空間。
“企業(yè)有心乏力，需要政府引導推動?！弊笫廊Q，在工業(yè)4.0領域，美國模式是企業(yè)主導的商業(yè)力量驅動，德國模式是政府主導的框架執(zhí)行驅動，鑒于自身實際情況，中國更應效仿德國模式，在信息物理系統(tǒng)（CPS）、標準化、信息安全，以及傳感、控制和可視化信息數字平臺等關鍵共性技術方面取得突破。
