西门子工业自动化 探秘西门子工厂 最接近“工业4.0”的企业在做什么？

从微信微信官方账号界面转账

任何数字服务都必须依靠强大的技术平台。平台的建立是企业走向“工业4.0”的基础和核心竞争力，也是中国企业寻求突破的重中之重。

三年前，德国政府在汉诺威工业博览会上首次提出的“工业4.0”战略不仅迅速成为国家的新标签，而且在世界各地引起了广泛的讨论和实践热情。在美国背弃其他国家之后，以通用电气为代表的公司开始在全球推广“工业互联网”。正在进行经济转型的中国也从顶层设计层面推出了《中国制造2025》。反对工业数字化、自动化和智能化的“战争”开始了。

“工业4.0”被解读为继蒸汽技术、电力技术、信息技术革命之后的第四次工业革命。它描绘了这样一个“蓝图”:在未来的工厂中，人、工件和生产设备将相互沟通，生产线将完全网络化，并独立控制生产过程，这不仅将显著缩短R&D周期，提高生产效率，提高产品质量，减少资源使用，最大限度地提高经济效益，而且将从大规模生产转向满足个人需求。

根据上述标准，工信部CCID研究院设备产业研究所所长左世全认为，西门子和GE是世界上工业4.0领域最具代表性的企业。左世全是“中国制造2025”的前身——工信部“制造业强国战略”研究项目的参与者之一。

但“虽然GE从物联网的角度切入，专注于智能服务，符合‘智能制造’的广义概念，但西门子更注重工厂生产方式的转变，把握‘工业4.0’的核心。”5月3日，左世全在接受界面记者采访时表示，在控制系统和工厂生产解决方案方面更具优势的西门子更接近工业4.0的要求。

作为“德国制造”的代名词，西门子得益于德国政府的大力推动，在智能制造领域处于领先地位。这家拥有近170年历史的工业企业正在经历一场从硬到软的转型。

与过去单纯依靠电气工程技术不同，西门子已经将信息技术作为其主要业务驱动力。它以物联网、云计算、大数据等技术为目标，集成了当前全球先进的生产管理系统、生产流程软件套件和各种硬件。如西门子产品生命周期管理软件、工业设计软件、全集成自动化工程软件、过程控制系统SIMATIC pCS 7和仿真软件Simit等。

虽然西门子已经表示将在2030年真正进入工业4.0，但仍值得仍处于探索初期的中国企业学习。

产生自己。

在德国巴伐利亚东部的小镇纽伦堡，有一家不起眼的电子制造厂，却被称为欧洲乃至世界最先进的工厂之一。

安伯格工厂的外部位置。摄影:熊

安伯格电子制造厂成立于1989年，是西门子旗下最重要的西门子可编程控制器及相关产品生产基地。目前生产1000多种产品型号。这些产品用于控制机械设备，实现生产过程自动化，可以节省时间和金钱，提高产品合格率。

Simatic控制器。摄影:熊

依靠自动化系统生产效率的提高，自生产以来，安伯格工厂的生产面积保持在1万平方米左右，员工人数保持不变，产能增加了8倍。在三班制生产中，安伯格每年生产约1500万件Simatic产品。按年产230天计算，平均每秒可生产一台控制装置。

产品合格率也有了很大提高。与工厂成立之初每百万个电子产品加工500个错误相比，现在的错误率只有12倍。

“安伯格自己生产。”该厂的产品工程师ChristophRaum表示，Simatic设备不仅在Amberg工厂大量生产，而且遍布自己的生产线，控制Simatic产品的生产过程，从而实现自己生产的高度自动化。

在安伯格工厂内，所有的生产线和员工办公区都是有机分布的。仍在生产流程中的设备工件在复杂的自动传输线上有序流动，它们像“自然人”一样知道自己的目的地。在每个路口，工件都会暂停1-2秒，然后选择正确的目的地。

在安伯格工厂内部。摄影:熊

工件在生产线上自动转移。摄影:熊

克里斯托弗解释说，生产线上的所有工件都是在虚拟环境中规划的，有自己的“名字”和“地址”以及自己的身份信息，所以他们“知道”什么时候、哪条生产线或哪道工序需要他们。当工件停在输送线的岔口时，它正在识别目的地信息。

到达加工中心后，工件被识别，生产设备实时调用所有需要的加工信息，并自动调整生产参数。在加工过程中，产品的所有相关数据都存储在自己的“数字产品存储器”中，以便准确跟踪生产的每一步。加工完成后，工件由光学设备或其他测量设备自动检验，现场发现不合格产品并拒收。

如果机器和设备需要补充或维护，应在短缺或故障发生前发出请求。系统将记录使用的资源数量，并及时更新库存。

在安伯格工厂的整个生产过程中，75%的工艺工作由生产设备和计算机独立处理，其余工作由人力完成。例如，在生产过程开始时，员工需要在生产线上手动安装印刷电路板。

这位界面记者注意到，在生产线上，还有一些来自美国自动化制造商Adept的工业机械臂，位于小型透明玻璃车间，为生产线上流动的工件装载组件。

尽管如此，安伯格工厂仍然强调劳动的重要性。“即使在高度自动化的生产环境中，人类的创造力、经验以及评估和判断实际情况的能力暂时还不能被机器人所取代。”克里斯托弗告诉界面记者，由于现有机器人的发展水平和综合成本考虑，安伯格暂时无法引进更多的机器人进行操作。

输出“工厂数字化”

除了建设自己的数字化工厂，西门子还打算为正在向“数字化”转型的传统企业出口一整套解决方案，从而使自己成为全球数字化企业的整体平台。

德国啤酒享有世界声誉，可追溯到中世纪的传统酿造业已成为西门子自动化解决方案的首选目标市场。

在德国巴伐利亚州首府慕尼黑，有一座有着600多年历史的老酿酒厂——斯帕滕酿酒厂。去年啤酒产量2.5亿升。在德国激烈的啤酒行业竞争中，其市场份额名列前十。

啤酒酿造过程包括原料准备、糖化、发酵、过滤、灌装、试味等复杂过程。几个世纪以来，想要喝高品质啤酒的人只能依靠啤酒酿造大师对啤酒花、麦芽、酵母和水的精确控制。人为因素的不确定性并不能保证同一品牌的啤酒永远都是一样的味道。

“这个行业需要一个完全自动化的过程来精确控制糖化和发酵过程中的可比参数，如温度、压力、时间、浓度、电导率和称重。”永泉啤酒厂员工安德里亚斯·胡贝尔(Andreas Huber)告诉记者，这不仅可以降低成本，增加产量，还可以最大限度地减少人为失误的可能性，确保质量的稳定性。

涌泉啤酒采用西门子提供的BRAUMAT过程控制系统。这是西门子为餐饮等加工行业开发的全集成控制系统，具有批次管理和配方管理功能。

西门子工业自动化集团自动化系统部餐饮行业管理与业务开发经理Werner Hasenschwanz表示，通过使用BRAUMAT的批量报告功能和操作记录系统，可以记录和归档所有相关的过程数据。“一瓶啤酒口味的偏差，最终可能追溯到一批麦芽或啤酒花的质量问题，或者某个生产班次的操作失误，为食品安全提供了保障。”

为了实现预期的控制和监控功能，啤酒厂首先在酿造生产线的各个环节安装了西门子Simatic控制器。大量的Simatic控制器实时接收、记录和计算生产数据，并将其传输到监控面板。

永泉啤酒厂的一名操作员正在监控从生产线传输的实时数据。摄影:熊

自动监控系统投入运行后，永泉啤酒厂所需人力大大减少。每道工序只有1-2名操作人员坐在屏幕前监控从生产线传来的实时数据。一旦发现数据偏差，操作员将立即干预。

针对不同的产品需求，BRAUMAT系统通过灵活直观的图形化配方编辑和基于批次的订单管理在配方/订单管理系统中实现。工艺工程师可以修改工艺参数，定制生产工艺，调试生产出满足个人需求的全新产品，这是Industry 4.0的核心目标之一。

这个系统已经进入中国市场。随着百威英博武汉工厂引进BRAUMAT系统，年生产能力从40万吨大幅提高到80万吨。在对安海斯-布希英博全球200多家工厂的评价中，生产效率、产品质量、物流效率等综合指标排名第一。

在今年4月底举行的汉诺威工业博览会上，西门子强调了“数字企业”软件套件的解决方案。这些方案将企业从设计、工程到测试和生产的生产过程数字化，通过数字化企业平台实现高效管理。

西门子的技术人员刘凯在界面告诉记者，企业在开发新产品时，需要在生产大量样品的基础上进行改进。但是，通过数字化企业平台进行虚拟设计，可以在不生产样品的情况下节省大量资金，并且可以实现更快的上市时间，定制产品设计，提高生产效率。

MindSphere是西门子最近推出的一个新的数字企业软件套件。这是一个开放的工业数据平台。机械设备制造商和工厂建造者可以通过名为“MindConnect Nano”的数据网关将关键设备甚至整个工厂的数据连接到MindSphere，从而监控他们的设备车队，有效地在全球范围内提供服务，缩短设备停机时间，并相应地开发新的业务模式。目前平台已经完成内部测试，进入公开测试阶段。

“工业云”在业内并不新鲜。通用电气、pTC、IBM、惠普、德国SAp、中国华为等公司都推出了类似概念的产品。业界更关心的是如何保证大量企业和产品数据传输到云端后不会被黑客窃取。

西门子数字工厂集团首席技术官伯恩哈德·冯特(Bernhard Quendt)在回答包括界面新闻(interface news)在内的媒体集团的问题时表示，“该解决方案永远不会泄露生产数据，西门子将采取措施确保客户始终与它想要连接的对象保持连接。”

伯恩哈德说，“西门子会根据实际需要连接设备，而不是盲目地连接所有设备。但它也可以帮助客户通过适当的方法确定他们想要打开什么。”

但西门子也承认“没有一个计算机系统可以绝对安全”，只能将网络安全风险降到最低。

平台为王

任何数字服务都必须依靠强大的技术平台。平台的建立成为企业迈向“工业4.0”的基础，也是核心竞争力。

西门子将其所有远程分析和维护服务集成在一个名为Sinalytics的平台上。该平台收集了数据集成和分析、网络和网络安全所需的所有技术组件。Sinalytics连接安装在全球西门子系统中，对其进行远程监控和服务。通过集合数据分析方法，预测和预防设备故障，从而缩短维修间隔。

西门子中央研究院知识模块化业务主管迈克尔·斯库巴茨(Michael Skubacz)表示，西门子在几乎所有业务领域都有30多万台联网设备，如交通灯控制设备、机车、计算机断层扫描仪、燃气轮机和风力涡轮机。

西班牙铁路公司Renfe负责运营马德里和巴塞罗那之间以及马德里和马拉加之间的26列西门子Velaro E高速列车。公司通过Sinalytics进行预知维修，列车准点率提高到99.9%。这个准点率让Renfe为客户提供了一个独特的“晚点退款政策”，即如果列车晚点超过15分钟，乘客可以获得全额退款。

作为美国“工业互联网”的龙头企业，GE的数据监控和分析过程是通过一个叫做predix的软件操作平台进行的。

通用电气对外交流总监华春木在界面上告诉记者，predix是由通用电气、英特尔、思科、华为等企业联合开发的，耗资超过十亿美元。该平台负责将各种工业资产、设备和供应商连接到云，为他们提供资产绩效管理和运营优化服务。

比如在油气田，长输管道运输存在安全隐患，油气作业者只能通过定期维护线路的手段来消除。会有工作疏漏，需要耗费大量的人力物力去移动几千公里的管道。

GE的做法是在油气管道中放置大量的传感器，让它们随油气一起流动，让它们感应管道中的流速、压力、温度等各种安全指标，并将数据实时传输到终端；然后，GE通过自己开发的预测软件建立模型，然后对大量数据进行分析，如果数据超标，立即发布预警。这个软件运行在predix平台上。

华春木告诉界面记者，predix平台于2014年开放。起初，它只适用于AT&T和软银等一些企业。从去年开始，对所有企业开放。“各行各业的企业都可以通过predix创建和发展自己的行业。互联网应用。”他说。

“中国必须大力发展智能制造，目标明确，但搭建技术平台势在必行。”左世全在界面告诉记者，中国缺少西门子、通用电气这样可以牵头的大企业，但政府可以牵头现有的软硬件提供商和系统集成商组成联盟，共同构建独立的研发技术体系，克服标准化和应用问题。

汉诺威世博会吸引了数百家中国企业跨海前来安排展览。除了华为、富士康等少数知名大企业外，中国大部分参展商的展位都只有几平米，大部分都只有一两个工作人员闲坐着，等待问询。大部分都是废弃的，与占地3500平米的西门子展区形成鲜明对比，矗立在美国总统奥巴马和德国总理默克尔的平台上。

左世全认为，“中国制造2025”和“工业4.0”虽然不是同一个概念，但实现智能制造的指向性是一样的。中国企业与国际大企业差距较大，既有企业自身的原因，也有国有体制对一些超大型工业企业的制约，但更重要的是，政府在行业发展的顶层规划和实施上还有很大的空空间。

"企业比较弱小，需要政府引导和推动."按左氏全名，在工业4.0领域，美国模式是由企业主导的商业力量驱动，德国模式是由政府主导的框架实施驱动。鉴于中国的实际情况，中国应效仿德国模式，在网络物理系统、标准化、信息安全、传感、控制和可视化信息数字平台等关键共性技术上取得突破。

版权保护声明:财经选择和发布具有高质量传播价值的内容，我们非常尊重高质量原创内容的版权。如果所选内容无法联系到原作者本人，请联系bigson。

声明:本文来自新闻客户端和媒体，不代表新闻的观点和立场。欢迎搜索更多精彩内容，关注微信微信官方账号:财经。