國際工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)巨頭西門子的先進經(jīng)驗

總部位于德國慕尼黑的西門子公司，1847 年由德國“電子電氣之父”維爾納? 馮? 西門子建立，是世界最大的機電類公司之一。德國西門子公司在一百年前就已經(jīng)成為世界上最復雜、分布最廣的工業(yè)實體，涉及龐雜的業(yè)務(wù)。

為順應(yīng)時代發(fā)展的洪流，公司經(jīng)歷了一系列改革和重組。2008 年，西門子正式宣布從通訊行業(yè)中淡出；2014 年，博世集團收購西門子所持有的合資企業(yè)——博西家電 50%的股份，西門子徹底退出家電領(lǐng)域。之后，西門子發(fā)布了“2020 公司愿景”新戰(zhàn)略，決定把自己的核心競爭力放在數(shù)字化等最具長期潛力的領(lǐng)域，其家電、電信設(shè)備、移動電話、計算機、半導體、照明設(shè)備等業(yè)務(wù)陸續(xù)被剝離。

◆在PLC和工控領(lǐng)域的核心優(yōu)勢

德國安貝格電子制造工廠（EWA）生產(chǎn)著西門子旗下最重要的 Simatic 可編程邏輯控制器（PLC）及相關(guān)產(chǎn)品。依賴于自動化系統(tǒng)生產(chǎn)效率提升，自投產(chǎn)至今，安貝格在工廠生產(chǎn)面積始終保持約一萬平方米、員工數(shù)量保持約 1200 名不變的情況下，產(chǎn)能提升了八倍——安貝格每年生產(chǎn)約 1500 萬件 Simatic 產(chǎn)品。按每年生產(chǎn) 230 天計算，平均每秒就能生產(chǎn)出一臺控制設(shè)備，可見西門子公司在工控領(lǐng)域具有核心競爭力。

西門子公司制定了專注于電氣化、自動化和數(shù)字化領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略后，逐漸在海上風機建設(shè)、燃氣輪機和蒸汽輪機發(fā)電、輸電解決方案、基礎(chǔ)設(shè)施解決方案、工業(yè)自動化、驅(qū)動和軟件解決方案，以及醫(yī)療成像設(shè)備和實驗室診斷等領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位。而其在燃氣輪機、超聲解決方案、分布式能源、電網(wǎng) SCADA 系統(tǒng)等細分領(lǐng)域中，成為世界前三強的存在。

◆展開一系列并購，進軍工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域

從存量人工作業(yè)到機械化作業(yè)，接著從機械化再到工業(yè)智能化，西門子幾乎成為了德國制造、工業(yè) 4.0 的代名詞。不同于美國通用電氣（GE）從物聯(lián)網(wǎng)角度切入，主攻智能服務(wù)，西門子更偏重工廠生產(chǎn)方式的變革，抓住了“工業(yè) 4.0”的核心，其更成為了世界重工業(yè)轉(zhuǎn)型的先驅(qū)者。

2007 年，西門子以 35 億美元的價格收購 UGS 公司，該公司是全球領(lǐng)先的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件和服務(wù)提供商，收購后該公司的信息物理網(wǎng)絡(luò)（CPS）技術(shù)被西門子廣泛應(yīng)用。眾所周知，CPS 是虛擬世界和現(xiàn)實世界在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中的高度融合，是工廠、機器、生產(chǎn)資料和人通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度聯(lián)結(jié)，是智能制造業(yè)的基礎(chǔ)。沒有 CPS 的支撐，智能工廠、智能制造都是空中樓閣。這次并購被認為是西門子公司進軍工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的第一步。

收購了 UGS 之后，西門子將該公司在數(shù)字化工廠方面的優(yōu)勢與其在工業(yè)自動化領(lǐng)域領(lǐng)先的專有技術(shù)結(jié)合起來，最終打造了MindSphere 工業(yè)云平臺，可以讓客戶的流程變得更快、更好并且?guī)椭麄兘档统杀荆詣踊到y(tǒng)開始逐步進入了智能制造的新紀元。在此基礎(chǔ)上，西門子公司多次并購海外優(yōu)秀的相關(guān)業(yè)務(wù)公司，展開了智能制造的藍圖。前后收購 LMS、Innotec、Vistagy、IBS、Vrcontext 等公司，補齊仿真與測試系統(tǒng)、過程工業(yè)軟件、3D 可視化等數(shù)字化能力；收購 Tesis，進一步增強西門子的工業(yè)軟件產(chǎn)品組合…等一系列舉措向我們清晰的展現(xiàn)了西門子公司通過一連串的收購打通數(shù)字化工業(yè)轉(zhuǎn)型之路。

圖1：西門子的數(shù)字化轉(zhuǎn)型時間表

資料來源：西門子公司官網(wǎng)

◆MindSphere：連接下層硬件設(shè)備和上層應(yīng)用軟件的云平臺

MindSphere 是歐洲第二大軟件公司西門子推出的基于云的開放式工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，在2016年4月舉行的德國漢諾威工業(yè)博覽會上正式發(fā)布，2017 年6月，在西門子亞太首個數(shù)字化體驗中心首秀。

作為 PaaS（平臺即服務(wù)），MindSphere 是云計算技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用。具有實現(xiàn)全面的系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)融合的優(yōu)勢，能夠幫助不同行業(yè)、各種規(guī)模的企業(yè)快速高效地收集和分析工業(yè)現(xiàn)場的海量數(shù)據(jù)。

圖2：MindSphere 架構(gòu)

資料來源：知網(wǎng)

MindSphere 具有極強的開源性和兼容性，覆蓋所有支持開放式通訊標準具有極強的開源性和兼容性，覆蓋所有支持開放式通訊標準 OPC UA 的設(shè)備或系統(tǒng)，提供了開放的生態(tài)系統(tǒng)。一方面，即插即用的數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān) MindConnectNano 和數(shù)據(jù)采集端的應(yīng)用程序編程接口（Connectivity API）為連接各類設(shè)備提供了統(tǒng)一的接口，極大地便利了西門子設(shè)備與第三方設(shè)備數(shù)據(jù)的連接和采集。另一方面，開放的應(yīng)用開發(fā)編程接口（AppDevelopment API）使得應(yīng)用開發(fā)者以外的設(shè)備制造商和最終客戶都能進行 MindSphere 應(yīng)用程序的開發(fā)，為各種各樣的應(yīng)用軟件提供良好的開發(fā)、運營環(huán)境。

此外，MindSphere 現(xiàn)已推出約 50 種 MindApp（依托于MindSphere 的應(yīng)用程序）。這些 App 封裝了 IT 基礎(chǔ)代碼，設(shè)備制造商和最終客戶可以通過直接調(diào)用這些 App 來構(gòu)建定制化的應(yīng)用分析模型，以避免編程和寫算法的麻煩。例如“DriveSystemAnalyzer”App，能通過數(shù)據(jù)分析提早檢測出傳動系統(tǒng)損傷。對于客戶來說，這不僅能提高效率和工廠的業(yè)績，同時能優(yōu)化維修和維護。另外一個叫做“KeepSecure”的 App，是自動化與控制系統(tǒng)管理工具，使用戶能更快地發(fā)現(xiàn)潛在威脅、安全漏洞和異常情況，并提供例如安全補丁的應(yīng)對方案。

MindSphere 憑借其獨樹一幟的開源性和兼容性、以及優(yōu)越的數(shù)據(jù)采集與分析能力，能夠提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)服務(wù)，幫助設(shè)備制造商和最終客戶（1）提升設(shè)備可用度、（2）增強能源效率、（3）保障數(shù)據(jù)安全，（4）并改善生產(chǎn)制造的效率和質(zhì)量。同時，MindSphere 嚴格遵守高標準的安全傳輸協(xié)議 HTTPS 進行數(shù)據(jù)傳輸，并按照最高標準建設(shè)云數(shù)據(jù)中心以存儲數(shù)據(jù)，實現(xiàn)最高標準的信息安全保障。

MindSphere 的推出將物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)分析等概念落地，是西門子數(shù)字化業(yè)務(wù)增長的重要驅(qū)動力，并將逐步從制造業(yè)擴展到交通、樓宇、能源等方面，全面推進數(shù)字化進程。

◆MindSphere應(yīng)用場景和案例

場景：

西門子數(shù)字化企業(yè)解決方案已經(jīng)幫助各種類型、規(guī)模不同的工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。其中，既包括支持中國航天科工集團公司、金宇生物技術(shù)股份有限公司等企業(yè)打造全新的智能化工廠，也包括與中國寶武鋼鐵集團有限公司、中信戴卡股份有限公司等企業(yè)合作實現(xiàn)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

此外，MindSphere 能夠在-40°C 和+85°C 的極端溫度范圍內(nèi)和惡劣環(huán)境條件下正常運行和使用，成為供電、交通運輸和石油天然氣等行業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)采集的理想選擇。

案例：

Printing International 是一家比利時生產(chǎn)移印機的設(shè)備制造商。移印機因其功能獨特，故而身價不菲。當這些貴重設(shè)備漂洋過海被運往全球之后，制造商就和它們徹底斷了聯(lián)系，無法知悉自家設(shè)備的“身體健康狀況”。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，制造商和最終客戶都將蒙受損失。因此 Printing International 選擇了MindSphere。借助 MindSphere 上的 Fleet Manager（相當于用戶全球工廠的控制中心，能夠?qū)崟r展示系統(tǒng)數(shù)據(jù)）實時監(jiān)測自己部署在客戶現(xiàn)場的移印機狀態(tài)并廣泛地采集移印機的數(shù)據(jù)，分析設(shè)備運行狀況，不僅能夠優(yōu)化資源部署，還能預(yù)見可能出現(xiàn)的故障，實現(xiàn)預(yù)測性維護。同時，服務(wù)數(shù)據(jù)回饋研發(fā)，從而進一步優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。現(xiàn)在，Printing International 可以為客戶提供全新的主動式服務(wù)，與客戶簽訂服務(wù)保障協(xié)議，保證移印機能以更高的設(shè)備綜合利用率提供服務(wù)。

德國的高端磨床機械制造商 Gehring 也在利用 MindSphere為其用戶提供全新的主動式服務(wù)。原來，研磨機械里的刀具一旦磨損到一定程度，工件的加工質(zhì)量就會不合格，甚至不得不停產(chǎn)去更換備件。要是備件庫里恰好沒有存貨，還要臨時去訂購或調(diào)貨，嚴重耽誤生產(chǎn)效率。但現(xiàn)在，Gehring 只需要把研磨機床上刀具等部件的關(guān)鍵指標采錄到 MindSphere 上，通過 Visual Analyzer 進行分析和評估，就能看到刀具的殘余壽命，做到在刀具磨損之前主動上門幫用戶更換備件，減少備件，從而間接為用戶創(chuàng)造價值。這是前所未有的新的業(yè)務(wù)模式，能夠改變用戶的現(xiàn)金流、改變其收益模式。

為了能夠讓來自不同制造商的機械設(shè)備和工廠連接至MindSphere，基于試用階段的反饋及后續(xù)開發(fā)，西門子還推出了一款名為“MindConnectNano”的數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān)。此外，更多可選的數(shù)據(jù)接入方案也將逐步推出，或使用軟件開發(fā)套件(Software Development Kit) 、或通過軟件代理、或借助 Simatic 集成，接入方式豐富且靈活。開放的應(yīng)用開發(fā)編程接口（App Development API）使得應(yīng)用開發(fā)者以外的設(shè)備制造商和最終客戶都能進行 MindSphere 應(yīng)用程序的開發(fā)。