云上相聚，共話工業明天：西門子如何用數字化技術加速可持續未來？
http://www.debgrams.com 2022-09-28 09:18 來源：西門子工業業務領域
9月27日，西門子“2022年工博會西門子云上峰會”拉開了序幕。在這場線上工業盛宴中，西門子帶來了哪些前沿技術和創新成果？又將如何用數字化技術加速可持續發展，幫助工業企業靈活應對市場變化？來聽聽來自西門子數字化集團的高管們怎么說。
工廠自動化事業部：
人工智能+邊緣計算，“雙引擎”驅動自動化未來
衛岳歌（Joerg Westerholt）
西門子（中國）有限公司數字化工業集團
高級副總裁兼工廠自動化事業部總經理
Q：前沿技術如何真正落地工業應用場景，是工業企業一直在探索的問題。西門子基于邊緣計算、人工智能等面向未來的技術方案，能為客戶創造什么樣的實際價值？
A：在強大的客戶需求和如 “新基建” 等利好政策的推動下，前沿技術在工業領域有著廣闊的市場前景。
作為全球最大的自動化系統供應商之一，西門子致力于通過利用工業邊緣計算和人工智能技術，幫助客戶降低運營成本，提高生產率。
我們在工業人工智能和邊緣計算領域已經積累了大量案例。邊緣計算能夠在滿足安全性、實時性的情況下，完成數據連接、數據優化以及智能決策，讓數據真正發揮價值，解決工業現場質量、成本、效率、安全等方面的難題。然而，企業對邊緣技術的應用往往面臨技術復雜度高、部署難、與既有設備和其他解決方案的兼容性差等問題。這些挑戰在延緩邊緣技術落地的同時，也在阻礙企業數字化轉型的成功。
針對于此，西門子今年發布了兩個工業邊緣應用方案：生產可視化和OT/IT數據無縫連接。其中，生產可視化應用方案可以幫助工廠實現即插即用和快速部署，無需停產即可進行本地實時數據分析，助力工廠的降本增效。OT/IT數據無縫連接應用方案則能夠幫助工廠在邊緣端采集大量數據，并通過西門子工業邊緣App或自定義應用進行數據清洗，降低上傳到云端的數據量，為工廠節省流量和帶寬。
而西門子工業人工智能從中國制造業的原生訴求出發，為客戶提供質量檢測、質量分析、質量提升三大方向上的智能應用及整合的智能化機器，為企業帶來質量和效益的雙重提升。其選擇工業邊緣計算作為主要的載體基礎設施，從而減少對云端計算資源的依賴，保障客戶數據安全，實現智能分析和控制效率的提升，已在食品飲料、汽車、電池、光伏、金屬成型等行業中廣泛應用。
面向未來，西門子將繼續推進與行業伙伴的合作，推動人工智能+邊緣計算應用方案在具體項目上的落地，持續助力中國工業企業的數字化轉型。
Q：今年七月，西門子舉辦了第二屆工業邊緣生態大會，積極攜手各方伙伴構建領先生態。截止到目前，西門子工業邊緣生態發展如何？取得了怎樣的成果？
A：西門子致力于建立并壯大工業邊緣生態，為用戶和合作伙伴創造更多價值。
在2022年的工業邊緣生態大會上，西門子已經將邊緣計算生態合作伙伴擴展至數十家，涵蓋了系統集成商、原始設備制造商、IT領域的多家應用程序開發伙伴、解決方案伙伴和工程服務伙伴，為合作伙伴和客戶開發新的商業模式提供無限潛能。
在今年的邊緣大會上，我們也正式上線了西門子工業邊緣商城
（www.siemens-iestore.com.cn），這是西門子推進工業邊緣生態進展的重要里程碑。商城提供西門子獨立開發的各類應用軟件，目前已上線20余款邊緣App，涵蓋通訊連接、數據處理和功能應用三大類型，滿足工廠的不同應用場景，助力工廠實現“透明運維、智能運維、自主運維”。
過程自動化事業部：
數字孿生、工業5G，讓過程工業低碳轉型事半功倍
Markus Lade
西門子（中國）有限公司數字化工業集團
高級副總裁兼過程自動化事業部總經理
Q：數字化技術被認為是實現工業綠色減碳的關鍵技術，具體到過程工業，數字化技術如何發揮作用？
A：過程工業生產工藝復雜，要獲得生產參數的“最優值”，需通過試錯的過程尋找本地經驗，且一旦出現決策錯誤，將導致巨大的時間和經濟損失。
基于多批次、高效的虛擬仿真模擬，工藝過程數字孿生能夠大大縮短企業在探索工藝參數，以及從實驗室到工業化生產技術轉移的時間，從而事半功倍地實現工業綠色減碳。
西門子PSE 擁有先進的多維度精細建模、動態仿真和實時優化技術。利用PSE工藝建模平臺gPROMS ，企業能夠在整個工廠生命周期內，建立生產工藝的機理模型，并結合動態生產數據持續優化工藝、自動操控生產參數、確保系統實時處于最優的工作狀態，從而不斷提高生產效率、降低能耗與碳排放。通過搭建生產系統一比一的工藝數字孿生，西門子在研發階段可以幫客戶實現加速創新、優化工藝設計和減少物料損失，從而加速市場化。在工程設計階段，西門子將數據與經驗轉化為以嚴謹的數學語言所表達的行業知識，提高工程化效率、降低技術風險，從設計階段即開始搭建綠色減碳的生產流程。以CCUS為例，通過全碳鏈的工藝數字孿生，我們可以在設計階段就實現精確的碳足跡預測，碳捕捉系統的設計與性能分析，碳重新利用系統的設計與性能預測。在生產階段，經過驗證的模型可進行在線部署，實現軟測量、決策支持和過程控制等自動化、智能化功能，從而最大地減少單位生產能耗與碳排放。因此，利用工藝過程數字孿生，在虛擬世界中提前開啟設計與優化將成為過程工業的必然選擇。
除助力傳統工業低碳轉型，西門子數字化技術在綠色能源領域也成績卓著。在為張家口“雪如意”場館供能的油氫電綜合能源站中，西門子助力中國首臺70兆帕撬裝全集成加氫站順利投運。該加氫站集卸氣、增壓、控制、AI智能監控等諸多系統于一身，是中國市場首臺滿足《地面車輛標準-輕型汽車氫燃料加注協議》中T40等級的70兆帕加注系統，也是首臺完成整機防爆認證的撬裝加氫裝置。該項目對系統能效性和安全性、穩定性都提出了前所未有的挑戰，西門子分布式控制系統SIMATIC PCS 7憑借其高性能和高可靠性對加氫站的工藝與安全進行快速、精確控制，助力加氫站安全穩定運行，為冰雪盛會提供綠色、低碳能源保障。
Q：西門子工業5G有哪些獨特的產品和解決方案？又在哪些行業進行了實際應用？效果如何？
A：西門子工業5G現已實現傳輸工業協議，如PROFINET、PROFISAFE，讓越來越多的工業現場實時應用可以通過工業5G互聯。
當前，西門子工業5G已在汽車總裝AGV調度、物流AGV、堆垛機控制、食品飲料生產線監控、鋼鐵行車調度、電子自主物流等諸多行業及應用場景成功落地。
通過西門子工業5G傳輸工業以太網協議PROFINET，控制PLC可以和工業現場I/O模塊實時通信，分析和處理工廠內部的機器、邊緣設備和系統所產生的數據，對大量移動設備進行調度和優化，并為生產管理決策提供及時支撐。通過工業5G傳輸故障安全協議PROFISAFE，可以實現移動設備急停和應急設備緊急操作等應用。
放眼未來，工業5G將成為全面構筑智能工廠的關鍵基礎設施，實現從設計、生產到銷售及服務各個環節的互聯互通和供應鏈及產能的協調發展，進而促進資源的整合優化，激發新的業務模式和潛能，進一步推動中國工業數字化轉型升級和高質量發展邁入新階段。
運動控制事業部：
數字化驅動，形成設計、實現和運維的閉環整體解決方案
李雷
西門子（中國）有限公司數字化工業集團
高級副總裁兼運動控制事業部總經理
Q：驅動技術是工業數字化過程中的重要一環，西門子在數字化驅動方面有哪些最新進展部署？
A：早在2013年漢諾威工博會上提出工業4.0概念之前，西門子就在不斷地探索數字化技術及應用，尤其是數字化驅動，始終走在業界前端，并且形成了涵蓋設計、實現和運維的閉環整體解決方案。
在設計階段，應用數字孿生技術實現對機器和工廠中的驅動產品進行仿真、調試和優化。
如西門子新近推出的SINAMICS DriveSim，其本質即虛擬環境中的驅動設備，具有報文、編碼器、自定義參數等功能，可進行遠程選型、參數調試和運動模擬，用數字化手段助力客戶降低風險和成本，提高效率和質量。
在實現階段，快速實現驅動系統與工廠數字化平臺的無縫集成。如基于西門子工業邊緣的App應用Drive System Framework，可采集西門子驅動產品數據，實時反映設備的運行狀態，無需網關即能實現驅動數據到邊緣平臺的傳輸和存儲，實現傳動系統無縫連接。
在運維階段，基于驅動數據實現傳動系統智能分析。Analyze MyDrives即是專門用于驅動優化的App，可持續監測和分析驅動設備狀態和負載工況數據，內置人工智能學習算法，在預測到故障時及時預警，并進一步透明化驅動設備使用效率和能耗數據，為設備生命周期管理和節能減碳提供更多建議，為零碳計劃保駕護航。西門子推出的電機數字化解決方案，SIMOTICS CONNECT 400傳感器模塊搭配SIDRIVE IQ Fleet智能軟件，針對電機的數字化運維，可節省高達10%的過程能源，同時可延長電機產品的使用壽命高至30%。
Q：工業領域的節能降碳是實現“雙碳”目標的關鍵，西門子運動控制業務在助力工業企業低碳方面有何最新進展？是否已有應用案例？
A：在中國，工業占到總碳排放的40%以上，其核心用電設備變頻器和電機的能效至關重要。而電機作為風機、泵、壓縮機、機床、傳輸帶等各種機械設備的驅動裝置，被稱為各種工業設備的“心臟”，是用電量最大的耗能設備。
要實現“雙碳”目標，電機及其調速設備變頻器的能效提升至關重要。西門子的變頻器滿足GB/T12668.902中規定的變頻器最高能效等級，效率高達98%以上；IE3能效的中小型三相異步電機每年能夠幫助企業節約能源約9億千萬時，節約煤炭21.7萬噸，減少碳排放量58萬噸；最新IE4能效等級的SIMOTICS 1LE0系列電機與西門子的IE3電機相比，進一步減少了最高達25%的電機功率損耗。同時西門子也在積極推進變頻器+電機的整體驅動系統節能技術的探索和挖掘，能夠使總體系統能效進一步提升30%-60%。
在產品創新方面，本次“云上工博會”期間，西門子將在中國首次推出SINAMICS G120XA PROFINET全新版本。SINAMICS G120XA 是西門子針對工業中最大比例的風機泵類應用的專用變頻器，具有功率電壓范圍寬、通訊形式多樣、優化風機水泵行業應用功能，易用易維護。全新的G120XA PROFINET 版本總線協議易與整體系統無縫集成，可在TIA 博圖軟件內便捷地配置參數并進行電機參數快速追蹤，助力行業客戶進一步優化能效。另外，全新發布的SINAMICS DCP 250kW采用最新的碳化硅功率器件，高功率密度最高直流電壓可達1200V，可以廣泛應用于新能源汽車測試臺，及起重機械、船舶的儲能應用，為工業領域低碳發展做出貢獻。
在助力工業領域節能降碳方面，西門子運動控制部已取得諸多成果。如在鋼鐵行業，西門子能量回饋方案助力沙鋼酸洗車間原料庫無人行車項目，實現每年發電約80,000度；西門子智能無人化料場解決方案助力世界首座大規模鋼鐵企業數字化料場——河鋼唐鋼新區實現綠色低碳無人化物流；西門子基于MindSphere的智慧軋機解決方案助力河鋼衡板實現對生產過程實時能源消耗信息的檢測，進一步發現可利用的節能點，從而降低能源成本提高企業效益。未來，運動控制部更將繼續以綠色低碳為己任，助力更多行業用戶實現雙碳目標，為社會可持續發展做出貢獻。
客戶服務事業部：
數字化驅動，形成設計、實現和運維的閉環整體解決方案
楊大漢
西門子（中國）有限公司數字化工業集團
高級副總裁兼客戶服務事業部總經理
Q當下市場面對的諸多不確定性，會為數字化服務帶來哪些影響？西門子是否有更多創新的服務模式，能夠更好地滿足工業服務的多樣需求？
A：中國正在加速從“中國制造”邁向“中國智造”，西門子也在全面深耕中國工業企業的數字化轉型與成長。
通過遍及全國的銷售與服務網絡，西門子不僅致力于服務制造業龍頭企業，也著眼于廣大的中小型制造業企業，特別是各類工業園區。
遍布中國各地、覆蓋各行各業的工業園區與產業集群，正在成為制造業發展新動力，也對西門子的服務能力提出了更高的挑戰。工業服務的需求特點可謂“三高”：高時效、高技術要求及高可靠性。這使得用戶對服務交付能力越來越挑剔，尤其是疫情之下，對本地化快速響應提出了更高的要求，也讓建立更柔性更專業的服務網絡顯得更為緊迫。
中國的工業化進程30年來，積累了大量的自動化從業人才。其中，也不乏以工業服務為主的中小型企業，銳意創新勇于創業。針對于此，西門子全新打造了授權合作伙伴ASP服務體系和生態系統。
首先，通過ASP服務網絡，西門子將確保在任何一個城市、任何一個客戶都可以獲得及時、高效的優質服務。
其次，ASP服務的技術水平、服務質量與管理模式將充分保證服務工程師培養與認證體系的建立，使授權服務工程師的技能不斷提升。
最后，ASP作為西門子工業服務生態系統建設的重要合作伙伴，將全面推動服務業務的協同創新。通過價值共創的服務理念，充分賦能合作伙伴不斷迭代服務產品組合和交付模式，共同助力客戶增值和業務成功。
Q：隨著數字化轉型從選擇變為必然，制造業對數字化人才的需求量也越來越大。西門子在數字化人才培養方面有何心得或解決方案？
A：西門子一直在踐行如何助力中國工科教育升級轉型，為教育培養具有中國特色的新一代數字化工程師貢獻力量。
近年來，國家在積極推進工程教育的改革創新。西門子與中國各高校和職業教育機構通力合作，在全國建成440多個實驗室并與超過90所高校和科研機構開展了超過800個研發合作項目；舉辦16屆“西門子杯”中國智能制造挑戰賽，幫助培養了約9.5萬名創新型工程人才。西門子將在工業領域的百年積淀，以及德國工程教育體系的經驗，應用于國內工程專業、工程學院的建設之中。
2020年，西門子結合自身對制造業的深刻理解和在數字化領域的豐富實踐，編撰發布了《數字化時代工程教育白皮書》，提出了制造業關鍵崗位數字化能力模型，助力制造業的從業者適應面向未來的能力需求。
2021年，為了響應中國制造業知識消費者的需求，西門子中國重磅推出了西門子1847工業學習平臺。西門子希望通過該平臺，進一步推進知識共創和共享。平臺內的知識生產者不僅有西門子，還會通過“領路人計劃”將更多工業領域從業者引入進來，為每個人提供獲得和分享知識的機會。以知識付費手段為杠桿促進知識消費者和知識生產者之間形成更加積極的交互合作，打造知識學習生態圈。未來西門子還將對制造業群體進行梳理，按照不同崗位、不同水平，提供更精細的知識服務，賦能工業領域從業人員高效實現技術能力提升。
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