为制造业赋予更多可能

文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2020-05-21
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日前,本刊记者对西门子(中国)有限公司数字化工业集团副总裁兼工厂自动化事业部总经理卫岳歌先生进行了专访,从思考到行动,西门子正在把数字化工业的未来变成现实。

从“独创精神”到“博大精深,同心致远”,创新驱动着西门子走过百年历程,成为产业标杆。在工业、能源、交通与医疗等众多领域,西门子以丰富的产品覆盖,高效的方案集成,卓越的创新能力引领产业发展。从电气化、到自动化,再到以数字化技术驱动的智能化转型,制造业升级的技术路线已成共识,人工智能、边缘计算、5G网络和增强现实等众多IT技术赋能应用成为当下热点。

顺势而为,近年来西门子持续精简组织架构,聚焦核心业务。2018年,西门子发布“公司愿景2020+”,通过赋予各业务更大自由度自主运营,加速业务增长,提高营收和利润率目标。目前西门子将业务划分为三大“运营公司”:“天然气与发电”、“智能基础设施”和“数字化工业”,以及“战略公司”:西门子医疗、西门子歌美飒和西门子交通。西门子数字化工业集团作为一个独立运营的公司,成为协助用户实施制造业数字化转型的主体,下设工业软件、工厂自动化、运动控制、过程自动化和客户服务等五大事业部。

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面对后疫情时代的诸多挑战,如何在效率和灵活性方面创造新的可能性?日前,本刊记者对西门子(中国)有限公司数字化工业集团副总裁兼工厂自动化事业部总经理卫岳歌先生进行了专访,从思考到行动,西门子正在把数字化工业的未来变成现实。

以数字化提升竞争力

中国是西门子的第二大市场,西门子中国的营收达到84亿欧元。受益于中国制造的快速发展,在工厂自动化领域,中国是全球最大规模的市场。中国市场对于升级和转型的需求日益迫切,完整的数字化解决方案正是西门子的核心竞争优势。卫岳歌先生将实施数字化企业的目标归纳为:加快上市速度,满足个性化,提升灵活性和生产效率,强化数据安全。数字化并不只是大企业的专利,可以是渐进的过程,从简单的元件端设计,到整台设备或是生产单元,再到产线与工厂,不同层级的数字化均可产生明确收益。

实施数字化需要以产品为依托。就西门子工厂自动化事业部(FA)产线的完整性而言,业内可谓无出其右。在硬件产品方面,拥有超过60年历史的SIMATIC家族旗下涵盖各类现场控制器PLC、人机界面HMI、IPC和远程I/O模块,满足从简单到复杂的设备控制与产线可视化需求。数字化变革以软件工具为有效支撑,通过持续多年的技术创新和收购补强,如今的西门子已经是欧洲第二大软件企业。西门子1996年推出的全集成自动化TIA(Totally Integrated Automation)是其数字化发展过程中的重要里程碑。统一的组态和编程、统一的数据库管理和统一的通信,有效突破设备瓶颈,满足了市场对工业自动化过程控制系统的可靠性,复杂性、友好性和便捷性要求,实现快速数据分析与处理,实现工程项目集成的最佳效率。工业通信是工控领域的重要技术环节,西门子PROFINET工业以太网技术基于标准以太网,取得了中国国家标准的认证,广泛支持第三方设备,以开放的总线系统保证了产品层面的开放互联。此外,针对工控系统对信息安全的高要求,西门子还提供软、硬件纵深防御方案。聚焦行业,西门子工厂自动化业务既可以覆盖基础的OEM设备应用,比如制鞋、注塑、纺机等,同时也能够提供复杂的高级应用,除传统优势的汽车、钢铁和水泥等行业外,还可以给诸如电池生产企业和食品饮料生产线提供自动化解决方案。借助数字化企业套件,西门子提供的全集成自动化工厂解决方案,正在把数字化创新成果变为用户项目中的切实收益。

数字化双胞胎(Digital twin)是西门子助力企业实现数字化转型的核心理念和实施路径。目前,西门子数字化双胞胎提供产品的数字化产品设计、生产工艺流程优化和设备管理三种不同的模板。一边是生产现场的真实设备与制造流程;一边是海量产生的实时数据镜像与虚拟企业,通过西门子Teamcenter平台,贯穿产品设计、生产规划、生产工程、生产实施直至服务等环节,打造一致的、无缝的数据平台,帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试,通过虚拟与现实的结合与对比,用数据反馈改善设计;在生产过程中也可同步优化整个企业流程,最终实现高效柔性生产、产品快速上市,提升企业竞争力。

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边缘计算构建应用平台

边缘计算是当前IT与OT融合的重要落脚点。在没有边缘计算之前,工厂车间层级进行相关应用的开发和维护成本非常高,边缘计算提供了一个平台,可以让工程师以较低成本在车间层级开发出数据分析和质量预测等新型应用。西门子的工业边缘计算不仅会提供专业化的边缘计算应用设备,还为不同类型的客户提供边缘计算的具体应用,实现对底层自动化系统的数据链接,包括PLC、I/O设备的无缝集成,解决硬件的差异化问题,提供基于IT应用的开发环境和运行时的环境。通过边缘计算对应用的分发、部署,包括后续升级,安全补丁管理等实现完整体系化的管理,降低企业开发与运维的工作量。同时,边缘计算让自动化工程师在底层可以更好地用自动化语言为上层数据分析人员提供支撑,让分析专家可以在底层直接获取相关数据进行分析,起到了非常好的桥接作用。目前,西门子提供了SIMATIC的PLC、HMI、IPC等不同类型的边缘计算所赋能的自动化设备和硬件,可以承载相应的边缘计算应用。

边缘设备、边缘应用与边缘管理是西门子可以提供的三种递进式服务,实施的过程与规模可以根据企业需求进行弹性部署。首先,西门子可以提供一个承载着不同类型的应用设备,部署在机台周边,对一个单点进行管理。当客户感受到边缘计算的方式方法对应用与开发的便捷价值后,可以逐步扩充边缘计算设备,把应用推广到整个产线、车间与工厂,对自有数据中心的资源加以利用,实现基于服务器的集中化管理方式。针对集团架构的客户,且拥有不同产业链,例如汽车制造商在不同地域拥有汽车制造厂,或是粮油行业所涉及的米、面和油类加工制造,相关边缘计算部署往往跨地域、跨业务属性,有时还服务于不同类型的操作者,如果再从单纯的服务器视角来做连接就会有很多问题,西门子可以把边缘计算管理的后端部署到企业私有云上,通过企业私有云对不同车间,尤其是不同地域车间的边缘计算设备和上面的应用进行集约化管理。

人工智能让应用更高效

人工智能赋予自动化系统更强大的数据分析能力,让应用更加简单与高效。在工厂层级,用户关注执行的效率与准确性,现在通过人工智能的技术手段,可以让应用变得更加纯粹、直接与高效。以往,控制逻辑依赖于技术专家的专业知识,而通过引入机器学习与深度学习的方式,发现已有工业控制中的隐藏规则,用神经网络的方式对这种规则去做相应推演,可以实现控制准确性、效率和精度的提升。设备预测性维护、人员安全防护、产品质量检测,生产工艺优化和持续精确控制是当前客户对人工智能项目的典型需求,通过与边缘计算的有效结合,可以实现增益价值。

西门子为客户提供了不同类型的人工智能硬件。例如TMNPU,它是一个神经网络计算网络单元,可直接在西门子S7-1500控制器和ET200MP之外附加的一个模组,内置高性能的人工智能计算推演的芯片,基于神经网络对相关数据进行现场层级的分析和推演,以标准USB和以太网接口与各种第三方传感器进行互联和集成,通过TIA博途和AI开发工具进行开发,实现不同类型的人工智能应用,可部署在PLC旁侧,对PLC传过来的数据与第三方传感器所提供的数据进行分析,并将结果回馈到PLC,实现有效的闭环增强控制。

目前,在西门子成都工厂,通过人工智能在PCB板质量检测中的应用,有效节省75%的人工复检成本,并实现最终的缺陷零逃逸。通过与汽车企业合作,西门子以人工智能结合边缘计算的方式,通过对过程数据的即时分析快速预测焊接质量是否达标。基于智能需求的协作研发正在不同领域快速展开。

结束语

卫岳歌先生表示,西门子关于工业未来解决方案的思路逐渐清晰。从智能硬件,到软件平台,部署边缘计算,通过在基础自动化之上植入新功能,西门子正加速实践人工智能应用,以协作创新开拓业务新模式,以数字化解决方案为制造业赋予更多可能。


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