近年來(lái)，工業(yè)化變革無(wú)疑成為各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)，美、德等工業(yè)制造強(qiáng)國(guó)紛紛推出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0等國(guó)家計(jì)劃，我國(guó)也出臺(tái)了《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略，借助計(jì)算、通信、控制等手段推動(dòng)工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。德國(guó)的西門子公司是最早提出工業(yè)4.0的機(jī)構(gòu)之一，在工業(yè)智能化制造領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先水平，建立的數(shù)字化工廠更是成為未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的典范。
（一）西門子企業(yè)概況
西門子股份公司是全球領(lǐng)先的技術(shù)型企業(yè)，創(chuàng)立于1847年，業(yè)務(wù)遍及全球200多個(gè)國(guó)家，公司的業(yè)務(wù)主要集中于6大領(lǐng)域：信息和通訊、自動(dòng)化和控制、電力、交通、醫(yī)療系統(tǒng)和照明。170年來(lái)，西門子以出眾的品質(zhì)和令人信賴的可靠性、領(lǐng)先的技術(shù)成就、不懈的創(chuàng)新追求，在業(yè)界獨(dú)樹(shù)一幟。
2016財(cái)年，西門子計(jì)劃投入48億歐元用于研發(fā)，相較于2014年增長(zhǎng)約20%，所增投入主要用于電氣化、自動(dòng)化、數(shù)字化等領(lǐng)域的研發(fā)工作。西門子對(duì)數(shù)字化寄予厚望，不斷在軟件、硬件、系統(tǒng)集成等方面尋求突破，將越來(lái)越多的業(yè)務(wù)放在了工業(yè)的數(shù)字化發(fā)展上。
?。ǘ┪鏖T子的工業(yè)4.0解決方案
在德國(guó)工業(yè)4.0的進(jìn)程中，西門子作為主要的推動(dòng)者和領(lǐng)導(dǎo)者，一直以來(lái)被看做德國(guó)第四次工業(yè)革命的典范。
不同于以往單純依靠電氣工程技術(shù)，西門子已將信息技術(shù)作為業(yè)務(wù)主驅(qū)動(dòng)。其瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，集成了目前全球先進(jìn)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以及生產(chǎn)過(guò)程軟件套件和各類硬件。如西門子產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件、工業(yè)設(shè)計(jì)軟件（Comos）、全集成自動(dòng)化工程軟件（TIA）、過(guò)程控制系統(tǒng)SIMATIC PCS 7和仿真軟件Simit。這些數(shù)字化的企業(yè)軟件共同構(gòu)成了西門子工業(yè)4.0的解決方案。
西門子開(kāi)發(fā)的數(shù)字化企業(yè)軟件套件的核心是Teamcenter，也就是協(xié)同產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)工業(yè)制造中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)五位一體的自動(dòng)化工作流程。西門子的產(chǎn)品線現(xiàn)在可以平穩(wěn)連接產(chǎn)品和生產(chǎn)周期的各主要部分。利用功能強(qiáng)大的產(chǎn)品生命周期管理 (PLM) 軟件和工業(yè)設(shè)計(jì)軟件（Comos），可以在完全虛擬化的環(huán)境中開(kāi)發(fā)和優(yōu)化新產(chǎn)品；全集成自動(dòng)化 (TIA) 方案可確保實(shí)現(xiàn)所有自動(dòng)化部件的高效互通，顯著節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間和成本。
西門子創(chuàng)新的工業(yè)信息技術(shù)及軟件在工業(yè)4.0進(jìn)程中發(fā)揮了決定性的作用，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)得以集成和協(xié)同，為全面優(yōu)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程創(chuàng)造了條件。
?。ㄈ┪鏖T子數(shù)字化工廠
1.安貝格電子制造工廠（EWA）
成立于1989年的安貝格電子制造工廠（德文縮寫(xiě)：EWA），是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)品生產(chǎn)基地，被稱為全歐洲甚至全球最先進(jìn)的工廠之一。
自投產(chǎn)至今，安貝格在工廠面積和員工數(shù)量保持不變的情況下，產(chǎn)能卻提升了八倍，并且產(chǎn)品合格率大幅提高。原因在于工廠的智能化生產(chǎn)：
生產(chǎn)線上的所有工件在虛擬環(huán)境中進(jìn)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(shí)候、哪條生產(chǎn)線或哪個(gè)工藝過(guò)程需要它們。工件在運(yùn)輸線分岔路口暫停，是在識(shí)別去向信息。到達(dá)加工中心后，工件被識(shí)別出來(lái)，生產(chǎn)設(shè)備實(shí)時(shí)調(diào)用所需要的全部加工信息，并自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)。加工過(guò)程中，產(chǎn)品的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，都儲(chǔ)存在自己的數(shù)字化產(chǎn)品記憶庫(kù)中，以便精確追蹤生產(chǎn)的每個(gè)步驟。加工完成后，通過(guò)光學(xué)設(shè)備或其它測(cè)量設(shè)備對(duì)工件自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)并剔除不合格的產(chǎn)品。如果機(jī)器設(shè)備需要補(bǔ)給或者維護(hù)保養(yǎng)，則在缺料或故障產(chǎn)生之前發(fā)出請(qǐng)求。系統(tǒng)會(huì)記錄所使用的資源數(shù)量，并對(duì)庫(kù)存及時(shí)更新。在安貝格工廠的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)設(shè)備和計(jì)算機(jī)自主處理了75%的流程工作，剩余工作則由人工完成。
2.成都生產(chǎn)和研發(fā)基地（SEWC）
2013年9月，西門子位于成都高新區(qū)的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地（SEWC）正式投產(chǎn)。這是西門子在中國(guó)建設(shè)的第一個(gè)數(shù)字化企業(yè)，它實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造過(guò)程的高度數(shù)字化，讓智能制造更為具象的呈現(xiàn)。
SEWC作為安貝格在中國(guó)的姊妹工廠，亦實(shí)現(xiàn)了從企業(yè)管理、產(chǎn)品研發(fā)到制造控制層面的高度互聯(lián)，通過(guò)在整個(gè)價(jià)值鏈中集成IT系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、市場(chǎng)和銷售等所有環(huán)節(jié)在內(nèi)的高度復(fù)雜的全生命周期的全自動(dòng)化控制和管理。正是在這些復(fù)雜IT技術(shù)的輔助下，生產(chǎn)線上不同零部件或半成品被按需運(yùn)送至不同路徑，生產(chǎn)出不同型號(hào)的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了智能化、靈活化生產(chǎn)。現(xiàn)在SEWC的兩條生產(chǎn)線上，可以同時(shí)生產(chǎn)20-30種型號(hào)產(chǎn)品。
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西門子作為全球領(lǐng)先的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理（MOM）軟件、系統(tǒng)與服務(wù)提供商，全球客戶超過(guò)7萬(wàn)多家。西門子通過(guò)與企業(yè)客戶充分合作，為其提供領(lǐng)先的行業(yè)軟件解決方案，幫助其通過(guò)革命性創(chuàng)新獲得可持續(xù)性競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，從而奠定其在數(shù)字化制造領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
西門子不斷完善數(shù)字化企業(yè)軟件套件組成部分軟件工具產(chǎn)品組合，實(shí)現(xiàn)與PLM、MES/MOM(制造執(zhí)行系統(tǒng)/制造運(yùn)營(yíng)管理)和博途軟件(TIA Portal)的無(wú)縫集成。通過(guò)工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)、安全解決方案和基于MindSphere (西門子工業(yè)云)對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、智能評(píng)估，西門子幫助客戶實(shí)現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)轉(zhuǎn)型。
西門子還從三個(gè)維度集成了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將每個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組件都完美集成到整個(gè)系統(tǒng)中，涵蓋整個(gè)生命周期，實(shí)現(xiàn)從工程到服務(wù)的優(yōu)化使用。第一，橫向集成，即驅(qū)動(dòng)鏈產(chǎn)品線層面。實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成、完美協(xié)同，既可提供標(biāo)準(zhǔn)解決方案，也可進(jìn)行定制；第二，縱向集成，即 TIA 集成層面。能夠無(wú)縫適用于任何自動(dòng)化環(huán)境：從現(xiàn)場(chǎng)層到控制器層，再到 MES 層的各種應(yīng)用；第三，生命周期層面。涵蓋整個(gè)生命周期的豐富軟件工具和專家服務(wù)：從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程，到生產(chǎn)實(shí)施，直到服務(wù)。從而可確保優(yōu)秀的性能和更佳投資保護(hù)，實(shí)現(xiàn)最高生產(chǎn)力、可靠性和效率。
?。ǘ┕I(yè)通訊
基于產(chǎn)品和系統(tǒng)的工業(yè)通訊，是智能化生產(chǎn)得以高效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。西門子在工業(yè)以太網(wǎng)領(lǐng)域有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn)和領(lǐng)先的解決方案，工業(yè)通訊實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單的傳感器連接到整個(gè)工廠質(zhì)量和生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，將企業(yè)內(nèi)所有區(qū)域有效地集成到一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)中。
西門子公司基于工業(yè)以太網(wǎng)，提供各種組件，用于實(shí)施高效工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和總線系統(tǒng)。西門子公司以其雄厚的研發(fā)實(shí)力，為工業(yè)通訊提供全面的解決方案SIMATIC NET中，SCALANCE X（工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)）各種互為基礎(chǔ)的產(chǎn)品線，可以根據(jù)具體的自動(dòng)化任務(wù)做出調(diào)整，設(shè)備提供不同接口并支持多種IT標(biāo)準(zhǔn)。更高級(jí)的SCALANCE S交換機(jī)能夠滿足工業(yè)領(lǐng)域中對(duì)通訊的更高要求，能夠?qū)ψ詣?dòng)化單元和所有不具備自身安全功能的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，使其免受非法訪問(wèn)以及協(xié)議外間諜程序和非法操作的干擾。
在工業(yè)無(wú)線通訊領(lǐng)域，西門子的提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GSM/GPRS、IWLAN、WirelessHART等具備強(qiáng)大的健壯性，都能滿足在惡劣的室內(nèi)、室外環(huán)境下達(dá)到可靠、穩(wěn)定、安全的通信要求。
?。ㄈ┌踩鉀Q方案
安全解決方案是數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)保障。正是基于如何先于黑客發(fā)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)中的安全漏洞，增強(qiáng)西門子產(chǎn)品安全性的理念，西門子制定了從檢測(cè)到保護(hù)的研究路線圖。西門子為應(yīng)對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了工業(yè)安全測(cè)評(píng)系統(tǒng)（Styx）這一解決方案，Styx可提供適用于工業(yè)自動(dòng)化環(huán)境中的通信協(xié)議，比如PROFINET、Modbus/TCP的安全檢測(cè)套件。憑借涵蓋26項(xiàng)協(xié)議的1000多萬(wàn)個(gè)檢測(cè)用例，Styx能夠檢測(cè)出工業(yè)控制系統(tǒng)、軟件、設(shè)備中的未知安全漏洞。目前，Styx已被集成到西門子產(chǎn)品部門的系統(tǒng)檢測(cè)流程， 并且已經(jīng)開(kāi)始了Styx的全球推廣應(yīng)用計(jì)劃。
此外，西門子已經(jīng)面向市場(chǎng)推出的西門子工業(yè)云平臺(tái)，任何工業(yè)企業(yè)都可以將其作為數(shù)字化服務(wù)，譬如預(yù)防性維護(hù)、能源數(shù)據(jù)管理以及工廠資源優(yōu)化的基礎(chǔ)，MindSphere在幫助客戶實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)營(yíng)效率同時(shí)，也能夠切實(shí)保障數(shù)據(jù)的安全性。
隨著信息安全問(wèn)題在涉及到國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈的行業(yè)中重視程度日益加深，西門子也展開(kāi)了在石化、制造和醫(yī)藥等行業(yè)領(lǐng)域信息安全解決方案研究，在為這些行業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備免受潛在安全威脅提供了幫助的同時(shí)，也不斷擴(kuò)大了西門的市場(chǎng)份額。
（四）數(shù)據(jù)服務(wù)
1.遠(yuǎn)程分析和維護(hù)服務(wù)
西門子將其所有的遠(yuǎn)程分析和維護(hù)服務(wù)融合在一個(gè)名為Sinalytics的平臺(tái)上。該平臺(tái)整合了遠(yuǎn)程維護(hù)、數(shù)據(jù)分析以及網(wǎng)絡(luò)安全等一系列現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)，并且支持對(duì)機(jī)器傳感器產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、保密傳輸和分析處理，西門子能夠利用這些數(shù)據(jù)為客戶提供全新的服務(wù)。Sinalytics平臺(tái)與安裝在世界各地的西門子系統(tǒng)互聯(lián)，并對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和服務(wù)，通過(guò)設(shè)定的數(shù)據(jù)分析方法，預(yù)測(cè)和預(yù)防設(shè)備故障，從而縮短維護(hù)間隔。當(dāng)前，約有30萬(wàn)臺(tái)設(shè)備連接至Sinalytics平臺(tái)。此外，對(duì)機(jī)密數(shù)據(jù)進(jìn)行保密傳輸、儲(chǔ)存和分析的網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)技術(shù)是此平臺(tái)的核心技術(shù)之一，保障平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程分析和維護(hù)服務(wù)的數(shù)據(jù)安全。
2.數(shù)據(jù)異常分析服務(wù)
西門子推出Performance Analytics(PA)解決方案。該解決方案不僅能對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈中的數(shù)據(jù)和客戶體驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還能在短短數(shù)秒之內(nèi)對(duì)數(shù)十億的數(shù)據(jù)組合進(jìn)行分析。通過(guò)挖掘能夠精確指出產(chǎn)品問(wèn)題來(lái)源的、隱含的信息，OmneoPA能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)的前瞻性分析。OmneoPA的發(fā)現(xiàn)功能可以對(duì)所有可能的數(shù)據(jù)集進(jìn)行快速的組合分析，使客戶對(duì)大數(shù)據(jù)獲得前所未有的深入了解，并可以清晰地識(shí)別并顯示導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常的最大因素，從而使每個(gè)價(jià)值鏈決策都盡可能對(duì)現(xiàn)有和未來(lái)的產(chǎn)品性能產(chǎn)生最大、最積極的影響；OmneoPA的圖形化監(jiān)測(cè)功能可以提供貫穿整個(gè)價(jià)值鏈的產(chǎn)品性能完整視圖，進(jìn)而使企業(yè)可以持續(xù)地追蹤與其產(chǎn)品相關(guān)的當(dāng)前趨勢(shì)和最新趨勢(shì)；OmneoPA靈活、友好的控制面板，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)分析方式和關(guān)鍵性能指標(biāo)(KPI)的定制化。
