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西門子（中國）有限公司數字化工廠集團自動化業務產品總監 劉力康

制造業的數字化是一個全球關注的話題，因為世界各地都面臨著非常相似的挑戰，即新產品必須在更短的時間內進入市場；產品的定制化和快速變化的市場需要越來越高的靈活性；對提高效率的永恒渴望，要求縮短開發周期，節省資源和能源。

西門子（中國）有限公司數字化工廠集團自動化業務產品總監劉力康認為，工業的數字化轉型應該涉及兩個層面：企業必須改善自己的流程，而解決方案提供商則要根據“工業4.0”的要求定制其解決方案組合。作為后者，西門子深諳企業數字化轉型之道，其憑借“數字化企業”組合，可以為離散和過程工業各種規模的企業提供走向“工業4.0”的一攬子解決方案。

在西門子的概念中，“數字化企業”組合包含四個要素：工業軟件和自動化組合、工業通信、工業安全、工業服務。

在工業軟件和自動化組合當中，針對離散工業，西門子有數字化企業軟件套件，它是針對離散工業企業的綜合性軟件系統，目前已推出了15年。作為基于Teamcenter的協作平臺（數據主干），該套件集成了PLM（產品生命周期管理）、MES/MOM（制造執行系統/制造運營管理）、TIA（全集成自動化）和“生命周期與數據分析”系統（MindSphere，西門子基于云的開放物聯網操作系統）。劉力康透露，在今后幾年，西門子將陸續擴展并完善該套件。針對于過程工業用戶，西門子依托集成化工程和集成化運營，幫助客戶在通向“工業4.0”的道路上跨出關鍵一步。劉力康表示，西門子是全球第一個能夠設計跨越工廠整個生命周期的連續數據模型的供應商，可幫助客戶縮短產品上市時間并提高靈活性和效率。

作為一站式供應商，西門子可以為客戶提供一攬子工業通信解決方案和服務，包含立足于工業以太網和相應SCALANCE網絡組件、面向未來的開放式PROFINET和OPC UA的工業通信系統，以及基于全面RFID和光學識別系統的工業識別系統等。

與此同時，西門子為客戶提供廣泛的產品和服務以保護工廠免受網絡攻擊。這些產品和服務包括工廠和網絡安全以及系統完整性套件。

工業服務是近幾年工業自動化市場新興起的業務領域，為此，西門子推出了基于云的開放式物聯網操作系統——MindSphere。這是一個強大的操作系統，提供數據分析和連通功能、開發工具、應用程序和服務。它幫助用戶評估和利用數據，獲得突破性的洞察力。此外，它還能讓用戶立即開發、部署和運行數字化服務、創建自己的應用甚至新的業務模型。

劉力康告訴記者：“我們的客戶可以從上述要素中的任何一個著手建設數字化企業。從產品設計到服務，客戶可以根據當前需求，從價值鏈的任何一個環節開始。借助我們可靈活擴展的解決方案，各種規模的企業現在即可踏上通向‘工業4.0’的道路。”

案例分享

“乳業4.0”—夢想照進現實

從牧場上奶牛產奶到生產線上的罐成品，蒙牛的生產流程龐雜而精細。不斷增加的產量和嚴格的質量標準給質檢人員帶來沉重的壓力。蒙牛早已意識到傳統依靠人工的質檢方式已無法滿足需求，急需向數字化系統升級。而蒙牛與西門子的合作也由此駛入了快車道。

數字：乳制品生產的新原料

2013年，蒙牛通過西門子Simatic IT Unilab平臺開始實施實驗室信息管理系統（LIMS）。至2015年，系統已全面上線，覆蓋蒙牛遍布全國的34個生產工廠實驗室和兩個研發型中心實驗室。

從原料入庫、加工，再到出廠流通，一包牛奶要經過35個工序和105個檢測環節，才能最終放心到達消費者手中。這整個過程中，LIMS以一雙“火眼金睛”對所有原料、半成品和成品的“身份”進行驗證，并將它們的“身份證”信息完整儲存。

通過LIMS，蒙牛制定了科學的檢驗計劃，包括采樣點、采樣量、檢測項目和頻次，以及檢測儀器等，避免以前人工排期可能造成的偏差。與此同時，蒙牛也實現了全產業鏈的質量數據追溯。

據統計，蒙牛通過LIMS實現了約1400種質檢方法的電子記錄和計算，90%以上的檢測數據能自動采集并上傳至LIMS。各類檢驗所需的時間因此節省了10%~25%。由于LIMS的使用，質檢流程中的冗余步驟也大大簡化，效率提升15%以上。此外，在儀器設備管理、質檢成本管理和人員優化等方面，LIMS也發揮了舉足輕重的作用。

軟實力、硬道理

數字化工廠離不開軟件系統這樣的“金頭腦”，也需要智能硬件這樣的“鋼筋鐵骨”。在蒙牛，西門子全集成自動化解決方案（TIA）為生產線的穩定運行做出了重要貢獻。

在前處理滅菌環節中，西門子可編程邏輯控制器（PLC）通過對泵閥和乳品液體流量的控制，對液體的溫度、壓力等參數進行精確調控。此外，西門子流量計也廣泛應用在灌裝機、殺菌機、鍋爐房等設備上，用于測量純水和軟水的流量。在灌裝生產線上，灌裝盒的精確定位、液體的流量和灌裝容量等也都由西門子PLC控制，通過1LG0電機驅動。工作人員通過西門子HMI人機界面查看系統運行參數，并下達命令。

包裝完成后的一箱箱成品通過傳送帶運送給碼垛機器人。西門子PLC對傳送速度和轉向進行控制，并及時向碼垛機器人發送任務信號，保證貨物整齊快捷的碼放，并迅速轉入立體倉庫。

蒙牛的立體倉庫已真正實現全自動化物流。通過西門子PLC的智能控制，靈活的堆垛機能從指定位置精確地存放或抓取貨物。倉庫旁的軌道上有序運行著一輛輛運貨小車，它們相互之間能保證一定的安全距離，不會“追尾”或“撞車”。各設備利用Profi net et 現場總線進行通訊。同時，憑借強大的數據管理功能，Simatic WinCC將倉庫的大量運行數據進行歸檔。

軟硬件的無縫集成也給效率帶來了巨大提升。比如當LIMS完成一批成品的檢測，質量判定合格的結果傳遞給ERP系統，再通過倉庫管理系統通知PLC。這樣當有需要時，PLC就能自動“指揮”碼垛機和運貨小車，第一時間將成品出庫。

在邁向未來數字化工廠的道路上，蒙牛正攜手西門子等合作伙伴大踏步前進。

摘自《自動化博覽》2017年1月刊