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★ 本刊記者/文曉

西門子（中國）有限公司IPC產品經理王風姣

隨著數字化時代的到來，工控機產業也逐漸向網絡化、智能化和數字化演進。物聯網、大數據、邊緣計算、人工智能等新一代信息技術的發展，為工控機應用場景帶來無限拓展空間。作為行業領導者，西門子工控機在工業領域已取得了廣泛而成功的應用，而今面對數字化浪潮的挑戰，西門子也從未停止對新領域的探索，正如西門子（中國）有限公司IPC產品經理王風姣所言：“西門子一方面深耕傳統優勢行業，如汽車、鋼鐵、軌道交通等領域的know-how，做行業領跑者；另一方面，不斷拓寬在人工智能、物聯網、節能環保等新興領域的行業積累，積極部署新行業、新領域，探索新動能、新趨勢。”

應對用戶需求變化

數字化、智能化正成為中國經濟發展的新動能，“十四五”規劃中明確提出，打造數字經濟新優勢，加快數字化發展，建設數字中國。如何助力各行各業實現數字化轉型是工控機企業面臨的全新挑戰。王風姣表示，對于工控機用戶需求變化，西門子有著深刻的洞察以及全面的布局。

首先，市場需求呼喚軟硬件一體化解決方案。傳統的單一硬件平臺已經無法滿足客戶對于生產制造智能化的需求，依靠傳統硬件方案，客戶需要從第三方采購需求軟件，再集合到現有硬件系統里，需要大量時間調試，研發周期長、成本高。在未來工業4.0環境下的智能工廠里，要求能夠高效地采集和分析工廠現場的實時數據，并進行長期管理。

對此，西門子致力于為客戶提供軟硬件一體化解決方案，將診斷軟件、人工智能、邊緣計算等尖端技術都融入到產品組合，從而幫助用戶實現預防性維護，對工廠現場產生的海量數據進行集中管理。以機器視覺的工業應用為例，機器視覺依托工控機將圖像處理應用于工業自動化領域，對物體進行非接觸檢測、測量，提高加工精度、發現產品缺陷并按照一定算法進行自動分析決策。西門子針對視覺任務中面臨的數據難采集、標注成本高等難點，在嵌入式工控機IPC427E的硬件平臺基礎上，構建了基于模擬數據的域遷移模型，提升視覺模型在真實場景數據的可用性。

第二，工業邊緣部署。工業互聯網、云計算等新一代技術的不斷發展，改變了工控機之間的網絡連接方式。通過推動工業物聯網的急劇擴張，客戶在現場端可以輕松獲取海量數據，但對于海量數據實時處理和分析及高性能數據分析提出了要求，應運而生的云計算滿足了客戶這一需求。毫無疑問，云解決方案提供了眾多優勢：它們可集中管理應用程序，方便地鏈接來自各種來源的數據，并提供了功能強大的數據處理基礎設施。同時，人們對在緊靠機器的位置以安全的方式本地處理數據有著很高需求。這正是工業邊緣的用武之地，集云端優勢與本地解決方案優勢于一體：用戶可以決定在本地、云端還是通過一種混合解決方案來處理、存儲和使用數據。

對此，西門子開發了管理邊緣設備的中央基礎設施/基于智能數據應用的邊緣App，以及面向未來的工業邊緣設備。西門子工業邊緣管理系統是用于集中管理所有已連接邊緣設備的基礎設施。它可監控所有連接設備的狀態，在目標邊緣設備上安裝Edge App和軟件功能，并將功能從云端轉移到生產系統。工業邊緣為邊緣設備提供適當的靈活性和應用選項。通過Edge App訪問邊緣設備上的運行系統軟件，可實現創新應用，以診斷和分析自動化和制造環境中的大量高頻數據。借助西門子工業邊緣，可將計算能力直接應用到生產系統中：搭載西門子工控機SIMATICIPC227E/IPC427E基礎上的邊緣設備在數據生成之地即可進行采集和處理。工業邊緣支持從中央邊緣管理系統下載和更新應用程序到已連接的邊緣設備上。

推動人工智能應用落地

隨著中國產業數字化步伐加快，數字經濟為各行業的持續健康發展提供了強勁動力。對此，王風姣深有所感：“以交通行業為例，近年來，隨著人工智能與現代交通系統的融合，智能交通的概念得到不斷普及。智能交通的一個顯著特點是高速移動的交通工具與基礎設施間的可靠數據交互和流數據的計算，這些特殊需求催生了交通系統設備的數字化、智能化升級，而工控機正是滿足這一需求的硬件平臺。”

王風姣以西門子工控機在大興機場的建設為例，進一步介紹了西門子工控機在智能交通領域的成功應用。北京大興機場行李系統項目是中國民航重大裝備國產化典型示范工程項目。這套系統建設鋼平臺面積達65000平方米、設備總長度約32千米、高峰小時行李處理能力約15000件，被英國《衛報》評選為“新世界七大奇跡”之一。在項目競標階段，西門子經過激烈的角逐最終以專業的行業積累和可靠的產品品質贏得了項目。在具體落地實施階段，使用西門子箱式工控機IPC327E應用于機場行李分揀。西門子IPC327E實現了機場對行李數據的實時管理與監控等功能。還特別為客戶在IPC327E原裝2個網口的基礎上做了客制化開發，第三個外網口用于連接PLC、攝像頭以及中控服務器，滿足了客戶對于數據實時性的要求。

在數字化、智能化的趨勢下，人工智能成為企業發展的重要抓手。為適應這一發展趨勢并不斷滿足市場需求，西門子也加快研發生產人工智能專用的工控機，西門子于2022年第一季度發布了AI專機SIMATIC IPC520A。IPC520A集成的嵌入式圖形處理器，可以提供強大的圖形算力，特別適合進行基于圖像，視頻的深度學習推理加速。體積小巧卻擁有強大的深度學習計算能力，讓這款AI專機在工業和醫療領域都發揮了重要作用。

在工業生產流程中，從產線上料，到生產過程中的分級評估、分揀，再到生產后端的質量及缺陷檢測任務，均可以用機器視覺和深度學習檢測系統進行高效靈敏的解決。IPC520A的小型化體積和較高的圖形處理能力，加之專為攝像頭應用設計的特殊接口，滿足了客戶對于性能和體積的平衡需求。

近幾年，隨著全球疫情的蔓延，科技領域也應運而生了新技術，來幫助人們加以應對。醫療保健領域的影像分析，可以極大地加快醫生對于病灶的定位和診治速度，從而間接地拯救數以萬計的生命。IPC520A憑借穩定供貨，全球多個國家的標準化認證和過硬的圖形分析能力，成為理想的醫療影像分析計算平臺，為人類健康默默地做出貢獻。在新基建領域，智慧城市，智慧交通、車路協同等新場景催生了數據本地化處理并結構化上傳的新需求。IPC520A憑借廣泛的環境適應性，充足的計算能力以及強大的通訊擴展能力提供了可靠的硬件計算平臺，從而為城市的智能化發展添磚加瓦。

“人工智能正成為對未來自動化技術產品重大影響的關鍵技術之一。而西門子在工業人工智能領域耕耘30年，始終保持著在工業人工智能領域的技術領導者地位：拓展深度學習和強化學習；專注于開發支持工業AI應用可信度的技術，如可解釋的人工智能（Explainable AI）、健壯人工智能（Robust AI）、安全人工智能（Secure AI）。同時把將人工智能方案集成于工控機中，并與垂直行業深度融合，已成功應用于汽車、食品飲料、電池、物流等領域，幫助客戶實現降本增效。”王風姣表示。

摘自《自動化博覽》2022年11月刊