西门子正引领工业IT潮

文:刘满柏2013年9月

西门子正引领工业IT潮

  “当工业遇上IT——新的浪潮与模式将来临。”——农克强

  “当工业遇上IT——工业对于创新的需求越来越强烈,IT将创造了一个对于理想和诉求尽情实现的时代。”——戚锋

  “当工业遇上IT——效率将提高,工业有了新的动力。”——薛国辉

  “当工业遇上IT——智能化空间更大、不确定性加大、机器将变得更聪明、IT将更接地气、让创新解放人力 、市民可能跟堵车说88……——媒体

  ……2013年8月底,位于广州天河区的西门子(中国)有限公司广州分公司,迎来一批神秘客人。西门子高层——西门子(中国)有限公司高级副总裁兼南区总经理农克强先生,IT软件专家——西门子工业软件(上海)有限公司制造执行系统总经理戚锋先生及西门子PLM软件亚太地区市场部产品行销总监薛国辉先生,各界媒体悉数到场。

  围绕的话题正是“当工业遇上IT——”

  是的,如你所见,“当工业遇上IT——”,每个人都有自己的答案。有记者甚至指出,当工业遇上IT,要么如虎添翼要么一败涂地,他认为,从哲学立场考虑,任何产品都由人操纵,百分百依赖IT技术,会使工业走向极端,对人类发展本身也是挑战。

  或许正是IT的价值性与热门性带来了它的争议性。不过,西门子给予的答案很明确:西门子将力排争议,继续加大对IT的支持与研发力度,并将其与包括工业在内的全线业务进行融合,驱动新时代发展,做新时代IT领域的领军人。

  当然,这些还不是全部。

  关于西门子如何凭借创新和领先的IT技术与软件,为工业发展带来工艺上的改进、技术上的改变、提升生产中的透明化、可视化,甚至带来众多管理和观念上的改变,本期《控制与传动》将与您更深入分享。
 
西门子正引领工业IT潮
 
工业IT时代来临

  20世纪80年代初美国社会预测学家阿尔温·托夫勒在《第三次浪潮》中指出,信息战将取代传统的机械化战争,信息化将带来新的革命浪潮,而随后于1991年爆发的海湾战争印证了这一观点,海湾战争也被称之为“第三次浪潮时期的战争”。此事件下,全球关于信息技术的研究及应用开始步入正轨。

  随后,信息(IT)技术在工业、轨道交通、安全和楼宇、供电、车辆及自动化、化工、制药、医疗等行业全面开花。IT既是这些领域的设计与开发的源头,又是这些领域运行过程中的“大管家”。对于工业领域而言,在过去数十年,IT技术与软件作为操作环境与产品本身的双重身份拥有者,为工业带来了新变革:单机、系统、生产线的设计、运行、更新换代,这一系列工业流程与生命周期都被IT与软件掌控着。

  而对于影响未来的几项关键技术,无论是移动互联网、知识工作自动化、物联网、云、自动汽车、3D打印、先进材料、可再生能源、先进机器人等都需要IT助力。

  另一方面,对于企业而言,如果将资金视作企业发展的血液,那么怎样使“血液”在企业中更顺畅循环呢?如果企业的电气主管可以预测设备多长时间以后会出现故障,就可以减少停机时间;如果研发主管可以预测新一代产品有哪些缺陷,就可以避免召回所引起的损失;如果客服主管可以准确地知道用户是谁以及他的购买习惯,就可以提供更优质的服务——这一切,都离不开工业软件的支持与分析,换句话说,工业技术与软件还将带来商业模式的转变。

  毋庸置疑,工业软件已成为工业部门的重要基础设施,是支撑信息化的重要手段,并且成为产品功能与企业提升的一部分。从相关预测来看,工业信息技术与软件市场将在未来几年以年均8%的速度增长,可以说,一个属于IT的工业时代正来临。

 
西门子正引领工业IT潮
  
IT时代的西门子

  西门子对于IT时代来临的发展决定一方面源自IT本身的吸引,一方面源自全球经济社会环境可持续发展需求。更重要的原因是,西门子成长 基因里一直延续的创新精神。从1847年西门子成立,其创始人维尔纳·冯·西门子发明指针式电报机起,西门子百余年发展中,一直将创新作为企业精神重要内容,并且从组织结构、资源、投资等方面对其得到不断贯彻与强化。

  一个数据显示,2012财年,西门子全球提交专利多达4600多项,申请同比2011年增长7% ,现有专利共57300余项,其中发明专利8900余项,同比2011年增长5%。这意味着每个工作日西门子便有41项专利提交申请。在中国,西门子拥有中央研究院,在全国拥有三个研发点,另外西门子在全国还有17个研发中心,共2300余名研发人员,平均每个工作日申请专利3项。

  这些创新建设与考虑,即便在经济危机及市场波动时,西门子都从未放弃。并且西门子将这种创新与社会紧密相连。以西门子在中国推广的IT技术与软件为例。其出发点便在于中国目前面临的四大社会问题:气候变化——极端的气候事件每年给中国造成经济损失达2000多亿元;城市化——2012年末中国城镇化率达到52.57%,在一些地区,基础设施建设遭遇瓶颈的问题依然存在;人口变化——2012年末,中国60岁以上人口达1.94亿,这一数据将在目前的2013年增长至2.02亿,占总人口数的14.8%;全球化——全球化要求对人员流动、物流和数据/信息实现高效和有效的管理。

  围绕这些问题而构建的业务领域:工业、基础设施与城市、能源、医疗均将IT放在重要位置。

  在工业领域,西门子为美的集团和伟创力塑胶科技等客户提供产品生命周期管理软件,其“全集成自动化”解决方案助力佛山三水区工业中等专业学校职业教育水平提升;为广东科达机电提供过程控制系统及低压等产品,助力其开拓新能源业务领域。

  在基础设施与城市领域,西门子为中国进出口商品交易会展馆提供能源管理解决方案,通过升级其楼宇控制系统软件等措施显著提高节能效益;为广州首条有轨电车线路——海珠区试验段提供牵引系统和转向架;为东莞首条通车轨道交通线路首期工程提供信号和控制系统。

  在能源领域,西门子为位于揭阳市中国国内最大的炼油厂一期工程提供全套电气工程设计和电气系统;分别为广州萝岗开发区及阳江供电局提供三台220千伏和500千伏变压器;

  在医疗领域,西门子全球第1000台MAGNETOM ESSENZA磁共振系统在深圳西门子磁共振园下线;西门子飞云网络化影像智能处理平台被应用于广东各级医院。

  ……这些还仅仅是西门子在广东2013财年的部分应用状况,这些成功项目中均有IT的身影。这也充分印证,西门子并非只是硬件公司,在我们通常提及的微软这些全球软件巨头中,西门子也将名列其中,并且其在工业业务领域,是绝对的引领者——从人员来看,目前,西门子在世界各地拥有17,500名软件开发人员,与微软软件开发人员相当。从用户来看,在全球最大的20家航空企业中,有19家采用了西门子软件。其产品生命周期软件就有70000万家客户,以及超过750万个许可证。

  为实现虚拟和现实的开发与生产之间的相互融合,自2007 年以来,西门子还投资40多亿欧元进行了多项战略并购,以加强在工业信息技术和工业软件方面的能力。

  在中国,西门子IT业务领域在中国开展,与国家“十二五规划”所强调的“两化”——信息化与自动化不谋而合。而对于传统产业的效率革新正是西门子IT大展拳脚之处。

  从已证实的数据可看到,西门子全集成自动化软件平台TIA博途可将系统工程及相关成本降低25%;西门子产品生命周期管理软件和自动化技术的结合,可大幅提升生产力和竞争优势。对西门子客户而言,二者的结合可将新产品的上市时间加快50%。

  而根据第四届中国工业软件发展高层论坛发布的数据,中国国工业软件市场规模于2012年达到722.98亿元人民币,同比增长17.3%。预计到2015 年市场规模将达1172.59亿元。这一市场数据将对西门子IT软件业务领域开展带来极大的推动力。

西门子IT应用表现一:数字化工厂

  这种推动,将体现在西门子IT各软件在中国各领域的发展与应用。其实,当我们在谈及西门子在IT领域的身份时,往往忽略西门子除了是IT技术与软件的推动者,其更是IT技术与软件的使用与受益者。

  让我们先看看全球制造技术的“今天”。发展到目前,全球制造正经历这样的变化过程:自动化集成向精益制造转变:精益制造向柔性制造提升,柔性制造向数字制造转变,而数字制造最终将走向智能制造——无论是美国的“先进制造”计划还是德国倡导的“工业4.0”抑或我国“十二五”规划中确切提出的智能制造,都将智能制造作为制造业重要发展方向。

  而不可否认的是,目前大多数优秀制造企业,还停留在柔性制造阶段。由柔性制造向智能制造,迈进的关键便是“数字制造”。

  “数字制造”,以数字化工厂为例,表现为将充分采用制造知识数据库、虚拟制造技术、自动化技术、智能制造技术、网络通讯等技术、通过智能化、人机交互、决策和执行技术,实现设计过程智能化、制造过程智能化和制造装备智能化,“无人工厂”将是数字化工厂发展的一重要标志。

  一个专业调查数据显示,通过数字化工厂可减少65%的设计变更频次,40%的产品及制造规划时间,40%的设备及工装夹具的投入,并降低10%的库存。这意味着成本开发到面市时间大大缩短,并且制造成本大大降低。

  而要实现“数字化工厂”与“数字制造”,解决方案固然比不可少,但是本质的驱动力源于企业文化对卓越运营的不断追求,这其中需要文化变革、工具变革、思维变革以及行为变革。

  其中的文化到工具到思维到行为的变革,都需要IT技术与软件的引领与创造。

  西门子在目前的制造环节中已率先引入IT技术与软件,并为其打造了IT制造应用范本:有“欧洲最佳工厂”支撑的西门子德国安贝格工厂。在该数字化工厂内,数字样机设计、数字工艺流程、SMT工艺规划、车间布局、工位布局及人机作业分析、工装设计和验证、透明化制造运营管理、自动控制系统、自动化生产线等各个环节都建立在IT软件平台基础之上。其中,IT技术与软件平台帮助其每年生产零部件16亿个,平均每秒生产零部件1个。

  2013年9月即将正式落成的总建筑面积约40000平方米的安贝格姊妹工厂——西门子中国成都工厂将是西门子IT技术与软件的又一应用与获益者。预计新工厂将成为西门子在中国最大的数字化工厂,并成为继德国和美国之后西门子在全球设立的第三家工业自动化产品研发中心及世界领先的工业自动化产品生产及研发基地。

西门子IT应用表现二:生命周期管理

  与数字化工厂相辅相成的是,西门子IT技术与软件另一重要表现:生命周期管理——Siemens PLM Software产品系列。此产品系列在全球已拥有700万装机量以及超过71,000个客户。其具体产品包括旨在产品更快设计、模拟及更好制造的产品工程软件NX系列;旨在更高效构建并支持交易的制造工程软件TECNOMATIX系列;旨在更智能创新和协作的生命周期系统软件TEAMCENTER系列;旨在加速设计以缩短市场化时间的主流工程软件SOLID EDGE,FEMAP系列;旨在解决最复杂工程挑战的专业化工程软件FIBERSIM,SYNCROFIT,SDE,QPE系列;旨在模拟和测试可以在第一时间应用产品的模拟机测试解决方案软件VIRTUALL.LAB,IMAGINE.LAB,TEST.LAB系列。

  其中转为数字化产品开发提供解决方案的NX软件将各种不同的学科集成到一个单一数字环境中。工程及制造信息(IP)作为产品定义的一部分用于驱动产品设计、模拟、验证、加工及制造。NX系列具体包括转为产品提供设计的CAD软件,专门负责产品模拟的CAE软件,专门负责产品生产的CAM软件。

  具体来说,在NX CAD软件中,我们可以看到行业设计及造型、产品设计、制图及记录、电子机械设计、生产率工具、知识重用等新的理念与方式。

  在NX CAE软件中,我们可以利用CAE决定以下值:碰撞车体内压力及变形,地震中建筑偏差、运行期间计算机外壳中的温度、施加到飞机着陆装置上的力度、使用中塑料玩具可能最先断裂的部分等。

  在关于产品的“创建价值虚拟曲线”中,西门子正通过以上IT技术与软件在产品启动时降低成本,在产品面世时加快市场化速度,在产品增长时增加收入,在产品“退役”时扩展回报。而所有的一切环节又将因为IT技术与软件在效率上的提升使得效益进一步提高。

  当然,除了产品生命周期外,工厂生命周期管理也在考虑之列。西门子工厂生命周期管理把设备的一生,即设备的整个寿命周期(从研究、设计、制造、选型、购置、安装调试、使用、维修直到改造、报废)作为管理对象,加强全过程中各环节之间的横向协调,以达到设备的最优投资效益。工厂生命周期管理与产品生命周期的区别在于一个工厂模型从逻辑,物理和技术三方面基本的工厂数据着重点的不同。

  通过在工厂生命周期(设计、工程、安装调试、运行、维护、升级)的全过程中,适时有效地将过程设计与控制系统中相应功能的执行之间进行完美的结合,这种一体化工程可以至少节约20%的成本。

  这种生命周期与工厂与产品的结合正为西门子带来全新发展。而对于继续转型中的2013中国制造业来说,西门子IT技术与软件将毫无意外地为其加足马力。

  而对于西门子工业IT技术与软件未来发展,《控制与传动》借用戚锋先生在会场中提到的英国飞机故事做结尾——某一年,英国女王乘坐的皇室飞机运用了非常先进的行李处理系统。该行李系统可加速行李分拣和到达过程,最大限度地缩短连接时间。在结束第一次航程后,女王正准备对采用各种新系统的飞机表示赞赏时,却惊讶发现,最应该得到褒奖的行李处理系统却出了问题——飞机上所有的行李都乱糟糟地排列着,乘务员正慌忙地对行李作归位分类处理。

  事后,女王才得知,并非行李系统出了问题。出问题的是行李搬运工。当他们第一手接触到行李时,对于操作系统的非专业操作,造成了最后乱混乱现象的发生。

  我想,对于IT技术与软件的把握,我们需要进一步提倡人的作用,是人对IT技术与软件进行发明与创造,又是人在进一步操作,其中的规范章程及相关专业培训均不可或缺。

美国航天局火星探测“好奇号——西门子IT应用特别案例

  2012年,美国航空航天局在火星科学实验室航天任务中打造了一辆配备尖端技术的探测车,它就是家喻户晓的“好奇号”。这项航天任务是航天机构有史以来技术最为复杂的项目。项目的研发和测试工作是使用西门子的设计和模拟软件完成的,它为正在机器领域崭露头角的无缝通信——真实世界与虚拟世界的融合——提供了写照。

  在极寒的外太空运行36周,行程长达5.67亿公里,飞行速度超过7.6万公里/小时,而这些都只是长征的第一步。2012年8月5日,当造价25亿美元、重900公斤、一辆小型轿车大小的火星科学实验室(MSL)探测车穿梭到火星大气中时,它还在以2.1万公里/小时的高速向前飞行。那时它必须在七分钟内减速到2公里/小时以下的着陆速度,如若不然,探测车将与火星相撞,毁于一旦。

  为使探测车能平稳着陆,防止为寻找生命化学成分而设计的装备受损,探测车必须分毫不差地执行数百个步骤的复杂操作,并且整个过程没有人工干预。

  面对这一难题,在整个开发过程中,喷气推进实验室(JPL)全程使用西门子的产品生命周期管理(PLM)软件来对火星探测器进行数字化设计、模拟和虚拟组装,以便后续制造物理样机。该软件有助于确保所有组件的正确组合和正常运行,并能经受所面临的任何环境的考验。当然,其结果,正如我们看到的,此案例成为西门子IT技术与软件的又一自豪之处和里程碑。

美国航天局 火星探测“好奇号”

西门子IT技术与软件荣获的奖项
 
西门子IT技术 与软件荣获的奖项
 
    2013年,Siemens PLM Soft-ware在中国汽车行业盛典上荣膺“十佳汽车创新技术”、“优秀装备供应商五十强”和“中国汽车行业最佳PLM解决方案供应商”等大奖。
 
    2012年,Siemens PLM Soft-ware凭借其业界领先的仿真技术NX CAE在2012年第八届中国CAE年度大会上荣获“2012 CAE最佳供应商”称号。
 
    2013年,通用汽车在第21届年度颁奖盛典上将Siemens PLM Software评为其“年度最佳供应商”。
 
    2012年,Siemens PLM Soft-ware被全球著名的独立PLM咨询与研究机构CIMdata评为中国最佳PLM解决方案供应商,并在计算机辅助设计(CAD)、数字化制造领域、中国汽车和工业装备行业市场等八大领域均位列第一名。
 
    2011年,Siemens PLM Soft-ware在IDC的《产品生命周期管理市场分析报告》中获得最高评价,并被评为离散市场领域的领导者。
    Siemens PLM Software拥有高达96%的客户维护和续约率,为业界最高。软件产业平均续约率为83%,PLM行业平均续约率为92%。
 
    Siemens PLM Software荣获Frost & Sullivan的“2010年度汽车行业客户价值提升奖”。
 
    2010年,在协同产品开发联盟(CPDA)对新模拟数据与过程管理供应商的评分中,Siemens PLM Software在各项领域均排名第一。
2010年北美国际汽车展上展出的车辆中,超过90%使用了Siemens PLM Software的技术。
 
    Siemens PLM Software在提供解决方案供应商销售其产品及服务的合作伙伴计划方面,被VARBusiness杂志表彰为北美顶尖厂商。
 

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