西门子数字化工厂再进化：破土动工前，工厂已“建成”

大约十年前，德国提出“工业40”概念，描述了虚拟世界与物理世界高度融合的下一代生产场景。数字化工厂中的设备与设备之间，人、机器和资源之间如何对话？数字化技术如何重塑传统制造流程？络绎不绝的中国企业走进德国工业巨头西门子位于成都的数字化工厂寻找答案。类似的 探索 更早之前已在西门子位于德国安贝格市的电子制造工厂启动，安贝格工厂被业界认为是最接近工业40概念雏形的标杆工厂。

面向工业40的进化从未停止过。西门子数控（南京）有限公司（SNC）新工厂近日正式投运，在实地建设之前，西门子就已全面应用自身数字化技术，预先在虚拟世界打造工厂的数字孪生，实现从需求分析、规划设计、动工实施到生产运营全过程的数字化。据介绍，通过打通从研发到生产运营各环节的数据流，新工厂的产能提高近2倍，生产效率提升20%，产品上市时间缩短近20%。

多年前西门子在成都建造其全球第二个数字化工厂时，复制了在德国安贝格工厂的经验、技术和流程。但SNC新工厂没有“德国样板”，无先例可循，是西门子全球首座原生数字化工厂。

破土动工前，工厂已“建成”

SNC成立于1996年，是西门子运动控制领域德国以外最大的研发和制造中心，主要产品线覆盖数控系统、通用变频器、伺服电机、齿轮马达等产品，广泛应用于 汽车 、航空、电子、制药、物流和新能源等高端制造行业，并有大量产品出口海外市场。面对日益增长的市场需求，该工厂急需扩大产能，提高生产效率和灵活性。于是，催生出再新建一座工厂的需要。

何为原生数字化工厂？西门子全球执行副总裁，西门子中国董事长、总裁兼首席执行官肖松对澎湃新闻等媒体表示，原生指的是在设计、规划、建造和生产运营的全生命周期，从零开始，开创性地完全使用西门子自身的数字化理念和技术，让工厂从无到有，由虚到实。“在工厂破土动工之前，已经在虚拟世界里用西门子的软件，完成了从工厂需求、分析到建成、运营全过程模拟仿真和验证。在实际建设过程中，通过大数据分析，进一步优化生产流程，为实际生产提供实时可靠的数据支撑，实现数字化制造和管理。”

西门子数控（南京）有限公司新工厂

试想一下，要生产一支笔，传统的做法是先出一张图纸，然后调整机床参数去开模做出样品，图纸返回研发部门经过比对修改，才能进入生产线。随着数字化技术向制造业各领域加速渗透，产品的数字孪生已经不算新奇：在虚拟世界中预先完整模拟出某种产品的设计、生产制造过程，通过建模仿真优化设计，可以减少物理调试时间、节约大量材料测试成本。

肖松称，西门子原生数字化工厂的建成，证明了可以像设计产品一样设计厂房和产线，将数字孪生覆盖产品以及工厂的全生命周期，从而实现持续优化的数字闭环。

正式破土动工前，工程师们已经在虚拟世界里完成了工厂的“建设”。“或许你会有疑问，今天谁建设工厂没有图纸？没有图纸怎么破土动工建设？”西门子（中国）有限公司执行副总裁、西门子大中华区数字化工业集团总经理王海滨对澎湃新闻解释称，此“图纸”非彼“图纸”。建厂房有图纸，机器设备有图纸，产线可能也有图纸，这不假。但区别在于，光有设计图纸，无法将工厂、产线、机器设备、工艺在计算机环境中模拟实际生产运行“动起来”，进而验证和优化工厂设计。SNC新工厂在设计环节已全方位进行了虚拟仿真、虚拟调试、虚拟生产和验证，避免了传统设计的试错成本，这是其他工厂还未做到的关键之处。

据介绍，新工厂在实体建设及运营阶段，基于西门子工业云的大数据分析及其与工业物联网系统的有机结合，进一步优化生产流程，为实际生产提供实时数据支撑，实现数字制造和管理。新工厂可同时生产电子和电机制造两大类从原材料、生产设备到工艺流程均截然不同的产品，“将这两大类产品放在同一个屋檐下生产，这对任何企业来说都是一项前所未有的挑战。”西门子数控（南京）有限公司总经理周郁荣说道。

在无 历史 遗留硬件负担的新建“绿地工厂”实施更彻底的数字化应用意味着相较于常规工厂的更多投入。但王海滨认为，在进行投资决策时，除了直接且看得见的成本，试错成本、错误决策等隐性或间接成本也不能忽略。“从SNC新工厂的经验来看，数字化的投入所获得的收益是完全划得来的。”

将加强本土研发和供应商体系

低碳环保也在SNC新工厂设计之初便被纳入重点考量。据悉，该工厂利用屋顶光伏系统为工厂运营提供部分清洁能源；利用地源热泵技术提高冬季供暖和夏季制冷能效；应用高效率水泵和风机、热回收装置、雨水回收系统、风能和光伏LED路灯、智能照明控制系统和太阳能热水系统，最大限度地节能减排。上述措施预计每年可节省约506万千瓦时的电力、6286立方米的水，减少3325吨的碳排放。

肖松在采访中表示，数字化和低碳化将是未来西门子在中国发展的两大支点。

“尽管疫情给全球经济带来了很大的挑战，但中国作为世界第二大经济体，拥有完整的产业链体系，同时提出了统一大市场、坚定实施改革开放等一系列推动经济高质量发展方面的努力，对于外资企业而言非常重要。”肖松表示，目前西门子在华拥有超过30000名员工，四十多家运营企业，在中国布局了完整的产业链和开放共赢的生态体系。提及中国战略，他透露，西门子中国将加大本土研发和创新能力，加强与大学、研究院的合作。

2020年新冠疫情的爆发，促使全球企业重新思考供应链布局与风险管理。

肖松说，过去两年中，公司整体上把供应链带来的风险降到了最低。为了进一步加强供应链建设，过去某个产品的供应商可能只有一家，现在需要增加到两至三家供应商，以降低风险。同样重要的是加强本土供应商的比例，过去某些产品基于全球供应商，疫情令企业充分认识到，须加强本土供应商的建立和开发。“通过这些措施，我们能够更快速地面对未来新的不确定性。”

校对：刘威

一、签约物联网行业公司的同学很少，大多数同学还是走了专业大类（自动化）或者通信公司，比如华为，深信服，中兴，中国移动等，做得工作也不是跟物联网相关的工作。也难怪，受学校性质来讲，来校招的大部分都是通信或者制造公司了。
二、签了互联网公司的同学也不是做的物联网相关的工作，虽然现在互联网+概念很火，但是就我来看，大部分互联网公司都在做智能硬件，或者小部分的智能家居领域了，而且，本科生目前所接受的教育是不足以应对太多技术层面的东西的。
三、想在物联网的道路上继续走下去的同学都选择了考研，比如五道口，北邮，西电，成电等等高校的计算机专业。（不要问我为什么是计算机，我绝不会告诉你我们学校是全国唯一一个把物联网专业放在自动化学院的，所以我们学的更多的是关于无线传感网，工业物联网，智能家居等等）
就物联网公司来校招聘的要求来看，他们还是偏于找程序员，本科生没有太多的项目实践经历，这个可能就是大部分不能从事物联网行业的原因了。

物联网设备是指能够进行网络无线连接并且具有数据传输功能的设备。物联网将传统的互联网设备连接扩展到物理设备和物品之间的连接，通过传感器将数据传达给相关用户。物联网设备可以分为三大类：消费类物联网设备、工业类物联网设备和企业类物联网设备。

消费类物联网设备包括智能家居、智能电器、智能玩具和智能可穿戴设备等。例如在智能家居中，设备可以感应到人的存在，当一个人回家时，温度调节设备已经调节好室内温度，照明设备自动打开，且达到一个适合的亮度，扫地机器人也可以自动启动进行卫生清洁工作，提高了人们的生活质量。

工业类物联网设备主要用在工厂和其他的工业场所。大部分的工业物联网设备是用来监视生产线和制造过程，传感器将数据传输到监视系统，可以保证生产流程的正常运行，还可以预测更换零部件的时间，保证生产的顺利进行。如果发生故障，系统可以及时通知技术人员故障问题以及解决方案，为生产节约了时间。

企业类物联网设备的种类是多样的，主要用于维护设施和提高企业运营效率。例如智能设备可以帮助企业举行会议，会议室中的智能传感器可以帮助安排会议可用的房间，选择房间的大小和类型，当举行会议时可以自行调节温度和适合的灯光等。

如今安全问题是阻碍物联网设备发展的一大阻力，由于现在的物联网设备都需要接入网络，那么设备就会处在一个开放的环境中，如果受到网络病毒和黑客的攻击，造成数据的损失，可能会造成生命和财产的损失，这让用户对物联网设备的使用产生了顾虑。沐渥 科技 认为在物联网的发展中，我们可以通过加快技术更新力度、进行多重可靠的身份认证、完善的加密措施、网路环境的净化和多层次的防御措施来保护物联网设备的安全。

2006至2020年，物联网应用从闭环、碎片化走向开放、规模化，智慧城市、工业物联网、车联网等率先突破。中国物联网行业规模不断提升，行业规模保持高速增长，江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。

截至到2019年，我国物联网市场规模已发展到15万亿元。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

近年来，我国政府出台各类政策大力发展物联网行业，不少地方政府也出台物联网专项规划、行动方案和发展意见，从土地使用、基础设施配套、税收优惠、核心技术和应用领域等多个方面为物联网产业的发展提供政策支持。在工业自动控制、环境保护、医疗卫生、公共安全等领域开展了一系列应用试点和示范，并取得了初步进展。

目前我国物联网行业规模已达万亿元。中国物联网行业规模超预期增长，网络建设和应用推广成效突出。在网络强国、新基建等国家战略的推动下，中国加快推动IPv6、NB-IoT、5G等网络建设，消费物联网和产业物联网逐步开始规模化应用，5G、车联网等领域发展取得突破。

政策推动我国物联网高速发展

自2013年《物联网发展专项行动计划》印发以来，国家鼓励应用物联网技术来促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变，对于提高国民经济和社会生活信息化水平，提升社会管理和公共服务水平，带动相关学科发展和技术创新能力增强，推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。

以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，通过对人、机、物的全面互联，构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服务体系，是数字化转型的实现途径，是实现新旧动能转换的关键力量。

我国物联网行业呈高速增长状态 未来将有更广阔的空间

自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长，增速一直维持在15%以上，江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。中国通信工业协会的数据表明，随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展，中国物联网行业规模已经从2013年的4896亿元增长至2019年的15万亿元。

虽然我国物联网发展显著，但我国物联网行业仍处于成长期的早中期阶段。目前中国物联网及相关企业超过3万家，其中中小企业占比超过85%，创新活力突出，对产业发展推动作用巨大。

物联网作为中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向，蕴含着巨大的创新空间，在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域，创新活动日趋活跃，创新要素不断积聚。

物联网在各行各业的应用不断深化，将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

在政策、经济、社会、技术等因素的驱动下，2020年GSMA移动经济发展报告预测，2019-2025年复合增长率为9%左右，2020年中国物联网行业规模目标16亿元，按照目前物联网行业的发展态势，十三五规划的目标有望超预期完成;预计到2025年，中国物联网行业规模将超过27万亿元。

未来物联网行业将向着多元方向发展

标准化是物联网发展面临的最大挑战之一，它是希望在早期主导市场的行业领导者之间的一场斗争。目前我国物联网行业百家争鸣，还未有一个统一的标准出现。因此在未来可能通过不断竞争将会出现限数量的供应商主导市场，类似于现在使用的Windows、Mac和Linux *** 作系统。

合规化同样是当下物联网面临的问题之一，特别是数据隐私问题。目前数据隐私已成为网络社会的一个关键词，各种用户数据泄露或被滥用的事件频发，特别是Facebook的丑闻引发了全球担忧。

因此在未来，我国各种立法和监管机构将提出更加严格的用户数据保护规定，，用户的敏感数据可能会随着时间的推移而受到更严格的监管。

安全化是指预防物联网软件遭受网络黑客攻击，在未来，以安全为重点的物联网设施将受到更多的关注，特别是某些特定的基础行业，如医疗健康、安全安防、金融等领域。

多重技术推动物联网技术创新

从技术创新趋势来看，物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破，NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长，服务支撑能力迅速提升;

区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网，为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动，物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》

说起智能工厂，人们总是将其与无人化工厂相联系，其实智能工厂并不一定是“黑灯工厂”，或者说，智能工厂也不应该仅仅是“黑灯工厂”。对于现在大部分存量工厂而言，如何变成智能工厂，其实就是要弄清楚对于存量工厂而言，其痛点是什么；或者说，什么方式可以帮助其智能化转型，并为其所用。在 科技 进化到一定阶段之前，存量工厂如何智能化？

那么，在探讨存量工厂智能化转型之前，我们首先要知道几个概念：物联网是什么？工业互联网又是什么？

简单来说，工业互联网由工业物联网和产业互联网组成。

工业物联网是物联网（IoT）在工业场景的应用，可以打通工业“人机物法环测”六大要素。

产业互联网使产业链上下游互联互通。

工业互联网+云计算+大数据处理+人工智能，构成针对工业的综合性技术。

对于单体工厂来说，IoT是变成智能工厂的第一步，只有迈出了这第一步，才能实现数字化、智能化。

阿尔卑斯系统集成（大连）有限公司（简称“ALSI”）为制造业提供多元化智能工厂规划方案。其中，ALSI大连IoT解决方案主要根据制造现场实际情况，完成“人机物法环测”六要素有效数据的自动采集与上传，并进行数据分析与管理。

总体来说，ALSI大连IoT解决方案有五大特点：

1适用范围广。无论是由专用设备组成的产线，还是通用设备，都可以采用。

2具有强大的兼容性。无论一条产线上有多少种不同品牌、型号的设备，都可以统一入网进行全自动数据采集。

3接口完全开放，可与各种管理软件无缝衔接。如MES、PLM、WMS，都可调用ALSI的IoT解决方案采集的数据，也可以通过ALSI直接定制智能产线控制系统，实现现场管理的智能化转型。

4传感器技术先进。ASLI大连的集团公司ALPSALPINE，是世界知名的传感器研发生产企业，品质卓越，技术领先。“稳定”、“安全”是它的特点；“精准”、“可靠”是客户对它的评价。ALSI大连在IoT解决方案中根据应用场景需求选用最适合的传感器，完成向智能工厂转型的坚不可摧“基建”工作。

5成本相对较低、实施难度小。以生产设备智能管理为例，其成本仅为PLC的1/3，加装数采设备时不用停产，而且数采设备可以随时更换，或用于其它设备或产线，自由、方便、灵活。

对于存量工厂而言，一味地追求智能工厂建设不科学，而直接转变为“黑灯工厂”更是不现实的事情，在一定的 历史 时期，我们要考虑智能工厂的目的是什么，或者说，对于存量工厂来说，什么才是“智能工厂”，那一定是落地的、切实可行、将影响降到最小的解决方案，才是其智能化的切入点。

更多智能制造解决方案详见

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一、将真实的加工制造连接到工业40
如果使用了工业40技术，一个新的加工制造生产线可以实现多达25种的产品变化，同时将产量提高10%，库存减少30%。工业40架构的应用让制造商在生产过程中可以获得更丰厚的投资回报率。
工业40是一场工业的革命，目的是将信息技术(IT)的虚拟世界、机器的物理世界以及互联网合为一体。其中心是将具有IT功能的所有工业领域都整合起来。这些科技提高了灵活度和速度，能够使产品更具有个性化，生产更高效且规模可扩展，以及在生产控制方面具有更高的可变性。机器与机器之间的通讯和先进的机器智能化，提高了工艺的自动化水平，并带来了更多的自我监控以及实时数据。开放的基于Web的平台会增加制造企业的竞争力。
1分布式智能
这里说的分布式智能是指在智能传动和控制技术网络的机器设备中，加入尽可能多的智能和控制功能、或者单独的传动轴，而不是从一个中央处理单元（CPU）来处理所有的动作。
拥有机器层面的过程数据并决定用它做什么，反映出了人们相信一台机器可以经过装备使用过程数据做一些事情并且独自改善工艺流程，诸如实现调整产量、更加有效率的利用能源等目标，而不是依赖“云”来处理所有这些任务。
联网的机器可以与更高的生产线级别、工厂级别以及企业级别的网络进行通讯，从而能够实现对特定事件或特定产品的实时调节。集成了传动的伺服马达和无机柜传动系统将传动组件和运动逻辑顺序放到了单独的轴向上。
　 2快速连接
那些允许数据在整个企业架构中自由流动的系统，往往需要持续的投资和改进。一家工业40工厂车间所产生的大数据和信息流，可能会让公司的网络不堪重负。我们该如何改进自动化系统中的硬件和软件的功能，使这种设计流程更简单、花费更少的时间以及更加开放？通讯路径随着其创建和实施而变得更加流畅。在决定应该使用现场总线的什么功能时，应该看一下生产平台是否支持例如OPC
UA（来自于OPC基金会）这样的标准。消除不同供应商系统的障碍，而且对通讯和控制平台采取一种更加开放的方式很重要。
3开放标准和系统
重点是要思考系统到底“开放”到什么程度，是否支持新兴的通讯协议和软件标准，以及开放的独立组件如何让工业40成为现实。
开放标准允许基于软件的解决方案可以更加灵活地集成，并有可能将新的技术移植进现有的自动化架构中。开放的控制和工程软件也沿着这个方向将自动化和IT软件程序之间的间隙弥合。一个开放的控制器核心能够使用常用的高级IT语言（例如Java和C++）来创建自动化应用程序。
一台机器的 *** 作应该支持与智能手机或平板电脑进行简单的连接。软件可以借助控制器与3D模型软件的连接来加快自动化系统的设计和调试。一个运动控制器可以与模型之间发送指令以及接收反馈，使得机器的功能性在机械设计阶段通过运动控制就得到优化。这也让机器测试和编程可以在调试之前进行。在部件订货、组装机器之前，虚拟机器可以用来进行测试并完善设计。
4实时数据整合
在工业40的工厂里，可能利用实时的机器和工厂性能数据来改变自动化系统和生产工艺的管理方式。不用捕捉并分析数月以来有价值的关于生产率、机器停机时间或者能源消耗的数据，支持工业40的平台能够将数据整合到常规的工厂管理报告之中。这会让制造商和机器具备详细的信息来执行快速的工艺和生产变更，以实现产品满足特定客户需求的愿景。
5自适应性
现实世界中的主动性可以让生产更加连贯并以需求为导向。科技帮助生产线变得主动。目标就是让工作站和模块可以适应个性化的客户或产品需求。
在一个制造液压阀的工厂里，一套新的自适应组装生产线在每一件被加工件上都使用射频识别芯片。生产线上的9个智能站会识别出最终产品是如何被装配的，以及哪些工具设置和 *** 作步骤是必须的。每个相关加工件都带有蓝牙标签，会自动将信息传送给装配站。装配步骤信息会根据不同的产品以及相关加工件的技术水平不同而显示出来。该生产线可以生产一批相同尺寸的液压阀，也可以不需要人工干预就能生产25种不同产品型号。不再需要设定时间或者多余的库存。这使得生产线的产量增加了10%，库存减少了30%。
二、让工业40和IIoT在智能工厂里运行
工业40和工业物联网(IIoT)能够为设备（从传感器到大规模控制系统）、数据和分析之间提供更好的连接性，Beckhoff自动化的TwinCAT产品专家Daymon
Thompson这样认为。传感器和系统需要网络连接来共享数据，分析有助于做出更明智的决策。
物联网主要包括4个基本元素：实体的设备、与设备之间的双向连接、数据以及分析。设备可以是小到一个传感器大到一个大规模控制系统中的任何一种。传感器和系统需要与更大的网络进行连接，以共享由传感器或系统产生的数据。对此数据进行的分析会产生可执行的信息，其结果是让人们做出精明的决策。
在IIoT的实际应用中，
企业通过将设备或资产连接到云或者本地信息技术(IT)设施上来进行数据的采集和传送。然后对采集到的数据进行分析，可以发现设备或资产更多的潜在信息，防患于未然。
例如
，监控机械组件运行温度的传感器可以追踪任何异常状况或者偏离底线的情况。这使公司可以主动地处理不希望发生的行为，从而在可能造成有害危险的系统故障加剧之前进行预测性维护，否则这些系统故障可能会导致工厂停机以及生产收益损失。这种类型的信息有助于企业新产品的设计、系统性能效率的提高以及实现利润的最大化。
工业40让加工制造更灵活
在一个生产制造流程，甚至是整个供应链中，通过连接性推动更多的新发现和系统优化，这是工业40的核心概念之一，这种科技进步也被称为第四次工业革命。
工业40工作组成员、德国国家科学与工程院Acatech，将18世纪蒸汽机的发明和广泛使用定义为第一次工业革命。第二次革命是20世纪早期在装配线上使用传送带。第三次革命是在20世纪中叶开发出来的微电子学、PC和可编程逻辑控制器(PLC)。第四次革命是将PC和机器连接到互联网，并启用信息物理系统（CPS）。
工业40要求传统的生产制造工业实现计算机化。使用物联网和信息物理系统的概念会帮助实现“智能工厂”的目标，使生产制造具有前所未有的灵活性和非常高的精益生产效率。在生产制造中，一个显着的特点是重点关注的领域从产品本身扩展到了生产这些产品的工艺上。
制造商需要灵活的生产线来适应快速变化的客户需求。灵活的机器运行能够生产很多类型的产品，通过调整批量大小来获得更高的生产利润，这使得同一个生产线可以运行更复杂的混合产品以适应客户不断变化的需求。

浪潮信息是第一批入选的。据悉，浪潮信息高端装备智能工厂位于济南孙村产业园区,是一座智能化、透明化的智慧工厂。依托AI、边缘、物联网等技术的发展,智能工厂在组装、运输和仓储中配备了智能装配机器人、智能分拣机器人、智能锁附机器人、AGV小车等大量智能化、自动化设备。浪潮信息高端装备智能工厂是中国第一个服务器智能柔性生产基地,在业界首次实现了信息化装备生产制造从大规模标准化向大规模定制化模式的升级,填补了我国在信息化高端装备领域的空白。

物联网工程的市场庞大，因此就业前景也非常好。

毕业生可从事信息传播时代内容方面的深度、综合、跨学科的信息传播工作，同时也能在新闻传播技术方面从事设计、制作等方面的传播技术类工作。

或者在政府管理部门、科学研究机构、设计院、咨询公司、建筑工程公司、物业及能源管理、建筑节能设备及产品制造生产企业等单位从事建筑节能的研究、设计、施工、运行、监测与管理工作等等。

物联网工程专业就业形势分析：

物联网工程专业培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。

物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业。 物联网专业是教育部允许高校增设新专业后，高校申请最多的学校，这也说明了国家对物联网经济的重视和人才培养的迫切性。据测算，物联网的产业规模比互联网产业大20倍以上，而物联网技术领域需要的人才每年也将在百万人的量级。

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