數字化雙胞胎與MindSphere 讓我們談談西門子的數字化企業理念

至頂網伺服器頻道 06月13日 新聞消息（文/李祥敬）：近日，筆者受邀參觀了西門子在北京的亞太區首個數字化體驗中心，該中心全面展示了西門子面向「工業4.0」的數字化企業（Digital Enterprise）理念。

坐落在西門子北京辦公園區的西門子數字化體驗中心包括數字化企業、全生命周期管理軟體（PLM）、全集成自動化、可持續能源和信息安全實驗室五大展廳，集中展示了數字化在產品設計、生產規劃、生產工程到生產製造和運維的整個生命周期的具體應用，也就是西門子的「數字化雙胞胎」（DigitalTwin）。

「作為全球唯一一家能在產品研發與製造過程以及工廠管理的完整價值鏈上提供『數字化雙胞胎』的企業，西門子能夠幫助企業實現端到端的數字化，使高效的大規模定製化生產成為可能。」西門子（中國）有限公司執行副總裁、數字化工廠集團總經理王海濱告訴記者。

其中，在數字化企業展廳，西門子基於雲的開放式物聯網操作系統MindSphere首次面向中國市場展示其理念與應用。MindSphere是西門子數字化業務增長的重要推動力之一。製造商通過MindSphere可快速、高效地採集海量數據並挖掘數據中的價值，以最少的投入大幅提高生產設備的性能和可用性。

西門子龐大的工業設備基礎和覆蓋眾多行業的專業知識，為MindSphere帶來獨特的數據採集和價值挖掘優勢。開放的MindSphere不僅為第三方設備的安全接入提供了多種方式，覆蓋所有支持OPC UA通訊技術的設備或系統，還能夠使更多的程序開發者和最終用戶藉助這一平台開發或使用多樣化的應用。

目前，在全球範圍內，西門子已經攜手合作夥伴開發出了50餘種應用（App），將與包括源訊、埃森哲、Evosoft、SAP、微軟、亞馬遜雲服務（AWS）和Bluvision等眾多合作夥伴一起，不斷推動以MindSphere為平台的生態系統的建設。

數字化從根本上改變了這個世界運轉的方式，改變了一個企業組織運營與創造價值的方式。可以說，數字化改變了一切。關於數字化，相信每個人都有自己的體會。但西門子作為一個製造業從業者，對數字化有自己獨到的觀察。

第一、從硬體到軟體

西門子從傳統上來說是一家電氣和自動化設備公司，但是一個不爭的事實是軟體改變業務模式的案例越來越多，軟體及軟體相關事物的比重也越來越大，軟體開始逐漸嵌入到工廠的生產和運維之中。最終，我們需要依靠軟體來解決新的問題，應對新的挑戰，產生新的價值。

第二、用戶參與設計

隨著「工業4.0」和「中國製造2025」等概念引領的數字化浪潮席捲而來，面對市場，製造業企業必須更進一步，做到個性化生產甚至個性化設計。產品將不再局限於功能性和實用性，還需彰顯個人性格；消費者購買的也不僅是產品本身，還有定製過程的「參與感」。

用戶參與設計和生產將會徹底改變我們整個組織生產的模式——製造商必須以規模化成本快速、靈活的生產出定製化產品。

第三、新技術促生了新的商業模式

新技術比如雲計算、物聯網等驅動工業領域的變革，我們在日常生活中通過手機中的APP Store（應用商店）去搜索各種各樣的應用軟體，工業領域也將很快迎來這麼一天——打開工業應用商店，裡面有監視、分析能耗的APP，也有分析整條生產線的APP、或是監控某台設備位置和狀況的APP等等……這將是對傳統工業領域商業模式的徹底顛覆。

正是基於以上思考，西門子提出了「數字化雙胞胎」的理念和推出了基於雲的開放式物聯網（IoT）操作系統。

隨著互聯網的深入發展，製造業與互聯網的融合帶來了工業互聯網。不管是工業4.0還是中國製造2025，都是在探索製造業的轉型變革之路。作為專註於電氣化、自動化和數字化的西門子用「數字化雙胞胎」來推動製造業的數字化轉型。

數字化意味著高效的產品生產、快速的市場響應、滿足個性化需求的能力和製造環節的靈活性。這是企業能夠在激烈競爭中保持優勢的法寶，也是中國製造業的轉型方向。

西門子的「數字化雙胞胎」包括「產品數字化雙胞胎」、「生產工藝流程數字化雙胞胎」和「設備數字化雙胞胎」，完整真實地再現了整個企業，從而幫助企業在實際投入生產之前即能在虛擬環境中優化、模擬和測試，在生產過程中也可同步優化整個企業流程，最終實現高效的柔性生產、實現快速創新上市，增強企業持久競爭力。

數字化支持製造商在基於「數字化雙胞胎」的完全虛擬環境內模擬、測試並優化產品、生產工藝流程以及工廠設備。這樣，製造業和過程工業不僅能夠大幅提高創新速度和生產力，而且可以挖掘新的業務模式。

例如西門子和阿迪達斯推動阿迪達斯智能工廠SPEEDFACTORY的數字化進程，讓產品製造與消費者的聯繫更加緊密，讓消費者根據健身需求和對功能的要求來定製產品成為可能。

在西門子數字化體驗中心，筆者看到了一條真實的數字企業示範線。西門子的專家以一個個性化印章的生產為例，演示了一個產品的製造全過程。從下訂單開始到印章製作完成，只用了不到15分鐘。而且在整個生產過程的各個環節的信息實現了完全數字化，包括產品質量控制和信息溯源等。雖然只是簡單的印章製作，但是整個的生產流程是完整、真實的，與正常的產品生產流程完全一致。

西門子用「數字化雙胞胎」打通了數字化環境和企業的實際生產環境，從而在一個數字化世界複製物理世界，實現在數字化世界驗證物理世界中的生產。

目前西門子工業自動化產品成都生產及研發基地（SEWC）藉助「數字化雙胞胎」，以數字化企業的理念脫穎而出。在SEWC，不但設備和產品可以實時溝通，所有生產工序也在數字化解決方案的幫助下得到優化，讓每個環節能夠緊密互聯、精準高效。

在研發部門，工程師使用西門子NX軟體對產品進行虛擬設計和組裝，實現「可見即可得」，大大縮短了產品從設計到分析的周期。

而在生產線上，剛剛上崗的新人也能在西門子產品生命周期管理軟體（PLM）和製造執行系統（MES）的幫助下快速上手。工作人員的電腦上會顯示由西門子的MES系統Simatic IT生成並實時更新的電子任務單，幫助他們完成對生產計劃的高效調度。生產訂單由Simatic IT統一下達，通過與ERP系統的高度集成，實現生產計劃、物料管理等數據的實時傳送。通過集成對工廠內各個流程的管理，Simatic IT可保證工廠管理與生產的高度協同。

同時，在物料運輸環節，西門子數字化物流系統可以利用流水線上的感應器，以及ERP、Simatic IT和倉庫管理軟體，「指揮」 所需物料運送到指定位置，實現過程的全透明、全自動。

不管是數字化企業還是「數字化雙胞胎」都離不開數字化的技術，比如雲計算、大數據、物聯網等。為了支撐數字化業務，西門子提供了一個基於雲的開放式物聯網（IoT）生態系統。作為平台即服務（PaaS），MindSphere 支持應用（APP）和數字化服務的開發、運營和供應。

談及西門子MindSphere的推出，西門子（中國）有限公司數字化工廠集團工廠數字化服務總監李漓表示，MindSphere並不是作為單個產品而推出，而是綜合了西門子各個不同的產品，逐步形成一個開放式的平台。

「MindSphere基於雲端的開放式物聯網操作系統的定義，把我們的商業願景表露得淋漓盡致，就是要建工業物聯網領域的生態系統。」李漓說。

現在，市場有許多和西門子相似的物聯網操作系統，那麼MindSphere有啥不一樣的呢？李漓表示，MindSphere具有自己鮮明的特點。

首先，MindSphere從設備底層開始往上做，這樣做的結果就是數據採集的高效性和由此帶來的經濟效益。這得益於西門子在自動化、電氣化領域擁有非常廣泛的產品線，這是特別大的價值所在。

其次是西門子對各個垂直市場有深刻的理解，能為客戶提供透明易用的可視化分析環境，助力客戶將數據轉化為高價值的物聯網分析模型。

最後是獨樹一幟的開放性：一方面，數據採集端的應用程序編程介面（API）賦予了MindSphere在數據採集端具有極其廣泛的兼容性，使得它不僅支持西門子設備，還支持海量的第三方設備。另一方面，MindSphere提供了友好的開發環境，同樣開放了面向廣大應用開發者的應用程序編程介面（API），廣大的應用開發者都可以在MindSphere上開發App。

在物理實體與虛擬世界的交互中，MindSphere以最高標準保障信息安全：一方面在數據傳輸過程中嚴格遵守高標準的安全傳輸協議HTTPS，另一方面西門子及其雲基礎設施合作夥伴以最高標準建設雲數據中心以存儲數據，確保端到端的數據安全。

依託西門子在電氣化、自動化和數字化領域的優勢，MindSphere能夠幫助不同行業、各種規模的企業快速高效地收集和分析工業現場的海量數據，從中獲取價值和洞察，進而實現新的業務模式的成功。

MindSphere將自身定義為操作系統，向下為連接各類設備提供了統一的介面，實現不同設備之間的互聯互通；向上為各種各樣的應用軟體提供良好的開發、運營環境。

MindSphere生態系統提供用途不一的廣泛應用（MindApps）。此外，客戶和合作夥伴可在該平台上開發自己的應用，並使用和運營這些應用。這些應用有助於開展新型數字化服務。依託MindConnect，西門子為簡化機器、設備和系統與MindSphere的安全聯網提供多種方式。

應該說MindSphere是西門子將物聯網、雲計算和大數據分析等技術進行落地的產品。MindSphere讓設備和產品走下生產線之後仍然能夠與虛擬世界保持聯繫，使得「數字化雙胞胎」的壽命得以從產品設計和生產階段延伸至產品的整個生命周期。

還是以前面的SEWC為例，SEWC通過優化能源效率來增強精益生產和精益管理。這種能效分析服務就是通過一個搭載在MindSphere上的應用（App）來實現的。

通過安裝於工廠各能源環節的感測器，以及其它信息系統，MindSphere能實時採集設備、產線和廠房的能耗數據，藉助雲端的各種用戶界面（UI）工具，第一時間向用戶提供高度可視化的能源透明度。在此基礎之上，服務提供商和用戶的能源專家團隊還可以依託雲端提供的諸多分析工具，結合自身的行業知識，進行全面深入的分析挖掘，找到能效優化的潛力空間，並提供實現優化的解決方案。

對於中國市場的布局，中國是第一批MindSphere投入商業運營的國家，此前MindSphere在國外已經擁有眾多落地案例。這些很容易為國內生態圈的用戶和合作夥伴所復用。接下來我們站在經驗和成功的案例基礎之上，依託本土市場進一步開發開發適合於本土市場用戶需求的應用。

西門子數字化體驗中心全面展示了西門子在數字化企業方面的理念。目前西門子數字化企業解決方案已經幫助各種類型、規模不同的工業企業實現數字化轉型。其中，既包括支持中國航天科工集團公司、金宇生物技術股份有限公司等企業打造全新的智能化工廠，也包括與中國寶武鋼鐵集團有限公司、中信戴卡股份有限公司等企業合作實現現有生產設備和工廠的數字化轉型升級。

未來，隨著數字化的發展，西門子數字化體驗中心還將不斷升級。今年，西門子計劃在上海等其他城市陸續設立針對不同業務重點的數字化體驗中心，搭建面向中國乃至亞太地區的數字化技術和數字化企業體驗與教育網路。

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