國際工業互聯網巨頭的先進經驗之：西門子

總部位於德國慕尼黑的西門子公司，1847 年由德國「電子電氣之父」維爾納? 馮? 西門子建立，是世界最大的機電類公司之一。德國西門子公司在一百年前就已經成為世界上最複雜、分布最廣的工業實體，涉及龐雜的業務。

為順應時代發展的洪流，公司經歷了一系列改革和重組。2008 年，西門子正式宣布從通訊行業中淡出；2014 年，博世集團收購西門子所持有的合資企業——博西家電 50%的股份，西門子徹底退出家電領域。之後，西門子發布了「2020 公司願景」新戰略，決定把自己的核心競爭力放在數字化等最具長期潛力的領域，其家電、電信設備、行動電話、計算機、半導體、照明設備等業務陸續被剝離。

◆在PLC和工控領域的核心優勢

德國安貝格電子製造工廠（EWA）生產著西門子旗下最重要的 Simatic 可編程邏輯控制器（PLC）及相關產品。依賴於自動化系統生產效率提升，自投產至今，安貝格在工廠生產面積始終保持約一萬平方米、員工數量保持約 1200 名不變的情況下，產能提升了八倍——安貝格每年生產約 1500 萬件 Simatic 產品。按每年生產 230 天計算，平均每秒就能生產出一台控制設備，可見西門子公司在工控領域具有核心競爭力。

西門子公司制定了專註於電氣化、自動化和數字化領域的發展戰略後，逐漸在海上風機建設、燃氣輪機和蒸汽輪機發電、輸電解決方案、基礎設施解決方案、工業自動化、驅動和軟體解決方案，以及醫療成像設備和實驗室診斷等領域佔據領先地位。而其在燃氣輪機、超聲解決方案、分散式能源、電網 SCADA 系統等細分領域中，成為世界前三強的存在。

◆展開一系列併購，進軍工業互聯網領域

從存量人工作業到機械化作業，接著從機械化再到工業智能化，西門子幾乎成為了德國製造、工業 4.0 的代名詞。不同於美國通用電氣（GE）從物聯網角度切入，主攻智能服務，西門子更偏重工廠生產方式的變革，抓住了「工業 4.0」的核心，其更成為了世界重工業轉型的先驅者。

2007 年，西門子以 35 億美元的價格收購 UGS 公司，該公司是全球領先的產品生命周期管理（PLM）軟體和服務提供商，收購後該公司的信息物理網路（CPS）技術被西門子廣泛應用。眾所周知，CPS 是虛擬世界和現實世界在工業領域應用中的高度融合，是工廠、機器、生產資料和人通過網路技術的高度聯結，是智能製造業的基礎。沒有 CPS 的支撐，智能工廠、智能製造都是空中樓閣。這次併購被認為是西門子公司進軍工業互聯網領域的第一步。

收購了 UGS 之後，西門子將該公司在數字化工廠方面的優勢與其在工業自動化領域領先的專有技術結合起來，最終打造了MindSphere 工業雲平台，可以讓客戶的流程變得更快、更好並且幫助他們降低成本，自動化系統開始逐步進入了智能製造的新紀元。在此基礎上，西門子公司多次併購海外優秀的相關業務公司，展開了智能製造的藍圖。前後收購 LMS、Innotec、Vistagy、IBS、Vrcontext 等公司，補齊模擬與測試系統、過程工業軟體、3D 可視化等數字化能力；收購 Tesis，進一步增強西門子的工業軟體產品組合…等一系列舉措向我們清晰的展現了西門子公司通過一連串的收購打通數字化工業轉型之路。

圖1：西門子的數字化轉型時間表

資料來源：西門子公司官網

◆MindSphere：連接下層硬體設備和上層應用軟體的雲平台

MindSphere 是歐洲第二大軟體公司西門子推出的基於雲的開放式工業互聯網操作系統，在2016年4月舉行的德國漢諾威工業博覽會上正式發布，2017 年6月，在西門子亞太首個數字化體驗中心首秀。

作為 PaaS（平台即服務），MindSphere 是雲計算技術在工業生產領域的應用。具有實現全面的系統集成和數據融合的優勢，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。

圖2：MindSphere 架構

資料來源：知網

MindSphere 具有極強的開源性和兼容性，覆蓋所有支持開放式通訊標準具有極強的開源性和兼容性，覆蓋所有支持開放式通訊標準 OPC UA 的設備或系統，提供了開放的生態系統。一方面，即插即用的數據接入網關 MindConnectNano 和數據採集端的應用程序編程介面（Connectivity API）為連接各類設備提供了統一的介面，極大地便利了西門子設備與第三方設備數據的連接和採集。另一方面，開放的應用開發編程介面（AppDevelopment API）使得應用開發者以外的設備製造商和最終客戶都能進行 MindSphere 應用程序的開發，為各種各樣的應用軟體提供良好的開發、運營環境。

此外，MindSphere 現已推出約 50 種 MindApp（依託於MindSphere 的應用程序）。這些 App 封裝了 IT 基礎代碼，設備製造商和最終客戶可以通過直接調用這些 App 來構建定製化的應用分析模型，以避免編程和寫演算法的麻煩。例如「DriveSystemAnalyzer」App，能通過數據分析提早檢測出傳動系統損傷。對於客戶來說，這不僅能提高效率和工廠的業績，同時能優化維修和維護。另外一個叫做「KeepSecure」的 App，是自動化與控制系統管理工具，使用戶能更快地發現潛在威脅、安全漏洞和異常情況，並提供例如安全補丁的應對方案。

MindSphere 憑藉其獨樹一幟的開源性和兼容性、以及優越的數據採集與分析能力，能夠提供優質的數據服務，幫助設備製造商和最終客戶（1）提升設備可用度、（2）增強能源效率、（3）保障數據安全，（4）並改善生產製造的效率和質量。同時，MindSphere 嚴格遵守高標準的安全傳輸協議 HTTPS 進行數據傳輸，並按照最高標準建設雲數據中心以存儲數據，實現最高標準的信息安全保障。

MindSphere 的推出將物聯網、雲計算和大數據分析等概念落地，是西門子數字化業務增長的重要驅動力，並將逐步從製造業擴展到交通、樓宇、能源等方面，全面推進數字化進程。

◆MindSphere應用場景和案例

場景：

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。

此外，MindSphere 能夠在-40°C 和+85°C 的極端溫度範圍內和惡劣環境條件下正常運行和使用，成為供電、交通運輸和石油天然氣等行業領域數據採集的理想選擇。

案例：

Printing International 是一家比利時生產移印機的設備製造商。移印機因其功能獨特，故而身價不菲。當這些貴重設備漂洋過海被運往全球之後，製造商就和它們徹底斷了聯繫，無法知悉自家設備的「身體健康狀況」。一旦設備出現故障，製造商和最終客戶都將蒙受損失。因此 Printing International 選擇了MindSphere。藉助 MindSphere 上的 Fleet Manager（相當於用戶全球工廠的控制中心，能夠實時展示系統數據）實時監測自己部署在客戶現場的移印機狀態並廣泛地採集移印機的數據，分析設備運行狀況，不僅能夠優化資源部署，還能預見可能出現的故障，實現預測性維護。同時，服務數據回饋研發，從而進一步優化產品設計。現在，Printing International 可以為客戶提供全新的主動式服務，與客戶簽訂服務保障協議，保證移印機能以更高的設備綜合利用率提供服務。

德國的高端磨床機械製造商 Gehring 也在利用 MindSphere為其用戶提供全新的主動式服務。原來，研磨機械里的刀具一旦磨損到一定程度，工件的加工質量就會不合格，甚至不得不停產去更換備件。要是備件庫里恰好沒有存貨，還要臨時去訂購或調貨，嚴重耽誤生產效率。但現在，Gehring 只需要把研磨機床上刀具等部件的關鍵指標採錄到 MindSphere 上，通過 Visual Analyzer 進行分析和評估，就能看到刀具的殘餘壽命，做到在刀具磨損之前主動上門幫用戶更換備件，減少備件，從而間接為用戶創造價值。這是前所未有的新的業務模式，能夠改變用戶的現金流、改變其收益模式。

為了能夠讓來自不同製造商的機械設備和工廠連接至MindSphere，基於試用階段的反饋及後續開發，西門子還推出了一款名為「MindConnectNano」的數據接入網關。此外，更多可選的數據接入方案也將逐步推出，或使用軟體開發套件(Software Development Kit) 、或通過軟體代理、或藉助 Simatic 集成，接入方式豐富且靈活。開放的應用開發編程介面（App Development API）使得應用開發者以外的設備製造商和最終客戶都能進行 MindSphere 應用程序的開發。

資料來源：方正證券行業專題報告

排版：一休哥

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