工業互聯網已經扮演起實現數字化的最佳助攻手的角色，它為實現數字化後企業進一步升級找到了出口。從十多年前西門子公司收購美國UG公司開始，就意味著西門子堅定地走上了數字化之路。數字化的願景和戰略已經在西門子內部落地實踐。
王永宗天津自動化學會理事，暢銷書《大話工業4.0》作者
本文發表於《中國工業和信息化》雜誌2018年七月刊總第3期
在2018年4月末舉辦的第72屆漢諾威工業博覽會上，「集成工業-連接與協作」作為本次大會的主題，成為了各大廠商展示自身實力的焦點所在。其中，最能體現「連接與協作」的工業互聯網概念在本次大會上「大行其道」，成功晉陞「主角」。不僅各大跨國企業紛紛發布自己的工業互聯網操作系統、邊緣計算設備、雲軟體等，國內企業也都藉此機會開啟了自己的國際化之旅。
作為「東道主」，西門子也在博覽會上發布了基於雲端的開放式物聯網操作系統MindSphere 3.0版本。
提到西門子的MindSphere，很多業內人士第一反應就是拿它與GE的Predix進行比較。這其中一個重要原因，是西門子與GE作為工業領域的兩艘巨型航母，在工業自動化、能源、醫療等各業務線上都存在著競爭關係。因此當GE推出了自主研發的工業物聯網平台之後，大家普遍認為西門子推出MindSphere是對GE戰略考量後的跟隨行為。筆者認為這種說法不無道理，畢竟作為超級競爭對手，面對工業數字化轉型的必爭之地，不參與競爭就意味著坐等競爭對手拔得頭籌，反過來可能更狠地咬你的業務蛋糕一口，讓你的現有業務也不得好過。這就如同從戰略角度講阿里要做「社交」，騰訊要投資「電商」；美團要做「打車」，滴滴要做「外賣」一樣。但如果深入了解西門子MindSphere的誕生過程和發展策略，你會發現這並不只是一個簡簡單單的跟隨戰略，而是西門子為其未來10年能夠繼續稱霸工業數字化領域準備的殺手鐧。
雖然MindSphere誕生於Predix之後，但其研發的歷史其實由來已久。
西門子從成立至今已經有超過170年的歷史。按照現在流行的說法，它經歷了工業2.0時代後的每一次工業革命。它從一家賣電報機的公司，逐步發展為橫跨工業、軌道交通、能源、醫療甚至金融的多元化公司。西門子公司的業務和產品線足夠長，尤其在傳統的電氣化、自動化領域，有眾多的經典產品。對於西門子來說，每一個產品賣給客戶後，並未就此結束其商業價值，而是每個產品背後都延續著巨大的服務業務市場，這些服務業務原來分布在每一條產品線所對應的事業部身上。而在過去的10年，每一個事業部都在思考并力圖實現這些服務的全新商業模式和全新技術應用，從而更好地服務於市場，服務於客戶。
這些思考引起了西門子管理層的注意。他們分析發現，每個事業部都在硬體產品上追求服務的附加值，雖然技術和方式各異，但最終這些努力都指向了一個維度，那就是數據！不管是分析一個電機的維護周期，還是分析一颱風力發電機的葉片勞損或者是老化情況，事業部都需要依靠數據以及數據背後的分析演算法和模型來進行監控，實現預測，並最終實現新的商業模式。所以這種衍生的服務需求本質是由數據驅動的。除此之外，西門子還發現，實現這種服務需要有支撐數據從採集、存儲再到分析的平台，而這種平台無需為每個產品或者業務部門定製，這種平台可以共享、共用。因此，2013年左右，西門子就已經開始在內部制定一系列戰略計劃來驅動這種新型業務的發展。
一開始西門子就意識到要構建的平台應該是通用的且是公共的。未來西門子的每個事業部中的每件產品所產生的數據都應能被這個平台採集、存儲和分析，並且能通過一系列知識沉澱以及對人工智慧技術的集成，讓數據能夠賦能一切，不斷產生新的增值價值。
起初這個平台並未被命名為Mindsphere。遵從西門子自身的命名規則和習慣，所有在西門子下的產品系列都會被賦予一個Si-打頭的英文名稱，Si-就是SIEMENS的縮寫。遵照這個規則，最初這個平台曾被命名為Sinalytics，即SIEMENS+Analytics（西門子+分析），甚至還準備將其正式命名為SCI，即Simens Cloud for Industry。雖然這些名稱更符合西門子的一貫基調，但這種命名方式很難讓外界認為這是一款具有劃時代意義的平台，而會被認為是對現有產品線的一種補充。西門子在過去170多年裡留給大家的印象一直是偏於傳統。於是在這款產品上，西門子索性大膽嘗試，決定跳出以往的框框，用Mindsphere品牌來命名這一平台。
MindSphere迄今為止已經發行了三個版本。1.0版本發佈於2016年漢諾威博覽會之前，更類似於一個內測版本，因為其測試僅限於德國和部分歐洲國家，並且只對西門子傳統合作夥伴做了封閉型邀請測試。2.0版本是對外正式公開的版本，對所有歐洲和北美客戶開放（因中國的雲計算市場合規准入問題，未對中國客戶開放）。該版本基於SAP數據中心打造。3.0版本發佈於2018年的漢諾威博覽會，底層是基於AWS（亞馬遜雲）數據中心的版本。所以版本之間的差異性不僅體現在平台本身的功能上，也體現出底層基礎設施的巨大變化。
之所以要發布基於AWS數據中心的版本，按照西門子給出的說明，是因為現在的市場對於雲計算公司本身提供的雲基礎設施的可用性、健康性、安全性比之前高出了幾個數量級的要求。AWS作為世界排名領先且市場份額接近50%的雲基礎設施提供商，在這些方面都領先於業內。按照西門子的規劃，MindSphere對底層基礎設施不持明顯的偏向或者聯盟態度，目標是使得MindSphere能夠部署在任何架構的基礎設施之上，所以西門子仍會陸續發布基於其他基礎設施的版本，比如基於微軟Azure平台的版本。而最新消息是，西門子與阿里雲在中德兩國總理的見證下，在柏林簽署諒解備忘錄，並計劃於2019年推出部署於阿里雲的MindSphere平台。
現在，工業互聯網已經成為實現數字化的最佳助攻手的角色，它為實現數字化後企業進一步升級找到了出口。
從十多年前西門子公司收購美國UG公司開始，就意味著西門子堅定地走上了數字化之路。數字化的願景和戰略已經在西門子內部無處不在。
而在整個西門子數字化的架構中，數字化雙胞胎被提及最多，也是西門子詮釋自身數字化理念的一個關鍵概念。
所謂數字化雙胞胎，就是把物理世界用數字化的方式存儲在虛擬世界中，讓物理世界和虛擬世界一一對應，通過在虛擬世界的不斷模擬模擬，可以讓我們在不對物理世界進行大範圍調整的情況下得到最優化的方案。這樣的好處是既減少了不必要的成本浪費，又加快了解決和處理問題的速度。中國的徐工集團也有這方面的成功案例。
從產品設計模擬階段，依賴於西門子自己的PLM軟體，從一開始就在三維模型上進行相應的產品設計，並且對其各類參數進行模擬。如果這些參數出現了問題，就可以在虛擬環境裡面重新變更設計。通過虛擬世界裡的產品設計相關的模擬和驗證、閉環的反饋，不斷地改進產品的設計，大量減少在設計端的浪費現象並節省成本。
當產品設計出來時，會考慮用什麼樣的工藝把它生產製造出來，這時需要對真正的生產線上的生產過程進行相應的模擬和驗證。運用西門子的生產模擬平台，可以生成生產的工藝、生產的步驟和流程。在這個基礎上，再把工序和步驟變成持續性的信息，並通過西門子自己的硬體組態平台來自動生成各類控制器代碼。從單一的模擬，實現了通過模擬過程形成實際運營中的操作代碼的模式。
在生產的數字化雙胞胎之後，就是真正的生產，這時工業互聯網平台將大顯神威。所有產品的信息以及生產設備的信息都可以通過數據採集到西門子Mindsphere雲端，形成大的閉環，而最終形成性能的數字化雙胞胎。
性能的數字化雙胞胎既可以是將產品的性能通過數據採集到雲端，不斷地驗證、反饋，提升產品的性能，也可以是生產製造環節里的所有生產信息通過雲端實時監控生產製造過程，讓它透明化。並通過不斷的優化改進，提升生產效率，降低維護成本，提高生產的效率。
實際上，單一的數字化實現較為容易，而做到協同數字化較為複雜，但這種協同產生的價值會是單一數字化的幾何倍數。這種協同數字化又被稱為基於三大數字化雙胞胎的一體化的數據模型。這個模型所形成的統一數據模式、統一的數據源，將貫穿在所有價值鏈體系裡面，從技術上有效地解決困擾製造業多年的信息孤島問題。
所以，不應該把網路化孤立地看作數字化的下一階段，或者下一維度。如果認同數字化和智能化是在改變生產力的話，那麼網路化改造的無疑將是工業界的生產關係，它將伴隨整個第四次工業革命。
因此，西門子也沒有將工業互聯網孤立對待，而是把其作為數字化戰略下的重要協同手段。
一個優勢在於西門子的控制系統（以PLC，即可編程邏輯控制器為主）的市場佔有率已高達40%。這在已經充分競爭的工控領域絕對是一個恐怖的數字。PLC雖然屬於自動化設備，但其本身就是一個非常好的邊緣計算設備，所有現場控制層的數據首先都會被彙集到PLC中，MindSphere只需打通與PLC之間的連接，就可以輕鬆將數據拿到雲端。
在最早的解決方案中，MindSphere還需要通過一個專屬網關設備（MindConnet，Nanobox）與PLC相連。而西門子在漢諾威發布的PLC S7-1500系列最新版本已經可以做到不通過網關就能直接與MindSphere相連。
從實踐經驗來看，數據採集看似簡單，但在工業領域面對大量的異構數據、不同廠家的不同協議的設備，數據採集還是困難重重。具體來說，在工業場景里，一台PLC、一台電機、一台機床、車床、銑床、磨床，甚至一條傳送線，都可能產生不同的數據，產生數據和傳輸數據的方式都不一樣。工業領域有上百種主流的或非主流的工業通信協議，這些協議對於一個工業操作系統的最終用戶來說是很受困擾的，即使是協議方面的專家，也不可能什麼都精通。這種情況下，需要一個工業物聯網場景下的操作系統，來屏蔽這些底層令人困擾的東西。而這就是MindSphere的方向。
當然，這裡除了上述技術因素，數據採集的問題中更多的還是來自廠家之間的封閉和孤立。由於西門子PLC市場份額的優勢，MindSphere在連接自家產品數據時就會非常便利。
另一個重點在於西門子有著170年的發展史，自己本身就是製造型企業，所以深諳製造業所面臨的問題。在推廣數字化概念的時候，西門子就很好地利用了這一點，把自己的德國安貝格工廠和中國成都工廠作為數字化製造的「旗艦」加以推廣。因此在工業互聯網平台層面，西門子極為重視微服務模塊的開發，將自身在工業領域的理解，將具有普適性的工藝和演算法進行封裝，為廣大App開發者提供調用服務。
針對工業大數據，很多企業已經開始研發數據可視化解決方案，並且嘗試利用數據為客戶創造價值，提供基於數據分析的高附加值服務。因為大家都已清楚地認識到「數據」這一被譽為世界第五大能源的價值所在，希望通過數據分析，實現自身在價值鏈上的延伸，而在工業物聯網的助力之下，這種價值鏈延伸的半徑又被進一步拉長。
目前較為常規的數據服務包括設備狀態監測與預警、預測性維護等，尤其是通過基於數據的機器學習達到單機效率的優化，已經成為較為可靠的方案。比如西門子的SIDRIVE IQ應用，它基於MindSphere，是MindSphere上的一個App。它將整個的驅動系統數據轉移到應用程序當中進行統一的維護。
除此之外，西門子還在嘗試更高階的玩法，例如基於對自己的工廠積累的海量數據進行分析，實現整個電裝生產流程的過程診斷、改善點發掘與優化，用數字化的技術手段來助推精益生產的實現。
美國NSF智能維護系統中心(IMS)主任李傑教授曾經說過，傳統的大數據是發散的，而工業大數據是收斂的，重在聚焦。大數據在工業領域的下一步發展，將出現在基於對縱深行業工藝與知識的深度理解，針對具體目標定向精準抓取關鍵數據後，通過對特定KPI的分析，創造商業洞察。
「MindSphere 3.0是基於雲端的開放式物聯網操作系統，它用於記錄、評估和可視化數據。它具有廣泛的連接選項，可連接機器設備甚至整個工廠到數字化世界來使用它們的數據。通過開放的編程介面，西門子可以同合作夥伴以及來自於不同領域的用戶一起進行MindSphere雲的應用程序開發。這不僅僅是一種數字化服務的新的業務模式，而且是西門子和合作夥伴直接在MindSphere上共同營造一個全新的生態環境。」
這是西門子對於MindSphere的官方描述，文字不多，但向我們展示了西門子對於這個平台未來發展的關鍵信息：
在互聯網領域裡，開放是常態；在工業領域裡，封閉是常態。而工業互聯網就是要打破這種封閉的狀態，實現工業領域的開放共贏。
從開放性的角度講，西門子將自己的工業互聯網平台定位於物聯網操作系統，因此不管是SaaS層的App開發，IaaS層的雲數據中心，還是邊緣計算層的數據採集設備，MindSphere平台都將保持足夠的開放性。西門子的目標是，能向下連接所有的數據源，能向上提供靈活的應用程序開發介面，能夠植入集成各種各樣靈活的數據分析工具和模型。這對於西門子這種老牌工業企業來說，是有足夠挑戰性的，在理念和管理上都要進行突破。當然技術架構上也要絕對的開放，為合作夥伴的加入提供足夠的支持。所以西門子不僅推出了基於SAP數據中心的版本，還推出了AWS版本；並且在過去兩年多的時間裡宣布了和微軟的合作，宣布了和IBM的合作，甚至半公開地談到了和谷歌可能的合作。通過發布一些免費的連接件能夠讓第三方的合作夥伴採集設備接入，也是體現了其開放性的一面。
還有一點，開放性不僅僅體現在能夠覆蓋所有車間級的典型硬體設備，還關注IT設備，因為所有的工廠都有各種不同種類的IT系統，比如庫存管理系統、MES製造執行系統、ERP系統等。這些系統里的數據都是進行綜合大數據分析的必要條件，最終對於物聯網來說都是有價值的，MindSphere對於這類系統也要有足夠的開放和兼容。
因此西門子開發了大量的API（應用程序編程介面），這些豐富、靈活的應用程序編程介面能夠讓開發者們根據他的知識來把他的應用開發快速地部署在MindSphere平台上。
而對於生態建設，正所謂「孤掌難鳴」，似乎大家都越來越清楚地意識到，單憑一己之力，根本無法應對數字化轉型的需求，更別談實現智能製造與未來工業4.0的願景。尤其在工業互聯網領域，本身就是靠搶佔操作系統的話語權，上可連接各類工業應用，下可連接各種邊緣計算，攜生態優勢，豎起競爭壁壘。
於是平台企業們紛紛開始通過「合縱連橫」擴展自己的疆域，在具體的操作方法上，可謂八仙過海，各顯神通。
西門子基於自有軟硬體產品所打造的數字化解決方案，已然足以全面覆蓋離散、過程與混合行業。數字化雙胞胎技術在產品設計、生產過程與後續增值服務環節的閉環應用，能夠連接物理世界與數字虛擬世界，實現信息的雙向流動與持續反饋，為各行各業的客戶持續創造價值。
但西門子不願就此止步，而是以MindSphere為中央樞紐構建生態系統，與各領域的領軍企業形成連接，對自身優勢進行有效地支撐與補充，不斷充實和完善自己在數字化領域的綜合交付能力。如今圍繞MindSphere平台已經聚集了一群聲名赫赫的全球級合作夥伴。2018年西門子董事會和其他18家德國的頂尖製造企業一起形成一個聯盟，並把這個聯盟命名為MindSphere World。官方信息稱，此聯盟的一個重要目標就是致力於推動工業物聯網的標準化進程。
而在APP的具體應用上，2017年漢諾威博覽會上，西門子披露自己和合作夥伴已經開發和正在開發50多款應用。而在2018年漢諾威博覽會上這個數字又出現了大幅飆升。
對於構建生態這件事，可以說各個平台擁有者的想法是一致的，比如Microsoft圍繞Azure雲構建的生態系統，就讓ABB、Schneider Electric、Rockwell Automation三大自動化巨頭同台競技，是生態思維把它們連在了一起。再比如歐洲工業軟體巨頭SAP，作為一個 「串連者」，它讓眾多合作夥伴圍繞製造業價值鏈的各個環節錯落分布。
在這個市場上，單打獨鬥的越來越少，生態系統級別的高維戰法將越來越多。
當然，西門子的眼光不僅僅只在製造業上，還投射到廣義的大工業現場，比如風力發電機的數據接入，高鐵動力部分的數據接入，電廠燃氣輪機的數據接入等。
互聯網圈流行的一個定律叫梅特卡夫定律，這個定律說，網路的價值和網路節點中用戶的平方數成正比。這是推動互聯網行業以用戶數量為估值前提的重要依據。很多投資人之所以願意拋棄以往P/E或者P/S估值方式，就是因為他們相信，按照這個定律，這些互聯網公司一旦盈利，增長將是指數級的。
而在工業互聯網領域，所謂網路節點的用戶已不再僅僅是人，而是包含了眾多物理世界的機器和設備。這個量級較之消費互聯網又是一個幾何倍數的升級。因此，工業互聯網的想像空間足夠大，要做的是踏踏實實，一步一步地把它實踐下去。
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