★ 本刊记者/文晓

西门子（中国）有限公司IPC产品经理王风姣

随着数字化时代的到来，工控机产业也逐渐向网络化、智能化和数字化演进。物联网、大数据、边缘计算、人工智能等新一代信息技术的发展，为工控机应用场景带来无限拓展空间。作为行业领导者，西门子工控机在工业领域已取得了广泛而成功的应用，而今面对数字化浪潮的挑战，西门子也从未停止对新领域的探索，正如西门子（中国）有限公司IPC产品经理王风姣所言：“西门子一方面深耕传统优势行业，如汽车、钢铁、轨道交通等领域的know-how，做行业领跑者；另一方面，不断拓宽在人工智能、物联网、节能环保等新兴领域的行业积累，积极部署新行业、新领域，探索新动能、新趋势。”

应对用户需求变化

数字化、智能化正成为中国经济发展的新动能，“十四五”规划中明确提出，打造数字经济新优势，加快数字化发展，建设数字中国。如何助力各行各业实现数字化转型是工控机企业面临的全新挑战。王风姣表示，对于工控机用户需求变化，西门子有着深刻的洞察以及全面的布局。

首先，市场需求呼唤软硬件一体化解决方案。传统的单一硬件平台已经无法满足客户对于生产制造智能化的需求，依靠传统硬件方案，客户需要从第三方采购需求软件，再集合到现有硬件系统里，需要大量时间调试，研发周期长、成本高。在未来工业4.0环境下的智能工厂里，要求能够高效地采集和分析工厂现场的实时数据，并进行长期管理。

对此，西门子致力于为客户提供软硬件一体化解决方案，将诊断软件、人工智能、边缘计算等尖端技术都融入到产品组合，从而帮助用户实现预防性维护，对工厂现场产生的海量数据进行集中管理。以机器视觉的工业应用为例，机器视觉依托工控机将图像处理应用于工业自动化领域，对物体进行非接触检测、测量，提高加工精度、发现产品缺陷并按照一定算法进行自动分析决策。西门子针对视觉任务中面临的数据难采集、标注成本高等难点，在嵌入式工控机IPC427E的硬件平台基础上，构建了基于模拟数据的域迁移模型，提升视觉模型在真实场景数据的可用性。

第二，工业边缘部署。工业互联网、云计算等新一代技术的不断发展，改变了工控机之间的网络连接方式。通过推动工业物联网的急剧扩张，客户在现场端可以轻松获取海量数据，但对于海量数据实时处理和分析及高性能数据分析提出了要求，应运而生的云计算满足了客户这一需求。毫无疑问，云解决方案提供了众多优势：它们可集中管理应用程序，方便地链接来自各种来源的数据，并提供了功能强大的数据处理基础设施。同时，人们对在紧靠机器的位置以安全的方式本地处理数据有着很高需求。这正是工业边缘的用武之地，集云端优势与本地解决方案优势于一体：用户可以决定在本地、云端还是通过一种混合解决方案来处理、存储和使用数据。

对此，西门子开发了管理边缘设备的中央基础设施/基于智能数据应用的边缘App，以及面向未来的工业边缘设备。西门子工业边缘管理系统是用于集中管理所有已连接边缘设备的基础设施。它可监控所有连接设备的状态，在目标边缘设备上安装Edge App和软件功能，并将功能从云端转移到生产系统。工业边缘为边缘设备提供适当的灵活性和应用选项。通过Edge App访问边缘设备上的运行系统软件，可实现创新应用，以诊断和分析自动化和制造环境中的大量高频数据。借助西门子工业边缘，可将计算能力直接应用到生产系统中：搭载西门子工控机SIMATICIPC227E/IPC427E基础上的边缘设备在数据生成之地即可进行采集和处理。工业边缘支持从中央边缘管理系统下载和更新应用程序到已连接的边缘设备上。

推动人工智能应用落地

随着中国产业数字化步伐加快，数字经济为各行业的持续健康发展提供了强劲动力。对此，王风姣深有所感：“以交通行业为例，近年来，随着人工智能与现代交通系统的融合，智能交通的概念得到不断普及。智能交通的一个显著特点是高速移动的交通工具与基础设施间的可靠数据交互和流数据的计算，这些特殊需求催生了交通系统设备的数字化、智能化升级，而工控机正是满足这一需求的硬件平台。”

王风姣以西门子工控机在大兴机场的建设为例，进一步介绍了西门子工控机在智能交通领域的成功应用。北京大兴机场行李系统项目是中国民航重大装备国产化典型示范工程项目。这套系统建设钢平台面积达65000平方米、设备总长度约32千米、高峰小时行李处理能力约15000件，被英国《卫报》评选为“新世界七大奇迹”之一。在项目竞标阶段，西门子经过激烈的角逐最终以专业的行业积累和可靠的产品品质赢得了项目。在具体落地实施阶段，使用西门子箱式工控机IPC327E应用于机场行李分拣。西门子IPC327E实现了机场对行李数据的实时管理与监控等功能。还特别为客户在IPC327E原装2个网口的基础上做了客制化开发，第三个外网口用于连接PLC、摄像头以及中控服务器，满足了客户对于数据实时性的要求。

在数字化、智能化的趋势下，人工智能成为企业发展的重要抓手。为适应这一发展趋势并不断满足市场需求，西门子也加快研发生产人工智能专用的工控机，西门子于2022年第一季度发布了AI专机SIMATIC IPC520A。IPC520A集成的嵌入式图形处理器，可以提供强大的图形算力，特别适合进行基于图像，视频的深度学习推理加速。体积小巧却拥有强大的深度学习计算能力，让这款AI专机在工业和医疗领域都发挥了重要作用。

在工业生产流程中，从产线上料，到生产过程中的分级评估、分拣，再到生产后端的质量及缺陷检测任务，均可以用机器视觉和深度学习检测系统进行高效灵敏的解决。IPC520A的小型化体积和较高的图形处理能力，加之专为摄像头应用设计的特殊接口，满足了客户对于性能和体积的平衡需求。

近几年，随着全球疫情的蔓延，科技领域也应运而生了新技术，来帮助人们加以应对。医疗保健领域的影像分析，可以极大地加快医生对于病灶的定位和诊治速度，从而间接地拯救数以万计的生命。IPC520A凭借稳定供货，全球多个国家的标准化认证和过硬的图形分析能力，成为理想的医疗影像分析计算平台，为人类健康默默地做出贡献。在新基建领域，智慧城市，智慧交通、车路协同等新场景催生了数据本地化处理并结构化上传的新需求。IPC520A凭借广泛的环境适应性，充足的计算能力以及强大的通讯扩展能力提供了可靠的硬件计算平台，从而为城市的智能化发展添砖加瓦。

“人工智能正成为对未来自动化技术产品重大影响的关键技术之一。而西门子在工业人工智能领域耕耘30年，始终保持着在工业人工智能领域的技术领导者地位：拓展深度学习和强化学习；专注于开发支持工业AI应用可信度的技术，如可解释的人工智能（Explainable AI）、健壮人工智能（Robust AI）、安全人工智能（Secure AI）。同时把将人工智能方案集成于工控机中，并与垂直行业深度融合，已成功应用于汽车、食品饮料、电池、物流等领域，帮助客户实现降本增效。”王风姣表示。

摘自《自动化博览》2022年11月刊