西门子（中国）有限公司数字化工厂集团自动化业务产品总监 刘力康

制造业的数字化是一个全球关注的话题，因为世界各地都面临着非常相似的挑战，即新产品必须在更短的时间内进入市场；产品的定制化和快速变化的市场需要越来越高的灵活性；对提高效率的永恒渴望，要求缩短开发周期，节省资源和能源。

西门子（中国）有限公司数字化工厂集团自动化业务产品总监刘力康认为，工业的数字化转型应该涉及两个层面：企业必须改善自己的流程，而解决方案提供商则要根据“工业4.0”的要求定制其解决方案组合。作为后者，西门子深谙企业数字化转型之道，其凭借“数字化企业”组合，可以为离散和过程工业各种规模的企业提供走向“工业4.0”的一揽子解决方案。

在西门子的概念中，“数字化企业”组合包含四个要素：工业软件和自动化组合、工业通信、工业安全、工业服务。

在工业软件和自动化组合当中，针对离散工业，西门子有数字化企业软件套件，它是针对离散工业企业的综合性软件系统，目前已推出了15年。作为基于Teamcenter的协作平台（数据主干），该套件集成了PLM（产品生命周期管理）、MES/MOM（制造执行系统/制造运营管理）、TIA（全集成自动化）和“生命周期与数据分析”系统（MindSphere，西门子基于云的开放物联网操作系统）。刘力康透露，在今后几年，西门子将陆续扩展并完善该套件。针对于过程工业用户，西门子依托集成化工程和集成化运营，帮助客户在通向“工业4.0”的道路上跨出关键一步。刘力康表示，西门子是全球第一个能够设计跨越工厂整个生命周期的连续数据模型的供应商，可帮助客户缩短产品上市时间并提高灵活性和效率。

作为一站式供应商，西门子可以为客户提供一揽子工业通信解决方案和服务，包含立足于工业以太网和相应SCALANCE网络组件、面向未来的开放式PROFINET和OPC UA的工业通信系统，以及基于全面RFID和光学识别系统的工业识别系统等。

与此同时，西门子为客户提供广泛的产品和服务以保护工厂免受网络攻击。这些产品和服务包括工厂和网络安全以及系统完整性套件。

工业服务是近几年工业自动化市场新兴起的业务领域，为此，西门子推出了基于云的开放式物联网操作系统——MindSphere。这是一个强大的操作系统，提供数据分析和连通功能、开发工具、应用程序和服务。它帮助用户评估和利用数据，获得突破性的洞察力。此外，它还能让用户立即开发、部署和运行数字化服务、创建自己的应用甚至新的业务模型。

刘力康告诉记者：“我们的客户可以从上述要素中的任何一个着手建设数字化企业。从产品设计到服务，客户可以根据当前需求，从价值链的任何一个环节开始。借助我们可灵活扩展的解决方案，各种规模的企业现在即可踏上通向‘工业4.0’的道路。”

案例分享

“乳业4.0”—梦想照进现实

从牧场上奶牛产奶到生产线上的罐成品，蒙牛的生产流程庞杂而精细。不断增加的产量和严格的质量标准给质检人员带来沉重的压力。蒙牛早已意识到传统依靠人工的质检方式已无法满足需求，急需向数字化系统升级。而蒙牛与西门子的合作也由此驶入了快车道。

数字：乳制品生产的新原料

2013年，蒙牛通过西门子Simatic IT Unilab平台开始实施实验室信息管理系统（LIMS）。至2015年，系统已全面上线，覆盖蒙牛遍布全国的34个生产工厂实验室和两个研发型中心实验室。

从原料入库、加工，再到出厂流通，一包牛奶要经过35个工序和105个检测环节，才能最终放心到达消费者手中。这整个过程中，LIMS以一双“火眼金睛”对所有原料、半成品和成品的“身份”进行验证，并将它们的“身份证”信息完整储存。

通过LIMS，蒙牛制定了科学的检验计划，包括采样点、采样量、检测项目和频次，以及检测仪器等，避免以前人工排期可能造成的偏差。与此同时，蒙牛也实现了全产业链的质量数据追溯。

据统计，蒙牛通过LIMS实现了约1400种质检方法的电子记录和计算，90%以上的检测数据能自动采集并上传至LIMS。各类检验所需的时间因此节省了10%~25%。由于LIMS的使用，质检流程中的冗余步骤也大大简化，效率提升15%以上。此外，在仪器设备管理、质检成本管理和人员优化等方面，LIMS也发挥了举足轻重的作用。

软实力、硬道理

数字化工厂离不开软件系统这样的“金头脑”，也需要智能硬件这样的“钢筋铁骨”。在蒙牛，西门子全集成自动化解决方案（TIA）为生产线的稳定运行做出了重要贡献。

在前处理灭菌环节中，西门子可编程逻辑控制器（PLC）通过对泵阀和乳品液体流量的控制，对液体的温度、压力等参数进行精确调控。此外，西门子流量计也广泛应用在灌装机、杀菌机、锅炉房等设备上，用于测量纯水和软水的流量。在灌装生产线上，灌装盒的精确定位、液体的流量和灌装容量等也都由西门子PLC控制，通过1LG0电机驱动。工作人员通过西门子HMI人机界面查看系统运行参数，并下达命令。

包装完成后的一箱箱成品通过传送带运送给码垛机器人。西门子PLC对传送速度和转向进行控制，并及时向码垛机器人发送任务信号，保证货物整齐快捷的码放，并迅速转入立体仓库。

蒙牛的立体仓库已真正实现全自动化物流。通过西门子PLC的智能控制，灵活的堆垛机能从指定位置精确地存放或抓取货物。仓库旁的轨道上有序运行着一辆辆运货小车，它们相互之间能保证一定的安全距离，不会“追尾”或“撞车”。各设备利用Profi net et 现场总线进行通讯。同时，凭借强大的数据管理功能，Simatic WinCC将仓库的大量运行数据进行归档。

软硬件的无缝集成也给效率带来了巨大提升。比如当LIMS完成一批成品的检测，质量判定合格的结果传递给ERP系统，再通过仓库管理系统通知PLC。这样当有需要时，PLC就能自动“指挥”码垛机和运货小车，第一时间将成品出库。

在迈向未来数字化工厂的道路上，蒙牛正携手西门子等合作伙伴大踏步前进。

摘自《自动化博览》2017年1月刊