国际工业互联网巨头西门子的先进经验

总部位于德国慕尼黑的西门子公司，1847 年由德国“电子电气之父”维尔纳• 冯• 西门子建立，是世界最大的机电类公司之一。德国西门子公司在一百年前就已经成为世界上最复杂、分布最广的工业实体，涉及庞杂的业务。

为顺应时代发展的洪流，公司经历了一系列改革和重组。2008 年，西门子正式宣布从通讯行业中淡出；2014 年，博世集团收购西门子所持有的合资企业——博西家电 50%的股份，西门子彻底退出家电领域。之后，西门子发布了“2020 公司愿景”新战略，决定把自己的核心竞争力放在数字化等最具长期潜力的领域，其家电、电信设备、移动电话、计算机、半导体、照明设备等业务陆续被剥离。

◆在PLC和工控领域的核心优势

德国安贝格电子制造工厂（EWA）生产着西门子旗下最重要的 Simatic 可编程逻辑控制器（PLC）及相关产品。依赖于自动化系统生产效率提升，自投产至今，安贝格在工厂生产面积始终保持约一万平方米、员工数量保持约 1200 名不变的情况下，产能提升了八倍——安贝格每年生产约 1500 万件 Simatic 产品。按每年生产 230 天计算，平均每秒就能生产出一台控制设备，可见西门子公司在工控领域具有核心竞争力。

西门子公司制定了专注于电气化、自动化和数字化领域的发展战略后，逐渐在海上风机建设、燃气轮机和蒸汽轮机发电、输电解决方案、基础设施解决方案、工业自动化、驱动和软件解决方案，以及医疗成像设备和实验室诊断等领域占据领先地位。而其在燃气轮机、超声解决方案、分布式能源、电网 SCADA 系统等细分领域中，成为世界前三强的存在。

◆展开一系列并购，进军工业互联网领域

从存量人工作业到机械化作业，接着从机械化再到工业智能化，西门子几乎成为了德国制造、工业 4.0 的代名词。不同于美国通用电气（GE）从物联网角度切入，主攻智能服务，西门子更偏重工厂生产方式的变革，抓住了“工业 4.0”的核心，其更成为了世界重工业转型的先驱者。

2007 年，西门子以 35 亿美元的价格收购 UGS 公司，该公司是全球领先的产品生命周期管理（PLM）软件和服务提供商，收购后该公司的信息物理网络（CPS）技术被西门子广泛应用。众所周知，CPS 是虚拟世界和现实世界在工业领域应用中的高度融合，是工厂、机器、生产资料和人通过网络技术的高度联结，是智能制造业的基础。没有 CPS 的支撑，智能工厂、智能制造都是空中楼阁。这次并购被认为是西门子公司进军工业互联网领域的第一步。

收购了 UGS 之后，西门子将该公司在数字化工厂方面的优势与其在工业自动化领域领先的专有技术结合起来，最终打造了MindSphere 工业云平台，可以让客户的流程变得更快、更好并且帮助他们降低成本，自动化系统开始逐步进入了智能制造的新纪元。在此基础上，西门子公司多次并购海外优秀的相关业务公司，展开了智能制造的蓝图。前后收购 LMS、Innotec、Vistagy、IBS、Vrcontext 等公司，补齐仿真与测试系统、过程工业软件、3D 可视化等数字化能力；收购 Tesis，进一步增强西门子的工业软件产品组合…等一系列举措向我们清晰的展现了西门子公司通过一连串的收购打通数字化工业转型之路。

图1：西门子的数字化转型时间表

资料来源：西门子公司官网

◆MindSphere：连接下层硬件设备和上层应用软件的云平台

MindSphere 是欧洲第二大软件公司西门子推出的基于云的开放式工业互联网操作系统，在2016年4月举行的德国汉诺威工业博览会上正式发布，2017 年6月，在西门子亚太首个数字化体验中心首秀。

作为 PaaS（平台即服务），MindSphere 是云计算技术在工业生产领域的应用。具有实现全面的系统集成和数据融合的优势，能够帮助不同行业、各种规模的企业快速高效地收集和分析工业现场的海量数据。

图2：MindSphere 架构

资料来源：知网

MindSphere 具有极强的开源性和兼容性，覆盖所有支持开放式通讯标准具有极强的开源性和兼容性，覆盖所有支持开放式通讯标准 OPC UA  的设备或系统，提供了开放的生态系统。一方面，即插即用的数据接入网关 MindConnectNano 和数据采集端的应用程序编程接口（Connectivity API）为连接各类设备提供了统一的接口，极大地便利了西门子设备与第三方设备数据的连接和采集。另一方面，开放的应用开发编程接口（AppDevelopment API）使得应用开发者以外的设备制造商和最终客户都能进行 MindSphere 应用程序的开发，为各种各样的应用软件提供良好的开发、运营环境。

此外，MindSphere 现已推出约 50 种 MindApp（依托于MindSphere 的应用程序）。这些 App 封装了 IT 基础代码，设备制造商和最终客户可以通过直接调用这些 App 来构建定制化的应用分析模型，以避免编程和写算法的麻烦。例如“DriveSystemAnalyzer”App，能通过数据分析提早检测出传动系统损伤。对于客户来说，这不仅能提高效率和工厂的业绩，同时能优化维修和维护。另外一个叫做“KeepSecure”的 App，是自动化与控制系统管理工具，使用户能更快地发现潜在威胁、安全漏洞和异常情况，并提供例如安全补丁的应对方案。

MindSphere 凭借其独树一帜的开源性和兼容性、以及优越的数据采集与分析能力，能够提供优质的数据服务，帮助设备制造商和最终客户（1）提升设备可用度、（2）增强能源效率、（3）保障数据安全，（4）并改善生产制造的效率和质量。同时，MindSphere 严格遵守高标准的安全传输协议 HTTPS 进行数据传输，并按照最高标准建设云数据中心以存储数据，实现最高标准的信息安全保障。

MindSphere 的推出将物联网、云计算和大数据分析等概念落地，是西门子数字化业务增长的重要驱动力，并将逐步从制造业扩展到交通、楼宇、能源等方面，全面推进数字化进程。

◆MindSphere应用场景和案例

场景：

西门子数字化企业解决方案已经帮助各种类型、规模不同的工业企业实现数字化转型。其中，既包括支持中国航天科工集团公司、金宇生物技术股份有限公司等企业打造全新的智能化工厂，也包括与中国宝武钢铁集团有限公司、中信戴卡股份有限公司等企业合作实现现有生产设备和工厂的数字化转型升级。

此外，MindSphere 能够在-40°C 和+85°C 的极端温度范围内和恶劣环境条件下正常运行和使用，成为供电、交通运输和石油天然气等行业领域数据采集的理想选择。

案例：

Printing International 是一家比利时生产移印机的设备制造商。移印机因其功能独特，故而身价不菲。当这些贵重设备漂洋过海被运往全球之后，制造商就和它们彻底断了联系，无法知悉自家设备的“身体健康状况”。一旦设备出现故障，制造商和最终客户都将蒙受损失。因此 Printing International 选择了MindSphere。借助 MindSphere 上的 Fleet Manager（相当于用户全球工厂的控制中心，能够实时展示系统数据）实时监测自己部署在客户现场的移印机状态并广泛地采集移印机的数据，分析设备运行状况，不仅能够优化资源部署，还能预见可能出现的故障，实现预测性维护。同时，服务数据回馈研发，从而进一步优化产品设计。现在，Printing International 可以为客户提供全新的主动式服务，与客户签订服务保障协议，保证移印机能以更高的设备综合利用率提供服务。

德国的高端磨床机械制造商 Gehring 也在利用 MindSphere为其用户提供全新的主动式服务。原来，研磨机械里的刀具一旦磨损到一定程度，工件的加工质量就会不合格，甚至不得不停产去更换备件。要是备件库里恰好没有存货，还要临时去订购或调货，严重耽误生产效率。但现在，Gehring 只需要把研磨机床上刀具等部件的关键指标采录到 MindSphere 上，通过 Visual Analyzer 进行分析和评估，就能看到刀具的残余寿命，做到在刀具磨损之前主动上门帮用户更换备件，减少备件，从而间接为用户创造价值。这是前所未有的新的业务模式，能够改变用户的现金流、改变其收益模式。

为了能够让来自不同制造商的机械设备和工厂连接至MindSphere，基于试用阶段的反馈及后续开发，西门子还推出了一款名为“MindConnectNano”的数据接入网关。此外，更多可选的数据接入方案也将逐步推出，或使用软件开发套件(Software Development Kit) 、或通过软件代理、或借助 Simatic 集成，接入方式丰富且灵活。开放的应用开发编程接口（App Development API）使得应用开发者以外的设备制造商和最终客户都能进行 MindSphere 应用程序的开发。