西門(mén)子（中國）有限公司數字化工廠(chǎng)集團自動(dòng)化業(yè)務(wù)產(chǎn)品總監 劉力康

制造業(yè)的數字化是一個(gè)全球關(guān)注的話(huà)題，因為世界各地都面臨著(zhù)非常相似的挑戰，即新產(chǎn)品必須在更短的時(shí)間內進(jìn)入市場(chǎng)；產(chǎn)品的定制化和快速變化的市場(chǎng)需要越來(lái)越高的靈活性；對提高效率的永恒渴望，要求縮短開(kāi)發(fā)周期，節省資源和能源。

西門(mén)子（中國）有限公司數字化工廠(chǎng)集團自動(dòng)化業(yè)務(wù)產(chǎn)品總監劉力康認為，工業(yè)的數字化轉型應該涉及兩個(gè)層面：企業(yè)必須改善自己的流程，而解決方案提供商則要根據“工業(yè)4.0”的要求定制其解決方案組合。作為后者，西門(mén)子深諳企業(yè)數字化轉型之道，其憑借“數字化企業(yè)”組合，可以為離散和過(guò)程工業(yè)各種規模的企業(yè)提供走向“工業(yè)4.0”的一攬子解決方案。

在西門(mén)子的概念中，“數字化企業(yè)”組合包含四個(gè)要素：工業(yè)軟件和自動(dòng)化組合、工業(yè)通信、工業(yè)安全、工業(yè)服務(wù)。

在工業(yè)軟件和自動(dòng)化組合當中，針對離散工業(yè)，西門(mén)子有數字化企業(yè)軟件套件，它是針對離散工業(yè)企業(yè)的綜合性軟件系統，目前已推出了15年。作為基于Teamcenter的協(xié)作平臺（數據主干），該套件集成了PLM（產(chǎn)品生命周期管理）、MES/MOM（制造執行系統/制造運營(yíng)管理）、TIA（全集成自動(dòng)化）和“生命周期與數據分析”系統（MindSphere，西門(mén)子基于云的開(kāi)放物聯(lián)網(wǎng)操作系統）。劉力康透露，在今后幾年，西門(mén)子將陸續擴展并完善該套件。針對于過(guò)程工業(yè)用戶(hù)，西門(mén)子依托集成化工程和集成化運營(yíng)，幫助客戶(hù)在通向“工業(yè)4.0”的道路上跨出關(guān)鍵一步。劉力康表示，西門(mén)子是全球第一個(gè)能夠設計跨越工廠(chǎng)整個(gè)生命周期的連續數據模型的供應商，可幫助客戶(hù)縮短產(chǎn)品上市時(shí)間并提高靈活性和效率。

作為一站式供應商，西門(mén)子可以為客戶(hù)提供一攬子工業(yè)通信解決方案和服務(wù)，包含立足于工業(yè)以太網(wǎng)和相應SCALANCE網(wǎng)絡(luò )組件、面向未來(lái)的開(kāi)放式PROFINET和OPC UA的工業(yè)通信系統，以及基于全面RFID和光學(xué)識別系統的工業(yè)識別系統等。

與此同時(shí)，西門(mén)子為客戶(hù)提供廣泛的產(chǎn)品和服務(wù)以保護工廠(chǎng)免受網(wǎng)絡(luò )攻擊。這些產(chǎn)品和服務(wù)包括工廠(chǎng)和網(wǎng)絡(luò )安全以及系統完整性套件。

工業(yè)服務(wù)是近幾年工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)新興起的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，為此，西門(mén)子推出了基于云的開(kāi)放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統——MindSphere。這是一個(gè)強大的操作系統，提供數據分析和連通功能、開(kāi)發(fā)工具、應用程序和服務(wù)。它幫助用戶(hù)評估和利用數據，獲得突破性的洞察力。此外，它還能讓用戶(hù)立即開(kāi)發(fā)、部署和運行數字化服務(wù)、創(chuàng )建自己的應用甚至新的業(yè)務(wù)模型。

劉力康告訴記者：“我們的客戶(hù)可以從上述要素中的任何一個(gè)著(zhù)手建設數字化企業(yè)。從產(chǎn)品設計到服務(wù)，客戶(hù)可以根據當前需求，從價(jià)值鏈的任何一個(gè)環(huán)節開(kāi)始。借助我們可靈活擴展的解決方案，各種規模的企業(yè)現在即可踏上通向‘工業(yè)4.0’的道路?！?/p>

案例分享

“乳業(yè)4.0”—夢(mèng)想照進(jìn)現實(shí)

從牧場(chǎng)上奶牛產(chǎn)奶到生產(chǎn)線(xiàn)上的罐成品，蒙牛的生產(chǎn)流程龐雜而精細。不斷增加的產(chǎn)量和嚴格的質(zhì)量標準給質(zhì)檢人員帶來(lái)沉重的壓力。蒙牛早已意識到傳統依靠人工的質(zhì)檢方式已無(wú)法滿(mǎn)足需求，急需向數字化系統升級。而蒙牛與西門(mén)子的合作也由此駛入了快車(chē)道。

數字：乳制品生產(chǎn)的新原料

2013年，蒙牛通過(guò)西門(mén)子Simatic IT Unilab平臺開(kāi)始實(shí)施實(shí)驗室信息管理系統（LIMS）。至2015年，系統已全面上線(xiàn)，覆蓋蒙牛遍布全國的34個(gè)生產(chǎn)工廠(chǎng)實(shí)驗室和兩個(gè)研發(fā)型中心實(shí)驗室。

從原料入庫、加工，再到出廠(chǎng)流通，一包牛奶要經(jīng)過(guò)35個(gè)工序和105個(gè)檢測環(huán)節，才能最終放心到達消費者手中。這整個(gè)過(guò)程中，LIMS以一雙“火眼金睛”對所有原料、半成品和成品的“身份”進(jìn)行驗證，并將它們的“身份證”信息完整儲存。

通過(guò)LIMS，蒙牛制定了科學(xué)的檢驗計劃，包括采樣點(diǎn)、采樣量、檢測項目和頻次，以及檢測儀器等，避免以前人工排期可能造成的偏差。與此同時(shí)，蒙牛也實(shí)現了全產(chǎn)業(yè)鏈的質(zhì)量數據追溯。

據統計，蒙牛通過(guò)LIMS實(shí)現了約1400種質(zhì)檢方法的電子記錄和計算，90%以上的檢測數據能自動(dòng)采集并上傳至LIMS。各類(lèi)檢驗所需的時(shí)間因此節省了10%~25%。由于LIMS的使用，質(zhì)檢流程中的冗余步驟也大大簡(jiǎn)化，效率提升15%以上。此外，在儀器設備管理、質(zhì)檢成本管理和人員優(yōu)化等方面，LIMS也發(fā)揮了舉足輕重的作用。

軟實(shí)力、硬道理

數字化工廠(chǎng)離不開(kāi)軟件系統這樣的“金頭腦”，也需要智能硬件這樣的“鋼筋鐵骨”。在蒙牛，西門(mén)子全集成自動(dòng)化解決方案（TIA）為生產(chǎn)線(xiàn)的穩定運行做出了重要貢獻。

在前處理滅菌環(huán)節中，西門(mén)子可編程邏輯控制器（PLC）通過(guò)對泵閥和乳品液體流量的控制，對液體的溫度、壓力等參數進(jìn)行精確調控。此外，西門(mén)子流量計也廣泛應用在灌裝機、殺菌機、鍋爐房等設備上，用于測量純水和軟水的流量。在灌裝生產(chǎn)線(xiàn)上，灌裝盒的精確定位、液體的流量和灌裝容量等也都由西門(mén)子PLC控制，通過(guò)1LG0電機驅動(dòng)。工作人員通過(guò)西門(mén)子HMI人機界面查看系統運行參數，并下達命令。

包裝完成后的一箱箱成品通過(guò)傳送帶運送給碼垛機器人。西門(mén)子PLC對傳送速度和轉向進(jìn)行控制，并及時(shí)向碼垛機器人發(fā)送任務(wù)信號，保證貨物整齊快捷的碼放，并迅速轉入立體倉庫。

蒙牛的立體倉庫已真正實(shí)現全自動(dòng)化物流。通過(guò)西門(mén)子PLC的智能控制，靈活的堆垛機能從指定位置精確地存放或抓取貨物。倉庫旁的軌道上有序運行著(zhù)一輛輛運貨小車(chē)，它們相互之間能保證一定的安全距離，不會(huì )“追尾”或“撞車(chē)”。各設備利用Profi net et 現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行通訊。同時(shí)，憑借強大的數據管理功能，Simatic WinCC將倉庫的大量運行數據進(jìn)行歸檔。

軟硬件的無(wú)縫集成也給效率帶來(lái)了巨大提升。比如當LIMS完成一批成品的檢測，質(zhì)量判定合格的結果傳遞給ERP系統，再通過(guò)倉庫管理系統通知PLC。這樣當有需要時(shí)，PLC就能自動(dòng)“指揮”碼垛機和運貨小車(chē)，第一時(shí)間將成品出庫。

在邁向未來(lái)數字化工廠(chǎng)的道路上，蒙牛正攜手西門(mén)子等合作伙伴大踏步前進(jìn)。

摘自《自動(dòng)化博覽》2017年1月刊