以创新之力，加速流程工业数字化转型

本刊记者 胡静

随着新一轮科技革命和产业变革的突飞猛进，流程工业的生产方式和发展模式正在经历重塑，发展新质生产力，为推动“中国制造”向“中国智造”的变革注入源源不绝的澎湃动能。一座流程工业的智慧工厂是如何建成的?数字化和低碳化“双轮驱动”如何引领产业变革?在“2024西门子流程工业‘燃擎之旅’”北京站现场，本刊记者与西门子股份公司数字化工业集团过程自动化首席执行官Axel Lorenz先生，西门子（中国）有限公司数字化工业集团高级副总裁兼过程自动化事业部总经理刘力康先生进行了深入的交流。

1 数据为基石，构建全生命周期孪生工厂

数字化转型对企业的重要性正在日益提升，作为流程工业数字化转型的“领航者”，西门子在流程工业领域拥有丰富的数字化转型经验和一体化软件解决方案，涵盖了从设计、制造、物流、管理到运维等各方面，构建起覆盖全生命周期的数字孪生工厂。

“基于数字孪生技术，西门子将物理世界和虚拟数字世界有机地结合在一起，使得我们能够跨越时光，去了解这些工厂或生产工艺过程的过去、现在以及将来。”Axel Lorenz表示，西门子提供PlantSight和gPROMS等软件系统，构建起工程设计阶段的数字孪生。同时，西门子仿真平台SIMIT能够对自动化应用进行全面测试，并在实际系统投入运行前为操作人员提供真实的培训环境，为流程优化和知识保留创造了机会。工厂运行之后，这些软件能够进一步优化整个生产过程，把数字孪生技术应用到实际生产当中，提高工厂运行全生命周期的效率。”

随着5G、大数据、区块链、人工智能、云计算以及边缘计算等新技术的快速发展，新的产业形态和工作方式逐步涌现，作为IT和OT融合交汇的关键点，边缘计算将云端优势带到了现场层，可以在工业现场层进行很多数据计算，使工业控制领域得到进一步延伸和拓展。“通过云部署和边缘计算的同步，边缘侧的软件升级和现场部署变得更加方便，西门子为企业生产带来了成本和效率上的改进，使得集群式管理成为可能。”Axel Lorenz表示。

西门子推出的基于人工智能的软件平台SiePA（Siemens Predictive Analytics），正是西门子人工智能在工业场景下产品化设计的成功尝试，集成了工业人工智能与工业大数据分析技术，将预测功能从 “预测性维护”扩展到 “预测性优化”，并内置众多行业知识与经验，整合了130余个模型模板和1200多个标准故障解决方案，有助于帮助企业控制风险、提高设备可靠性、优化生产效率、增强数据洞察力。

西门子股份公司数字化工业集团过程自动化首席执行官，Axel Lorenz

如今，SiePA的最新版本V3.0 SP1提供了一系列标准化的专业模型模板，可帮助中小型企业直接应用固化在SiePA中的行业经验，降低数字化转型门槛，实现对关键设备的基于工业AI的预测性维护，助力下一代智能化资产管理升级。Axel Lorenz介绍，基于SiePA与DCS系统（如Simatic PCS 7/Simatic PCS neo）的结合，“AI+DCS”加强控制得以实现，这种加强控制可结合历史生产数据和专家经验，一方面减少对专家资源的高度依赖，大大提高自动化投用率；另一方面帮助突破传统P&ID控制在“长时延”场景下的局限性，实现预测性控制优化。例如通过AI模型，系统在生产过程中即可预测最终产品的质量，使DCS控制系统及时采取措施，大大提高产品质量稳定性，提升生产效率，实现降本增效。“AI+DCS”加强控制对已经应用验证的场景（例如工业硅矿热炉控制、水务行业泵站控制优化等），用户可轻松享受AI加强控制所带来的智能化应用。“我们期待与生态合作伙伴一起，拓展更多的应用场景，帮助更多行业实现‘下一代过程自动化’升级。”Axel Lorenz表示。

2 持续加速前沿技术的产业落地

当前，数字化技术已然成为推动产业经济形态不断迭代的内生力量。面对上下游市场波动，严苛的环保要求，低碳生产趋势等新挑战，西门子持续加速前沿技术在产业领域的落地应用和融合创新，赋能企业提升创新力和生产力。

“多年来，西门子通过其逐步完善的数字化企业解决方案，帮助中国过程工业客户不断优化工厂及工艺性能，实现可用性、稳定性乃至生产力的大幅提升。”刘力康表示。“原本西门子的强项在于为底层自动化提供全套解决方案，随着数字化、智能化技术的部署，软硬件结合是客户一致的需求，例如虚拟调试、数字孪生和SiePA软件，它们在传统行业和快速增长型的行业都有广泛的应用。

刘力康介绍，在中国第一个单系列千万吨级炼油项目——中国石化青岛炼化项目上，西门子助力其完成了整个DCS 平台Simatic PCS 7系统的稳定更新，实现了全厂软件平台统一，数据共享和通信更便捷。西门子使用COMOS软件平台帮助客户用信息化手段辅助或指导开展日常设备改造，实现了全公司10类、4000多台转动设备运行状态监测、故障管理、KPI 分析、主要耗能设备能效以及易损件寿命的自动计算等，机泵平均无故障时间及机械密封平均寿命得到提升，转动设备故障维修率、紧急抢修工时率逐步下降，效果显著。西门子还提供和实施了基于大数据的预测性分析系统SiePA，为工厂提供基于机器学习的设备健康分析服务，使得青岛炼化焕发了新的数字化生命力。青岛炼化2022年实现利润在中石化炼油企业中排名第一，炼化行业全国人均产值排名第三，成功实现了全国“能效领跑者”10连冠，始终保持引领行业的标杆地位。

此外，西门子与巨化技术中心对接开展“数字模拟辅助科研项目”，以高难度、高风险“卡脖子”特种原料为合作点，通过数字化机理建模技术结合部分基础实验数据进行数字孪生技术开发。该项目运用西门子工艺数字孪生软件gPROMS，合作建立业内首套相关反应体系物性模型，核心反应模拟偏差低于0.5%，可直接用于实验或生产指导，显著提高实验或生产过程的安全性和经济性，优化提升目标产物产量超过12%。

在制药行业，西门子与北京民海生物在产线数字化建设方面展开了深入合作。民海生物是国内疫苗生产制造的龙头企业，西门子为其提供了工业网络及安全、BMS-EMS、SCADA、MES的完整的落地解决方案及工程实施服务，助力民海实现生产过程全流程数字化追溯体系。此外，西门子还助力民海生物加强数字化人才培育，使得民海生物从一线生产技术人员，到中高层的管理者，再到决策层均对数字化平台如何在疫苗生产中发挥提升质量一致性，生产规范性和生产效率上有了更深的理解，让数字化技术能够更好的服务于制药行业对质量的需求。

在一些新兴领域，尤其是氢能、电池、材料和半导体技术领域，西门子亦有积极布局。“在电解水制氢设备方面，利用西门子的数字化手段，可以实现设备的能效优化和设计优化。在制氢工厂，通过一体化的解决方案实现整体工厂的生产效率实时监控和绿电到绿氢的柔性生产。”刘力康表示，“数字孪生技术可以帮助企业从小的生产体量开始，通过模块化应用获取一系列经验，为之后的工艺放大和生产优化打下基础。例如，Mobile Worker Lite等一系列软件产品能够帮助在氢能生产中提升资产状态的透明度，解决传统现场工作中的痛点，将DCS和PLC的实时运行数据，以及工程设计数据、图样、文档、三维模型等设备的图文资料通过增强现实AR技术推送到现场工作人员的手持终端，提高生产过程的可靠性。”

西门子（中国）有限公司数字化工业集团高级副总裁兼过程自动化事业部总经理，刘力康

3 数智赋能中小企业发展

在发展新质生产力过程中，除了技术和设备的创新，人力资本的投入同样重要，这样才能使劳动、技术、管理、数据等全要素生产力得到全面提升。“数字赋能创新的底气，来自于集聚在中小企业中的海量数据和要素，也来自于中小企业人力资源市场中的创新。西门子在为行业发展注入创新动力的同时，成就了更多中国企业，尤其是中小企业的加速成长。”刘力康表示。

“布局数据完整性是数字化转型的第一步，西门子将会以OT/IT侧的优秀实践经验，助力中小型企业不断完善生产过程中数据的利用。对于中小型企业面临的挑战和需求，包括来自技术适配、资源限制、成本预算和市场竞争等诸多方面的转型压力，西门子提供了一系列小型化、轻量化的服务方案和产品，帮助实现高效、快速、灵活和精准的数字化转型。”刘力康说。

2024西门子流程工业“燃擎之旅”北京站现场

为精准满足实际需求，西门子Xcelerator致力于为中小企业提供软硬件产品组合和解决方案，并逐步将组合向模块化、云端连接和统一标准应用程序编程接口（API）的方向转型，全面整合从传感器到边缘侧，再到云端的解决方案和应用，物联网即服务业务，低代码的开发能力，以及广泛的即用型应用程序，打通运营与信息技术，为中小企业提供小型化、快速化、轻量化、精准化和不断迭代升级的软硬件产品和解决方案，相比传统成本高、周期长的方案，对中小企业数字化转型更友好。同时通过建构动态发展的生态体系、持续迭代的线上商城和复合型创新人才培养体系，助力企业数字化敏捷转型和成功落地。

刘力康介绍，位于上海的西门子过程行业数字化体验中心，为中小型企业提供实际场景的演示和体验，展示数字化技术在过程行业中的典型应用。作为开放的交流和学习平台，让企业可以更好地了解数字化解决方案，并找到适合自己业务的创新解决方案。西门子为中小型企业提供了一系列数字化标准场景的用例集，涵盖了不同的细分行业和业务领域。这些用例集包括了标准方案、最佳实践和成功案例，可以帮助企业了解如何应用数字化技术来提高效率、降低成本和优化绩效。

“通过这些多元化、轻量化的产品和服务方案，西门子致力于帮助中小型企业实现数字化转型，提升其竞争力和可持续发展能力。我们将继续投入资源和专业知识，与中小型企业合作，共同推动行业的数字化转型进程。”刘力康表示。

4 与全球共享创新成果

如今，中国门类齐全的产业体系不仅是跨国企业科技创新的试验场，更是它们培育未来科技的策源地。在全球本土化的时代，西门子立足本土、放眼世界、开放创新，以前沿科技和数字平台，助力加速产业的数字化和低碳化转型。

刘力康介绍，西门子不断加大中国市场的投入，例如将在西门子大连工厂新建一条生产线，用于生产过程仪表压力变送器的核心元件，该产线预计将在2025年正式投入使用，届时产品交付周期将缩短80%以上。“新产线的建设将进一步加强西门子在中国的本地化价值链，从而更及时、高效地响应中国乃至全球客户的需求。”

“另外，西门子在本土产品管理方面也做了变革，将原来总部产品管理的职能转移到中国。为什么要这么做？因为中国的需求跟全球不一定完全一样，既然有了中国工厂，就需要把产品管理转移到本地，战略产品管理部的任务就是让本土化的产品尽快面世。现在，西门子面向市场推出了更多本土研发的优秀产品，例如高性价比的工业交换机‘小翅膀’Scalance XCB004 Smart、先进的工业人工智能软件产品家族SiePA、经济可靠的称重模拟接线盒Siwarex JB CN等等，从而可以更好地服务本土客户。”

立足中国，服务全球，这是以西门子为代表的跨国企业深入中国市场多年后的战略转型，从输入者到输出者角色的转变，外企正在成为向全球分享中国新质生产力的新窗口。

5 结语

当前，流程工业领域的企业正在积极探索如何在数字化时代实现高质量发展，作为一家推动创新的科技公司，西门子持续加速前沿技术在产业领域的落地应用和融合创新，赋能中国企业提升创新力和生产力。

面向未来，西门子将持续以开放、合作、共赢的态度与众多业内企业携手同行，以创新驱动发展，通过打造卓越的数字化平台，采用创新的硬核技术，全面提升企业生产运营效率和竞争力，助力中国流程工业企业踏上“燃擎之旅”，为推动产业高质量发展贡献更多智慧与力量。