西门子助力实现过程工业的数字化转型

• 专注于现实世界与数字世界的融合
• 工业物联网：基于数据的算法显著提高工厂运营效率
• 过程优化和模块化是数字化转型成功的关键

在ACHEMA Pulse线上展会的虚拟活动中，西门子将展示如何通过现实世界与数字世界的融合赋能工业企业实现多途径、可持续的发展。过程工业企业正面临着紧迫且快速变化的各项挑战。尤其是新冠疫情的爆发几乎在一夜之间改变了需求模式和全球供应链。与此同时，各项行业特定的法规和标准正在为生产创造新的框架条件。借助数字化和自动化，能够从容应对这些挑战。工业物联网解决方案可以利用由此产生的数据来确保竞争优势，因为对数据的智能分析、理解和利用使企业能够更快地适应不断变化的需求。西门子数字化企业解决方案通过将现实世界与数字世界相融合来达成目标，从而为仿真、虚拟过程、远程访问和连接提供解决方案，并为数字化转型提供服务。得益于相应的行业专业知识，西门子可以满足具体行业领域的需求。

专注于行业的特定解决方案

西门子数字化工业集团过程自动化首席执行官Eckard Eberle表示：“ACHEMA Pulse线上展是推动客户数字化转型并帮助他们进一步了解如何与西门子合作的极佳机遇。本次展示我们将特别关注制药和化工行业，并期待分享我们在这些领域的专业知识。”

对于制药行业的企业而言，赢得与时间的赛跑比以往任何时候都更加重要。西门子致力于帮助制药企业借助数字化和自动化加快生产进程。例如，总部位于德国美因茨的生物技术公司BioNTech SE，在西门子的协助下，以创纪录的速度将马尔堡现有的生产设施转换为生产新冠疫苗。马尔堡现场专家团队通过与西门子的合作，现有mRNA疫苗生产设施的改造时间从一年左右缩短至五个月，其中新的制造执行系统（MES）关键部分的实施时间缩短至两个半月。

未来，数字化双胞胎可以越来越多地应用于疫苗开发。全球医药保健公司葛兰素史克（GSK）与数字化专家西门子和数字化转型领导者Atos合作，利用数字化双胞胎实现疫苗开发和生产过程的数字化。作为首个应用尝试，葛兰素史克、西门子和Atos开发出了用于概念验证的数字化双胞胎，专门用于辅剂技术的开发和制造。利用机械模型和人工智能，三家公司开发出了一个混合模型来仿真和监控这一过程。因此，数字化双胞胎将过程参数与辅剂质量联系起来，通过传感器和过程分析技术（PAT）为数字化双胞胎提供预测产品质量所需的信息。任何偏离最佳质量的情况都可以预见，利用双胞胎作用于过程参数，并对其进行修正，以满足目标规格。下一步，GSK希望与西门子合作，支持自身在新疫苗的整个开发过程中建立和引入新的数字化双胞胎的愿景。因此，产品、生产和性能的数字化双胞胎将被连接在一起。

在化学工业中，最大的挑战在于工厂必须安全、可靠地运营。“西门子数字化现场工程师”是一种全新推出的创新理念，支持操作人员利用最先进的技术，如增强现实（AR）和虚拟现实（VR），在现场实现工作的数字化和自动化。这种方法支持用户实现过程行业工厂工作流程的数字化和无纸化处理，并通过电子文档、访问信息和智能设备的引导促进远程访问。在此背景下，特种化学品公司朗盛（Lanxess）继续推进其生产工厂的数字化。在接下来的三年中，朗盛将引入远程运维技术。第一步，每年使用的约40万份纸质运维清单将替换为数字清单，并录入平板电脑中。西门子支持朗盛实现其运维清单数字化。为此，西门子应用了可在平板电脑上运行的Moby.Check软件，可以使用键盘或语音命令进行控制。Moby.Check软件提供灵活的操作概念，支持用户在他们的计算机上创建生产、服务和维护清单，而无需任何预先的编程工作或培训。除了更有效的处理，还可以降低手动传输的错误率，简化整个记录过程。“西门子数字化现场工程师”理念支持从仿真到数字化工作过程的转型，还可以探索在该领域应用数字化双胞胎的潜力。基于AI的应用程序通过早期检测异常，有助于提高工厂的可用性。同时，预测性维护计划的实施则意味着可以避免停机和日常维护工作。

作为化工和石油天然气行业的专用产品，西门子不仅提供Simotics XP系列防爆电机，还在Chemstar版本中提供适用于无爆炸危险环境的Simotics SD系列电机。这些电机产品均配有预配置的特定化学选件。这两个电机系列都可供选型，即使在极端条件下也能可靠、节能地运行，并提供所有相关证书。

模块化是轻松满足新需求的关键

为满足短创新周期和适应新产品组合的需求，各系统必须快速且易于扩展。而先决条件是采用标准化的跨供应商接口，以实现模块化工厂的高效配置、通信和集成。这种类型的接口在MTP模块类型包中定义。该协议定义了过程模型或工厂部分的信息技术部分，确保其可以轻松集成到综合自动化解决方案中，例如基于Web的过程控制系统Simatic PCS neo。这些模块可组装成一个整体过程，便于对其进行监控。在ACHEMA Pulse线上展中，西门子和默克（Merck）之间的合作范例将展示基于MTP的模块化生产工厂如何最大限度地减少工程工作量，并支持快速和通用的过程适配。

创新的IIoT解决方案，实现更快的数据传输和可靠的数据采集

“作为数字化转型的一部分，过程工业呈现出新的趋势，我们正通过先进的解决方案和创新来推动这一趋势，”Eberle解释道。“我们认为5G是工业物联网环境中最重要的技术之一。依靠这一技术，我们可以通过强大的通信网络快速、可靠地将数据传输到需要的位置，从而使生产工厂更加灵活、自主和高效。”Scalance MUM856-1是西门子推出的首款工业5G路由器。

凭借其无线连接，强大的Sitrans MS200多传感器构成了收集机械系统组件振动和温度数据的硬件基础。通过蓝牙连接，数据将发送到Sitrans CC220工业网关，并在此加密，然后从此传输到云端。Sitrans SCMIQ系统具有基于机器学习的异常检测特性。可不断监控和分析所有传感器值，并快速检测任何偏离预期运行状态的情况。通过该App，可以记录工厂行为中的异常情况，以便立即分发消息，从而提醒预定义的一组用户。Sitrans SCMIQ系统包括多传感器、网关和App，可应用于所有具有机械或旋转系统组件的工厂。计划从2021年夏季开始供货，支持利用现场设备先前未使用的数据来提前抢先识别和防范即将发生的设备故障，从而降低维护成本并规避计划外停机。

将可持续性作为指导原则

正如Eberle所强调的：“我们的产品和解决方案不仅满足了客户的需求，也为可持续发展做出了贡献。”因此，ACHEMA Pulse线上展还将组织关于化学品再循环利用和可持续发展主题的会议。