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不論是開發(fā)自動化設(shè)備，還是設(shè)計機(jī)電一體化系統(tǒng)，亦或規(guī)劃工廠，工程師都面臨著同樣的挑戰(zhàn)：所涉及的系統(tǒng)日益復(fù)雜，而客戶卻要求更短開發(fā)周期和更高質(zhì)量。面向開發(fā)、規(guī)劃和生產(chǎn)的綜合性流程，是解決之道。

Jimmy Bruner正在為一臺新型燃?xì)忮仩t打造控制系統(tǒng)。他使用鼠標(biāo)直觀地在屏幕上轉(zhuǎn)移以往開發(fā)、可用于新系統(tǒng)的組件的數(shù)據(jù)。Bruner是一家位于美國佐治亞州柯立芝的燃?xì)忮仩t和燃油鍋爐制造商赫斯特鍋爐和焊接公司的系統(tǒng)經(jīng)理。他表示，“以前，我們配置一臺新鍋爐需要兩到三天時間，現(xiàn)在只要四五個小時。”如此快速的開發(fā)皆拜西門子解決方案博途 （TIA Portal）所賜。該平臺有史以來*次在一個統(tǒng)一的綜合性開發(fā)環(huán)境中提供了開發(fā)自動化系統(tǒng)所需的全部工具。

以往，工程師通常要使用多種不同的軟件工具來創(chuàng)建控制、操作和監(jiān)視等功能。但現(xiàn)在有了博途，可以將相同的組件用于單獨的應(yīng)用。數(shù)據(jù)一經(jīng)輸入，便可立即用于所有應(yīng)用。先前開發(fā)的組件均存儲在中央服務(wù)器中，經(jīng)實踐檢驗的項目數(shù)據(jù)和早期版本可供隨時重復(fù)使用。如此一來，在未來的所有項目中，這些經(jīng)歷了實踐檢驗的最初程序的設(shè)計品質(zhì)將被傳承下去。從而，博途可為客戶節(jié)省大量的精力、時間和金錢。自2009年年中面市以來，現(xiàn)已有超過一萬家公司在使用該解決方案。它們都采用了西門子提供的自動化解決方案，后者為博途奠定了基礎(chǔ)。目前，使用該解決方案的客戶主要是像赫斯特鍋爐和焊接公司這樣的中型企業(yè)。西門子正在運(yùn)用其豐富的經(jīng)驗，進(jìn)一步改良博途，以便其更多地被用于大型企業(yè)的復(fù)雜的自動化系統(tǒng)。

回顧。早在2005年，西門子工業(yè)自動化系統(tǒng)的專家便已清楚地認(rèn)識到，必須從根本上改變其軟件架構(gòu)。軟件架構(gòu)師Ronald Lange說：“我們希望能像玩樂高積木一樣，只要將軟件拼接起來，就能輕松地打造出一套自動化系統(tǒng)。”Lange是讓博途得以問世的重要功臣，他也憑借這方面的工作，被提名為2011年西門子年度發(fā)明家。順著這條思路，西門子發(fā)起了博途開發(fā)項目，這是西門子歷史上規(guī)模最大的軟件項目之一。分布于三個大陸的400位開發(fā)人員歷時數(shù)年，與客戶和合作伙伴進(jìn)行了大量測試。經(jīng)過深思熟慮，西門子選擇了分布式開發(fā)流程，以便融合源自不同文化背景的客戶需求，并最大限度地提高易用性。

西門子的IntuPlan工廠設(shè)計系統(tǒng)允許用戶形象地設(shè)想出整個生產(chǎn)流程。與基于計算機(jī)的虛擬規(guī)劃工具不同的是，參與設(shè)計的所有人都可以直觀地使用這個真實的IntuPlan模型來分析和討論工廠設(shè)計。

如今，對西門子而言，降低設(shè)計復(fù)雜度的重要性，一點不亞于開發(fā)博途那時候。譬如，西門子中央研究院（CT）開展的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計項目的目標(biāo)之一，就是高效地開發(fā)用于控制機(jī)床或維修機(jī)器人的系統(tǒng)。項目經(jīng)理Rainer Wasgint解釋道，“這些系統(tǒng)的特點是高度復(fù)雜，因為它們包含了機(jī)械、電子和信息技術(shù)等過程的協(xié)同交互。”過去，機(jī)械、電子和控制組件首先是由不同的人單獨開發(fā)。需要費很大的努力，才能將這些彼此獨立的組件整合起來。Wasgint說：“我們的項目組特地提出，我們的目標(biāo)不是開發(fā)一個新工具，而是采用新的方法，將現(xiàn)有的模型整合起來并改良這些模型，使之可以在一個通用框架中使用。”采用這種方法，可以將不同的開發(fā)數(shù)據(jù)集中并整合起來，構(gòu)成一個綜合性模型。他補(bǔ)充道，“通過這種方式，靜態(tài)的設(shè)計被轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詣討B(tài)模擬的設(shè)計。”自動創(chuàng)建的單個模型，涵蓋現(xiàn)有的所有專業(yè)。

這個開發(fā)過程的主要益處是，可以隨時自動更新單獨設(shè)計中的數(shù)據(jù)變化，因而，所創(chuàng)建的模型總是采用了的數(shù)據(jù)。譬如，如果工程師改變了信息技術(shù)的某個細(xì)節(jié)，那么，綜合模型將立即反映出這種變化。這樣，哪怕是在設(shè)計過程中，開發(fā)人員也能將產(chǎn)品的總體機(jī)電功能納入考慮。

位于德國安貝格市的西門子電子元件工廠計劃于2012年年中啟用新的可編程邏輯控制器（PLC）生產(chǎn)線，在此之前該工廠采用了這種自動生成模型的方法。在這個過程中，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計人員采用了固件“加載模塊”的虛擬版本。“加載模塊”可用于將軟件加載到PLC上。因此，設(shè)計人員可以盡早發(fā)現(xiàn)并解決問題。Wasgint說：“我們用事實證明，自動生成模型可以大幅縮短產(chǎn)品交付周期，因為虛擬開發(fā)避免了因失誤而造成的代價，并且最大限度地縮短了二次設(shè)計周期。”

優(yōu)于虛擬技術(shù)。另一方面，西門子中央研究院的另一支團(tuán)隊則專長于設(shè)計工廠。鑒于現(xiàn)代設(shè)計工具通常十分復(fù)雜，只有專家才會使用，這支團(tuán)隊選擇采用IntuPlan（直觀布局規(guī)劃）。工廠設(shè)計專家Gerald Meckl表示，“盡管優(yōu)勢顯著，但基于計算機(jī)的虛擬技術(shù)不一定是適用于設(shè)計工廠的方法，特別是如果想要在一開始，就盡可能多地匯集并討論人們的想法和經(jīng)驗的話。”正因如此，需要一個足夠簡單，允許所涉及的每個人都積極地參與進(jìn)來的設(shè)計過程——IntuPlan就能做到這一點。在這項西門子技術(shù)中，實際比例的模型包括生產(chǎn)組件和物流組件，因此專家可以在桌面上移動單個模塊，設(shè)計出優(yōu)化物料流的布局?；蛘撸梢耘臄z照片，并利用西門子內(nèi)部開發(fā)的特殊軟件，將照片轉(zhuǎn)換為虛擬三維布局，以做進(jìn)一步處理。迄今為止，世界各地已有15家工廠采用IntuPlan完成了改造和全新設(shè)計。

西門子中央研究院開發(fā)的IntuPlan軟件自動把工廠布局的照片轉(zhuǎn)換為三維虛擬模型。

英國的綠色創(chuàng)意。在英國康格爾頓，有一家隸屬于西門子運(yùn)動控制系統(tǒng)業(yè)務(wù)部的電子換流器工廠，該工廠開展的“綠色創(chuàng)意（Think Green）”項目的目標(biāo)是環(huán)保型工廠設(shè)計。這家工廠的環(huán)境、健康和安全部門負(fù)責(zé)人Kevin Dutton表示，“今后5到10年，隨著資源日益枯竭，只有那些奉行可持續(xù)發(fā)展經(jīng)營理念的企業(yè)才能取得成功。因此，我們必須提高員工的環(huán)保意識。”

自從Dutton和他的同事于2010年發(fā)起“綠色創(chuàng)意”項目以來，康格爾頓的這家工廠已經(jīng)采取了許多措施，以降低用電、用氣和用水量，以及減少垃圾。這些措施包括簡單的改進(jìn)，譬如降低室溫設(shè)置，以及就地安裝太陽能發(fā)電設(shè)備、地?zé)嵩O(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。這家工廠取得了令人驚嘆的成效。自該項目啟動起來，該工廠的耗水量和耗電量，以及所產(chǎn)生的二氧化碳排放量，均降低了一半，燃?xì)夂挠昧恳矞p少了三分之一左右。

康格爾頓工廠的座右銘是“言行*”——換句話說，盡可能多地合理利用西門子技術(shù)，譬如歐司朗提供的照明設(shè)備、西門子樓宇科技提供的樓宇自控系統(tǒng)，當(dāng)然，還有這家工廠自己生產(chǎn)的換流器。盡可能與當(dāng)?shù)毓?yīng)商和區(qū)域供應(yīng)商合作，也有助于降低成本和節(jié)省能源。“綠色創(chuàng)意”項目邀請這家工廠的500多位員工不拘一格，發(fā)揮奇思妙想。工廠參觀過程中提出的一個這樣振奮人心的提議便是“飼蟲箱”：在工廠建造一個堆肥設(shè)施，在5萬個微生物的幫助下，通過腐解作用把大約6.5噸有機(jī)垃圾轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)肥料。

發(fā)明者Ronald Lange與博途。

Dutton指出，“這個項目之所以有效，是因為每個人都積極參與。我們發(fā)現(xiàn)工廠藏龍臥虎，有那么多生態(tài)學(xué)天才。綠色創(chuàng)意已經(jīng)成為我們企業(yè)文化的組成部分。”他一語道出了一系列項目的核心主題。說到底，博途、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計平臺和IntuPlan也能通過更加高效地組織生產(chǎn)流程，節(jié)約資源和能源，保護(hù)環(huán)境。