范珊珊

越來越多的企業(yè)試圖將智能化、數(shù)字化、電氣化等一系列工業(yè)4.0所包含的豐富內(nèi)涵落地。而能源產(chǎn)業(yè)與工業(yè)制造融合程度如何，也從某一側(cè)面決定了工業(yè)4.0的進程。

4月下旬，德國工業(yè)界最重要的展會之一——漢諾威工業(yè)博覽會開展，吸引了來自世界各地的工業(yè)領(lǐng)域展商。相較于去年，今年的漢諾威更為熱鬧，擁有世界上最先進的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的美國成為了本屆展會的伙伴國。

毫無疑問，這是一次傳統(tǒng)工業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)的碰撞。

2011年，也是在漢諾威展會現(xiàn)場，德國政府提出工業(yè)4.0概念，成為引領(lǐng)德國工業(yè)界發(fā)展的新方向。五年間，這一熱潮從德國涌向全球，越來越多的企業(yè)正決意將未來制造的愿景變?yōu)楝F(xiàn)實，他們試圖將智能化、數(shù)字化、電氣化等一系列工業(yè)4.0所包含的豐富內(nèi)涵落地。

在德國，《能源》雜志記者試圖探尋工業(yè)4.0更為豐富而具體的內(nèi)容，而在本次的展會上，記者似乎看到了工業(yè)4.0時代的雛形。2016漢諾威工業(yè)博覽會主題是融合的工業(yè)——發(fā)現(xiàn)解決方案。包含五大專業(yè)主題展：工業(yè)自動化展、數(shù)字化工廠展、能源展、工業(yè)零部件與分承包技術(shù)展、研究與技術(shù)展。重點關(guān)注四大主題板塊：工業(yè)自動化與信息技術(shù)；能源與環(huán)保技術(shù)；工業(yè)供給、生產(chǎn)工藝與服務(wù)；研究與發(fā)展。在這些豐富的板塊中，不論是德國企業(yè)還是來自世界各地的企業(yè)，都在展示智能化制造取得新進展。

就像德國傳感器家族制造企業(yè)西克一位工程師對《能源》雜志記者所說的那樣：“工業(yè)4.0概念囊括了太多的內(nèi)容，但是只有將這些豐富的技術(shù)和具體的工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合時，才會有意義?！?/p>

虛擬和現(xiàn)實的連接

在漢諾威偌大的展館中，最吸引觀眾眼球的莫過于3D打印和輕型機器人。工業(yè)4.0中所包含的定制、彈性生產(chǎn)將借助于這些新型的技術(shù)來得以實現(xiàn)。

在德國最為先進的汽車制造領(lǐng)域，寶馬、奔馳汽車的生產(chǎn)已經(jīng)可以借助工業(yè)軟件對車體進行設(shè)計，比如奔馳全新系列敞篷車的折疊功能就是用西門子的NX軟件仿真設(shè)計出來的，并且通過3D打印技術(shù)，對于復(fù)雜而難以生產(chǎn)的汽車零部件進行模擬生產(chǎn)。

這也就意味著，伴隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，數(shù)字化將對制造業(yè)產(chǎn)生根本性的改變。據(jù)統(tǒng)計，2000年以前，全球產(chǎn)生的新信息總量約為2萬艾字節(jié)。而現(xiàn)在每一天都有如此數(shù)量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。預(yù)計到2020年，全球數(shù)據(jù)總量將增長至2013年的10倍。數(shù)字化正在成為各行各業(yè)轉(zhuǎn)型過程中的游戲顛覆者。

在西門子位于柏林的燃氣輪機廠，生產(chǎn)著世界上單機規(guī)模最大的燃氣輪機。在這里，燃氣輪機的生產(chǎn)已經(jīng)有超過50年的歷史，柏林燃氣輪機廠也已經(jīng)有超過100年的歷史，但是數(shù)字化對于傳統(tǒng)能源設(shè)備的生產(chǎn)也在這里發(fā)生著改變。

對于復(fù)雜而龐大的燃氣輪機，其構(gòu)成和原理很難發(fā)生翻天覆地的變化，但是在對其不斷研發(fā)的道路上，數(shù)字化的技術(shù)已經(jīng)開始參與其中。3D打印的日益普及，甚至被用于以往依靠鍛造、銑削和鑄造工藝以及在物理和技術(shù)上非常復(fù)雜的環(huán)境。

在緊湊的配件廠房里，有一間3D打印工作室，在這里進行著連接虛擬和現(xiàn)實，以及過去和未來的活動。

SGT1000F燃氣輪機是西門子過去生產(chǎn)的一款產(chǎn)品，現(xiàn)已停產(chǎn)。而在世界范圍內(nèi)，依然有30臺此類燃氣輪機進行著運轉(zhuǎn)，一旦燃氣輪機的其中配件發(fā)生故障，很難在工廠中進行再生產(chǎn)，在這間看似不足三十平米的房間的中心，3D打印機可以實現(xiàn)對已經(jīng)停產(chǎn)配件的復(fù)制。

而對于未來燃氣輪機的發(fā)展，這臺其貌不揚的方形盒子，也在發(fā)揮著它的作用，設(shè)計師們將對于下一代燃氣葉片的數(shù)據(jù)進行模擬，這臺機器很快就將設(shè)計師們設(shè)想的葉片模型制作出來。

輪機內(nèi)部零件的保養(yǎng)周期很長，在這段時間內(nèi)，它們必須能夠耐受不時超過 1300°C的溫度。采用3D打印技術(shù)制造的鎳基超合金被用于輪機中的高溫部件中。對于傳統(tǒng)制造業(yè)，3D打印的速度提升了10倍，交貨時間最多可減少90%。

在傳統(tǒng)制造轉(zhuǎn)型升級中，這些數(shù)字化的技術(shù)正在發(fā)揮著越來越重要的作用。

幾乎在每個漢諾威展臺中，都能找到云平臺的身影。不論是西門子這樣業(yè)務(wù)多元化的巨無霸，還是意昂這樣專注于能源行業(yè)的巨頭，他們都在向客戶展示數(shù)字化平臺在提升管理效率、資源優(yōu)化配置等方面所發(fā)揮的作用。

作為德國能源巨頭之一的意昂集團，在本次展會上，展示了對于風(fēng)電、太陽能等新能源設(shè)計的管理平臺。作為擁有大量傳統(tǒng)能源和新能源的電力企業(yè)，意昂擁有豐富的能源數(shù)據(jù)，而現(xiàn)在它希望借由積累的豐富數(shù)據(jù)來為第三方的電力資產(chǎn)投資方提供服務(wù)。通過平臺計算、分析，以幫助客戶提高資產(chǎn)發(fā)電效率、實施高效管理。對于傳統(tǒng)的電力企業(yè)而言，憑借數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，來找到發(fā)電資產(chǎn)外新的業(yè)務(wù)增長點，也不失為一條好的路徑。

正如一項統(tǒng)計所顯示的那樣，全球52%的首席執(zhí)行官在談及所在行業(yè)的愿景時都認同，數(shù)字化將大大改變行業(yè)現(xiàn)狀。

產(chǎn)業(yè)新融合

將虛擬和現(xiàn)實連接只是第一步，怎么更好的運用已有的數(shù)據(jù)，形成一個更為靈活、可用性更高的“生態(tài)系統(tǒng)”，是未來工業(yè)領(lǐng)域面臨的更大的挑戰(zhàn)。

日趨顯著的數(shù)字化和無處不在的聯(lián)網(wǎng)正在改變整個工業(yè)生產(chǎn)鏈。同時，全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)量也呈現(xiàn)爆炸性增長。為了恰當(dāng)?shù)胤治龊褪褂煤Ａ繑?shù)據(jù)，我們首先需要開發(fā)出能幫助我們理解數(shù)據(jù)內(nèi)容的系統(tǒng)。而開發(fā)這一系統(tǒng)的前提條件之一就是要了解設(shè)備和系統(tǒng)是如何工作的，以及哪種傳感器和測量技術(shù)能被用來讀取最有用的數(shù)據(jù)。

在未來，“工業(yè)4.0”將讓全球數(shù)十億機器、系統(tǒng)和傳感器互通有無、分享信息。這不僅能大幅提高生產(chǎn)效率，而且可以令公司在定制化生產(chǎn)方面具備更大的靈活性，從而充分滿足市場需求。

“從一體化工程演變?yōu)橐惑w化運營，是西門子的過程工業(yè)客戶闊步走向工業(yè)4.0之路的關(guān)鍵一步，這將顯著提高生產(chǎn)的速度、靈活性和效率?！蔽鏖T子股份公司過程工業(yè)與驅(qū)動集團首席執(zhí)行官Jürgen Brandes博士解釋說。

事實上，發(fā)展至今，工業(yè)生產(chǎn)電氣化已經(jīng)基本實現(xiàn)，未來制造業(yè)的升級和轉(zhuǎn)型，是在從原材料、運輸、生產(chǎn)以及到消費這些環(huán)節(jié)的連接之間進行進一步提升。也就是說，單一產(chǎn)業(yè)的各個環(huán)節(jié)之間的融合，甚至不同行業(yè)間的融合程度決定了未來的工業(yè)水平。

生產(chǎn)系統(tǒng)和能源系統(tǒng)是兩個密不可分的部分，而基于享有能源和生產(chǎn)共同的數(shù)據(jù)的平臺在其間將發(fā)揮更為重要的作用。

比如，在漢諾威展會上，西門子面向市場推出“MindSpher——西門子工業(yè)云平臺”。MindSphere被設(shè)計為一個開放的生態(tài)系統(tǒng)，工業(yè)企業(yè)可將其作為數(shù)字化服務(wù)——譬如預(yù)防性維護、能源數(shù)據(jù)管理以及工廠資源優(yōu)化——的基礎(chǔ)。特別是，機械設(shè)備制造商及工廠建造者可以通過該平臺監(jiān)測其設(shè)備機群，以便在全球范圍內(nèi)有效提供服務(wù)，縮短設(shè)備停工時間，并據(jù)此開創(chuàng)新的商業(yè)模式（ Analytics）。

也就是說，如果說云平臺在過去是單一產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，未來云平臺集合將是多層次和立體化的，從而可以為工業(yè)生產(chǎn)提供全面的解決方案。

過程工業(yè)和制造業(yè)需要可靠、安全和高效的能源供應(yīng)。對靈活生產(chǎn)和節(jié)能降耗要求的不斷提升使得靈活和一體化能源系統(tǒng)的角色越來越重要。要確保經(jīng)濟可行性，保護環(huán)境，以及保證可靠的電力供應(yīng)，可再生能源整合和分布式發(fā)電必須由智能系統(tǒng)控制，而這只有在數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)上才能實現(xiàn)。

此外，從集中向分散已經(jīng)成為近幾年能源行業(yè)重要的變革之一。分布式能源系統(tǒng)與微電網(wǎng)的連接已經(jīng)成為了眾多工業(yè)用戶的選擇?！拔㈦娋W(wǎng)”可將工業(yè)企業(yè)的用電負載與發(fā)電機組聯(lián)網(wǎng)，生成一系列可被測量、控制、監(jiān)測和調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)。這一數(shù)字化過程能為企業(yè)帶來新的機會和商業(yè)模式，譬如，企業(yè)可以進軍能源市場，或通過智能負荷高峰管理確保經(jīng)濟地供給電力。

另一個關(guān)鍵問題是需要確保供電安全，利用現(xiàn)代保護理念避免工廠及系統(tǒng)中過載或短路的發(fā)生。工廠內(nèi)部的分布式發(fā)電趨勢也在改變著工業(yè)企業(yè)和電廠的互動方式。這一趨勢要求電網(wǎng)和電力系統(tǒng)擁有全新的規(guī)劃和能源管理理念，以保證穩(wěn)定、經(jīng)濟的電力供給。

因此，數(shù)字化趨勢為未來用電側(cè)的管理提供了更為豐富的想象，也是實現(xiàn)用電側(cè)管理的方式之一。

在未來制造業(yè)中，人、物與機器的聯(lián)網(wǎng)將無處不在，全新的生產(chǎn)環(huán)境也將應(yīng)運而生。而產(chǎn)業(yè)之間的更為緊密的連接，也讓全新的環(huán)境更為復(fù)雜。與此同時，也為智能分析提供了更為全面的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

可以說，能源產(chǎn)業(yè)與工業(yè)制造融合程度如何，也從某一側(cè)面決定了工業(yè)4.0的進程。