全集成驅動系統：植入軟實力，重塑生產線

■ 文/西門子（中國）有限公司

導讀：隨著工業4.0的持續升溫，生產解決方案“私人定制”時代已經來臨，你OUT了嗎？如果在生產線的設計之初，就植入專家知識，通過由視野和經驗匯聚形成的軟實力，重塑驅動鏈條，造就高效、節能的全新生產線，實現量身定制的生產，還有什么能比這種模式更棒？

自動化生產線的發展進入了深水區，單獨依靠擴大生產規模和挖掘人口紅利，已經無法支撐制造商的發展。于是發揮自身的資源優勢，采用“私人定制”的解決方案，為生產線量體裁衣，成為企業首選，這種做法既能保護原有投資，又能實現產能的提升。

讓我們回到原點，來重新思索制造業面臨的問題。假如站在制造商的角度，他的需求是什么？是生產線的機械性能還是達到生產所需的效果？當一個制造商說他需要一個“鉆頭”時，可能只是為了打一個“孔”。其實，用戶需要“鉆頭”的目的是要解決某個問題。

在沒有完整、清楚地把握用戶的需求之前，即使將全球最好的產品和方案推薦給用戶也無濟于事。這時對于產品提供商來說，應該為用戶提供最合理的打“孔”手段，幫助用戶真正解決問題，而不是將性能最好的鉆頭賣給用戶。

“鉆頭”與“孔”的例子體現的是產品提供商思維模式的改變。尤其在自動化市場里，技術逐漸成熟，不同品牌的產品差異性逐漸減小，單純通過產品的差異性獲得競爭優勢的機會越來越小，產品提供商不再是單純為用戶提供機械產品，而是根據用戶的“真需求”提供最合理的解決方案，幫助用戶用最低的成本獲得最大的價值。

正是因為看到了這點，西門子作為自動化行業全球領先企業，同時也是為數不多能為各行各業提供整體解決方案的自動化系統提供商，2013年5月在中國正式提出了一個具有前瞻性的理念——全集成驅動系統（Integrated Drive System，IDS），該理念體現著自動化系統提供商從產品思維到驅動鏈思維的真正轉變。

西門子（中國）有限公司執行副總裁林斌先生曾經談到，“我們必須保護客戶的投資，而全集成驅動系統恰恰能夠讓客戶的投資發揮最大化價值。”

全集成驅動系統是西門子指根據用戶的需求，提供從機械到電氣最合理的整體驅動解決方案。西門子過程工業與驅動集團副總裁，全集成驅動系統專家和援凱介紹說，“全集成驅動系統從三個方面集成：產品方面實現從聯軸器和減速機到電機和變頻器沿能源的水平方向集成，工業生產流程控制架構中驅動系統與上下層的集成以及全生命周期提供的統一的數字環境，讓設備的設計、調試、優化、生產更加高效，節省成本。”

總的來說，使用全集成驅動系統可使設備利用率提升到99%，搭配TIA Portal能夠減少30%的工程時間，系統維護成本減少15%。IDS以更高的效率、可用性和生產率提高了整個工藝過程的增值性。

更貼近需求的合理設計

這一理念剛推出不久就在廣西斯道拉恩索老虎項目得以施展。該項目是林漿紙一體化項目，包括發電、變電、輸電到配電、用電等各環節，投入巨大，工程復雜。

如果按照原來的思路，各個部分找不同的供應商，將無法對整個系統進行優化，必然會有不必要的冗余疊加，增加成本。而且當一個項目擁有不同的供應商時，將會增加大量的協調工作，有時還會因為一些問題出現相互推卸責任的現象，嚴重影響效率和用戶體驗。但該項目中，西門子在項目前期就與用戶溝通，充分了解用戶的“真需求”。

驅動系統作為執行層面的核心是保障產線生產效率和質量的關鍵。對用戶來說，最好的解決方案并不是將最好的產品組合到一起，而是剛好滿足自己需求的方案，就像法拉利的發動機絕不是最適合寶馬轎車的。對于斯道拉恩索老虎項目來說，需要根據用戶的生產規格選擇最合適的產品。

由于該項目采用的是西門子全集成驅動系統解決方案，所以西門子不僅可以保障驅動系統內各個產品之間完美兼容，還可以利用西門子中國有限公司和西門子股份公司（德國）工業領域制漿造紙部通力協作，整合電力、造紙行業的專家和西門子電氣設備專家，從整個工廠的角度，從設計階段開始，就為用戶進行產線的優化，減少不必要的冗余配置，提供最合適的解決方案。

物超所值的全新體驗

全集成驅動系統理念從設計端介入，優化整個系統解決方案，能為用戶帶來最大化的利益。當面對一個緊急的改造項目是，全集成驅動系統方案的執行效率和改造效果上更是無與倫比，給用戶帶來物超所值的體驗。

上海汽輪機廠的轉子超速動平衡試車系統一直是上汽廠引以為豪的核心裝備，它一度是華東地區唯一能承擔大型轉子動平衡試車的專用裝備，幾十年來為汽輪機廠也為國家裝備制造業做出過重大的貢獻。然而40年過去了，該系統漸顯“廉頗老矣”，在新環境下，由于系統龐大、成本高、污染嚴重，漸漸成為拖累企業發展的一樁“心病”，上汽決定對其進行徹底改造。

但是改造面臨著技術復雜、風險高和時間緊迫的多重挑戰，使得上汽遲遲不敢下定決心，直到西門子全集成驅動系統解決方案呈現在上汽人面前。

該解決方案中變頻器、高壓電機、定制齒輪箱以及自動化控制和SCADA系統全部采用西門子產品，使用通用的軟件，標準的服務，設計、運行在統一的環境，不必為不同系統的接口不匹配做額外的工作，從而簡化參數設置、調試和診斷操作，最終大大縮短組態時間。

在實施過程中，出現的所有技術問題，西門子挺身而出，毫不推托。避免了以前多家企業參與，溝通耗時耗力的問題，大大提高了安裝、調試的速度。

改進后的系統在節能技術方面，達到了國際領先水平。高速動平衡試驗平臺驅動系統改造后，能耗降低93%，分流了鍋爐車間勞動力，節約的管道維護費用，每年為上汽廠節約成本上千萬元。

數字化制造的便捷之路

全集成驅動系統除了為企業帶來看得見的收益，同時也是未來實現數字化生產的必要途徑。全球經營規模第一的機床制造企業——濟南二機床集團有限公司，已經率先通過全集成驅動系統解決方案嘗到了數字化制造的甜頭。

濟二在汽車沖壓線的設計、仿真和實施三個步驟中，分別采用了西門子產品生命周期管理軟件和全集成自動化、全集成驅動解決方案。首先PLM軟件可以完成產線的設計，其次PLS仿真軟件可在虛擬環境下完成產線的仿真調試，縮短了模具試驗時間，使測試能更精確地完成。

最后，當需要將虛擬場景變為現實加工時，由于采用的是全集成驅動系統解決方案，實現了從變頻器到電機、再到多種執行器的驅動系統集成，接口整齊劃一，仿真數據可以直接與生產數據互通，極大的提高了產線的生產效率和可用性。全集成驅動系統讓數字化之路更加便捷。

“全集成驅動系統的理念看起來只是驅動產品的組合，實際上是產品思維到驅動鏈思維的轉變，是從過去的單品優化轉向整個驅動系統的優化，舍去過多的冗余配置，減少不必要的成本。”和援凱介紹說。

看似簡單的轉變卻對產品提供商提出了更高的要求。首先，要完善自己的產品線，這是實現全集成驅動的基礎；另外，對售前售后的要求上了一個大臺階，通過整個專家團隊為用戶提供解決方案，這要求團隊的每個人具有負責的心態和過硬的技術，即要求了解單一產品，還要了解整個驅動系統及行業工藝，才能真正服務好用戶。

這是時代發展的必然，也是市場的一次洗牌機會，在這場機遇面前，顯然西門子已經做好了準備。■