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西門子可編程控制器：S7-200CN、S7-200SMART、S7-300、S7-400、 S7-1200、S7-1500、ET200、LOGO邏輯控制模塊
西門子HMI人機界面：TD200、TD400C、TP177A/B、MP277、MP377、 TP700、TP900、TP1200、TP1500、SMART700/1000
門子變頻器：MM420、MM430、MM440、G110、G120、6SE70工程變頻器 6RA70直流調(diào)速器、3RW30/40/44軟啟動器
西門子數(shù)控系統(tǒng)：802C、802S、808D、802D/SL、810D、840D
西門子伺服驅動：611A、611D、611U、S120、NCU、PCU、伺服電機、低壓電機
西門子工業(yè)以太網(wǎng)：通訊網(wǎng)卡、通訊電纜、通訊接頭、總線連接器工控機、交換機、自動化軟件等系列產(chǎn)品
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關于未來制造業(yè)，你需要知道這7個小知識

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)境也將應運而生。現(xiàn)在，制造商、研究人員與政府部門正攜手合作，共同探索并努力實現(xiàn)人們對未來互聯(lián)工廠的愿景。而“互聯(lián)”也正是德國提出的“工業(yè)4.0”概念的核心所在。那么，在通向工業(yè)4.0的道路上，技術發(fā)展背后的秘密究竟是什么呢？

“工業(yè)4.0”從何而來？
18世紀，蒸汽機的發(fā)明和機械化的出現(xiàn)催生了*次工業(yè)革命。20世紀初，電氣化生產(chǎn)則帶來了第二次工業(yè)革命。數(shù)十年后，通過將電子產(chǎn)品和計算機技術應用到制造與生產(chǎn)自動化的過程中，人類開啟了第三次工業(yè)革命。如今，在生產(chǎn)領域，真實與虛擬世界已經(jīng)開始融合，這就是為什么我們開始談論“工業(yè)4.0”，即第四次工業(yè)革命。

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在過去的西門子&哈爾斯克工廠，生產(chǎn)環(huán)境中充滿噪音和油污。

從大數(shù)據(jù)到智能數(shù)據(jù)
日益增強的數(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，范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)量也呈現(xiàn)爆炸性增長。2005年，數(shù)據(jù)總量為130艾字節(jié)。到2012年，這一數(shù)字已經(jīng)攀升到462艾字節(jié)。專家預計，到2020年，數(shù)據(jù)總量將達到14996艾字節(jié)（約相當于15萬億千兆字節(jié)）。為了恰當?shù)胤治龊褪褂眠@些海量數(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備和系統(tǒng)是如何工作的，以及哪種傳感器和測量技術能被用來讀取zui有用的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)驅動制造
市場調(diào)研人員預計，由于工業(yè)自動化的出現(xiàn)，該領域的銷售額將從2013年的約1600億歐元增加到2018年的近1950億歐元。到2020年為止，僅德國工業(yè)界就將在工業(yè)4.0應用領域投入近400億歐元。目前在德國，工業(yè)產(chǎn)出占總經(jīng)濟產(chǎn)出的比例已是英國、法國或美國的兩倍以上。數(shù)字化將是決定德國工業(yè)成敗的關鍵性因素。

今天，像西門子安貝格工廠這樣的高度自動化生產(chǎn)設施不僅清潔、安靜，而且擁有非常高的生產(chǎn)效率。

讓生產(chǎn)更快、更靈活、更高效
在未來，“工業(yè)4.0”將讓數(shù)十億的機器、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。

不斷融合的世界
在工業(yè)4.0的愿景中，物理世界將與虛擬世界融合在一起。來自西門子的PLM軟件就是這種融合的*。PLM可在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前，對產(chǎn)品進行虛擬開發(fā)和深入測試。憑借這項技術，產(chǎn)品上市速度可提升50%，并且至少能達到和不使用PLM一樣的產(chǎn)品質(zhì)量。這一切得益于使用了數(shù)字化雙胞胎的仿真。數(shù)字化雙胞胎是指產(chǎn)品的虛擬圖像。對產(chǎn)品組件的不同設計都可以被整合到其中，并能在整個開發(fā)過程中進行全面測試。2012年，這項技術被用來模擬好奇號火星探測器登陸。實際登陸前，NASA JPL已經(jīng)使用西門子PLM軟件對登陸過程進行了8000次測試。

NASA JPL 在整個好奇號火星探測器的開發(fā)和測試過程中都使用了西門子PLM軟件。

自組織工廠
信息技術、通信和制造正在日趨融合。同時，生產(chǎn)方式的自主程度也在不斷提高。雖然現(xiàn)在還無法準確勾勒出未來智能工廠的模樣，但可以預期到的是，在未來工廠中，機器將實現(xiàn)自我組織，交付環(huán)節(jié)將實現(xiàn)自動組裝，訂單將直接轉化成生產(chǎn)信息并流入生產(chǎn)流程中。另外，在工業(yè)4.0的世界中，人依然*——富有創(chuàng)意的*和思想者將發(fā)揮他們的智慧來構想所有流程和程序，并編寫出將這些信息傳遞給機器的軟件。

夢想照進現(xiàn)實
不管是數(shù)字化規(guī)劃（虛擬現(xiàn)實）、3D打印還是輕型機器人，面向工業(yè)4.0的新技術已經(jīng)從構思變成了現(xiàn)實。西門子生產(chǎn)工業(yè)控制裝置的安貝格工廠被視為西門子在工業(yè)4.0領域zui*的工廠。在那里，產(chǎn)品和機器相互通信，這使得產(chǎn)品自身能控制其生產(chǎn)。其結果是在同樣大小的生產(chǎn)空間內(nèi)，在人數(shù)小幅變動的情況下，工廠在過去20年間將生產(chǎn)量提高了8倍，也就是說工人和機器如今的生產(chǎn)效率是20年前的8倍。

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為電機開發(fā)緊湊型電子元件

西門子與合作伙伴聯(lián)合開發(fā)出一種全新的陶瓷印制電路板，可以為變流器安裝更加小巧、可靠的電子元件。

這項新技術提高了電路板的抗電磁*力，并為變流器直接集成到驅動系統(tǒng)中創(chuàng)造了機會，節(jié)省了空間。該名為KAIROS（“面向強健的信號和功率電子器件的陶瓷結構與集成技術”的德語首字母縮寫）的研究項目的側重點是電動汽車，但所有工業(yè)用電力驅動設備——譬如，生產(chǎn)線——均可從中受益。

研發(fā)項目專注于將變流器控制和功率電子元件集成到一個單元中。合作伙伴利用特殊水冷陶瓷電路板和抗電涌耦合電路，實現(xiàn)了這一點。這項工作得到了德國聯(lián)邦教育與研究部 “STROM”計劃的支持。

縮短布線，zui大限度地減小電磁場效應對功率電子器件的影響

變流器為電機提供實現(xiàn)特定功率負載所需的準確交流電量。變流器中的功率電子器件以極快的速度切換很大的電流。由此形成的電磁場會造成影響，譬如，干擾周圍的電氣布線。此外，這會影響變流器控制電子裝置與功率電子器件之間的連接線。因此，必須妥當保護線路，防止干擾。KAIROS項目研究人員zui大限度地縮短了控制電子裝置與功率電子器件之間的線路長度，以便降低電磁場產(chǎn)生的影響。

特殊陶瓷電路板打造具有良好熱穩(wěn)定性的緊湊結構

通常，控制電子單元安裝在常規(guī)塑料板上，而進行大電流切換的功率電子器件，則需要陶瓷電路板。西門子的研發(fā)機構——西門子*研究院的研究人員開發(fā)出特殊陶瓷電路板，可將控制單元直接安裝到功率電子器件電路板上。這能實現(xiàn)更加緊湊的整體結構，但這也這意味著，所產(chǎn)生的熱量也釋放到更小的區(qū)域內(nèi)。為此，項目合作伙伴也開發(fā)出適用于功率電子器件電路板的特殊水冷系統(tǒng)。比之以往的裝置，新的解決方案緊湊得多，并且具有更加出色的熱穩(wěn)定性，因而可以直接集成到驅動系統(tǒng)中。

該解決方案中，在400伏車載電池與工作電壓15伏的控制電子裝置之間實現(xiàn)電氣隔離，是一個尤為艱巨的挑戰(zhàn)。鑒于可用空間有限，需要緊湊型解決方案，以防止高壓電閃燃到控制電子裝置上。西門子研究人員通過使用特殊變壓器，實現(xiàn)了這種隔離。項目合作伙伴還開發(fā)出一個芯片組（ASIC），以實現(xiàn)將功率電子器件開關過程所需負載轉移回電池。這進一步提高了變流器能效。