無論是對于工廠、鐵路和交通管理系統還是分布式配電系統,其趨勢都是將獨立設備與整套系統聯網。這個過程建立在真實世界與虛擬數據世界融合的基礎上,其結果就是西門子提出的系統網絡(Web of Systems)。隨著這個過程的不斷發展,西門子將能夠借助數字化優勢幫助客戶豐富現有設備,而不會危及或犧牲數據保護或知識產權。
在我們的日常生活中,越來越多的設備可以讓用戶通過互聯網或云來查看某一對象的狀態,譬如健身追蹤手環、監測工廠濕度水平的傳感器以及根據住戶生活習慣自動調節溫度和照明的房屋等等。隨著這個過程的發展,我們可以期待*終所有“物體”都將具備自己的互聯網地址,這也將開啟與這些“物體”進行交互的全新方式。
這種物聯網模式為西門子帶來了眾多機會,因為西門子作為軟硬件整合領域的主要廠商,其業務涵蓋了諸多領域,比如生產自動化解決方案、鐵路和交通管理系統及分布式供電等。
數字化變革正影響著西門子所有的業務活動——從電網和通過自適應程序的自動化,再到基于狀態進行維護的電廠,相關業務活動無一不受到數字化變革的影響。
雖然主旨相同,但工廠、交通網絡和電網的互聯要遠比智能手機和手環復雜。這些領域的互聯都體現在虛擬與現實系統相互交織,并且通常涉及關鍵基礎設施。與購買智能恒溫器或工廠濕度監控系統的客戶相比,這些關鍵領域的客戶對于安全性、可靠性和耐久性有完全不同的期望。此外,這些客戶還希望利用數字化優勢,在不危及或犧牲數據保護和知識產權的情況下對現有設備進行升級。這就是西門子針對工業應用擴展物聯網概念推出系統網絡的原因所在。新概念的提出意味著數字化系統可以實現相互通信和自主運行。西門子的愿景是,隨著這個生態系統的逐漸形成,其中的系統元件可以通過配備了當今互聯網標準化協議和語言的未來網絡技術來管理。
這種真實世界與虛擬數據世界的連接為西門子客戶帶來了諸多優勢??蛻魧⒛軌螂S時捕捉和詳細分析系統及其部件的當前狀態。這就為客戶帶來了通過預測性維護實現節約的大好機會及優化系統的潛力。通過利用當今的萬維網技術,公司可以更快、更經濟地部署和調試系統。系統智能可以根據需要在真實組件和云虛擬系統之間分配,從而進一步加強系統健壯性與客戶數據保護。*終,隨著數字化格局的改變,系統功能更新或系統軟件升級將變得更加容易快捷,整個過程就像智能手機或其他終端設備通過App升級一樣。
通過獨立和聯合應對需求變化,配電變壓器可以幫助鄰里消除本地電壓波動。
為什么智能電網需要配電變壓器
其中一個體現西門子系統網絡帶來優勢的例子就是智能電網。就在幾年前,電網管理還有著嚴格的體系架構,但是今天它們已經成為分布式系統。在如今的發電系統內,光伏裝置和其他可再生能源系統向電網輸入的電力通常是未經調節的波動性電力,并且這些電力采用的是消費者使用的電壓水平而不是發電機適用的電壓水平。這些因素在*壞的情況下將讓電網不穩定。
因此,電網必須有能力應對這種變化的新環境。配電變壓器就可以完成這一任務:它可以獨立或和其它配電變壓器聯合消除本地電壓波動。但是,這需要它們都具備智能和通信能力,換句話說,它們需要變得“聰明”又互聯,而這正是系統網絡與傳統物聯網場景有重大不同的地方。物聯網與云相連,而云是數據*開始被處理的地方。在這樣的模式里,響應時間和可靠性通常處于次要地位。但是在系統網絡中,物體自身就具備智能。它們能在本地快速可靠地作出響應,卻也能同時利用云的優化能力。
如何保密
為了實現系統網絡的愿景,相關軟件必須能夠理解數據,從而從中提煉出明智的結論。要想準確理解數據,就只有像處理信息的人或物提供或呈現描述數據涵義的信息。人類專家可以不經幫助就完成數據處理,因為他們能夠理解數據信息所處的背景。但軟件卻必須被明確告知相關背景信息后才能進行數據處理。然而,背景信息一般包括涉及系統及其相關過程的重要信息,而這些信息在許多時候是運營商非常不愿意在未經過濾的情況下就上傳到云中。有鑒于此,如果機器能在本地得出數據分析的結論會更加理想。這樣,背景信息就可以得到保護。譬如,對于配電變壓器而言,它們可以獨立評估是否需要消除緊急電網狀態,或者是否需要更高層級的幫助,因此可以通過將秘密限于本地系統而確保高水平的數據保護。
位于德國慕尼黑的交通管理服務中心。中心的計算機監控全球250多個城市的交通情況。
盡管是本地化數據,但這種信息仍然可以產生價值,比如用于進行預測性維護或開發新服務。為了使用這些數據和來自工業系統、列車或燃氣輪機的其它數據,西門子推出了Sinalytics平臺。這是一個用于工業數據分析的全新平臺,它能為每個客戶提供全新數字化服務。Sinalytics可以實時處理來自許多不同分布式系統及其傳感器的數據,并支持在設備里直接處理本地數據。
通向自穩定電網之路
系統網絡方案的另外一個優勢是打開了通向平臺方式的大門,在平臺上系統功能可像App一樣進行分配和安裝,并且運行方式也與App極其想死。比如,服務可被輕松分配,這使得系統環境不僅對于西門子更加充滿吸引力,對于西門子客戶以及客戶的客戶而言都是如此。在這樣的環境中,像配電變壓器這樣的設備也可以自主運行用于街道照明節能管理的應用程序。當需要升級或增添新功能時,軟件也可以實現遠程上傳。
西門子全新開發的智能配電變壓器已經用于調節低壓電網的電壓,并因此成為未來系統“智能二次變電站節點(iSSN)”的關鍵組成部分。憑借計算能力和可選通信功能,iSSN提供的服務將遠遠不止于為家庭提供合適的電壓。它還能使電網在無需進行大規模基礎設施擴建的情況下應對額外的饋入電力或負荷。
位于斯德哥爾摩的混合電動汽車充電站
iSSN目前正在系統網絡項目下被進一步開發。其網絡連接功能將大大簡化對它的調試、維護和更新。每座變電站都將提供豐富的數據,而這些數據能夠幫助確定潛在的不穩定電網狀態,為預測性電網規劃提供重要的額外工具。
但是配電變壓器自身無法構成系統網絡。電網中的其他組件——電表、樓宇配電系統、光伏系統、電動汽車——也必須配備傳感器、本地智能和通信功能。這些現在已經成為了現實。對于西門子而言,這意味著幾乎在公司所有的業務領域都將迎來全新機會。
已投入運行的系統網絡
西門子已采用系統網絡概念來部署原本涉及大量工程或安裝工作的解決方案。西門子在歐洲多個城市安裝的電動汽車充電系統就是一個系統網絡應用的例子。在這套系統里,從汽車電子元件和快速充電站到后臺管理系統都是通過系統網絡進行通信,以便協調和優化充電過程。另外一個例子是利用能探測滲漏和*大限度降低水泵能耗的傳感器網絡來進行供水系統的優化。在此,非常重要的一點是,數據整合是在現有控制系統的背景中進行的。西門子正在關注許多其它現有裝置中的類似情景。其原因非常明確:客戶要求高級數字化系統才具有的可靠性與靈活性,而系統網絡正是完成這些目標的關鍵所在。