贵阳西门子数控系统代理商

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上海西齐机电设备有限公司

公司主要从事工业自动化领域设备的研发、销售、维修和承接自动化工程及技术服务等,集产品销售、自动化控制工程、设备维修为一体,销售西门子PLC、触摸屏、变频器、SITOP电源、数控系统(840D、802S/C、802SL、828D 801D)、伺服数控V20/V90/V80V60、软启动、备件等各系列产品。
我们在价格上有较大优势,更注重售后服务,现有大量现货销售,欢迎您来电咨询。



本公司所有销售中产品均为西门子原装正品,质保一年,假一罚百!



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为工业企业提供智能制造整体解决方案**层设计咨询和规划服务;
西门子软启动一级代理商
为工业企业数字化工厂产线设计、建设、互联互通等提供专业的产品、技术和服务。
为工业企业提供远程数据采集、监控、调试运维及工业大数据平台解决方案和服务。
为工业企业和**提供电气自动化控制、传动整体解决方案及项目集成、实施应用。
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为工业企业智能装备层面提供自主知识产权的自动导引车、RFID、传感器、数据采集智能网关、低压配电柜、智能配电柜及电抗器、滤波器及快速布线端子板等产品。
虚拟建造技术
许多旱灾频发地区依赖于海水脱盐设施供应淡水。马霍卡岛便是这样一个地方。现在,一座采用西门子技术的海水脱盐工厂,将被树为**。西门子工程师在虚拟世界里开发了这座工厂,以检验其创新的工程设计技术。




为了节省时间和金钱,同时也为了提高精确度,西门子正在虚拟世界里建造一座海水脱盐工厂。
在伊比利亚半岛的几乎每个地方,水都是一种宝贵的资源。西班牙旱灾程度之严重、频率之高,令这片土地不堪其苦。因此,淡水,特别是可供饮用的淡水,尤为宝贵。如今,干涸的水库、**供应的饮用水和凋零的田野,已成为西班牙常见的景象。另一方面,淡水的**,也促使西班牙人掌握了海水脱盐技术,因为沿着其绵长的海岸线,这个国家拥有取之不尽用之不竭的含盐水资源。


西门子工业的Andreas Pirsing博士表示,“几年前,为了缓解淡水**问题,西班牙**发起了一项特殊的开发计划。作为该计划的一部分,在地中海沿岸新建了约30座海水脱盐工厂。在选择承建商时,西班牙**有意扶持当地企业,这样,便能培育出高水平的技术专长。如今,这些技术已成功推广到世界其他地方。”


*预计,淡水危机将日益严峻。这对海水脱盐市场而言意义重大。尽管2012年,海水脱盐市场的销售额仅为184亿美元,但Companies & Markets预计,到2020年,这个数字将增至500亿。


西门子的海水脱盐业务遍及**。在新加坡,西门子工程师在该国**组办的节能型海水脱盐技术“新加坡挑战赛”上一举夺魁。Pirsing说:“西门子还参与了西班牙**发起的开发计划。西门子工业为一些工厂配备了自动化技术。其中一座工厂坐落于马霍卡岛的Alcudia。”马霍卡岛是*的旅游胜地,但岛上淡水含水层较薄,且“浮”于地下苦碱水之上,因此,对海水脱盐技术尤为依赖。其淡水含水层无法为众多游客提供充足的饮用水。


这座位于Alcudia的海水脱盐工厂采用了反渗透技术来生产淡水。这项工艺的原理是,通过施加外部压力,使海水中的水分子通过半透膜过滤析出,而盐分等大分子物质则保留在原溶液中。利用这项工艺,这座海水脱盐工厂每天可以生产多达1.4万立方米淡水。虽然Alcudia只是地中海沿岸众多海水脱盐工厂之一,但它已成为工程设计研究的焦点。Pirsing指出,“西门子正在以它为个案,研究一种全新的方法,该方法可能在整个工程设计界掀起一场革命。”


与诸如空客、博世和戴姆勒等企业,以及若干高等学府和德国弗劳恩霍夫协会一道,西门子参与了得到德国教育与研究部资助的SPES_XT(软件平台嵌入式系统XT)计划。该计划的目标是,将软件建模方法和工具与用于开发嵌入式软件的分析技术无缝整合起来。


个案研究。西门子的目标是优化一种用于规划海水脱盐工厂的方法,以在通用IT平台上,借助一套统一的软件工具,对彼此协调的不同工厂组件的虚拟模型进行编辑。


Pirsing解释道,“我们在Alcudia工厂采用了这种方法。也就是说,我们用某种影子工程设计法来创建整座工厂的模型,并通过试验确定该方法能节省多少时间和金钱。Alcudia工厂特别适于进行个案研究,因为我们与客户关系融洽,这确保我们不仅拥有这座工厂部署的西门子自动化系统的全部数据,而且还能获得其他承包商提供的相关规划数据。”


西门子研究院(CT)的Ulrich Lowen博士负责为该个案研究提供科学依据,他解释道,“当我们掌握了全部数据时,就像Alcudia工厂项目这样,我们就能轻而易举地在计算机上规划整座工厂。已经有大量规划在虚拟世界中执行。这种方法被称为‘基于模型的系统集成’,这意味着,首先利用计算机生成的虚拟表达——或称模型,对许多真实的工厂组件进行规划、组装和试验,然后再进行实际安装。在Alcudia工厂个案研究中,我们已经模拟了从井中抽取海水的整个过程,以及反渗透工艺的部分过程。”据Lowen透露,这种模拟的节支效应已初露端倪。Lowen说:“像Alcudia工厂这样的项目,不可能仅凭一个人的力量就完成详尽的规划和实现。相反,这项任务需要来自不同专业的众多工程师齐心协力完成。”


项目参与者包括负责处理物理和化学过程的过程工程师,负责安装高压泵和半透膜模块的系统提供商,以及负责提供自动化系统和电源解决方案的管道规划师和电气工程师。




Lowen解释道,“目前,项目参与者分别使用自有工具来执行相关任务。譬如,使用CAD工具进行过程设计和管道建设,使用微软Excel生成驱动器和仪器清单。这些工具以大相径庭的方式表达系统,包括工艺流程图、二维或三维模型、电路图,等等。”


工具之间的不兼容,导致了时间和金钱的巨大浪费。这是因为,规划数据经许多不同的人处理,被多次改换格式,输入新工具以及转化为多种不同的“语言”。在这个过程中,一些信息会在工具切换之际丧失,并且用户有时也会曲解规划数据。Lowen解释道,“此外,任何突然变化都有可能削弱不同规划模型之间的一致性。譬如,假设负责管道中不计其数的液位传感器和不同检测装置的工程师突然发现,他需要另一个液位传感器。那么,必须将该传感器及有关线缆纳入工艺工程设计管道、仪器流程图、自动化系统部署计划、电气计划以及管道计划等。”


为了保证切实有效地采取这些将会影响到各式各样系统模型表达的纠正举措,模型之间必须彼此协调。此外,所有工具都必须能在集中式IT平台上相互沟通。Pirsing说:“西门子是一一家能够提供此类集成式设施规划平台的企业——这个平台可以将所有彼此独立开发的工程设计工具汇接起来。换句话说,西门子是一一家集工程设计之大成的企业,譬如,被称为‘COMOS’的生命周期工程设计和设施管理系统,以及SIMATIC PCS 7控制系统。正因如此,我们是一一家在市场上提供该等工程设计解决方案的企业。”


技术推广。总体而言,这种在新型IT平台上对Alcudia海水脱盐工厂进行整体虚拟规划、建模和模拟过程的工程设计技术,旨在表明该方法的效率和计算出能够节省多少时间和金钱。Pirsing说:“我们的项目已完成过半。如果成功的话,其结果将不仅影响到海水脱盐工厂的建设,而且将开启一片崭新的IT技术应用天地。解决了截然不同的挑战的方法,可以轻松推广用于其他类型的设施,如废水处理厂、泵站和水厂等。此外,这种方法也可推广用于其他行业,如石油天然气、制药以及化工行业等。”


结合SPES_XT项目的其他合作伙伴在航空和汽车等行业针对类似问题的研究成果,较终将形成一套全面的方法,令整个工程设计行业发生天翻地覆的变化。


Nils Ehrenberg
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生态能源大有可为
如何对风电场和太阳能电站生产的过剩电力加以利用?西门子与电力公司RWE合作研制出一个解决方案:风电蓄热系统。其思路是改变家用夜间蓄热式电暖器以往刻板的充电模式,增强灵活性,使该类系统可以存储多余的环保电能。在德国开展的两个试点项目表明该系统具备实用性。




铺设在地板下面的蓄热式采暖系统,可以将风电场和太阳能电站在白天或夜晚生产的过剩电力储存起来。
“灵光闪念能照亮世界,却不能加热火炉。”德国抒情诗人弗里德里希•黑贝尔如是道。彼时乃1842年,而他想不到的是,在大约170年后的今天,灵光闪念还能让风电场和太阳能电站生产的过剩电力加热锅炉。确切地说,这样的“锅炉”由夜间蓄热式电暖器组成。


20世纪50年代,蓄热式电暖器日渐盛行,取代了燃煤炉和燃油炉。其工作原理十分简单:将电能转化为热能。尽管较初这种电热设备只能用来烧热水,但如今较先进的现代化电暖器还可以将热能储存到一个绝缘菱镁芯体中。为了节省电费,电暖器可以在用电低谷时段——主要是夜间,使用电力。电力公司RWE“风电蓄热”项目经理 Jorg Rummeni解释说:“一般而言,电暖器可以在夜间充电大概8个小时,白天充电两个小时左右。”加热元件装在菱镁芯体内部,在这里,电能将被转化为热能并被储存起来。这里的温度可高达600摄氏度。到了白天,蓄热式电暖器可以重新释放这些热能。这时,电暖器表面温度将升至较高40摄氏度。电暖器的内置风扇可根据需要,不停从芯体中吹出热量。


很长一段时间来,蓄热式电暖器的名声都不太好。有人误以为它们是电老虎。这是因为,有时候电暖器的体积过于庞大、设置不准确或者陈旧过时。在这种情况下,当在隔热性能欠佳的房屋中使用时,它们会消耗大量电力也就不足为怪了。然而,只要针对目标建筑物进行精心改良,技术尖端的系统就能充分发挥电暖器的全**势。这样的系统价格实惠,易于安装,仅需少量维护。现在,电暖器以热能形式储蓄电能的能力,这也是另一个显著的优势。


灵活的充电模式。过去两年半,西门子和RWE一直在潜心研究如何利用这种电暖器的蓄热能力,来存储采用可再生能源生产的电力。其目标是为蓄热式电暖器配备智能控制系统,将之用作储存发电量波动不定的风电和光伏发电系统生产的电能的装置。Rummeni坚信,这一理念必将成功。目前,德国约有140万个住户在使用蓄热式电暖器,这些蓄热式电暖器的平均装机功率为10千瓦。Rummeni指出,“这些电暖器都有可能充当蓄电装置,总额定功率高达1400万千瓦,年蓄电容量达140亿度。如此之大的数字,令这些电暖器对整个电力行业都意义重大。”相形之下,德国抽水蓄能电站的蓄电容量总和也不过4000万度,总功率仅700万千瓦。


有鉴于此,西门子和RWE于2011年3月联合发起了“RWE风电蓄热”项目。携手tekmar Regelsysteme有限公司,它们决定在埃森市建成已有20年的Stoppenberg住宅区开展一项试验。试验区由50栋完全相同的*户、双户和三户住宅楼构成,住户均为RWE客户。项目合作伙伴特地选择了一个由同类型住宅构成的小区,所有房屋均配备了安装在地板下方的供暖系统,而没有采用传统锅炉或蓄热式采暖设备。首先,项目小组仅对这种地暖模式进行试验,以明确该系统的蓄热能力。


为了让试验区的蓄热式电暖器仅仅采用来自可再生能源的电力,必须对该设备进行改造,以实现灵活的充电模式。Rummeni说:“刚启动项目的时候,我们想要找到改变其固定充电模式,使之变得更加灵活的方法。”为此,tekmar用新的智能控制装置替换了旧的电暖器控制装置。这些智能控制装置可以利用无线网络启动和关闭充电过程。这些充电控制装置能够确保,不论任何时候,只要在刮风或阳光明媚,就能将风力或太阳能等可再生能源发电系统生产的过剩电力储存起来,这样它们就不会被白白浪费掉。


西门子为该项目提供相关软件。所提供的软件名为“分布式能源管理系统(DEMS)”,于2002年开发成功。西门子虚拟电厂产品经理Thomas Werner解释道,“它可以预测并优化蓄热式电暖器的使用方式,同时将电力市场情况纳入考虑。”该工具可决定在什么时候,储存多少来自可再生能源的电力。它通过综合考量天气预报信息以及当前电价和每个家庭的用电需求等因素,作出这些决定。根据这些数据,DEMS可以单独调节送入50个住户的电暖器储存的风力和太阳能发电量。蓄热式电暖器一经“充满”,充电过程便会终止。


双赢。2012年秋季,50个参测住户对试验结果颇为满意。Rummeni说:“新的蓄热式电暖器让室内温度比往年稳定得多。”过去,配备蓄热式电暖器的房屋在早晨相当暖和,因为电暖器在夜间储存了充足的热量。然而,到了傍晚,室内温度就变得很低,因为电暖器在白天储存不了多少热量。Rummeni指出,灵活的充电模式大大降低了温度波动幅度。


2012年秋季,受该项目取得的良好效果的鼓舞,西门子和RWE在德国的Meckenheim对30栋建筑物开展了新一轮试验。与在埃森市进行的试验不同的是,Meckenheim项目侧重于传统锅炉,以及少量蓄热式采暖设备。这次试验涵盖大约80台电暖器,合并虚拟蓄电装置总功率为1000千瓦。初步试验结果非常喜人。Rummeni表示,“Meckenheim项目表明,风电蓄热系统也适用于其他类型的夜间蓄热式电暖器。”


试验结果表明,这条思路在技术上是可行的。下一步是确定这项新的蓄电技术能否明显降低能耗。Rummeni认为,相比于波动供热,更加均匀恒定的室内温度应当有助于提高采暖系统的能效。Rummeni提醒说,“但价格必须在客户的承受范围内。”这项新技术的一个优势是,仅仅要求更换控制器,而不是整个采暖系统。然而,显然,只有当这项技术能够降低采暖系统的运行成本时,消费者才会改用灵活采暖控制系统。Rummeni指出,要实现这一点,必须修订有关法规。一种可能性是,实行税收优惠,鼓励消费者改用灵活型蓄热式电暖器。


风电蓄热系统有许多优点。同蓄热式电暖器一样,客户可以在电价低廉时使用电力。此外,甚至室内温度也更加宜人。蓄热式电暖器使用的是多余的环保电力,因而间接减少了二氧化碳排放。此外,通过改善供电和用电之间的平衡,该技术还有助于稳定电网,降低电网负荷。这些优越性造就了供电企业、客户和环境的共赢局面。


如果面向个人消费者的RWE风电蓄热系统能够创造效益,那么,RWE计划向更多客户群提供智能控制解决方案。但首先,智能控制系统必须能将电价降至每度20欧分以下。如果是这样的话,风电场和太阳能电站生产的电力,将成为点燃无数炉火的灵光闪念。


Ulrich Kreutzer




DEMS 3.0


十多年前,西门子开发出分布式能源管理系统(DEMS),并且从那时起,不断更新和扩展其功能。2013年10月,西门子在市场上发布DEMS 3.0和一个功能强大的新工具:DEMS Designer。有了这个新工具,用户可以更加轻松地创建和运行“虚拟电厂”。为了做到这一点,用户需要在DEMS中输入天气预报、电力市场、风电机组、太阳能电池、蓄电系统和负能量(即负载)等信息。根据这些数据,该软件将制定一份具体的电力计划,规定哪座发电厂应当在什么时候向电网输送电力。除该特性外,DEMS Designer还具备可显示当前用电需求的自动化地图功能,可谓锦上添花。该系统的用户界面非常简单,得益于此,对新客户进行操作培训所需时间缩短了60%。
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德国的能源未来
今年6月,西门子在柏林举办了一场为期9天的“能源转型对话”活动。活动期间,德国政界、商界和科学界人士以及西门子*聚集一堂,围绕德国能源体系的发展各抒己见、畅所欲言。对话表明,迫切需要采取新方法,但同时也要充分利用现有的许多解决方案,打造电气新时代。


能源转型是德国本世纪较重大的工程之一。德国计划在2050年之前彻底改变能源体系,从而在可持续发展、保护气候和摆脱对矿物燃料的依赖等方面取得*树一帜的成就。计划还要求德国淘汰核电。然而,依然存在许多问题。首先,电价正在逐步攀升,目前已比2000年的水平高出一倍多。现在,德国的电价比美国的高两到三倍。因此,德国工业界对德国的竞争力感到忧心忡忡。此外,虽然可再生能源发电现已占德国发电总量的20%以上,但由于廉价煤炭的用量不断增加,德国的二氧化碳排放量实际上还在增加(2012年增加了2%)。所幸的是,德国的停电时间一直很短,约为每人每年15分钟(经济合作与发展组织国家的平均值为53分钟)。尽管如此,德国电网日益不堪重负。




在柏林举办的“能源转型对话”活动上,西门子向政要和行业成员者展示了构建可持续发展能源体系的九大行动领域。
要在短期内让能源转型回到正轨,就需要相关各方——即**、公民、科学家和工业界等,展开富有建设性的对话。于2013年6月3日至11日在德国举办的西门子“能源转型对话”,让来自**、工业界、行业协会和科学界的决策者以及对能源转型感兴趣的人们,**会与西门子*一同探讨德国能源供应体系的未来。讨论的核心议题包括,现有解决方案、尚待开发的解决方案、必须对总体框架做出的调整,以及国际上的较佳实践范例等。其目标是全面厘清需要在哪些领域采取行动。


作为此次活动的重头戏,展篷内陈列了众多展品和参考项目介绍,参观者从中可以窥见彻底改造整个国家的能源体系意味着什么。展览还表明,西门子是**一一家已针对所有必须采取行动的领域提供或正在开发相关解决方案的企业。这包括:风电机组和燃气轮机创新技术、智能楼宇控制系统、智能电网、蓄能设备和跨境大功率输电系统等。对于提高德国经济的竞争力以及提升德国人民的生活质量而言,所有这些解决方案都非常重要。在西门子展篷内,来自**、工业界和科学界的高层代表还发表了精彩演讲并展开了热烈讨论。


在柏林举办此次对话活动的日期,是西门子深思熟虑之后的选择。譬如,德国城市大会也于6月3日至4日在柏林举行,来自全国各地的约800位市长参加了此次盛会。此外,对话活动期间,德国电气电子制造商协会年会(ZVEI,6月5日至6日)和德国联邦工业联合会年会(BDI,6月11日)就在毗邻西门子展篷的柏林Tempodrom举行。




在西门子临时搭建的展篷内,与会者围绕政策和解决方案展开了热烈讨论。“能源之舞”大受欢迎。
对话活动吸引了来自德国**企业的约2000位高管,以及包括德国环境部部长和社会民主党和绿党议会**人等在内的高官政要。所有与会者都得以深入了解了与能源转型有关的挑战、机遇和解决方案。


在西门子,Udo Niehage博士全面负责与能源转型相关的所有事务,他说:“我们认为,我们有义务向**官员解释,哪些是切实可行的解决方案,以及能源行业的发展趋势是什么。”正如西门子对各行各业的250位客户进行的调查所表明的那样,德国许多企业都对与能源转型有关的挑战持类似看法。譬如,90%的受访企业称,它们支持能源转型,但93%的受访企业都对能源转型计划的实施感到不满。90%以上的受访企业将价格实惠、供应安全和提高能效列为**事项。他们还表示,希望重组电力市场,加大节能增效的支持力度,围绕蓄能解决方案开展更多研究。


三点计划。西门子管理**成员参加了对话,讨论了能源体系改造过程中出现的偏差,并提出了可能的解决方案。当时尚未卸任的西门子前**执行官罗旭德向**官员、商界**、能源*和媒体建议,应当摒弃设定可再生能源发展硬性目标的做法,而应将重点放在降低二氧化碳排放上。为此,应当更多地使用高能效联合循环发电装置和风电机组。这是因为,技术尖端的联合循环发电装置的效率**过60%,相比于新建燃煤电厂,其二氧化碳排放量减少了一半多;另一方面,风电场的发电成本今后势必会降至与常规电厂相当的水平。



这种做法也有助于德国实现其气候保护目标。西门子能源开展的一项研究表明,如果德国采取这种做法,而不是盲目扩张可再生能源,那么,到2030年,实现气候保护目标所需的投资和运营成本可减少至少1500亿欧元。罗旭德说:“(这种做法能)以较低的可再生能源发展水平和低得多的成本,实现我们的2030年气候保护目标。不论是从经济上讲,还是对环境而言,争取到2030年将可再生能源发电的占比扩大至40%,而不是计划的50%,都不失为明智之举。”


因此,西门子制定了一个旨在以经济高效的方式实现能源转型的三点计划。计划的**点涉及重组电力市场,全面修订德国的《可再生能源法案(EEG)》。这意味着,可再生能源供应商将不得不面对竞争,并且在向电网输送电能时要承担更多的重任。它们必须像其他电力供应商那样,提供可靠的电能,也就是说,它们将不得不采用灵活发电装置或蓄能设备,自行调节供电量。这样的举措将形成一个完全根据实际需求来供应电能的电力市场。可再生能源补贴政策必须顺应市场规律,以提高能效为重点,并将**作为可选方案。譬如,新建一座风电场的合同,将承包给承诺以较低价格向电网输送电能的企业。*二,必须加强对能效的重视,因为白白浪费掉的能源也会产生排放。较后,**和私营部门的政策必须协调一致,同时,欧洲各国以及德国各个州之间必须展开更加密切的合作。


以经济高效的方式实现能源转型的三点计划:
重组电力市场、提高能效和全欧协调一致


新型技术解决方案。在“能源转型对话”期间,西门子**技术官Klaus Helmrich携手其他*组织了一场“创新日”专题活动。这场活动**强调了诸如智能电网和蓄能装置等技术解决方案对于成功实现能源转型的重要性。翌日,西门子能源**执行官苏思与高层政要和*共同探讨了新的电力市场结构。显然,尽管提议的解决方案大相径庭,但德国政党代表关于当前问题症结所在的看法是一致的。德国环境部部长Peter Altmaier指出了仍需克服的挑战。他说:“我们必须限定较高电价,同时,应当全面修订EEG。我们还必须保证,清洁、高效的矿物燃料电厂与可再生能源发电企业更紧密的结合,并让这些系统的发展都符合电网扩张的目标。”


此次对话活动也是一场面向公众的盛事,它信息丰富,娱乐受众。譬如,在波茨坦广场的索尼中心上演的精心编排的“能源之舞”,以及请参观者参加以电气新时代为主题的清道夫狩猎游戏的“能源转型之路”等。到西门子展篷参观的人络绎不绝,这里有精彩纷呈的展品,还有西门子*在现场详细讲解能源转型的方方面面。


“能源转型对话”表明,转型所需的大多数技术解决方案已然存在。在德国乃至**各地的成功案例中,针对所有必须采取行动以保证成功实现能源转型的领域,西门子都能提供或正在开发相关解决方案。西门子环保相关业务组合的90%以上,以及**过300亿欧元的销售收入,均涉及面向可持续能源体系的产品和技术。楼宇、工业和交通等领域的高能效产品的销售总额高达230亿欧元。西门子坚信,如果德国采取明智的能源转型措施,就能为德国及其工业界创造经济发展机会。要知道,其他许多国家也需要可再生能源、高度灵活的燃气发电和智能电网技术,以及较为重要的节能增效技术。




能源转型机会



“德国能从国际成功经验中学到什么?”在柏林举办的“能源转型对话”活动期间,麦肯锡咨询公司在西门子的支持下开展的一项研究为此找到了答案。围绕环境保护、成本效率和供应安全等方面,这项研究分析了世界各地20个较佳实践范例,此外还分析了为什么有些举措尚未在德国实施,或者实施力度不够。如今,**各地已针对能源产业链的各个环节开发出相应解决方案,涉及发电、输配电,以及楼宇控制、工业和交通能效等,不一而足。譬如,美国率先采取暂时降低用电需求的措施,有的放矢地控制用电量,而巴西、丹麦和荷兰则正在借助风电场承建合同**机制,对其能源体系进行现代化改造。
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预测用水情况。ICeWater系统可以提供多种新服务,譬如,“需求预测服务”——根据传感器输出的数据,软件可以较其精确地预测用水情况。这项服务旨在为调节供水管网,以满足不断波动的需求创造条件。此外,该软件将向SCADA系统发送告警信息,并就所应采取的举措提出建议。SCADA系统负责作出较终决策,以及控制供水管网中的诸多不同网元(如泵站)。智能供水系统操作舱也可以被设置为向注册用户发出告警。譬如,可以通过电子邮件向供水部门的工作人员发出告警通知,然后工作人员可从该门户上获得必要的信息。通过这种方式,可以尽早查明并解决供水管网中存在的问题。
Mogre说:“在这个平台上,用户也可以测试供水管网的部分参数。譬如,某位用户可以在iPad上调取信息,并模拟供水调节举措,以评价这些举措对能耗或漏损率的影响。”米兰自来水公司Metropolitana Milanese打算利用这些技术来降低其能耗。米兰市控制中心的操作人员可以使用iPad来确定每户家庭的实际用水量。他们可以确定哪些泵站应在什么时候,以多大功率,运行多长时间。Mogre说:“这样可以节省大量电能。事实上,可以根据地方的实际用水情况,制定整个泵站工作日程。”
Bichisan Viorel也将配备一台iPad,不过他仍将携带玻璃瓶。作为智能供水系统操作舱的注册用户,他将收到关于应当在哪儿抽取水样的实时信息,他仍需借助这些玻璃瓶将水样带回化验室。
Susanne Gold / Julia Hesse
以数字技术打造个性化假体
人工膝关节、髋关节或肩关节的制造正变得越来越便捷、快速并更具个性化。利用西门子推出的新技术,可以把来自诊断成像的数据与制造指令相结合,由此开启自动化生产定制人造假体的大门。
“从成像到植入物”技术,有望根据医学影像自动生成个性化假体。
位于新泽西州普林斯顿的西门子美国研究院的研究人员携手西门子工业自动化集团PLM软件业务部门、西门子运动控制以及主要整形植入物制造商,共同开发出一种被称为“从成像到植入物”的工艺,可根据计算机断层扫描(CT)成像和磁共振(MR)成像,自动生产出用于替代膝盖、臀部、肩部或其他关节的个性化假体。这项新技术有望大幅缩短关节置换手术的准备时间,同时提高相关制造工艺的精度。
以膝关节置换术为例,据调查公司Global Data称,美国每年有**过72**进行人造膝关节置换术。英国国民医疗管理局(NHS)估算,英国每年执行7万多例同类手术。其他人工关节置换术的情况也差不多,数量与日俱增。
不论置换的是膝关节、肩关节、髋关节还是其他关节,骨科手术都要求植入物尽可能紧密贴合目标部位。为了实现这一目标,医生首先对目标部位进行三维CT或MR扫描,这是假体植入手术计划的第一步。(相比于MR,CT的速度更快,价格更低,但MR可以揭示出软组织的更多细节,而且没有辐射。)
不过,这样的医疗成像本身仅有助于描绘骨骼与软组织之间的分界。西门子美国研究院成像分析研究组组长S. Kevin Zhou博士表示:“我们的**软件比之更进一步的是,它具备自动化图像分割功能,可以识别图像内容,准确标出骨骼边界。”Zhou解释道,在此之前,都是人工执行这样的分割,这是一项艰辛的工作,因为技术人员必须沿相关骨骼的边缘逐点标记,以精确地勾画出骨骼边界。西门子美国研究院超声成像分割*Michal Sofka补充道:“不过,得益于我们的软件,整个过程已缩短至一分钟左右。”
类似于Zhou开发的其他软件应用,他的骨骼识别系统基于机器学习。利用数千张经*注释的图像,软件程序通过训练学会了标识出所谓的“标记点”,也就是所有目标实例的共同特征。Zhou说:“我们从患者的诊断图像入手。让系统学习各个关节模型,直至理解每张图像与其组织结构之间的关系。然后,为了保证其学到正确的知识,我们利用新的图像对其进行测验。这个程序所做的是自动执行三维成像分割。换句话说,它在三维空间内将骨骼与软组织相分离,并以小至约0.5毫米的粒度生成三维骨骼视图,如三维网格图。”他指出,其结果“表明,这个系统的分割质量几乎可以与人工分割的质量相媲美。不过,既然它是一个学习型系统,我们认为,随着时间的推移,它将日益完善。”
自动生成手术计划。事实上,这款新软件的分割结果已经非常准确,以至于可以无缝将之发送给*二个应用,用以设计定制手术切割导向装置——从根本上讲,这个装置是一个立体手术夹具,可供医生用于为将要接受修复术的骨骼做准备。譬如,这个手术夹具上可能带有若干小孔,以便精确确定螺丝的安装位置和角度,从而帮助以较优方式植入假体。然而,在开始生产这个手术夹具之前,“软件将生成一份手术计划以供骨科医生审查,这份报告包含了在为修复术做准备工作时将要切割的骨骼的测定数据。”西门子美国研究院*研究员Tong Fang博士如是道。Fang是一位制造技术*,他的研发成果为虚拟自动组装助听器创造了条件。Fang说:“待这个软件实现商用之后,用户将能验证这个系统设计的每一个步骤。不过,一段时间之后,当用户熟悉了这个软件,程序将能自动完成所有这一切。”
手术计划获得骨科医生批准之后,数据就会被转换成制造指令,以生产出为患者量身定制的手术夹具。将采用一种名为“增材制造”——亦称“三维打印”的新颖技术进行生产。这项技术是在高温高压下一层又一层地喷射较小的塑料微粒,生产出异常精确而又复杂的构件。利用这项技术,可以又快又廉价地生产出个性化手术夹具
在这整个过程中,关键步骤之一是创建一系列三维CAD模型作模板,以采用快速成型制造技术生产定制的塑料手术夹具,或采用五轴电脑数控机床生产金属植入物。利用NX——西门子PLM软件开发的一款计算机辅助设计、制造和工程分析(CAD/CAM/CAE)软件,可以生成这些模型。不仅如此,NX还可以自动模拟相关的机床轨迹,以便制造出与患者组织结构较匹配的植入物。然后,为了获得**的表面质量,同时较大限度地缩短加工时间,将把数控程序发送至铣床。
Fang说:“关节一经打开,医生将立即把与患者匹配的夹具放到将要安置假体的骨头上。这个夹具有若干引导开孔,以便正好在合适的位置切割骨头。所有步骤都在虚拟世界里模拟并优化,以排除在手术台上出错的可能性。”
当然,依Fang和Zhou所见,关节置换术的个性化趋势较终必将包含假体本身。但这是将由骨科植入物制造商作出的商业抉择。目前,还是会在一定的尺寸范围内生产金属植入物。Fang说:“不过,正如我们的技术即将用于实现自动生产定制外科手术夹具一样,这项技术也能同样轻而易举地被用于自动量身定制人造骨骼。”
从工业应用到医疗应用。从患者的诊断成像,到制定外科手术计划和生产与患者匹配的夹具,再到植入较优假体,这贯通诊断和**领域的道路正变得越来越短,越来越快,所包含的数据也越来越丰富。随着医疗成像技术与先进制造技术的融合日益增强,一种相比于医院通常更多见于工业生产环境的“按订单设计”技术,有助于将所有这些点串联起来——这就是Teamcenter。西门子PLM软件提供的Teamcenter是一个统一平台,允许通过“按订单设计”流程*管理患者病案。Fang说:“诊断图像将被发送至这个平台,分割结果也保存在这个平台中。此外,这个平台还保存了外科手术计划,包括与患者匹配的手术夹具的设计定稿,以及手术报告。医生可以登录这个平台调阅患者病历。简而言之,这个平台是数字世界与构建这个数字世界所需数据之间的界面。”
现在,许多医疗器械制造商都在使用Teamcenter,它不仅有助于精简当前产品生命周期管理流程,而且必将为以下整个过程的自动化推波助澜:根据患者诊断图像,采用快速成型制造技术,生产出与患者匹配的手术夹具,直至较终生产出个性化植入物。
随着**人口日益趋向老龄化,“从成像到植入物”工艺以及与之有关的NX和Teamcenter技术将正好符合需求。
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