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打造自組織工廠

隨著虛擬世界中生成的信息流入實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，全新的生產(chǎn)環(huán)境由此誕生。在智能工廠，由機(jī)器構(gòu)成的團(tuán)體將自行組織，供應(yīng)鏈將自動(dòng)相互協(xié)調(diào)，半成品可將下一道工序所需數(shù)據(jù)發(fā)送給負(fù)責(zé)將其變成商品的機(jī)器。在所有這些發(fā)展中，西門(mén)子都將扮演重要角色。

從計(jì)算機(jī)到生產(chǎn)線，新技術(shù)不斷縮短從虛擬設(shè)計(jì)到實(shí)際生產(chǎn)的周期。

歐洲和美國(guó)打算大幅提升工業(yè)產(chǎn)值。德國(guó)媒體大肆報(bào)道制造業(yè)的下一個(gè)發(fā)展階段，稱之為朝著智能工廠演進(jìn)的根本性變革，甚至宣稱第四次工業(yè)革命即將到來(lái)。18世紀(jì)，蒸汽機(jī)的發(fā)明和手工業(yè)的機(jī)械化掀起了*次工業(yè)革命。20世紀(jì)初，批量生產(chǎn)技術(shù)的運(yùn)用拉開(kāi)了第二次工業(yè)革命的大幕。過(guò)去幾十年來(lái)，面向自動(dòng)化生產(chǎn)工藝的電子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了第三次工業(yè)革命。那么，我們是否瀕臨第四次工業(yè)革命——Industry 4.0的邊緣呢？對(duì)此，西門(mén)子公司戰(zhàn)略主管Peter Herweck顯得更為冷靜，“這一變革時(shí)期可能持續(xù)20年左右，從今天的觀點(diǎn)看，其結(jié)果將是革命性的，但其中將涉及到許多個(gè)發(fā)展階段。”

雖然如此，專家認(rèn)為，相比于如今的工廠，未來(lái)的生產(chǎn)工廠的智能化程度將高得多。這樣的智能將通過(guò)使用微型化處理器、存儲(chǔ)裝置、傳感器和發(fā)送器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些裝置將被嵌入幾乎所有機(jī)器、半成品和材料以及用于組織數(shù)據(jù)流的智能工具和新型軟件中。所有這些創(chuàng)新將使產(chǎn)品和機(jī)器能夠相互通信并交換命令。換言之，未來(lái)的工廠將在很大程度上自行優(yōu)化和控制其制造工序。然而，專家也認(rèn)為，在這之前還有很長(zhǎng)一段路要走。

不過(guò)，這絲毫不會(huì)削弱這一趨勢(shì)。德國(guó)聯(lián)邦政府已撥出近2億歐元資金用于幫助行業(yè)協(xié)會(huì)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)制定實(shí)施戰(zhàn)略。美國(guó)政府也極為重視創(chuàng)新制造戰(zhàn)略的制定，并計(jì)劃拿出高達(dá)10億美元資金建立一個(gè)覆蓋全國(guó)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)。政府部門(mén)負(fù)責(zé)提供無(wú)處不在的寬帶網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)界需要及時(shí)地將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和傳輸協(xié)議系統(tǒng)部署到位。

在智能工廠，機(jī)器可以在很大程度上自行組織，但最終決策仍需由人來(lái)做出。

西門(mén)子工業(yè)戰(zhàn)略主管Marion Horstmann是向德國(guó)政府提供有關(guān)高科技戰(zhàn)略意見(jiàn)的科學(xué)家與工商界高管組織研究聯(lián)盟中的西門(mén)子代表，他認(rèn)為，“實(shí)現(xiàn)Industry 4.0目標(biāo)需要我們解決介質(zhì)和數(shù)據(jù)傳輸方面的大量不連續(xù)性問(wèn)題”。該聯(lián)盟創(chuàng)造了“Industry 4.0”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。除德國(guó)之外的其他工業(yè)化國(guó)家雖未普遍使用這一術(shù)語(yǔ)，但不可改變的事實(shí)是，盡可能降低生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本、提高靈活性和加快創(chuàng)新周期也是這些國(guó)家的共同目標(biāo)。

德國(guó)希望成為引領(lǐng)這一趨勢(shì)的弄潮兒，許多政府和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為，當(dāng)前形勢(shì)對(duì)德國(guó)企業(yè)成為信息物理系統(tǒng)（CPS）的*供應(yīng)商非常有利。“信息物理系統(tǒng)”是國(guó)際上用于描述源自軟件、傳感器、處理器和通信技術(shù)等的“Industry 4.0”概念的術(shù)語(yǔ)之一。德國(guó)國(guó)家科學(xué)與工程院（acatech）認(rèn)為，該新型制造工序?qū)⑹构I(yè)生產(chǎn)率提高30%。正如德國(guó)國(guó)家科學(xué)與工程院所指出的那樣，CPS不僅將*改變生產(chǎn)方式，還將在交通和醫(yī)療領(lǐng)域引發(fā)一場(chǎng)變革。

Herweck表示，“西門(mén)子將在這一過(guò)程中扮演關(guān)鍵角色，因?yàn)槲覀兪亲詣?dòng)化技術(shù)和工業(yè)軟件系統(tǒng)的全球*供應(yīng)商。”西門(mén)子已經(jīng)蓄勢(shì)待發(fā)。Horstmann指出，過(guò)去幾年來(lái)，西門(mén)子每一次收購(gòu)軟件公司都是出于整合和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)Industry 4.0所需的所有技術(shù)專長(zhǎng)的戰(zhàn)略考慮。他說(shuō)：“多年來(lái)，西門(mén)子一直在擴(kuò)張其與行業(yè)IT系統(tǒng)有關(guān)的業(yè)務(wù)。”

專家喜歡將Industry 4.0系統(tǒng)內(nèi)的生產(chǎn)活動(dòng)比喻為在一個(gè)大市場(chǎng)上，機(jī)器提供服務(wù)，并實(shí)時(shí)與產(chǎn)品交換信息。德國(guó)人工智能研究中心（DFKI）與包括西門(mén)子在內(nèi)的20個(gè)工業(yè)與研究合作伙伴在德國(guó)Kaiserslautern聯(lián)合創(chuàng)辦的一座智能工廠，演示了信息物理系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。這座試點(diǎn)工廠利用皂液瓶來(lái)演示產(chǎn)品與制造機(jī)器之間的通信方式：每個(gè)空皂液瓶底部都貼有射頻識(shí)別（RFID）標(biāo)簽，以告知機(jī)器應(yīng)為其套上黑色還是白色瓶蓋。換句話說(shuō)，這一制造流程中的產(chǎn)品從一開(kāi)始就攜帶有數(shù)字產(chǎn)品記憶，可以通過(guò)無(wú)線信號(hào)與周?chē)h(huán)境進(jìn)行溝通。這樣一來(lái)，產(chǎn)品就成為了一個(gè)信息物理系統(tǒng)，將現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界合二為一。

靈活性：只要輕擊鼠標(biāo)。在德國(guó)安貝格市，一座因其在數(shù)字化領(lǐng)域取得的重大進(jìn)步屢獲殊榮的西門(mén)子電子裝置工廠，表明智能工廠的一些要素已經(jīng)存在于現(xiàn)實(shí)當(dāng)中。這座工廠的規(guī)劃團(tuán)隊(duì)借助*的西門(mén)子PLM軟件來(lái)確保高效地生產(chǎn)大概1,000件產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)程序。只要輕擊鼠標(biāo)，規(guī)劃師就能為新產(chǎn)品設(shè)計(jì)出多種不同的制造流程，并按諸如吞吐量和成本等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和比較，然后從中選出效率最高的過(guò)程。Horstmann表示，“安貝格工廠昭示了我們前進(jìn)的方向。”在安貝格工廠，數(shù)字規(guī)劃仍需以“人工”方式轉(zhuǎn)換到實(shí)際生產(chǎn)中，因?yàn)槟壳斑@兩個(gè)過(guò)程是順次執(zhí)行的。然而未來(lái)，這兩個(gè)過(guò)程將日益重疊，最終實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行——在安貝格工廠以及所有其他高度自動(dòng)化的工廠。到那個(gè)時(shí)候，工程師在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品如新型開(kāi)關(guān)的時(shí)候，將使用專門(mén)的軟件來(lái)同步規(guī)劃其制造流程，包括所有有關(guān)機(jī)械、電氣和自動(dòng)化系統(tǒng)。

就像如今USB端口可用于將不同類型的設(shè)備連接至電腦一樣，有朝一日，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、機(jī)器以及其他設(shè)備等也能連接到Industry 4.0生產(chǎn)系統(tǒng)中，而無(wú)需進(jìn)一步設(shè)置參數(shù)或編程。然而，設(shè)備與機(jī)器之間必須實(shí)現(xiàn)天衣無(wú)縫的交互。西門(mén)子的博途（TIA Portal）平臺(tái)為利用反復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)集來(lái)規(guī)劃、試驗(yàn)和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程創(chuàng)造了條件。Thomas Hahn博士負(fù)責(zé)管理西門(mén)子中央研究院（CT）所有與Industry 4.0有關(guān)的活動(dòng)，他表示，“自動(dòng)化早已不止是簡(jiǎn)單地控制生產(chǎn)過(guò)程。現(xiàn)在，自動(dòng)化也涉及針對(duì)新產(chǎn)品快速調(diào)整機(jī)器和廠房。”

攻克數(shù)據(jù)不連續(xù)性問(wèn)題。本文描繪的生產(chǎn)環(huán)境將逐漸成為現(xiàn)實(shí)。請(qǐng)就皂液瓶試點(diǎn)工廠，思考如下問(wèn)題：機(jī)器如何知道有多少只皂液瓶需要白色瓶蓋，有多少只皂液瓶需要黑色瓶蓋？機(jī)器如何知道工廠是否備有足夠數(shù)量的瓶蓋，或者將按時(shí)交付足夠數(shù)量的瓶蓋？庫(kù)房是否有足夠數(shù)量的工作人員可以收貨？如今，所有這些信息都保存在不同系統(tǒng)中。譬如，企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理物料物理、人員規(guī)劃和成本計(jì)算，而制造執(zhí)行系統(tǒng)（EMS）則負(fù)責(zé)控制生產(chǎn)作業(yè)。問(wèn)題是，這些不同系統(tǒng)所使用的多種不同的格式、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言，妨礙了數(shù)據(jù)在系統(tǒng)之間順暢、完整地轉(zhuǎn)移——而這正是將現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界合二為一所必需的。

研究項(xiàng)目將確定信息物理系統(tǒng)需要哪些類型的數(shù)據(jù)以及通過(guò)什么樣的方式較有效地利用這些數(shù)據(jù)。

*的模擬工具可以事先測(cè)試生產(chǎn)過(guò)程變化、成本發(fā)展和物料利用。

西門(mén)子中央研究院的生產(chǎn)優(yōu)化專家Jürgen Back指出，“現(xiàn)在，我們首先要確定哪些數(shù)據(jù)是與生產(chǎn)有關(guān)的。”工業(yè)數(shù)據(jù)與日俱增，更加劇了這項(xiàng)任務(wù)的難度。西門(mén)子中央研究院的研究人員勇挑重?fù)?dān)。Hahn在報(bào)告中稱，“現(xiàn)在，我們正計(jì)劃與大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的研究合作伙伴開(kāi)展不同類型的合作項(xiàng)目。”

這些項(xiàng)目的具體目標(biāo)當(dāng)前尚在醞釀之中。Hahn說(shuō)：“所有人都還記得，過(guò)去電話機(jī)的用途就是打電話?，F(xiàn)在，還可以發(fā)送和接收照片和視頻，管理約會(huì)，以及運(yùn)行各種能在日常工作和生活中幫助我們的應(yīng)用程序。同樣地，未來(lái)的生產(chǎn)設(shè)施將不僅交換監(jiān)測(cè)和控制數(shù)據(jù)，還要交換截然不同類型的產(chǎn)品和過(guò)程內(nèi)容。現(xiàn)在，我們正在研究這些內(nèi)容究竟應(yīng)當(dāng)是哪種類型的內(nèi)容。”數(shù)據(jù)安全是另一個(gè)重大研究問(wèn)題，因?yàn)槿绻梢岳靡粋€(gè)數(shù)據(jù)集完成制造整件產(chǎn)品，那么，企業(yè)必須采取更加有效的保護(hù)措施，以防止工業(yè)間諜和產(chǎn)品盜版。

無(wú)論如何，顯然“那些未能順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)的企業(yè)將遭遺棄，”Armin Haupt博士如是道。Armin Haupt博士是德國(guó)愛(ài)爾蘭根西門(mén)子中央研究院的生產(chǎn)規(guī)劃與優(yōu)化部門(mén)負(fù)責(zé)人。他解釋道，“要想在數(shù)字化的未來(lái)占有一席之地，企業(yè)必須擁有連續(xù)可用的數(shù)據(jù)供其處置。”這是必須首先實(shí)現(xiàn)的里程碑式目標(biāo)。目前，西門(mén)子的顧問(wèn)正在分析眾多西門(mén)子生產(chǎn)工廠使用的數(shù)據(jù)，以便制定路線圖計(jì)劃——通過(guò)一系列開(kāi)發(fā)，締造標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)環(huán)境。

實(shí)現(xiàn)Industry 4.0所需的許多技術(shù)已經(jīng)問(wèn)世，包括互聯(lián)網(wǎng)、面向工業(yè)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)連接技術(shù)Profinet、模擬軟件以及旨在加快工程設(shè)計(jì)的博途（TIA Portal）平臺(tái)。因此，專家確信朝著Industry 4.0前進(jìn)的步伐勢(shì)不可擋。Herweck說(shuō)：“Industry 4.0并非空中閣樓。”不同于過(guò)去風(fēng)行一時(shí)的類似概念，如計(jì)算機(jī)一體化制造（CIM），Industry 4.0趨勢(shì)是隨著現(xiàn)有技術(shù)的融合和優(yōu)化而發(fā)展的。

Herweck還指出了另一個(gè)重大差別，他說(shuō)：“這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)讓大型國(guó)有企業(yè)、學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)和政府聯(lián)合起來(lái)，齊心追求一個(gè)共同目標(biāo)。”

作者：Katrin Nikolaus

模擬軟件：保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵

要保持競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)必須減少開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)日益復(fù)雜的產(chǎn)品所需的時(shí)間和成本。與此同時(shí)，客戶的要求也變得越來(lái)越苛刻，呈現(xiàn)出各種細(xì)微的差別。生產(chǎn)專家認(rèn)為，解決辦法就是將虛擬規(guī)劃與實(shí)物生產(chǎn)流程合二為一。這正是信息物理系統(tǒng)（CPS）和Industry 4.0等概念背后的理念。要實(shí)現(xiàn)這樣的生產(chǎn)環(huán)境，必須采用定制軟件，但通常并非像辦公應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)那樣可用于許多不同應(yīng)用的橫向IT系統(tǒng)。更為重要的是縱向IT系統(tǒng)，即專為特定工業(yè)領(lǐng)域及其特殊需求而開(kāi)發(fā)的解決方案。開(kāi)發(fā)這樣的解決方案正是西門(mén)子的17,500位軟件工程師的主要任務(wù)。西門(mén)子目前是僅次于SAP的歐洲第二大軟件公司。近年來(lái)，為了整合和優(yōu)化其行業(yè)IT技術(shù)專長(zhǎng)，西門(mén)子已經(jīng)收購(gòu)了數(shù)家軟件公司并將它們整合入工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域。其中大多數(shù)公司都專長(zhǎng)于某些涵蓋了大型軟件應(yīng)用的特定分部的功能。西門(mén)子工業(yè)戰(zhàn)略負(fù)責(zé)人Marion Horstmann表示，“這些軟件公司的技術(shù)能力，結(jié)合西門(mén)子在自動(dòng)化領(lǐng)域的技術(shù)專長(zhǎng)，讓我們得以提供貫穿產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造的整個(gè)價(jià)值創(chuàng)造過(guò)程的工業(yè)軟件。”

從摩托車(chē)到電機(jī)和挖掘機(jī)，利用西門(mén)子的模擬軟件可以開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)各式各樣的產(chǎn)品。

2007年，在收購(gòu)美國(guó)公司UGS的同時(shí)，西門(mén)子宣布了新的軟件戰(zhàn)略。如今，該公司已更名為西門(mén)子產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件公司。PLM軟件最引人矚目的應(yīng)用*是其在紅牛賽車(chē)中的應(yīng)用，以及用于設(shè)計(jì)2012年登陸“紅色星球”的“好奇號(hào)”火星探測(cè)器。在開(kāi)發(fā)“好奇號(hào)”火星探測(cè)器的過(guò)程中，美國(guó)航空航天局全程采用了PLM軟件，從設(shè)計(jì)初稿到模擬其進(jìn)入火星大氣層，不一而足。盡管這些博人眼球的項(xiàng)目引起了各方關(guān)注，但事實(shí)上，在航空和汽車(chē)等行業(yè)已有超過(guò)700萬(wàn)名許可用戶在使用PLM軟件，早在規(guī)劃階段進(jìn)行產(chǎn)品功能試驗(yàn)。通過(guò)在虛擬工廠中模擬生產(chǎn)流程，該軟件縮短了生產(chǎn)規(guī)劃周期。該特性讓使用西門(mén)子自動(dòng)化系統(tǒng)的客戶受益良多。PLM軟件公司在德國(guó)的銷(xiāo)售和服務(wù)主管Lothar Hahn表示，“對(duì)將要用于制造產(chǎn)品的機(jī)器的屬性了解越透徹，所編寫(xiě)的模擬程序就越精確。”

西門(mén)子PLM已經(jīng)并購(gòu)了多家公司，德國(guó)格平根的*成本核算解決方案公司（Perfect Costing Solutions）便是其中之一。該公司于2012年9月加入西門(mén)子，其技術(shù)允許早在新產(chǎn)品規(guī)劃階段估算出其制造成本。Hahn說(shuō)：“過(guò)去，成本核算往往要到很晚的階段才執(zhí)行。”這導(dǎo)致了一些問(wèn)題，因?yàn)榇介_(kāi)發(fā)人員向采購(gòu)專員尋求意見(jiàn)時(shí)，規(guī)劃工作已開(kāi)展了一段時(shí)間，以至于任何變更都會(huì)導(dǎo)致巨大的額外費(fèi)用。*成本核算解決方案公司提供的軟件，有一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，那就是它可以持續(xù)不斷地納入所有影響到成本的變化因素。這意味著可以隨時(shí)執(zhí)行采購(gòu)價(jià)格分析，并且可以快速估算出設(shè)計(jì)和制造替代方案的成本。

此外，借助新的解決方案，如位于比利時(shí)勒芬的LMS公司——西門(mén)子PLM收購(gòu)的另一家公司——推出的軟件系統(tǒng)，現(xiàn)在可以回答像下面這樣的問(wèn)題：振動(dòng)會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和機(jī)艙造成什么影響？這些影響會(huì)在多長(zhǎng)時(shí)間后造成這些組件的磨損？一輛新款緊湊型汽車(chē)在鋪滿鵝卵石的道路上行駛時(shí)，其內(nèi)部的噪聲有多大？通過(guò)LMS軟件實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)模擬，可以如實(shí)地執(zhí)行有關(guān)試驗(yàn)及其他分析。西門(mén)子于2012年11月收購(gòu)了LMS公司并將之整合到西門(mén)子PLM軟件公司?，F(xiàn)在，LMS負(fù)責(zé)向所有大型汽車(chē)和飛機(jī)制造商提供模擬和機(jī)電一體化試驗(yàn)軟件。實(shí)際試驗(yàn)設(shè)備與軟件雙劍合璧，允許對(duì)聲學(xué)、震動(dòng)、振動(dòng)、運(yùn)行穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)等進(jìn)行更加精確的分析。所生成的數(shù)據(jù)庫(kù)將有助于工業(yè)企業(yè)在未來(lái)模擬、試驗(yàn)、優(yōu)化和制造產(chǎn)品。

2011年11月，西門(mén)子收購(gòu)了位于馬薩諸塞州Waltham的Vistagy公司，該公司專長(zhǎng)于模擬復(fù)合材料，特別是碳纖維的屬性?，F(xiàn)代化飛機(jī)的一大半材料都采用了碳纖維，這種專門(mén)開(kāi)發(fā)的碳材料也被用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片。在汽車(chē)工業(yè)，碳纖維強(qiáng)化塑料也變得越來(lái)越重要。Vistagy提供了全球可以從開(kāi)發(fā)階段到制造過(guò)程，隨時(shí)模擬這些復(fù)合材料的具體屬性的軟件。行業(yè)IT解決方案，如Vistagy和Kineo C.A.M.（西門(mén)子在法國(guó)的一家子公司，專攻自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程規(guī)劃）開(kāi)發(fā)的解決方案，將成為未來(lái)的制造系統(tǒng)中*的組件。Horstmann說(shuō)：“像西門(mén)子這樣在軟件領(lǐng)域擁有廣博技術(shù)專長(zhǎng)的大型企業(yè)，將成為推動(dòng)Industry 4.0的主力軍。”

西門(mén)子攜手挪威的Fjellstrand造船廠，開(kāi)發(fā)出*艘電動(dòng)渡船，用于車(chē)輛的跨海峽擺渡。這艘將于2015年投入運(yùn)行的電動(dòng)船不會(huì)排放任何二氧化碳，這在一定程度上是得益于挪威的電力構(gòu)成。

仿佛一條巨鱷，這個(gè)龐然大物悄無(wú)聲息地朝岸邊緩緩靠攏。它張開(kāi)數(shù)米寬的“血盆大口”。突然，一陣引擎轟鳴打破了這片寧?kù)o，車(chē)流人流從中涌出。Odd Moen是西門(mén)子挪威的一名船舶解決方案銷(xiāo)售工程師?？粗矍斑@一幕，他的嘴角露出了滿意的微笑。如果一切按計(jì)劃順利進(jìn)行的話，到2015年初，這個(gè)利用電動(dòng)渡船在挪威的峽灣兩岸往返運(yùn)送乘客和車(chē)輛的愿景將成為現(xiàn)實(shí)。這艘渡船幾乎不會(huì)發(fā)出任何聲音，更不會(huì)造成任何排放，將是*艘同時(shí)也是一艘同類渡船。

*艘電動(dòng)渡船將于2015年在挪威的鎖格納峽灣投入運(yùn)行。它將能運(yùn)載360名乘客和120輛汽車(chē)，并且不排放任何廢氣

Moen指出，“一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，曾出現(xiàn)過(guò)不少采用電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)潛水艇。由此我們聯(lián)想到，為什么不將這種傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)用于在水面上航行的船舶呢？”早在1999年，就有專家沿著這條思路進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，但在那個(gè)時(shí)候，所需技術(shù)對(duì)市場(chǎng)而言依然過(guò)于超前，Moen回憶道。然而，從那以后，技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，生命周期評(píng)價(jià)問(wèn)題已經(jīng)變得越來(lái)越重要。事實(shí)上，正是該項(xiàng)目在環(huán)境方面的優(yōu)勢(shì)，使之博得了負(fù)責(zé)監(jiān)管全國(guó)航道的挪威交通部的鼎力支持。

兩年前，挪威交通部開(kāi)展了一項(xiàng)競(jìng)賽活動(dòng)，向全國(guó)征集較環(huán)保的渡船設(shè)計(jì)。挪威交通部宣布，優(yōu)勝者將獲得鎖格納峽灣地區(qū)Lavik村與Oppedal村之間的擺渡航道的經(jīng)營(yíng)特許權(quán)。目前，在這條擺渡航道上航行的仍然是以柴油為燃料的船舶，但其特許執(zhí)照將于2015年到期。挪威交通部決定采用低噪聲、低排放的船舶，以盡可能減輕對(duì)如田園詩(shī)般優(yōu)美的周邊環(huán)境的干擾。

Moen解釋道，“我們攜手Fjellstrand造船廠和船東Norled，沿著一條老套的思路，開(kāi)辟出一片新天地。我們各展所長(zhǎng)——Fjellstrand造船廠充分運(yùn)用了其在建造高能效船舶方面的知識(shí)，西門(mén)子則發(fā)揮我們?cè)陔妱?dòng)推進(jìn)系統(tǒng)方面的技術(shù)專長(zhǎng)。”其結(jié)果是一個(gè)舉世無(wú)雙的擁有無(wú)出其右的環(huán)保性的*解決方案。“正是憑著這一點(diǎn)，我們才最終說(shuō)服了挪威交通部的官員，”Moen如是道。

合作的結(jié)晶是一艘全電動(dòng)渡船，它將每天往返這個(gè)寬6公里的峽灣34次，每趟航行需用時(shí)20分鐘左右。這艘長(zhǎng)80米的渡船將配備兩臺(tái)輸出功率為450千瓦的鋰離子電池電源電機(jī)，運(yùn)行時(shí)，將由其中一個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力。這些電池的合并蓄電量高達(dá)1,000度（kWh），足以在兩個(gè)峽灣渡口之間往返數(shù)趟。電量用完后，需要更換電池。

Fjellstrand造船廠和西門(mén)子的工程師想出了一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法來(lái)解決渡船電池的續(xù)航距離問(wèn)題。Moen解釋道，“我們想在每趟航行之后在碼頭為電池充電。”然而，渡船經(jīng)營(yíng)者只能在乘客和汽車(chē)下船的10分鐘內(nèi)進(jìn)行充電。

問(wèn)題是，該地區(qū)的電網(wǎng)性能相對(duì)較為薄弱，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)初衷是僅向幾個(gè)小村莊供應(yīng)電力。Moen解釋道，“在短時(shí)間內(nèi)從中壓系統(tǒng)消耗如此大量的電力為渡船電池充電，將造成該區(qū)域內(nèi)的所有家庭的洗衣機(jī)停止運(yùn)行。顯然，我們不能對(duì)當(dāng)?shù)鼐用褡鲞@樣的事。”

因此，西門(mén)子的專家計(jì)劃在每個(gè)碼頭安裝一個(gè)鋰離子電池，以用作緩沖器。這個(gè)蓄電量達(dá)260度的裝置將在渡船停靠期間向其輸送電力。然后，該電池將緩慢地從電網(wǎng)重新獲取電力，直至渡船再次回到碼頭時(shí)，趁著乘客下船的空擋為電池充電。充電站將被安置在一個(gè)報(bào)刊亭大小的小小建筑物內(nèi)。夜間，當(dāng)渡船停止工作時(shí)，其電池將直接從電網(wǎng)充電。這個(gè)解決方案既簡(jiǎn)單又巧妙。Moen表示，“在當(dāng)時(shí)的條件下，這是建造并運(yùn)行電池動(dòng)力渡船的可行的方法。否則，我們將不得不擴(kuò)建整個(gè)電網(wǎng)，但這種項(xiàng)目耗資巨大，因此是不可能的。”

環(huán)保電力構(gòu)成。這艘新渡船杰出的環(huán)境友好性能不只歸功于它的傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)然，它的電機(jī)幾乎是在默默無(wú)聞地工作，并且不會(huì)燃燒任何礦物燃料。它們也不會(huì)產(chǎn)生任何污染物。相形之下，在同一航道上航行的傳統(tǒng)渡船每年要消耗約100萬(wàn)升柴油，排放出2,680噸二氧化碳和37噸氮氧化物。

盡管如此，實(shí)現(xiàn)這種積極的環(huán)境平衡的真實(shí)原因是電力構(gòu)成。Moen說(shuō)：“該地區(qū)使用的電力全部來(lái)自水電站。因此，這艘渡船使用的電力比柴油更便宜。這也意味著，這艘渡船連一克二氧化碳也不會(huì)排放，不論是直接排放還是間接排放。”

項(xiàng)目專員也采用了新的渡船設(shè)計(jì)方法。要知道，與大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)不同的是，這艘渡船是*從新設(shè)計(jì)的電動(dòng)船舶。這一點(diǎn)對(duì)其重量的影響尤為顯著。盡管其電池重量達(dá)10噸，并且能夠承載360名乘客和120輛汽車(chē)，這艘渡船的重量將僅為傳統(tǒng)渡船的一半。這是因?yàn)樗鼘?采用輕質(zhì)鋁材來(lái)建造，而不是通常用于建造船舶的鋼板。這艘渡船的鋁質(zhì)結(jié)構(gòu)具有良好的耐蝕性，這也意味著它不要求用于保護(hù)鋼質(zhì)船舶免受腐蝕的特殊涂層。Moen說(shuō)，其強(qiáng)健的鋁質(zhì)船體的維護(hù)要求將低得多。這也降低了渡船的運(yùn)行成本。此外，這艘渡船的設(shè)計(jì)者精心挑選了市場(chǎng)上能效最高的系統(tǒng)。當(dāng)這艘渡船在2015年投入運(yùn)行時(shí)，它將配備諸多技術(shù)*的設(shè)備，如精密的LED燈和換熱器等。

Moen認(rèn)為，現(xiàn)在已經(jīng)到了開(kāi)始挖掘電動(dòng)船舶的巨大潛力的時(shí)候。他說(shuō)：“僅挪威就有50條適于航行電池動(dòng)力渡船并能盈利的航道。我們預(yù)計(jì)，今后5年，電池的效率將顯著提高，價(jià)格也會(huì)便宜得多。”他同時(shí)也指出，挪威人非常熱衷于創(chuàng)新。

在這方面，現(xiàn)年54歲的Moen亦不例外，他每個(gè)星期騎電瓶車(chē)上班三次，冬季喜歡玩單板滑雪。然而，雖然他滿腔熱情地追求進(jìn)步，Moen也喜歡做事情一以貫之。譬如，他已經(jīng)在西門(mén)子效力達(dá)30年之久。他還經(jīng)常泡在自家的車(chē)庫(kù)里，親自動(dòng)手維修老爺車(chē)。至少，這些汽車(chē)依然被允許保留它們的內(nèi)燃機(jī)。