西門子數字孿生解決方案推動水下農業發展

2022-04-08 10:44:15 來源: 電子創新網

西門子的 Xcelerator 解決方案組合助力尼莫花園創建可持續的水下生物圈數字孿生，大幅加快設計迭代和測試速度。

西門子企業級產品創新工具幫助小型專業團隊實現數字化轉型

通過將 MindSphere 驅動的機器學習算法部署到工業邊緣計算設備上，實現遠程監測和流程自動化，并向設計部門提供反饋。

西門子數字化工業軟件今日宣布，專注于研究可持續水下農作物種植的初創企業-——尼莫花園（Nemo’s Garden）目前已部署西門子 Xcelerator 解決方案組合，借以縮短其創新周期，并快速實現產業化和規模化。

尼莫花園由意大利潛水設備制造商 Ocean Reef 集團的總裁 Sergio Gamberini 與其子 Luca Gamberini 于2021年聯合創立。尼莫花園的工程師、潛水員和科研人員團隊孜孜以求，力證在水下種植草本植物、水果和蔬菜的可行性。尼莫花園的關鍵技術創新在于其打造的“水下生物圈”，這是一種非常特別的水下溫室，能夠有效利用海洋的有利環境條件，如溫度穩定性、蒸發式淡水生成、二氧化碳吸收、充足的氧氣以及天然的蟲害屏障等，創造適合農作物種植的理想環境。

尼莫花園的團隊不僅在其原型生態圈中成功收獲了多種農作物，還發現在此環境下培育的農作物營養成分比采用傳統種植法培育的農作物更高。尼莫花園亟需克服的下一難題就是將原型轉變成可在全球范圍內部署的解決方案。

嚴酷的寒冬、短暫的夏季以及初始海底使用條件的種種限制，導致尼莫花園不得不將農作物的生長周期控制在一年以內，這就意味著每年他們僅有一個創新周期。生長周期內會發生大量的設計變更、冗長的物理測試和高度依賴人工的監測流程，這促使尼莫花園團隊開始尋求加速創新和擴大經營規模的方法。于是，尼莫花園向 TekSea 技術咨詢公司的 Matteo Cavalleroni 征求如何利用先進技術助其實現目標的洞見。經初步磋商，他們邀請西門子加入該項目，以期利用 Xcelerator 軟件和服務來幫助尼莫花園進入下一發展階段，為實現產業化/商品化奠定基礎。

尼莫花園聯合創始人 Luca Gamberini 表示：“最初了解到西門子的數字孿生技術時，我立刻被吸引了。尼莫花園的系統是獨一無二的，我們必需根據安裝環境的具體狀況進行適應性調整。利用數字孿生技術，我們便能在正式安裝之前以虛擬方式先對環境進行建模，進而預測將會遭遇的挑戰并尋找適合的方式加以解決。了解生物圈周圍的水流情況使我們大受裨益，現在，我們不僅能夠更好地了解生物圈周圍結構的壓力點，同時還能掌握日照、溫度以及所有其它物理因素之間的各種互相作用會對植物產生怎樣的影響，而這一切都源自數字孿生技術能夠將我們的系統準確復制。”

尼莫花園生物圈的完整數字孿生，不僅可以利用西門子 NX? 軟件改進設計，還能夠使用 Simcenter? STAR-CCM+? 軟件對生物圈內的生長條件、設備對水域的影響以及安裝生物圈的整體環境進行仿真。從此，尼莫花園團隊便可以擺脫氣候條件、季節性以及短暫的生長期，或潛水和監測的局限性等限制條件。通過在虛擬世界中對生物圈所做的調整進行測試，團隊得以大幅加快設計優化速度。

邊緣監測

除了物理生物圈的工程設計之外，尼莫花園還需要對其植物種植、跟蹤和收獲流程進行優化和擴展。為了打造可持續發展的業務模式，不再需要讓訓練有素的潛水員潛入海底采集數據，尼莫花園充分借鑒西門子在傳統農耕作業自動化方面的經驗，建立了一套全面數字化、自動化的方法。

通過西門子的 MindSphere? 服務，尼莫花園可對現有的生長周期視頻資料以及傳統農耕作業中同一農作物的不同生長階段和健康狀態的參考數據進行分析。基于這一分析結果，西門子能夠訓練一種機器學習算法，用以對穹頂結構內的植物生長情況以及環境條件進行監測。

將該算法部署到生物圈內的西門子工業邊緣（Industrial Edge）計算設備之后，尼莫花園團隊可以通過一個基于云的看板，在生長期內隨時隨地對植物的生長情況進行監測。到下一生長期，通過將這些工業邊緣設備連接到執行器上，便可自動對整個生長期內的空氣循環、濕度、灌溉和營養劑用量等進行調整。這將構成可根據海底作業條件進行優化，并根據不同海洋的具體情況進行調整的全球性農業服務基礎。

通過全面實施數字化轉型，尼莫花園正逐步將一個概念轉變成一個具有商業可行性、且可在全球范圍內進行部署的可持續海底種植平臺。盡管新設計的生物圈要到下一生長期才開始部署，但基于生長環境的完整數字孿生，團隊可以不斷推進計劃，實現設計優化和流程自動化，以便為全球部署做好充足的準備。

西門子數字化工業軟件可持續發展副總裁 Eryn Devola 表示：“不只是大企業可以追求數字化，所有企業都可以。事實上，規模較小的企業或初創企業往往能夠通過數字化技術獲得巨大收益。我們與初創企業開展的合作有助于擴大其影響力，推動并加速創新。我們非常高興能夠與尼莫花園合作，他們不僅積極投身于以人為本的技術發展，致力于為人類提供更多食糧，同時還能對環境產生積極的影響，這實在令人激動。”

欲了解有關尼莫花園的更多詳情，請訪問尼莫花園的網站。

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西門子數字化工業軟件致力于推動數字化企業轉型，實現滿足未來需求的工程、制造和電子設計。西門子 Xcelerator 解決方案組合可幫助各類規模的企業創建并充分利用數字孿生技術，為機構帶來全新的洞察、機遇和自動化水平，促進創新。欲了解有關西門子數字化工業軟件的更多詳情，敬請訪問：siemens.com/software。Siemens Digital Industries Software – Where today meets tomorrow.

如需了解更多信息，請訪問西門子中國網站：www.siemens.com.cn。

敬請關注西門子中國官方微博http://weibo.com/siemens 和西門子媒體微信公眾賬號 “西聞進行時”（微信號xiwenlianbo）。

西門子數字化工業集團（DI）是自動化和數字化領域的創新典范。數字化工業集團與合作伙伴和客戶一起，推動過程與離散行業的數字化轉型。通過數字化企業業務組合，數字化工業集團為各類規模的企業提供可以集成在整個價值鏈的端到端產品、解決方案和服務，并實現數字化。針對各行業的不同需求，數字化工業集團不斷優化其獨特的業務組合，幫助客戶提升生產力和靈活性。數字化工業集團持續創新，將前沿科技不斷融入產品系列。西門子數字化工業集團總部在德國紐倫堡，在全球擁有大約7.6萬名員工。

關于西門子在中國：

西門子股份公司（總部位于柏林和慕尼黑）是一家專注于工業、基礎設施、交通和醫療領域的科技公司。從更高效節能的工廠、更具韌性的供應鏈、更智能的樓宇和電網，到更清潔、更舒適的交通以及先進的醫療系統，西門子致力于讓科技有為，為客戶創造價值。通過融合現實與數字世界，西門子賦能客戶推動產業和市場變革，幫助數十億計的人們，共創每一天。西門子持有上市公司西門子醫療的多數股權，西門子醫療是全球先進的醫療科技供應商，塑造著醫療產業的未來。此外，西門子持有西門子能源的少數股權，西門子能源是全球輸電和發電領域的重要推動者。西門子自1872年進入中國，近150年來始終以創新的技術、杰出的解決方案和產品堅持不懈地對中國的發展提供全面支持。2021財年（2020年10月1日至2021年9月30日），西門子在中國的總營收達到82億歐元，擁有超過3萬名員工。西門子已經發展成為中國社會和經濟的一部分，并竭誠與中國攜手合作，共同致力于實現可持續發展。如需了解詳細信息，請訪問www.siemens.com.cn。

關鍵詞：解決方案環境條件可持續發展機器學習進行監測

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