西门子

19 岁工程师兼企业家发明改变世界的新技术

这个标题听起来像是关于任何 21 世纪科技初创公司创始人，但实际上是指威廉·西门子（William Siemens），一位在 19 世纪中叶开启职业生涯的德国神童。他最初发明了一种新的电镀工艺，但他的创新最终包括第一台自动拨号电报机、第一个警告铁路工人来临列车的报警系统、测量电压和电阻的设备，以及建造世界上第一辆电动火车。 

140 多年后，西门子的遗产便是西门子股份有限公司，一家全球领先的工程和制造公司，旗下有一家铁路运输公司——西门子交通（Siemens Mobility）——致力于提供可持续、智能的铁路运输。该公司与 3,000 多个合作伙伴合作，其客户包括欧洲之星和跨奔宁快车。2025 年，西门子的高科技列车将开始在伦敦地铁的皮卡迪利线上运行。

在英国，西门子交通维护着约 500 列火车，每年记录 6500 万乘客里程。为了保持这一水平，其车辆（火车车厢）和公司提供的服务不仅需要可供客户（运营商）使用，还需要为乘客可靠高效地运行。Martin Klimmek，西门子交通英国数字开发和运营负责人，管理着一个团队，支持约 10 个子业务，这些子业务为其客户维护和维修车辆。

“我们的使命，”Klimmek 说，“是让我们的车辆数据、维护数据、维护日志以及轨道旁监控设备的数据尽可能地生动且强大，以便帮助每天交付这些车队的同事——同时也要为外部客户创造机会。”

他们专注于构建、集成和维护数字服务，以实现和支持客户所需的可用性、可靠性、生命周期成本和乘客体验需求。“我们的最终目标，”他说，“是为乘客提供尽可能最佳的旅行体验。”

2022 年 7 月，西门子宣布推出其公司范围内的 Xcelerator，“这是一个开放的数字商业平台，包含精选的物联网硬件和软件组合、强大的合作伙伴生态系统和一个市场。”它结合了开放数据和基于组合的应用，是一个客户开发团队可以与第三方合作伙伴和供应商协作的场所。西门子交通的数字部门负责人 Simon Rennie 表示，公司的总体目标是开发新的、具有成本效益且可扩展的工具集和合作伙伴，“能够引入数据，然后释放其有用性和丰富性，使其可供我们广泛的内部团队访问——其中许多人以前从未处理过这些数据。”

毕竟，数据是西门子交通的核心，物联网在这里通常被认为是“火车互联网”的简称。该公司将其火车视为“轮子上的数据中心”，因此，对可观测性充满热情。这不仅是保持旧火车尽可能长时间更新和运行的关键，也是创建未来高科技车辆的基础。 

让 Klimmek 团队走上正确可观测性轨道的工具是：Grafana Enterprise。借助它，西门子可以在不到三秒钟内汇集来自火车活动传感器的数百万个数据点。然后，公司可以利用这些信息帮助客户识别潜在故障。

西门子交通在这一领域的工作是 GrafanaCONline 2021 演示文稿“利用 Grafana 通过物联网火车传感器数据创造价值”的主题。

全体乘客请上车

Grafana Enterprise 不仅非常适合西门子交通最先进的车辆，还帮助公司为旧火车进行了“数字化改造”。正如 Klimmek 解释的那样，“我们目前工作的重点是将‘笨’火车变得‘聪明’。 

Grafana 对于中期服役的火车尤其有价值，这些火车比新型号的运营和维护成本更高。他表示，能够监控数据并在需要注意时接收警报，可以延长火车的寿命 10 到 15 年。“当你拥有一个在你需要注意时会告诉你智能资产时，它的表现会比没有智能资产的火车明显更好。”  

将 Grafana 作为 Xcelerator 中的工具，西门子的维护团队将能够承担商业智能开发能力。因此，团队成员无需将问题转交给专家，而是可以通过平台观察正在发生的事情。“Grafana 在实现我们的目标方面非常有帮助，”Klimmek 说。

在他看来，使用 Grafana 并获得当前物理服务的实时状态表示，为西门子交通提供了一个“可能性的艺术”新愿景。 

起源

那么西门子交通是如何达到这一步的呢？在 Klimmek 团队于 2020 年开始使用 Grafana 之前，他们一直在努力解决几个高层次问题。

一个主要问题是他们的火车正在产生复杂的高频数据，他们需要一种方法来帮助必须根据现有相关信息快速做出决策的客户。Klimmek 正在寻找一种灵活易用的开源解决方案，以便领域专家能够在正在处理的数据之上运用他们的知识和专业技能。它需要以一种经济高效的方式进行扩展，同时还能提供对支持团队的访问。 

大约在 2019 年，Klimmek 开始与西门子交通英国云解决方案合作伙伴 Periscube 有限公司的平台数据工程师 Haluk Tutuk 合作。他们共同设想构建可访问的自助服务门户和工作台，用于观察和共享所有重要的火车传感器数据。Grafana 已经在用于监控公司的云基础设施，这让他们意识到它可以做更多事情。“使云基础设施可观测的原则同样也应该适用于火车，这没有理由不成立，”Klimmek 说。

Grafana 还专注于可视化高频时序数据，并能够与各种工具、技术和数据源集成，例如 InfluxDB。

Klimmek 补充道，使用 Grafana 的最大好处之一是它设置简单，学习曲线比其他产品更快：“很容易告诉领域专家，‘这就是如何拖放不同的元素。’ "  

在选择最适合他们需求的 Grafana 账户类型时，西门子交通选择了 Grafana Enterprise，原因有三。“一个决定性因素是品牌重塑，”Tutuk 说。“我们设想将我们的仪表盘提供给外部客户，并希望 Grafana 的外观和感觉就像西门子原生应用程序一样。”借助 Grafana，他们可以使用西门子的颜色和徽标构建仪表盘，这正是他们的客户习惯看到的。“主要目标之一，”他说，“是使仪表盘与西门子其他软件产品无异”——这在 Grafana 9 发布后成为可能。 

第二个目标是能够实现 Okta 集成，这对于 Grafana Enterprise 账户来说是原生支持的。最后，第三个目标是拥有一款解决方案，可以与 Oracle 和 ServiceNow 进行高级数据源连接。 

对于西门子交通来说，投资企业版账户也像是对未来扩张的定金。它为公司用户提供了直接与 Grafana Labs 的客户成功、支持和赋能团队沟通的渠道，并建立了一种合作伙伴关系。“我们希望处于任何正在开发的领先地位，”Klimmek 说，“所以我们很高兴知道幕后有一个支持团队，我们可以与他们联系并说，‘好的，有什么新进展？下一步是什么？这是我们正在尝试做的三件事。’ " 

有一次，Klimmek 需要 Okta 集成的技术支持，他说 Grafana Labs 团队提供的帮助“精准得像手术一样”。至于他本人，Tutuk 发现支持团队在发现安全阻断漏洞时提供了很大帮助。他们得到了快速的初步响应，并在一周内找到了解决方案。“那是我们作为付费客户对开源社区的共同贡献，”他指出。

这种协作精神也与 Xcelerator 的使命完美契合。“我们希望投资于与我们日常使用的核心技术建立尽可能开放和强大的关系，”Klimmek 说。“开源社区中可能有一个交流论坛，但我们希望开放地进行头脑风暴，而企业版设置提供了更紧密的关系。”

他补充说：“拥有像 Grafana 这样灵活易用的工具，真正清楚地展示了什么是‘自助服务’门户——此外，它看起来也很不错，这使得领域专家有兴趣使用它。我们看到了巨大的潜力。”  

平稳运行

借助 Grafana，Klimmek 的团队能够从火车实时生成数据，以优化维护排序——这项工作旨在支持性能经理和技术工程师。 

他们进行的一项实验是研究如何使用充电数据。在该案例中，泰晤士林克车场的一列火车上的工作人员就火车电池、电池状况以及在不同环境下电池放电和充电的速度进行了实验。驾驶室里的笔记本电脑上运行着一个 Grafana 仪表盘，实时显示实验的进展。“我们正在创造类似实验室的条件——使用 Grafana 分析数据、改变参数并重新分析，”Klimmek 解释道。

他们关注的另一个领域是报警。团队没有在 AWS 上生成电子邮件警报并每天发送三次基于电子邮件的报告，而是测试将警报引入 Grafana，并创建车队的总体状态概览。 

在证明其可行性后，他们现在正在考虑如何将其推广到整个车队，包括旧火车。“下一步，”Klimmek 说，“是在我们的数字化改造项目（连接西门子交通 185 系列车队到云端以获取实时信息的计划）的背景下开展工作。”他们还计划放弃使用不同工具分析不同类型数据的专有桌面软件，并将所有数据整合到一个用户可以根据自身需求调整的环境中。

新系统使得西门子交通需要处理比以往更多的数据，因为使用 Grafana 进行数字化改造使他们能够从“经典”系列车辆中检索数据。一个用例涉及使用红外传感器计算 80 列火车车队中通过门的乘客数量，以显示当前的载客量。每节车厢有八到十个传感器，火车上的设备供应商生成了数千个相同的 csv 文件，这意味着每个文件都必须作为 xml、json 和多行 json 进行处理。“我们每秒对数百万个数据点进行了压力测试，”Tutuk 回忆道。

好消息是：它仍然奏效了。Klimmek 将这一成功归功于他们现有的 Grafana 设置。“Grafana 非常开放，并且与 InfluxDB 和 AWS 配合得非常好，这使我们能够导入数据，进行压力测试，将其可视化，并与计数系统的客户和供应商进行互动。我们能够建立理解和知识，使供应商解决了问题，减少了重复数据的数量，然后有信心向外部客户表示，‘这是我们通过乘客计数数据可以达到的潜力。’ "

展望未来 

通过推出基于 Grafana 的铁路可观测性解决方案，西门子交通的数字团队正逐步实现其愿景，即建立一个完整的自助服务门户和工作台系统，让员工和客户可以在数字和领域之间协作互动。“到目前为止，Grafana 对我们来说的主要价值在于：快速构建 POC（概念验证）和证明点，然后与内部和外部客户讨论这些，”Klimmek 说。

他们已经用约 500 列火车的车队验证了该解决方案的能力，并且可以查看从轨道数据到能源监控数据的各种信息，并创建火车概览。早期采用者冠军们积极推动了其广泛使用。他们还建立了一个在线反馈循环，通过迭代数据标注和数据标记，利用领域知识丰富数据。一个动态协作的培训和入职流程已经建立，以支持领域专家、一线服务经理和分析师实现自给自足，并有信心反过来培训他们的同事。 

展望未来，Klimmek 希望他们能展示一个工作台如何补充并与常用软件互动，以分析行业标准化系统的数据。例如，考虑火车黑匣子记录：“我们如何才能将那些非常非常丰富的、类似日志的数据导入一个灵活的在线环境进行查看，而不是使用专有的、特定供应商的桌面软件？”他思考道。

与此同时，西门子交通将继续愉快地向前发展。