工業(yè)4.0的“推手”

在過去的15年里，制造企業(yè)們面對著越來越艱巨的產(chǎn)業(yè)和市場環(huán)境：產(chǎn)品的復(fù)雜性成倍增長、產(chǎn)品的生命周期縮短了25%、利潤與質(zhì)量的壓力越來越大……數(shù)字化、仿真、新的生產(chǎn)工藝、機(jī)器人等科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，它們開始改變并且將永久改變工業(yè)生產(chǎn)的面貌，制造業(yè)迎來了變革時(shí)代。

作為未來生產(chǎn)的代表性概念之一，德國政府提出的“工業(yè)4.0”計(jì)劃被理解為第四次工業(yè)革命，它意在升級工業(yè)體系，形成“智能制造”的未來。西門子公司就是“工業(yè)4.0”的思想領(lǐng)導(dǎo)者之一，而Siemens PLM Software更是已經(jīng)在切實(shí)改變著制造業(yè)的生產(chǎn)過程。

實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的“兩化融合”

歐洲最大的工廠——德國安貝格電子工廠是實(shí)踐工業(yè)4.0的標(biāo)桿企業(yè)，它基于Siemens PLM Software在虛擬環(huán)境中仿真產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)，既實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品跨行業(yè)的多樣化，也提升了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。2013年，西門子在中國成都也建成了一個(gè)“數(shù)字化工廠”——西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品生產(chǎn)研發(fā)基地，實(shí)現(xiàn)了從管理、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)到物流配送的全過程數(shù)字化，簡化了傳統(tǒng)的復(fù)雜生產(chǎn)線，目前已有30%實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)利用，預(yù)計(jì)將于2015年實(shí)現(xiàn)全線運(yùn)行。

西門子成都工廠的基本架構(gòu)采用了“數(shù)字化工廠”國際規(guī)范的五層架構(gòu)，包括ERP、PLM、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、控制系統(tǒng)和供應(yīng)鏈管理。其中ERP和PLM共建了整個(gè)系統(tǒng)的頂層結(jié)構(gòu)，而PLM可產(chǎn)生最根本的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，為研發(fā)、生產(chǎn)、采購奠定了基礎(chǔ)。該工廠卓越運(yùn)營部經(jīng)理戴霽明介紹，包括NX和Teamcenter在內(nèi)的Siemens PLM Software解決方案是產(chǎn)品研發(fā)的重要工具。研發(fā)人員通過NX軟件可進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，并可在設(shè)計(jì)中仿真組裝，由此而實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化方案可大大縮短產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到分析的迭代周期，減少90%的編程時(shí)間，大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。而完成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息將進(jìn)入到Teamcenter軟件中，供之后的制造、質(zhì)量、采購和物流等部門共享，并實(shí)時(shí)更新，使各部門在第一時(shí)間拿到最新的數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)企業(yè)經(jīng)常出現(xiàn)的由于溝通不暢而產(chǎn)生的差錯(cuò)。如此協(xié)同、快速的研發(fā)及制造過程，可使產(chǎn)品上市時(shí)間縮短50%。傳統(tǒng)制造企業(yè)要通過大量人力實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)，在西門子的數(shù)字化工廠里可以自動(dòng)化完成。

“Siemens PLM Software從2007年即開始實(shí)施制造與工業(yè)化和信息化的融合?！盨iemens PLM Software大中華區(qū)首席執(zhí)行官兼董事總經(jīng)理梁乃明說，作為工業(yè)軟件產(chǎn)品供應(yīng)商，他們主要面對兩大挑戰(zhàn)，一是自身面對未來的部署和研發(fā)，二是要為制造企業(yè)提供“兩化融合”的解決方案。因此，過去幾年里，Siemens PLM Software不僅自身投入研發(fā)，也以兼并手段來豐富解決方案，收購了專注復(fù)合材料領(lǐng)域的Vistagy、仿真測試工具領(lǐng)域的LMS、成本控制與結(jié)算的解決方案提供商Perfect Costing Solutions GmbH等，以更強(qiáng)大的實(shí)力助推制造業(yè)的轉(zhuǎn)型。

“目前我們的產(chǎn)品線非常完整，已經(jīng)形成了一體化的設(shè)計(jì)、制造、仿真解決方案?！绷耗嗣髡f，Siemens PLM Software已開發(fā)了第四代設(shè)計(jì)的制造解決方案，這是一個(gè)革命性的產(chǎn)品，讓設(shè)計(jì)者能在非常復(fù)雜的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)開發(fā)。例如造船行業(yè)中設(shè)計(jì)船體是十分復(fù)雜的工作，但Siemens PLM Software的“第四代制造”解決方案能讓各個(gè)跨專業(yè)的工程師都在集成的統(tǒng)一平臺(tái)上實(shí)施研發(fā)和測試，實(shí)現(xiàn)全面集成。同時(shí)，梁乃明強(qiáng)調(diào)，Siemens PLM Software是一個(gè)開放的架構(gòu)，與工業(yè)上的軟硬件環(huán)境全部兼容，且已經(jīng)有基于云計(jì)算的協(xié)同平臺(tái)，可以提供協(xié)同管理的服務(wù)，在安全方面也有切實(shí)的保證。

助力中國制造

當(dāng)前，中國制造業(yè)正在謀求從生產(chǎn)低附加值產(chǎn)品到生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型，Siemens PLM Software也積極投身于中國制造企業(yè)的兩化融合進(jìn)程中，提升中國制造的效益、工藝和質(zhì)量。

柯馬（上海）工程有限公司是菲亞特集團(tuán)旗下意大利公司的一家全資子公司，是車身焊接、動(dòng)力總成裝配和加工設(shè)備供應(yīng)商，擁有先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)。在為汽車原始設(shè)備制造商（OEM）制造生產(chǎn)線時(shí)，柯馬常被客戶要求進(jìn)行生產(chǎn)線和作業(yè)單元仿真測試，而絕大多數(shù)客戶都要求使用Siemens PLM Software的Tecnomatix生命周期管理軟件。“使用Tecnomatix，能在更短時(shí)間內(nèi)仿真更多的生產(chǎn)場景，我們堅(jiān)信Tecnomatix是對機(jī)器人作業(yè)單元進(jìn)行3D仿真測試的最佳工具組合。”柯馬上海首席執(zhí)行官Stefan Sack說，Tecnomatix工具不僅能幫助他們向客戶交付同類最佳的生產(chǎn)線，還能節(jié)省工程時(shí)間，有助于減少車間中的返工次數(shù)，從而消除企業(yè)內(nèi)部的浪費(fèi)現(xiàn)象?！翱埋R已經(jīng)是車身焊接、動(dòng)力總成加工與裝配領(lǐng)域的市場領(lǐng)袖，而如果沒有使用Tecnomatix工具，這一切都不會(huì)成為可能?！?/p>

Siemens PLM Software大中華區(qū)售前技術(shù)總監(jiān)方志剛指出，數(shù)字化工廠可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造融合、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)和混線生產(chǎn)等三大核心價(jià)值。首先，Siemens PLM Software共享數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與制造的融合，大大縮短了產(chǎn)品從研發(fā)到進(jìn)入市場的整個(gè)收益周期；其次，數(shù)字化工廠可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)流生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)等最理想的生產(chǎn)狀況，由此產(chǎn)生的待售品很少，生產(chǎn)過程中需要的原材料消耗也很少，現(xiàn)金流也會(huì)較好；第三，數(shù)字化工廠可以實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)的產(chǎn)品多樣化，很容易實(shí)現(xiàn)一條生產(chǎn)線的混線和換模。而這些都是轉(zhuǎn)型中的中國制造企業(yè)所急需的能力。為了加快實(shí)施，Siemens PLM Software現(xiàn)在專注于提供行業(yè)解決方案，原來需要先完成70%的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，到了現(xiàn)場之后，再完成剩余的30%定制；現(xiàn)在可完成70%的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，再加20%的行業(yè)解決方案的功能，這樣一來，用戶只需要花10%的投入進(jìn)行定制化。

“我們是工業(yè)4.0愿景下的世界級實(shí)踐者和供應(yīng)商?！狈街緞傉f，高效、快速、柔性，是數(shù)字化企業(yè)為制造業(yè)帶來的最大變化，西門子成都工廠為中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型提供了一個(gè)很好的范本。西門子愿意和客戶分享Siemens PLM Software產(chǎn)品開發(fā)體系，也提供一系列的咨詢服務(wù)，Siemens PLM Software作為2014 Siemens Program Industry的主要支柱之一，將為客戶帶來快速收益并提供強(qiáng)大支持。

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數(shù)字化制造

數(shù)字化制造是利用仿真工具、三維（3D）可視化工具、分析工具以及各種協(xié)同工具組成的集成化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)創(chuàng)建產(chǎn)品定義和制造流程定義的過程。數(shù)字化制造是由各種制造方案演化而來的，比如面向制造的設(shè)計(jì)（DFM）、計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）、柔性制造、精益制造，以及對產(chǎn)品和流程設(shè)計(jì)協(xié)同要求更高的其它制造方案。

如果沒有一套綜合的數(shù)字化制造策略，那么PLM的很多長期利益都是無法實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字化制造是PLM與各種車間應(yīng)用程序及設(shè)備實(shí)現(xiàn)集成的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，使設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)部門之間能夠交換產(chǎn)品信息。這種信息對稱機(jī)制，使制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)了縮短產(chǎn)品投放市場時(shí)間和批量化生產(chǎn)的目標(biāo)；同時(shí)，通過減少代價(jià)高昂的下游變更，還能實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本的目標(biāo)。

通過數(shù)字化制造系統(tǒng)，制造工程師可以在一個(gè)虛擬的環(huán)境中創(chuàng)建某個(gè)制造流程的完整定義，包括加工、裝配線、加工中心、設(shè)施布局、人機(jī)工程學(xué)及資源。

在制造產(chǎn)品之前，出于重用現(xiàn)有知識(shí)和優(yōu)化流程的考慮，可以對產(chǎn)品的生產(chǎn)流程進(jìn)行仿真。同時(shí)，數(shù)字化制造還可將實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)反饋回來的資料融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中，使企業(yè)在整個(gè)策劃階段都能利用車間相關(guān)狀況的實(shí)際資料。

目前，數(shù)字化制造工具的開發(fā)工作包括兩個(gè)方面：1，增加用戶經(jīng)驗(yàn)，這樣在完成工作后，信息就能得以呈現(xiàn)；2，能讓用戶可以更快地做出更好的決策。