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業(yè)和市場環(huán)境：產品的復雜性成倍增長、產品的生命周期縮短了25%、利潤與質量的壓力越來越大……數(shù)字化、仿真、新的生產工藝、機器人等科學技術不斷創(chuàng)新，它們開始改變并且將永久改變工業(yè)生產的面貌，制造業(yè)迎來了變革時代。

作為未來生產的代表性概念之一，德國政府提出的“工業(yè)4.0”計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”的思想領導者之一，而Siemens PLM Software更是已經在切實改變著制造業(yè)的生產過程。

實現(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踐工業(yè)4.0的標桿企業(yè)，它基于Siemens PLM Software在虛擬環(huán)境中仿真產品研發(fā)和生產，既實現(xiàn)了產品跨行業(yè)的多樣化，也提升了生產效率和質量。2013年，西門子在中國成都也建成了一個“數(shù)字化工廠”——西門子工業(yè)自動化產品生產研發(fā)基地，實現(xiàn)了從管理、設計、產品研發(fā)、生產到物流配送的全過程數(shù)字化，簡化了傳統(tǒng)的復雜生產線，目前已有30%實現(xiàn)生產利用，預計將于2015年實現(xiàn)全線運行。

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

“Siemens PLM Software從2007年即開始實施制造與工業(yè)化和信息化的融合。”Siemens PLM Software大中華區(qū)首席執(zhí)行官兼董事總經理梁乃明說，作為工業(yè)軟件產品供應商，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，收購了專注復合材料領域的Vistagy、仿真測試工具領域的LMS、成本控制與結算的解決方案提供商Perfect Costing Solutions GmbH等，以更強大的實力助推制造業(yè)的轉型。

“目前我們的產品線非常完整，已經形成了一體化的設計、制造、仿真解決方案。”梁乃明說，Siemens PLM Software已開發(fā)了第四代設計的制造解決方案，這是一個革命性的產品，讓設計者能在非常復雜的環(huán)境中實現(xiàn)開發(fā)。例如造船行業(yè)中設計船體是十分復雜的工作，但Siemens PLM Software的“第四代制造”解決方案能讓各個跨專業(yè)的工程師都在集成的統(tǒng)一平臺上實施研發(fā)和測試，實現(xiàn)全面集成。同時，梁乃明強調，Siemens PLM Software是一個開放的架構，與工業(yè)上的軟硬件環(huán)境全部兼容，且已經有基于云計算的協(xié)同平臺，可以提供協(xié)同管理的服務，在安全方面也有切實的保證。

助力中國制造

當前，中國制造業(yè)正在謀求從生產低附加值產品到生產高附加值產品的轉型，Siemens PLM Software也積極投身于中國制造企業(yè)的兩化融合進程中，提升中國制造的效益、工藝和質量。

柯馬（上海）工程有限公司是菲亞特集團旗下意大利公司的一家全資子公司，是車身焊接、動力總成裝配和加工設備供應商，擁有先進的自動化技術。在為汽車原始設備制造商（OEM）制造生產線時，柯馬常被客戶要求進行生產線和作業(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，能在更短時間內仿真更多的生產場景，我們堅信Tecnomatix是對機器人作業(yè)單元進行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線，還能節(jié)省工程時間，有助于減少車間中的返工次數(shù)，從而消除企業(yè)內部的浪費現(xiàn)象。“柯馬已經是車身焊接、動力總成加工與裝配領域的市場領袖，而如果沒有使用Tecnomatix工具，這一切都不會成為可能。”

Siemens PLM Software大中華區(qū)售前技術總監(jiān)方志剛指出，數(shù)字化工廠可以實現(xiàn)設計制造融合、準時生產和混線生產等三大核心價值。首先，Siemens PLM Software共享數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)了設計與制造的融合，大大縮短了產品從研發(fā)到進入市場的整個收益周期；其次，數(shù)字化工廠可以實現(xiàn)連續(xù)流生產、準時生產等最理想的生產狀況，由此產生的待售品很少，生產過程中需要的原材料消耗也很少，現(xiàn)金流也會較好；第三，數(shù)字化工廠可以實現(xiàn)跨行業(yè)的產品多樣化，很容易實現(xiàn)一條生產線的混線和換模。而這些都是轉型中的中國制造企業(yè)所急需的能力。為了加快實施，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%的標準產品設計，到了現(xiàn)場之后，再完成剩余的30%定制；現(xiàn)在可完成70%的標準產品設計，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%的投入進行定制化。

“我們是工業(yè)4.0愿景下的世界級實踐者和供應商。”方志剛說，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)的轉型提供了一個很好的范本。西門子愿意和客戶分享Siemens PLM Software產品開發(fā)體系，也提供一系列的咨詢服務，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算機系統(tǒng)，同時創(chuàng)建產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，比如面向制造的設計（DFM）、計算機集成制造（CIM）、柔性制造、精益制造，以及對產品和流程設計協(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現(xiàn)的。數(shù)字化制造是PLM與各種車間應用程序及設備實現(xiàn)集成的一個關鍵點，使設計部門和生產部門之間能夠交換產品信息。這種信息對稱機制，使制造企業(yè)實現(xiàn)了縮短產品投放市場時間和批量化生產的目標；同時，通過減少代價高昂的下游變更，還能實現(xiàn)節(jié)約成本的目標。

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

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

目前，數(shù)字化制造工具的開發(fā)工作包括兩個方面：1，增加用戶經驗，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。