西門子工業4.0創新實驗室：讓數字化企業成為現實

撰文/楊啟森

西門子工業4.0創新實驗室：讓數字化企業成為現實

撰文/楊啟森

2016年10月27日，筆者參觀了位于西門子北京中心的西門子工業4.0創新實驗室。該實驗室集合了西門子的軟硬件實力與最精銳的技術力量，充分展示了數字化企業的完整雛形，是西門子數字化企業的一次集中展示。

虛擬世界與物理世界的融合

工業4.0和智能制造的關鍵驅動力是通過“數字雙胞胎”實現虛擬世界與物理世界的融合。

“工業4.0創新實驗室”融合了西門子工業軟件PLM、MOM和TIA三大軟件技術，結合第三方制造與檢測硬件設施，以數字方式實現和管理從流程規劃、產品設計與仿真、生產線仿真、虛擬調試、機器人控制、數字化的質量控制，到遠程協作的無縫銜接的生產制造流程。

活動中，Siemens PLM Software全球高級副總裁兼大中華區董事總經理梁乃明分享了數字化企業的15個關鍵場景，生動展示了數字化企業的全景，包括：

◎從研發到制造的無縫集成平臺。

◎閉環的在線質量管理。

◎先進制造和檢測技術的應用：Simatic PLC、傳感器、第三方機器人和CMM等。

◎囊括制造業先進技術，如物聯網、3D打印、大數據管理。

◎基于云平臺的數字化工廠看板。

◎機電一體化概念設計和多學科仿真模擬，為特定行業提供設計與仿真解決方案

每一個場景都展示了未來制造業落地實施的技術方向——從數字化概念到數字化落地。

參觀“工業4.0創新實驗室”，其實是在參觀一家咖啡機數字化生產工廠，西門子以咖啡機的生產過程展示如何將虛擬世界與物理世界的融合。

這間車間包括工藝規劃和仿真、生產控制和執行、零件生產、監測和分析、裝備和測試五個環節。

在工藝規劃和仿真環節，數字技術可以幫助企業提高工作效率。如在零件工藝和數控編程中，利用數字化工作包可提高零件的工藝規劃效率，而且將工藝規劃和車間生產執行實現無縫連接，從而達到數字化的數控程序管理。而在裝配工藝中，通過使用數字化制造工藝進行規劃以及利用數字化技術(Teamcenter Manufacturing&Easy Plan)來定義制造工藝的數字化雙胞胎，最終將設計與制造緊密聯系起來。

在生產控制和執行環節，企業的協作能力得到徹底的改變。通過機器人的仿真模擬實現更快地創新，并用Process Simulate來定義機器人制造工位的數字化雙胞胎，讓機器人操作滿足生產周期的需要。另外，可以利用生產線虛擬試運行來實現創新，如在Process Simulate仿真環境中，將控制硬件連接到數字化的生產單元。這樣做的好處是，即使在生產設備尚不能使用的情況下，就能在辦公室中完成各項測試任務，驗證整個生產系統。有助于企業更快速、更平穩地過渡到產品生產線階段。

在零件生產環節，新技術開啟了加工制造的新天地。數字化雙胞胎技術將復雜產品的加工制造過程簡化成為一個單一生產流程。通過三維打印和混合制造的形式完成零件制造，，可以更加自由的設計，更少的制造約束，減少企業創新成本，更快的交付最終產品。

在監測和分析環節，數字化技術則更能嚴把產品質量關。當車間制造質量實現數字化后，通過手工檢測和自動化檢測，把控好制造質量數據和規劃，并上傳至符合數字化雙胞胎策略的DPV平臺。

在裝備和測試環節，可以把BOP執行延伸到裝配流程和復雜制造中去，可以支持電腦及移動終端設備，在恰當時機為客戶提供電子作業指導書，可以跟蹤工具使用時間、出勤、工作進行和物料狀態等，同時還可以捕獲、記錄和上報質量缺陷。Teamcenter還可以基于BOM和BOP創建設計和工藝FMEA，并使用數字化雙胞胎創建任何類型的FMEA，創建可視化的功能及實效結構網絡，最終把質量缺陷關聯到FMEA和數字化流程，以實現企業質量管控。

梁乃明

從數字化制造走向智能制造

數字化是制造業企業實現轉型升級的關鍵所在。西門子推出了數字化企業解決方案，以PLM軟件為核心，支持中國制造業企業進行從產品設計、生產規劃、生產工程、生產實施直至服務整個價值鏈的整合及數字化轉型，而正是這種全面的、高度一致的數據集成使“工業4.0”以及《中國制造2025》的實現成為可能。

“西門子不是一個軟件企業，西門子是一個制造公司，”梁乃明強調說，“我們不僅制造PLC、醫療設備，我們也做風電、燃氣輪機，各種各樣的工業產品我們都做。我們從自動化一路走過來，要做到智能化，必須先做到數字化。”

西門子將工業4.0套件帶到中國，將“工業4.0創新實驗室”作為工業4.0的智能制造的關鍵驅動力，幫助國內的企業，尤其是制造業，學習在不同的生產階段實現企業數字化。西門子希望通過設立這個實驗室達到拋磚引玉的效果，西門子的工業4.0的理念就是希望通過這樣的案例，幫助國內制造業企業快速轉型。

數字化企業是西門子為各類規模企業推出的引領工業領域未來的解決方案，目標是希望通過提高所有規模企業的產品上市速度、生產靈活性、生產質量和生產效率，助力“中國制造2025”。