經(jīng)濟和技術(shù)的變化為全球制造業(yè)帶來巨大的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)，整個工業(yè)領(lǐng)域也正在經(jīng)歷一場制造業(yè)的變革。通過虛擬生產(chǎn)結(jié)合現(xiàn)實的生產(chǎn)方式，未來制造業(yè)將實現(xiàn)更高的工程效率、更短的上市時間，以及更高的生產(chǎn)靈活性。在西門子倡導的“工業(yè)4.0”時代，虛擬世界將與現(xiàn)實世界相融合。
2013年9月，西門子在德國之外的首家數(shù)字化企業(yè)——西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)和研發(fā)基地(SEWC)落成并投入運營，這家工廠以突出的數(shù)字化、自動化、綠色化、虛擬化等特征定義了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)模式，并全面應用了Siemens PLM Software的數(shù)字化制造解決方案。近日，筆者參觀了這座現(xiàn)代化的數(shù)字化工廠，并借機采訪了Siemens PLM Software大中華區(qū)首席執(zhí)行官兼董事總經(jīng)理梁乃明和Siemens PLM Software大中華區(qū)售前技術(shù)總監(jiān)方志剛。
Siemens PLM Software大中華區(qū)首席執(zhí)行官兼董事總經(jīng)理梁乃明
工業(yè)轉(zhuǎn)型對數(shù)字化制造的訴求
當前，中國正處于“中國制造”向“中國創(chuàng)造”發(fā)展轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期。要實現(xiàn)“中國創(chuàng)造”，除了能夠研發(fā)先進的產(chǎn)品，更重要的是要能夠高效率地制造出高性能、高質(zhì)量、高可靠性的產(chǎn)品。目前，CAD、CAE、PDM、ERP、SCM等信息技術(shù)在產(chǎn)品研發(fā)部門和生產(chǎn)制造部門得到了有效應用，裝備技術(shù)水平也在大大的提高，而連接設計與制造橋梁的工藝環(huán)節(jié)則相對比較薄弱，數(shù)字化制造技術(shù)逐漸被企業(yè)應用。
數(shù)字化制造技術(shù)的產(chǎn)生只有十幾年，但實踐證明數(shù)字化制造技術(shù)能大大提升企業(yè)的制造能力。中國需要在保持工業(yè)增長的同時完成工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，數(shù)字化制造技術(shù)的應用將起到非常關(guān)鍵的作用。
CIMdata將“數(shù)字化制造”定義為一套支持設計和制造工程團隊之間進行協(xié)同工藝規(guī)劃的解決方案，它采用最切實可行的流程，允許訪問包括工具和制造流程設計在內(nèi)的完整的數(shù)字化產(chǎn)品定義，它由一系列支持工具設計、制造流程設計、可視化、仿真和其它優(yōu)化制造過程所必須的分析活動的工具集組成。更廣義的“數(shù)字化制造”概念則指將數(shù)字技術(shù)應用于產(chǎn)品的工藝規(guī)劃和實際的制造過程中，通過信息建模、仿真分析和信息處理來改進制造工藝，提高制造效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本所涉及的一系列活動的總稱。
數(shù)字化制造的內(nèi)涵可理解為DP4R，即數(shù)字化產(chǎn)品定義(Product)、數(shù)字化工藝流程規(guī)劃(Process)、數(shù)字化工廠布局規(guī)劃(Plant)、車間生產(chǎn)數(shù)字化管理(Production)和數(shù)字化制造資源(Resource)，這里的資源既包括數(shù)字化設備(比如數(shù)控加工中心、機器人等)，也包括工具、工裝和操作工人。
在Siemens PLM Software的定義中，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(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，比如面向制造的設計（DFM）、計算機集成制造（CIM）、柔性制造、精益制造、以及對產(chǎn)品和流程設計協(xié)同要求更高的其它制造方案。
在Siemens PLM Software大中華區(qū)首席執(zhí)行官兼董事總經(jīng)理梁乃明看來，數(shù)字化制造正改變著商品的生產(chǎn)方式，并即將成為制造業(yè)發(fā)展新的動力。正是因為數(shù)字化制造技術(shù)對工業(yè)轉(zhuǎn)型有著至關(guān)重要的意義，制造業(yè)將通過充分利用信息物理融合系統(tǒng)等手段，不斷向“數(shù)字制造”轉(zhuǎn)型。這一趨勢和Siemens PLM Software的愿景是吻合的，Siemens PLM Software的解決方案將現(xiàn)實和虛擬的生產(chǎn)世界相結(jié)合，著力推動制造業(yè)未來的發(fā)展。其持續(xù)的創(chuàng)新能力、完整的產(chǎn)品線和豐富的行業(yè)知識，為“工業(yè) 4.0”的到來奠定了堅實基礎(chǔ)。
圖1 西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地自動化生產(chǎn)線
梁乃明介紹，西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)和研發(fā)基地(SEWC)是西門子在德國之外建立的首家數(shù)字化企業(yè)，這家工廠以突出的數(shù)字化、自動化、綠色化、虛擬化等特征定義了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，是“數(shù)字化企業(yè)”中的典范。作為西門子工業(yè)自動化全球生產(chǎn)及研發(fā)體系中最新建成的一座‘數(shù)字化企業(yè)’，SEWC將最先進的數(shù)字制造技術(shù)帶到中國。
Siemens PLM Software在工業(yè)4.0愿景中扮演重要角色
所謂“工業(yè)4.0”，即第四次工業(yè)革命。如果說第一次工業(yè)革命是以蒸汽驅(qū)動的機械化為代表、第二次工業(yè)革命是大規(guī)模生產(chǎn)及電氣化為代表、第三次工業(yè)革命是以自動化/電子/IT軟件為代表，那么第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵詞則是Cyber-Physical System。Cyber-Physical System的提出源自德國政府的一個戰(zhàn)略項目，其目標是保持德國制造業(yè)的戰(zhàn)略地位，并助力德國的教育與研發(fā)，為此德國政府組織了20多家德國企業(yè)、機構(gòu)、大學共同參與，西門子是兩家牽頭單位之一。
Cyber-Physical System被普遍認為是下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，它不僅保留現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的設備和系統(tǒng)，還將極大地拓展各種計算的應用范疇，徹底整合物理世界與信息系統(tǒng)，實現(xiàn)真正的互聯(lián)互通與信息共享。對于德國政府而言，這一戰(zhàn)略旨在解決城市化、網(wǎng)絡化、工業(yè)市場發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)。
“對于‘工業(yè)4.0’這樣一個愿景，還需要長時間的探索，而Siemens PLM Software在這一愿景下的定位，無疑是明確的。”Siemens PLM Software大中華區(qū)售前技術(shù)總監(jiān)方志剛說，“通往工業(yè)4.0的必由之路是全面整合優(yōu)化產(chǎn)品生命周期和生產(chǎn)生命周期，而Siemens PLM Software扮演著世界級實踐者和全球領(lǐng)先的供應商兩個重要的角色。”
方志剛介紹：作為“工業(yè)4.0”的實踐者，Siemens PLM Software的解決方案包括NX、Teamcenter、Tecnomatix、Simatic、全集成智能化系統(tǒng)等在西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地(SEWC )進行了全面的應用。這些解決方案同樣在德國的安貝格電子工廠進行了應用，安貝格還被冠以歐洲最佳工廠的殊榮。西門子工業(yè)集團IEC項目是Siemens PLM Software實踐的另一代表作，2007年成立時，IEC項目是全球規(guī)模最大的數(shù)字化研發(fā)工廠項目，經(jīng)過5年的分步實施，Siemens PLM Software的解決方案如今可以支撐100多個國家、超過1500個國外供應商、1200多名用戶以及250多萬零件的應用。“We use what we sell and we sell what we use”——是西門子差別于其他供應商的獨特之處，也使得Siemens PLM Software解決方案有著更豐富的工業(yè)實踐。
“作為工業(yè)軟件產(chǎn)品供應商，Siemens PLM Software則積極投資于新產(chǎn)品開發(fā)和戰(zhàn)略性并購，以提供無與倫比的西門子工業(yè)軟件和PLM的產(chǎn)品組合。”方志剛說。
圖2 Siemens PLM Software提供的工業(yè)軟件和PLM的產(chǎn)品組合
方志剛指出：“經(jīng)過持續(xù)的研發(fā)和一系列的并購，Siemens PLM Software目前的產(chǎn)品線非常完整，包括設計、制造、仿真和管理一體化的解決方案。面向數(shù)字化制造領(lǐng)域，則主要提供Tecnomatix、Teamcenter、NX CAM和CAM Express產(chǎn)品。Tecnomatix是一個綜合性數(shù)字化制造解決方案產(chǎn)品組合，它將所有的制造學科與產(chǎn)品工程學聯(lián)系在一起――從工藝布局和設計、流程仿真和確認，一直到制造執(zhí)行；Teamcenter是世界上應用最廣的PLM軟件之一，Teamcenter將全球產(chǎn)品開發(fā)與制造組織中的人員與他們?nèi)〉贸晒λ璧漠a(chǎn)品和流程知識聯(lián)系起來，不僅推動了創(chuàng)新，而且使生產(chǎn)更加高效；而NX CAM提供的一整套功能可以處理高速表面切削加工、多功能銑床車削加工以及5軸切削加工；CAM Express完整加工包則是一個全面的產(chǎn)品，用于5軸車床編程，包括多功能5軸車銑機床。它能夠快速而精確地加工一系列車削件和銑削件，包括基于特性的定制零件。”
在采訪最后，方志剛還介紹了Siemens PLM Software參與“兩化融合”項目的成果。他說：“我們在參與清華大學牽頭的兩化融合國家戰(zhàn)略研究時，與工信部、國資委信息中心等部門達成了一個共識：下一場信息技術(shù)革命將發(fā)生在工業(yè)領(lǐng)域，兩化深度融合的推手則是工業(yè)軟件。為此，Siemens PLM Software正積極推動工業(yè)行業(yè)的信息化及其標準，為數(shù)字化制造技術(shù)的推廣奠定基礎(chǔ)，并助力更為廣泛的數(shù)字化企業(yè)的建設和普及。
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本文標題：數(shù)字化制造，助力“工業(yè)4.0”時代
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