撰文/楊啟森

西門子工業(yè)4.0創(chuàng)新實驗室：讓數(shù)字化企業(yè)成為現(xiàn)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(yè)4.0創(chuàng)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(shù)力量，充分展示了數(shù)字化企業(yè)的完整雛形，是西門子數(shù)字化企業(yè)的一次集中展示。

虛擬世界與物理世界的融合

工業(yè)4.0和智能制造的關(guān)鍵驅(qū)動力是通過“數(shù)字雙胞胎”實現(xiàn)虛擬世界與物理世界的融合。

“工業(yè)4.0創(chuàng)新實驗室”融合了西門子工業(yè)軟件PLM、MOM和TIA三大軟件技術(shù)，結(jié)合第三方制造與檢測硬件設(shè)施，以數(shù)字方式實現(xiàn)和管理從流程規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計與仿真、生產(chǎn)線仿真、虛擬調(diào)試、機器人控制、數(shù)字化的質(zhì)量控制，到遠程協(xié)作的無縫銜接的生產(chǎn)制造流程。

活動中，Siemens PLM Software全球高級副總裁兼大中華區(qū)董事總經(jīng)理梁乃明分享了數(shù)字化企業(yè)的15個關(guān)鍵場景，生動展示了數(shù)字化企業(yè)的全景，包括：

◎從研發(fā)到制造的無縫集成平臺。

◎閉環(huán)的在線質(zhì)量管理。

◎先進制造和檢測技術(shù)的應(yīng)用：Simatic PLC、傳感器、第三方機器人和CMM等。

◎囊括制造業(yè)先進技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、3D打印、大數(shù)據(jù)管理。

◎基于云平臺的數(shù)字化工廠看板。

◎機電一體化概念設(shè)計和多學(xué)科仿真模擬，為特定行業(yè)提供設(shè)計與仿真解決方案

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

參觀“工業(yè)4.0創(chuàng)新實驗室”，其實是在參觀一家咖啡機數(shù)字化生產(chǎn)工廠，西門子以咖啡機的生產(chǎn)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(guī)劃和仿真、生產(chǎn)控制和執(zhí)行、零件生產(chǎn)、監(jiān)測和分析、裝備和測試五個環(huán)節(jié)。

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

在生產(chǎn)控制和執(zhí)行環(huán)節(jié)，企業(yè)的協(xié)作能力得到徹底的改變。通過機器人的仿真模擬實現(xiàn)更快地創(chuàng)新，并用Process Simulate來定義機器人制造工位的數(shù)字化雙胞胎，讓機器人操作滿足生產(chǎn)周期的需要。另外，可以利用生產(chǎn)線虛擬試運行來實現(xiàn)創(chuàng)新，如在Process Simulate仿真環(huán)境中，將控制硬件連接到數(shù)字化的生產(chǎn)單元。這樣做的好處是，即使在生產(chǎn)設(shè)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(wù)，驗證整個生產(chǎn)系統(tǒng)。有助于企業(yè)更快速、更平穩(wěn)地過渡到產(chǎn)品生產(chǎn)線階段。

在零件生產(chǎn)環(huán)節(jié)，新技術(shù)開啟了加工制造的新天地。數(shù)字化雙胞胎技術(shù)將復(fù)雜產(chǎn)品的加工制造過程簡化成為一個單一生產(chǎn)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(shè)計，更少的制造約束，減少企業(yè)創(chuàng)新成本，更快的交付最終產(chǎn)品。

在監(jiān)測和分析環(huán)節(jié)，數(shù)字化技術(shù)則更能嚴(yán)把產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)。當(dāng)車間制造質(zhì)量實現(xiàn)數(shù)字化后，通過手工檢測和自動化檢測，把控好制造質(zhì)量數(shù)據(jù)和規(guī)劃，并上傳至符合數(shù)字化雙胞胎策略的DPV平臺。

在裝備和測試環(huán)節(jié)，可以把BOP執(zhí)行延伸到裝配流程和復(fù)雜制造中去，可以支持電腦及移動終端設(shè)備，在恰當(dāng)時機為客戶提供電子作業(yè)指導(dǎo)書，可以跟蹤工具使用時間、出勤、工作進行和物料狀態(tài)等，同時還可以捕獲、記錄和上報質(zhì)量缺陷。Teamcenter還可以基于BOM和BOP創(chuàng)建設(shè)計和工藝FMEA，并使用數(shù)字化雙胞胎創(chuàng)建任何類型的FMEA，創(chuàng)建可視化的功能及實效結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，最終把質(zhì)量缺陷關(guān)聯(lián)到FMEA和數(shù)字化流程，以實現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量管控。

梁乃明

從數(shù)字化制造走向智能制造

數(shù)字化是制造業(yè)企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵所在。西門子推出了數(shù)字化企業(yè)解決方案，以PLM軟件為核心，支持中國制造業(yè)企業(yè)進行從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實施直至服務(wù)整個價值鏈的整合及數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而正是這種全面的、高度一致的數(shù)據(jù)集成使“工業(yè)4.0”以及《中國制造2025》的實現(xiàn)成為可能。

“西門子不是一個軟件企業(yè)，西門子是一個制造公司，”梁乃明強調(diào)說，“我們不僅制造PLC、醫(yī)療設(shè)備，我們也做風(fēng)電、燃氣輪機，各種各樣的工業(yè)產(chǎn)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(shù)字化?！?/p>

西門子將工業(yè)4.0套件帶到中國，將“工業(yè)4.0創(chuàng)新實驗室”作為工業(yè)4.0的智能制造的關(guān)鍵驅(qū)動力，幫助國內(nèi)的企業(yè)，尤其是制造業(yè)，學(xué)習(xí)在不同的生產(chǎn)階段實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化。西門子希望通過設(shè)立這個實驗室達到拋磚引玉的效果，西門子的工業(yè)4.0的理念就是希望通過這樣的案例，幫助國內(nèi)制造業(yè)企業(yè)快速轉(zhuǎn)型。

數(shù)字化企業(yè)是西門子為各類規(guī)模企業(yè)推出的引領(lǐng)工業(yè)領(lǐng)域未來的解決方案，目標(biāo)是希望通過提高所有規(guī)模企業(yè)的產(chǎn)品上市速度、生產(chǎn)靈活性、生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，助力“中國制造2025”。