德國“工業4.0”實現組領軍企業西門子中央研究院、西門子工業軟件解密
西門子數字化工廠全球樣闆的實戰經驗和核心技術
國內企業解決“工業4.0”個性化大生産時代如何成功轉型、如何實現生存和發展、如何落地的實戰指南
自2012年以來,全球主要工業國的産業界、學術界、政府對“工業4.0”描繪的宏大願景迅速達成某種程度的共識,除德國外,中國製定的“中國製造2025”,美國主張的“工業互聯網”,各種相關文章、研討、研究、試驗等令人目不暇接。眾多製造業企業感覺到,在新一輪工業革命中,現有的成功産品、業務模式和市場地位可能無法繼續,急需解決如何在“工業4.0”個性化大生産時代成功轉型、如何實現生存和發展、“工業4.0”如何落地等問題。
“工業4.0”的必由之路是打造數字化企業,即利用廣泛的無縫連接技術,將數字化産品的使用和運行數據持續反饋給産品創新部門,驅動新的創意産生,並提供無限的創意素材。有瞭偉大的産品設計,還需要高效、高質量、靈活和快速地交付産品,所以必須采取一體化的整體思路,在産品創意設計、生産製造、運行使用等方麵實行全麵數字化和自動化,這樣纔能快速實現個性化創新到交付的高速迭代,持續滿足客戶的個性化多變需求,儲備強大的可持續發展的競爭力。這正是本書闡述的核心內容。
實現“工業4.0”是一個長期的進程,需要全産業鏈整體提升:企業轉型為數字化企業、工廠轉型為自組織生産的數字化工廠、産品轉型為數字化産品,並通過自動化、數字化、人工智能技術的深入應用,革命性地提升生産率。其中,建設基於模型的數字化企業(ModelBasedEnterprise)是每一傢裝備製造業企業迎接“工業4.0”時代的必修功課。
本書的作者均來自德國西門子工業軟件公司和西門子中央研究院,是名副其實的建設數字化企業的實戰派,主要執筆人在西門子工作達20年左右,有豐富的工作經驗。
作為世界極大的工業技術公司和領先的自動化、工業軟件提供商,西門子在今天已經為“工業4.0”的全麵實現打下瞭堅實基礎。工業軟件創新將在“工業4.0”實施中起到決定性作用,尤其在實施産品生命周期和生産生命周期的整閤、實現研發與生産的全麵優化等方麵。西門子工業軟件公司擁有世界齊全、應用廣泛的“數字化企業軟件套件”,涵蓋數字化設計、仿真、試驗、製造和執行軟件,在全球擁有700多萬用戶。同時,西門子自身是一個製造業公司,擁有約300傢工廠,涉及中國、德國乃至全球範圍,在産品/工廠全生命周期方麵更是精益求精,其中西門子工業自動化産品——德國安貝格+中國成都數字化工廠堪稱全球樣闆。
本著“理論與實踐相結閤,科學性與通俗化,係統性與模塊化,前瞻性與可實施性相結閤”的原則,本書內容分為願景篇、方案篇和實踐篇。願景篇主要包括“工業4.0”——製造業的未來、企業實施MBD 的實踐與挑戰、西門子MBE 解決方案綜述等內容;方案篇主要闡述基於模型的係統工程、三維産品設計、機電一體化係統工程、全生命周期質量管理、工裝設計、零件工藝、裝配工藝、質量檢測、作業指導書、製造執行管理、實物樣機測試、MBE 供應鏈和數字化服務管理、復雜産品的構型管理等實踐解決方案;實踐篇包括眾多實際案例的背景、問題解決過程、采取的方案,以及取得的效果,還包括瞭西門子自身的樣闆工廠介紹。
本書主要受眾是裝備製造業企業的有關領導、負責數字化和自動化的架構師、實施人員,以及研究機構、大專院校,還有對“工業4.0”、“中國製造2025”、“智能製造”、“數字化製造”、産品全生命周期管理(PLM)、製造操作係統(MOM)或製造執行係統(MES)有興趣的各界人士。
西門子工業軟件公司,始終緻力於為中國用戶提供領先的技術與服務,幫助中國企業加快創新産品設計,降低開發成本,提升其市場競爭實力,加速實現數字化製造。” 西門子數字化工廠集團旗下機構Siemens PLM Software是全球領先的産品生命周期管理(PLM)和生産運營管理(MOM)軟件、係統與服務提供商,擁有900萬套已發售軟件,全球客戶數量達77000傢。公司總部位於美國德剋薩斯州普萊諾市。Siemens PLM Software與企業客戶充分閤作,為其提供領先的行業軟件解決方案,幫助其通過革命性創新獲得可持續性競爭優勢。
“工業4.0”是一個宏大的願景,一個長期進程。在“互聯網+”和産能普遍過剩的大環境中,中國製造業企業欲生存並發展,必須轉型為數字化企業,打造數字化工廠,定義數字化産品,利用自動化、數字化、智能化推動持續創新,纔能獲得可持續發展。
—— 梁乃明
西門子工業軟件大中華區CEO
持續不斷地設計正確的産品,並且正確地製造産品,是一個企業基業長青的基石。西門子PLM平颱協助客戶設計正確的産品,西門子MOM平颱協助客戶正確地製造産品,兩者無縫集成,打通研發和製造,纔能靈活、經濟地滿足互聯網時代個性化定製並高速交付的要求。
—— 戚 鋒
西門子工業軟件MOM中國總經理
為“中國製造2025”戰略實施與落地做齣踏實的貢獻,西門子技術團隊在努力!本書分為願景篇、方案篇、實踐篇,力圖做到理論與實踐相結閤,科學性與通俗化,係統性與模塊化,前瞻性與可實施性相結閤。知識就是力量,分享知識就是傳遞力量!
—— 方誌剛
西門子工業軟件大中華區技術負責人
序
緻 謝
願 景 篇
第1章 “工業4.0”——製造業的未來 3
1.1 第四次工業革命——“工業4.0” 3
1.2 中國製造2025規劃 7
1.2.1 中國製造2025的五項重大工程 7
1.2.2 中國製造2025的九大任務 7
1.3 西門子的“工業4.0”最佳實踐 8
1.4 西門子助力中國“工業4.0” 9
第2章 從MBD走嚮MBE 11
2.1 概述 11
2.1.1 基於模型的工程MBe 13
2.1.2 基於模型的數字化製造MBM 15
2.1.3 基於模型的維護MBS 16
2.2 中國企業實施MBD的實踐與挑戰 20
2.2.1 MBD技術應用狀況 20
2.2.2 MBD技術對産品研發模式的影響 23
2.2.3 MBD實現的挑戰與對策 25
2.2.4 MBD的實施建議 27
2.3 MBD標準規範及在西門子軟件係統中的實現 29
2.3.1 ASME Y14.41簡介 29
2.3.2 ISO-16792簡介 30
2.3.3 GBT 24734-2009簡介 30
2.3.4 基於西門子軟件的MBD規範 32
2.3.5 基於西門子軟件的MBD應用係統 33
2.4 西門子MBE解決方案綜述 43
2.4.1 引言 43
2.4.2 西門子MBE解決之道 44
2.4.3 西門子MBE解決方案 47
2.4.4 西門子MBE解決方案的價值定位 60
方 案 篇
第3章 基於模型的係統工程解決方案 65
3.1 業務挑戰 65
3.2 解決方案 66
3.3 價值定位 74
第4章 基於模型的三維産品設計解決方案 75
4.1 MBD模型定義的挑戰 75
4.2 MBD模型定義的解決方案 76
4.3 價值體現 88
第5章 基於模型的設計分析應用解決方案 90
5.1 設計分析業務挑戰 90
5.2 解決方案 90
5.3 價值體現 92
第6章 基於模型的機電一體化係統工程解決方案 100
6.1 業務挑戰 100
6.2 解決方案 101
6.3 價值定位 106
第7章 基於模型的驗證管理解決方案 107
7.1 驗證管理的業務挑戰 107
7.2 解決方案 109
7.2.1 仿真數據流程管理方案概覽 110
7.2.2 1D係統行為模型數據管理方案 111
7.2.3 3D仿真數據流程管理方案 114
7.2.4 試驗數據流程管理方案概覽 119
7.3 價值體現 124
第8章 基於模型的全生命周期質量管理解決方案 125
8.1 業務挑戰 125
8.2 解決方案 126
8.2.1 Tecnomatix VATM 127
8.2.2 NX CMM 130
8.2.3 尺寸規劃和驗證DPV 133
8.3 價值體現 136
第9章 基於模型的工裝設計解決方案 138
9.1 業務挑戰 138
9.2 解決方案 139
9.2.1 願景目標 139
9.2.2 係統構架 140
9.2.3 應用場景 149
9.3 價值體現 151
第10章 基於模型的零件工藝解決方案 152
10.1 業務挑戰 152
10.2 解決方案 153
10.3 價值定位 160
第11章 基於模型的裝配工藝解決方案 162
11.1 業務挑戰 162
11.2 解決方案 163
11.3 價值定位 170
第12章 基於模型的數字化製造——質量檢測解決方案 172
12.1 業務挑戰 172
12.2 解決方案 173
12.3 價值體現 178
第13章 基於模型的作業指導書解決方案 179
13.1 業務挑戰 179
13.2 解決方案 180
13.3 價值體現 183
第14章 基於模型的製造執行管理 185
14.1 業務挑戰 185
14.2 解決方案 186
14.3 價值體現 196
第15章 基於模型的實物樣機測試——集成的振動噪聲及疲勞耐久性解決方案 197
15.1 業務挑戰 197
15.2 解決方案 197
15.3 應用領域 201
15.4 價值體現 202
第16章 基於模型的MBE供應鏈管理 204
16.1 業務挑戰 204
16.2 解決方案 204
16.3 價值體現 211
第17章 基於模型的MBE數字化服務管理 212
17.1 業務挑戰 212
17.2 解決方案 212
17.3 價值體現 217
第18章 復雜産品的構型管理解決方案 218
18.1 構型管理概述 218
18.1.1 構型管理的發展史 218
18.1.2 構型管理的名詞和性質 219
18.1.3 構型管理與其他係統的管理 219
18.1.4 構型管理的研究主題 219
18.2 解決方案:業務流程和構型管理方法 220
18.2.1 構型管理業務組成 220
18.2.2 産品結構的建立和層級的劃分 221
18.2.3 産品結構的設計原則 222
18.2.4 構型項的定義 222
18.2.5 有效性和構型管理 223
18.2.6 變更管理 224
18.2.7 産品結構的演變 224
18.3 解決方案:構型在Teamcenter係統中的實現 225
18.3.1 真正的全生命周期平颱 226
18.3.2 最佳的産品配置器 226
18.3.3 符閤CMII的更改管理 228
18.3.4 端到端的關聯與追溯 229
18.3.5 MBD模型的單一數據源 230
18.4 效益 231
實 踐 篇
案例一 西門子EWA數字化工廠 235
案例二 中國燃氣渦輪研究院:動力源於內在數據有效管理 241
案例三 黎明公司的新産品開發引入瞭精益計劃 244
案例四 BAE:加快英國陸軍野戰隊急需的功能強化和緊急變更 247
案例五 Teamcenter助力奇瑞獲取更大市場份額 251
案例六 海爾集團藉助Teamcenter加快創新步伐 254
案例七 沃爾沃航空發動機公司利用NX知識驅動自動化技術打造産品優勢 257
案例八 ATK通過標準化的PLM戰略推進MBE能力建設 259
案例九 皮拉圖斯飛機有限公司利用MBD技術實現並行工程 264
案例十 蘇霍伊設計局基於Teamcenter/NX實現全麵的數字化樣機研發模式 266
案例十一 BSH公司PLM應用實踐 270
案例十二 福特汽車公司利用Teamcenter仿真過程管理快速取得成效 277
縮略語 284
西門子公司在“願景2020”戰略指導下,專注於電氣化、自動化和數字化三大領域,在“德國工業4.0”和“中國製造2025”進程中扮演實施者的角色,同時,西門子自身是一個製造業公司,擁有約300傢工廠,涉及中國、德國乃至全球範圍,在産品/工廠全生命周期方麵更是精益求精,其中西門子工業自動化産品——德國安貝格+中國成都數字化工廠堪稱全球樣闆。許多客戶對西門子這一百年製造企業自身如何做到基業常青的經驗很有興趣,為此,我們於2012年年初由大中華區技術負責人方誌剛博士牽頭編製瞭《大型裝備製造業之道——基於模型的數字化企業》白皮書,受到客戶的廣泛歡迎,對有關領導和專傢在製定企業數字化藍圖和路綫圖方麵起瞭很好的參考作用,2014年年初再版,仍然供不應求,但僅限於內部印發。
機械工業齣版社是推廣普及“工業4.0”的“急先鋒”,在國內率先齣版瞭數本“工業4.0”方麵的普及性圖書,其旗下華章公司計算機齣版中心總編溫莉芳女士獨具慧眼,在為社會各界凝聚“工業4.0”理念、概念、願景、趨勢等方麵的廣泛共識中發揮瞭獨特作用。由於製造業企業在明確瞭戰略方嚮之後,需要可靠的、權威的、有一定深度的智能製造落地實施指南,所以華章公司策劃瞭一係列“工業4.0”、“中國製造2025”和智能製造落地的圖書。西門子數字化工廠集團之工業軟件部門的使命是幫製造業企業貫徹實施“西門子數字化企業軟件套件”,引領企業邁進“工業4.0”的曆史進程。因此,西門子公司決定齣版這本書,分享西門子公司在“工業4.0”領域的實踐經驗和關鍵技術。
西門子公司認為,以互聯網、物聯網、雲計算、大數據、增材製造、新一代機器人、人工智能等為代錶的突破性技術給全球製造業帶來瞭巨大挑戰和機遇,“工業4.0”為我們描繪瞭宏大的願景——實現網絡化、智能化、自組織、個性化生産模式,明確瞭新一輪工業革命的方嚮,但完全實現“工業4.0”將是一個長期的進程。
在這一輪工業革命中,眾多製造業企業現有的成功産品、業務模式和市場地位可能無法繼續,如何在“工業4.0”個性化大生産時代成功轉型,實現生存和發展?一個重要的舉措是打造數字化企業,建立産品、工廠、企業的數字化雙胞胎,即利用廣泛的無縫連接技術,將數字化産品的使用和運行數據持續反饋給産品創新部門,驅動新的創意産生,並提供無限的創意素材。有瞭偉大的産品設計,還需要高效、高質量、靈活和快速地交付成品,所以必須采取一體化的整體思路,在産品創意設計、生産製造、運行使用等方麵實行全麵數字化和自動化,這樣纔能快速實現個性化創新到交付的高速迭代,持續滿足客戶的個性化多變需求,儲備強大的可持續發展的競爭力。
應對這一大轉型趨勢,西門子公司的建議是使用“數字化企業軟件套件”。在過去15年中,西門子公司投資超過80億歐元,通過一係列技術的開發、並購和整閤,推齣瞭“數字化企業軟件套件”,以幫助企業打造新一代智能創新平颱,建設産品全生命周期的“信息高速公路”。我們堅信,專注戰略、技術和産品的廣度、深度以及豐富的自有資源與閤作夥伴資源的西門子公司,能夠在協助“工業4.0”和“中國製造2025”戰略落地這一偉大曆史進程中做齣應有的貢獻。
希望各位讀者可從本書中得到有價值的信息,也收獲閱讀的喜悅!
梁乃明
西門子工業軟件大中華區總裁兼董事總經理
2015年9月
我一直認為,很多談論工業變革的書籍,要麼過於學院派,充滿瞭晦澀難懂的術語,要麼就是流於錶麵,像一本勵誌小冊子。然而,這本讓我感到驚喜的是,它在保持高度專業性的同時,做到瞭極好的可讀性。作者巧妙地將宏大的行業趨勢拆解為一個個可執行的模塊,比如如何構建高效的數據治理體係,如何設計麵嚮未來的産品生命周期管理流程。書中對“數據資産化”的探討尤為精妙,它不再將數據視為副産品,而是將其提升到與有形資産同等重要的戰略地位進行管理和保護。而且,作者在論述中經常引用跨行業的最佳實踐,比如將金融業對風險控製的精細化管理引入到生産排程的優化中,這種跨界藉鑒的思路為我打開瞭一扇新的窗戶。閱讀過程中,我不斷地停下來做筆記,因為很多觀點都顛覆瞭我原有的認知定勢。
評分這本書給我的最大震撼在於它對“人機協作”未來圖景的描繪,這部分內容完全超越瞭我對傳統自動化概念的理解。作者深入探討瞭如何設計那些能真正賦能一綫操作人員的智能輔助係統,而不是簡單地用機器人取代人工。書中詳細分析瞭情感計算和人機交互界麵(HMI)的未來發展方嚮,強調瞭界麵設計必須遵循的“認知負荷最小化”原則。我印象最深的是一個關於柔性裝配綫的案例,它展示瞭工人如何通過AR輔助設備,在不犧牲效率的前提下,完成高度定製化産品的生産,同時還大大降低瞭培訓時間和錯誤率。這錶明,未來的工廠不是沒有人的工廠,而是人與機器實現智慧協同的生態係統。這本書讓我開始重新思考我們現階段的人纔培養計劃是否已經滯後於這種更深層次的協作需求。
評分總的來說,這本書的價值在於它成功地搭建瞭一座連接“理論概念”與“落地實施”之間的堅實橋梁。它沒有沉迷於描繪一個遙不可及的“賽博朋剋”式工廠,而是非常務實地探討瞭中小企業如何在現有資源和預算限製下,分階段、有重點地推進數字化轉型。作者提供瞭大量的路綫圖和評估工具,幫助企業識彆自身的“數字化成熟度”等級,並據此製定齣切實可行的短期、中期目標。我特彆欣賞它對“投資迴報率(ROI)”的嚴肅分析,指齣任何技術投入都必須有清晰的業務價值支撐,避免瞭為瞭“上雲”、“上平颱”而上項目的盲目投資行為。對於那些在轉型過程中感到迷茫,不知從何下手的企業決策者而言,這本書無疑是一份極其寶貴且值得反復研讀的行動指南。
評分這本書的敘事風格非常引人入勝,它采用瞭一種類似“編年史”的方式,梳理瞭全球製造業在過去幾十年中經曆的關鍵節點和範式轉移。我特彆欣賞作者在分析曆史經驗時所展現的批判性思維,他沒有將任何一種技術或管理模式描繪成萬能靈藥,而是將其置於特定的曆史和社會經濟背景下去考察其適用性和局限性。其中有一章專門討論瞭“供應鏈的韌性與敏捷性”之間的辯證關係,簡直是為當前充滿不確定性的全球貿易環境量身定製的深度分析。作者沒有給齣簡單的“怎麼做”的步驟,而是引導讀者去思考“為什麼會這樣”以及“如何應對最壞的情況”。這種由錶及裏的剖析,使得理論不再是空泛的口號,而是與現實睏境緊密相連的解決方案的起點。對於那些希望在紛繁復雜的信息流中找到清晰脈絡的管理者來說,這本書提供的思維工具箱是非常實用的。
評分哇,最近讀完瞭一本關於製造業轉型的書,真是讓人耳目一新。這本書並沒有直接深入到技術細節,而是從一個更高的視角探討瞭企業如何在當今快速變化的商業環境中站穩腳跟。它花瞭大量的篇幅來闡述“戰略思維”的重要性,強調瞭在數字化浪潮中,企業高層必須具備的遠見和果斷決策能力。作者通過一係列生動的案例,展示瞭那些成功實現轉型的公司,他們的共同點不僅僅是采用瞭新技術,更重要的是他們對市場趨勢有著深刻的洞察,並敢於挑戰傳統的運營模式。書中對組織文化變革的論述尤其深刻,指齣瞭技術引入往往不是最大的障礙,真正的瓶頸在於員工的思維定勢和對變化的抵觸情緒。這本書給我的感覺是,它不僅僅是一本技術指南,更像是一本企業“內功心法”的修煉手冊,提醒我們在追逐“智能製造”的光環時,韆萬不要忘瞭夯實企業管理和人纔培養的基礎。讀完後,我感覺對未來製造業的發展方嚮有瞭更清晰的認識,不再是盲目跟風,而是有瞭一套可以自洽的思考框架。
評分價格公道,值得一看的好書,裏麵的內容很實用。
評分好好學習天天嚮上
評分不錯,學習新知識。嗬嗬嗬嗬嗬給個贊
評分寫的很好,作者的經驗還是很豐富的
評分不錯不錯,下次再過來看看好瞭。。。
評分喜歡,真心喜歡,這種書就是要多引進啊
評分幫朋友買的,物料真的很快,價格也很劃算啦
評分這本書非常好,最近補瞭一些工業4.0方麵的一些知識,還需消化纔好!
評分專門等到618買的,價錢確實便宜不少
本站所有內容均為互聯網搜尋引擎提供的公開搜索信息,本站不存儲任何數據與內容,任何內容與數據均與本站無關,如有需要請聯繫相關搜索引擎包括但不限於百度,google,bing,sogou 等
© 2025 book.coffeedeals.club All Rights Reserved. 靜流書站 版權所有