西门子基于其在电气化、自动化和数字化方面的丰富经验，为离散行业和流程行业的数字化企业设计了大规模定制化数字化企业示范线。而其数字化作战理念贯穿于企业整个价值链的整合与数字化转型之中。在第63期【智能制造+V课堂】中，西门子（中国）有限公司数字化业务总监叶世珍为大家分享了西门子离散制造的数字化理念，体验了数字化制造的成果和一些实践数字化建设理念。分享嘉宾西门子（中国）有限公司华东区数字化业务总监叶世臻先生秉承“严谨、耐心、专业、卓越”的工匠精神，18年专注在一件事上。他是西门子数字化转型发展的奠基人，是奋战在企业信息化第一线的前锋，是既懂东方又懂行的具有丰富实践经验的专家。分享主题：西门子离散制造数字化概念演讲提纲1、西门子数字化制造系统介绍2、西门子数字孪生体3、以产品研发制造为场景体验数字化制造4、国内企业数字化建设实施思路主要目的与大家分享西门子在打造数字化企业方面的一些想法和实践。工业4.0目前只是一个愿景，实现起来还需要比较长的时间，而数字化是工业4.0的必由之路。我制作了几张胶片并做了一些解释。上图列出了数字工厂和智能工厂（工业4.0）的一些最基本的特征。对于智能工厂来说，最典型的特征之一就是可以满足个性化需求的大规模定制（customizedUnrestrictedmassproduction），既能满足个性化需求，又能以低成本快速交付。要实现这样的愿景，我们需要看相关技术的发展水平。就目前的软硬件技术而言，数字化是指日可待、触手可及的。当然，数字化工厂的建设不是一蹴而就的。他能给数字工厂带来什么？我们总结为四个字：“快乐安全”。这也是市场对制造业的要求。一是快，即新产品的设计、开发和上市速度将大大加快。第二是工作。直观地说，大家耳熟能详的一个词就是柔性生产。例如，汽车厂的一条生产线几乎同时生产不同型号的汽车。颜色，后者是另一种型号。三是好，就是说能够做到完全的质量控制和服务。第四个是节约，就是提高资源的利用效率，比如能源，比如设备的利用率。这张图是为了强调我们的一个观点。就是实现数字化，实现整个价值链的数字化，只有这样才能保持企业持久的竞争力。在工业4.0的白皮书中，有横向集成、垂直集成和端到端集成三种描述。所谓横向整合，是指整个供应链的整合；垂直整合是指从产品概念设计到制造的全过程，也就是说，从你的设计室到车间现场的管理系统是无缝集成的。***端到端集成是指从产品开发到服务生命周期或整个增值链的集成。西门子数字化企业的核心观点之一是实现从产品开发、制造规划、制造工程、实际生产到售后服务的整个价值链的数字化和无缝集成。即形成一个完整的企业数字化模型，或者更流行的概念叫数字孪生。企业的数字化模型（DigitalTwin）一般被认为由三个主要部分组成。一是产品的数字孪生体，也就是说要建立企业模型，首先要建立产品的数字化模型。第二个是流程的数字孪生。现在大部分企业已经实现了数字化设计或三维设计，但往往只是在形状和尺寸上，但数字孪生实际上应该包括产品的材料、生产工艺、工装、质量等。信息等等，使产品模型成为活细胞，而不仅仅是图形。三是设备（产线）数字孪生，即工厂所有设备、产线也都是数字化、活体化，这只是实现闭环制造的前提。***这三种模式融合在一起，成为整个企业的数字孪生体。然而，要实现这三种模式的融合并不是那么容易。这里需要强调的是，形成一个非常非常强大的企业主数据平台。也就是说，你所有的产品、流程、设备等的数据信息都应该在同一个平台上产生，方便数据的相互流动和利用。所以我们特别强调，建设数字化企业，需要建立主数据平台。刚才主持人说西门子积累了十多年的经验，还是经过十多年的布局和投入。自收购UGS以来，西门子逐步开发了企业级协作平台teamcenter。这个平台可以连接所有的Stakeholders，也就是说，它是一个非常强大的协作平台。任何设计、产品工艺等方面的变更，都可以通过平台通知相关方做出相应的变更，包括供应商和其他相关方。比如在汽车厂，我们的平台在汽车厂应用很广泛，我们的市场占有率是最大的。现在一个车厂，比如奔驰，要设计一款新车型，它的配套厂商，比如设计汽车的线束，他会要求配套厂商在同一个平台上工作，至少能够传输相同数据格式的文件，或teamcenter可以接收的格式的文件，任何更改都会同步。也就是说，实现了高效率，实现了错误少的设计。下面我想用一个案例来说明我们所谓的数字化企业是怎么回事？我刚才强调了，我们要把数字化贯穿到整个生命周期的整个增值链。我们把增值链分为五个部分：第一部分是设计。我们以西门子工控机为例。我们使用NX3D设计软件。通过使用NX进行3D设计，NX还有很多仿真和验证软件。所谓CAE或者CAM软件，这个图右边是工控机设计完成后，我们要做机箱发热的仿真验证。这是迈向产品数字双胞胎的第一步。数字化的好处是可以减少研发的时间和成本。如何减少呢？过去，往往是在设计完成后，做几个样机进行测试。测试完成后，进行设计修改和调整，然后制作原型，然后进行测试……但是数字化之后，我们在计算机中完成前几个步骤，使用软件来模拟、验证和迭代你的设计。也就是说，不需要真实的物理输入，大大节省了验证的时间。第二步是产品生产计划和流程。产品的数字模型应包括制造过程。当工艺确定后，我们还可以使用我们的模拟软件进行验证，包括人机工程模拟、设备单元、生产线模拟和虚拟调试、全厂物流模拟。这也可以降低设备的试制成本和周期。西门子的仿真软件叫Technomatics和MCD。西门子PLC和DCS还具有仿真和虚拟调试功能，可以与西门子数据软件交互集成。比如你设计一个机器人机器，设计完成后，软件可以直接转换成PLC程序。开玩笑，说不定以后就不需要PLC编程工程师了。反之，当PLC程序编译完成后，可以直接使用PLC仿真软件运行测试，无需购买PLC。上图为MCD设计的机器。PLC程序指挥着机器的运动，及时发现机器设计和工作程序中可能存在的问题并及时解决。***生产中。实体车间建立后，我们现在要做的一件事就是生产管理和生产线的整合。为什么我们需要整合？这是数字化最基本的要求之一，实时数据实现闭环制造，MOM大家都很熟悉。它曾经被称为MES。现在，加上APS等一些功能，就变成了一个制造管理系统，而不是一个简单的生产执行系统。我们认为这是一个中心环节，也就是说可以把你的设计图工艺清单变成生产线上的生产工艺。西门子强调将生产线的所有动态过程与您需要的生产过程完全集成，即所谓的全面集成。通过MES，主数据和产线的需求，以及产线实际状态的反馈，如质量数据等信息，形成闭环的制造流程。从整个生产流程来看，我们已经基本完成了数字化制造。我们稍微总结一下，就是说，从一个产品的设计到它的工艺设计、产线设计、产线运行、运行过程中产生的数据反馈到设计过程端，这形成闭环制造。数字化制造也可以理解为制造过程可以在计算机中进行，真正的生产只是在计算机中完成一个完整的复制过程，即数字孪生体。在数字化制造的最后一步——制造云中，西门子的产品叫做Mindsphere，是一个工厂数据服务平台。西门子的制造云就是提供一个大数据平台，大家一起开发APP，类似iOS，大家开发各种好用的APP，放到这个平台上使用。这里我们回顾一下刚刚提到的案例解读，也就是西门子的数字化理念和它可以提供的产品。它被称为协作平台，以形成企业的数字模型或数字双胞胎。拥有这样一个数字化模型的意义在于提高企业的创新能力，主要是说利用公共数据和数据流可以加速你的新产品开发。第二是西门子的CAD、CAE、CAM和仿真软件，还有它的MES，或者说MOM这些软件系统。西门子软件基于通用数据平台，这是我们的优势。您可以使用不同的软件和平台来实现不同的功能。比如使用A公司的设计软件、B公司的MES、C公司的自动化产品等，实现集成的难度相对较大，最终可能形成信息孤岛。第三个就是我们刚才提到的云，云是一个特别热门的话题。目前很多公司都在做云，包括阿里、谷歌、亚马逊都在做这样的云，但更多的是商业应用，在以设备维护和工厂运营数据为主要对象的云中，西门子的Mindsphere主要关注在这个方向上。最后一个是额外的，但也非常重要。因为数字化必然会带来外部网络连接，信息安全方面的风险也会随之而来，所以工业网络和信息安全也是我们关注并可以提供解决方案的重要内容。剩下的时间，我将给大家简单介绍一下如何体验数字化制造。我们在成都有一家生产PLC和工控机的工厂。目前，我们认为这是一个相当数字化的工厂，我们可以看到刚才提到的一些主要因素。欢迎大家前来参观。我们还有一个选择，就是6月初在北京西门子中心建设一个数字化企业体验中心。我们将在这个体验中心有一条示范生产线。当然，这并不是一条实际生产交付给客户的产品的生产线，而是一条生产密封件的模拟生产线。印章分为三部分，一是章身本身，在章身上刻有文字；二是纽扣，本来是圆柱形的材料，可以根据您的要求设计成不同的尺寸和形状，现场加工。另一种是封面作为包装步骤，体现整个制作过程。上图大家可以看到，左上方是料仓，由机器人自动拾取，然后通过右边的传送带送到各个工位。两个绿色部分分别是两台加工中心和两台机床，用于加工和雕刻。这是真正的处理。我们的生产线在去年的上海工博会上展出。那时候功能还不是非常非常完善，但是在实际运行中。然后我们还设置了一些自动检测，标记，按钮和章体组装，完成包装和发货。这些技术环节基本可以涵盖一般制造企业的一些常用工艺流程。在整个过程中，我们在每个站点都设置了一些显示屏。在这些人机界面上，你可以看到一个订单从开始到结束的每一步，你在做什么，等等，所有的流程。同样的，在大家看到的图片下面，我们也做了一些画面，让大家更直观的看到刚才说的产品生命周期的五个阶段中的每一个过程。当您下订单时，我们将看到三维图形。当你确认图形无误后，他就会开始安排生产。后续过程几乎是全自动的。在体验中心，我们还会有其他具体功能软件的演示等等。届时，欢迎大家来北京参观。***分享如何建设数字化工厂，我们通常建议先做一个完整的数字化工厂规划。这张图展示了我们总结的关于数字化规划的一些关键点或过程。我们把它分成七个部分。第一部分是愿景和标杆。最高管理层必须有一个方向和目标，如生产能力、质量规划等愿景。然后按照这个愿景和一些更先进的工厂进行一些对标，比如西门子的成都工厂。然后，通过生产过程的设计，形成一个数字化的蓝图，即可以初步体现整个信息架构。当然，对于一个新工厂来说，在具体设计的时候，会涉及到包括物流在内的整个布局，西门子的Technomatics仿真软件可以提供帮助。然后是自动化生产线的概念设计。然后遵循信息架构。我们认为数字化是一个渐进的过程。因此，规划完成后，需要设计实施路线图。好吧，我拍的最后一张照片是为了让大家对我们为客户制定的实施计划，包括路线图，蓝图等，是什么样子的有一个印象。简而言之，我们要强调的是，先规划，先设计，我们应该在这里多花点时间想清楚再做。当然也不是100%清楚，在执行过程中总会有一些调整。.点此阅读作者更多好文
