经济和技术的变化为全球制造业带来巨大的转型挑战，整个工业领域也正在经历一场制造业的变革。通过虚拟生产结合现实的生产方式，未来制造业将实现更高的工程效率、更短的上市时间，以及更高的生产灵活性。在西门子倡导的“工业4.0”时代，虚拟世界将与现实世界相融合。
2013年9月，西门子在德国之外的首家数字化企业——西门子工业自动化产品成都生产和研发基地(SEWC)落成并投入运营，这家工厂以突出的数字化、自动化、绿色化、虚拟化等特征定义了现代工业生产模式，并全面应用了Siemens PLM Software的数字化制造解决方案。近日，笔者参观了这座现代化的数字化工厂，并借机采访了Siemens PLM Software大中华区首席执行官兼董事总经理梁乃明和Siemens PLM Software大中华区售前技术总监方志刚。
Siemens PLM Software大中华区首席执行官兼董事总经理梁乃明
工业转型对数字化制造的诉求
当前，中国正处于“中国制造”向“中国创造”发展转型的关键时期。要实现“中国创造”，除了能够研发先进的产品，更重要的是要能够高效率地制造出高性能、高质量、高可靠性的产品。目前，CAD、CAE、PDM、ERP、SCM等信息技术在产品研发部门和生产制造部门得到了有效应用，装备技术水平也在大大的提高，而连接设计与制造桥梁的工艺环节则相对比较薄弱，数字化制造技术逐渐被企业应用。
数字化制造技术的产生只有十几年，但实践证明数字化制造技术能大大提升企业的制造能力。中国需要在保持工业增长的同时完成工业转型升级，数字化制造技术的应用将起到非常关键的作用。
CIMdata将“数字化制造”定义为一套支持设计和制造工程团队之间进行协同工艺规划的解决方案，它采用最切实可行的流程，允许访问包括工具和制造流程设计在内的完整的数字化产品定义，它由一系列支持工具设计、制造流程设计、可视化、仿真和其它优化制造过程所必须的分析活动的工具集组成。更广义的“数字化制造”概念则指将数字技术应用于产品的工艺规划和实际的制造过程中，通过信息建模、仿真分析和信息处理来改进制造工艺，提高制造效率和产品质量，降低制造成本所涉及的一系列活动的总称。
数字化制造的内涵可理解为DP4R，即数字化产品定义(Product)、数字化工艺流程规划(Process)、数字化工厂布局规划(Plant)、车间生产数字化管理(Production)和数字化制造资源(Resource)，这里的资源既包括数字化设备(比如数控加工中心、机器人等)，也包括工具、工装和操作工人。
在Siemens PLM Software的定义中，数字化制造是利用仿真工具、三维（3D）可视化工具、分析工具以及各种协同工具组成的集成化计算机系统，同时创建产品定义和制造流程定义的过程。数字化制造是由各种制造方案演化而来的，比如面向制造的设计（DFM）、计算机集成制造（CIM）、柔性制造、精益制造、以及对产品和流程设计协同要求更高的其它制造方案。
在Siemens PLM Software大中华区首席执行官兼董事总经理梁乃明看来，数字化制造正改变着商品的生产方式，并即将成为制造业发展新的动力。正是因为数字化制造技术对工业转型有着至关重要的意义，制造业将通过充分利用信息物理融合系统等手段，不断向“数字制造”转型。这一趋势和Siemens PLM Software的愿景是吻合的，Siemens PLM Software的解决方案将现实和虚拟的生产世界相结合，着力推动制造业未来的发展。其持续的创新能力、完整的产品线和丰富的行业知识，为“工业 4.0”的到来奠定了坚实基础。
图1 西门子工业自动化产品成都生产研发基地自动化生产线
梁乃明介绍，西门子工业自动化产品成都生产和研发基地(SEWC)是西门子在德国之外建立的首家数字化企业，这家工厂以突出的数字化、自动化、绿色化、虚拟化等特征定义了现代工业生产的可持续发展，是“数字化企业”中的典范。作为西门子工业自动化全球生产及研发体系中最新建成的一座‘数字化企业’，SEWC将最先进的数字制造技术带到中国。
Siemens PLM Software在工业4.0愿景中扮演重要角色
所谓“工业4.0”，即第四次工业革命。如果说第一次工业革命是以蒸汽驱动的机械化为代表、第二次工业革命是大规模生产及电气化为代表、第三次工业革命是以自动化/电子/IT软件为代表，那么第四次工业革命的关键词则是Cyber-Physical System。Cyber-Physical System的提出源自德国政府的一个战略项目，其目标是保持德国制造业的战略地位，并助力德国的教育与研发，为此德国政府组织了20多家德国企业、机构、大学共同参与，西门子是两家牵头单位之一。
Cyber-Physical System被普遍认为是下一代互联网的发展趋势，它不仅保留现有互联网的设备和系统，还将极大地拓展各种计算的应用范畴，彻底整合物理世界与信息系统，实现真正的互联互通与信息共享。对于德国政府而言，这一战略旨在解决城市化、网络化、工业市场发展所面临的挑战。
“对于‘工业4.0’这样一个愿景，还需要长时间的探索，而Siemens PLM Software在这一愿景下的定位，无疑是明确的。”Siemens PLM Software大中华区售前技术总监方志刚说，“通往工业4.0的必由之路是全面整合优化产品生命周期和生产生命周期，而Siemens PLM Software扮演着世界级实践者和全球领先的供应商两个重要的角色。”
方志刚介绍：作为“工业4.0”的实践者，Siemens PLM Software的解决方案包括NX、Teamcenter、Tecnomatix、Simatic、全集成智能化系统等在西门子工业自动化产品成都生产及研发基地(SEWC )进行了全面的应用。这些解决方案同样在德国的安贝格电子工厂进行了应用，安贝格还被冠以欧洲最佳工厂的殊荣。西门子工业集团IEC项目是Siemens PLM Software实践的另一代表作，2007年成立时，IEC项目是全球规模最大的数字化研发工厂项目，经过5年的分步实施，Siemens PLM Software的解决方案如今可以支撑100多个国家、超过1500个国外供应商、1200多名用户以及250多万零件的应用。“We use what we sell and we sell what we use”——是西门子差别于其他供应商的独特之处，也使得Siemens PLM Software解决方案有着更丰富的工业实践。
“作为工业软件产品供应商，Siemens PLM Software则积极投资于新产品开发和战略性并购，以提供无与伦比的西门子工业软件和PLM的产品组合。”方志刚说。
图2 Siemens PLM Software提供的工业软件和PLM的产品组合
方志刚指出：“经过持续的研发和一系列的并购，Siemens PLM Software目前的产品线非常完整，包括设计、制造、仿真和管理一体化的解决方案。面向数字化制造领域，则主要提供Tecnomatix、Teamcenter、NX CAM和CAM Express产品。Tecnomatix是一个综合性数字化制造解决方案产品组合，它将所有的制造学科与产品工程学联系在一起――从工艺布局和设计、流程仿真和确认，一直到制造执行；Teamcenter是世界上应用最广的PLM软件之一，Teamcenter将全球产品开发与制造组织中的人员与他们取得成功所需的产品和流程知识联系起来，不仅推动了创新，而且使生产更加高效；而NX CAM提供的一整套功能可以处理高速表面切削加工、多功能铣床车削加工以及5轴切削加工；CAM Express完整加工包则是一个全面的产品，用于5轴车床编程，包括多功能5轴车铣机床。它能够快速而精确地加工一系列车削件和铣削件，包括基于特性的定制零件。”
在采访最后，方志刚还介绍了Siemens PLM Software参与“两化融合”项目的成果。他说：“我们在参与清华大学牵头的两化融合国家战略研究时，与工信部、国资委信息中心等部门达成了一个共识：下一场信息技术革命将发生在工业领域，两化深度融合的推手则是工业软件。为此，Siemens PLM Software正积极推动工业行业的信息化及其标准，为数字化制造技术的推广奠定基础，并助力更为广泛的数字化企业的建设和普及。
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本文标题：数字化制造，助力“工业4.0”时代
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