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未来已来:数字主线如何重塑工业机械行业转型升级

2024-09-04e-works 黄菊锋

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数字主线作为近年来兴起的、更具战略性的制造业数字化转型虚实融合技术,提供了极为高效的方式来创建新产品和高效生产,可以缩短研发周期并实现研制一次成功,被认为是处理当今产品复杂性唯一可能的方法,正重塑着工业机械行业的数字化转型升级。
       在数字经济的大潮下,数字化转型已深入各行各业,工业机械行业亦站在了这场变革的风口浪尖。面对竞争日趋激烈的市场环境,工业机械企业不仅要持续创新产品,以满足多样化的市场需求,更要应对集成、成本、品质、高效、商业模式创新等诸多方面的复杂性挑战。据相关数据分析预测,在工业机械行业,与2020相比,欧洲公司的燃料成本增加4倍;2030年,30%的劳动力可能会被智能机器人取代;未来2年内,全球最大的公司将有57%采用有碳定价。

       数字主线作为近年来兴起的、更具战略性的制造业数字化转型虚实融合技术,提供了极为高效的方式来创建新产品和高效生产,可以缩短研发周期并实现研制一次成功,被认为是处理当今产品复杂性唯一可能的方法,正重塑着工业机械行业的数字化转型升级。

数字主线:以最短最有效的方式打造数字化企业

       对于数字主线,业内有一个形象的比喻:如果把产品全生命周期的数据和信息比喻为一颗颗散乱的珍珠,那么将这些珍珠串起来的链子,就是数字主线。

       即数字主线是一种连接数据流的信息框架,可以将产品全生命周期的各种数据高效整合,形成贯穿全周期的统一数字模型,并通过将各模型/数据基于特定的业务规则有机衔接起来,建立面向产品全生命周期的数字化网络,从而为企业中不同的角色或系统,提供与产品有关的完整的、一致的、准确的信息。

       而在西门子看来,数字主线是基于特定业务工作流的数字化旅程的地图,它结合企业的具体需求,提供最短、最有效的数字化方法,来创建新产品和实现高效生产,有助于打造数字化企业。

数字主线提供最短、最有效的数字化方法创建新品和高效生产

数字主线提供最短、最有效的数字化方法创建新品和高效生产

       自2007年以来,西门子就一直致力于现实世界与数字世界的无缝连接,并将数字主线和数字孪生作为其数字化转型战略。在西门子的数字化体系中,通过数字孪生实现现实世界与数字世界的闭环优化;通过数字主线,使组织能够连接各种资讯来源,实现全面的数字化监控、追踪和管理,当这些数据自由流动时,还支持产品开发周期每一步的自动化和改进工作,可追溯和标准化。

       而为了帮助制造企业更高效地落地数字主线应用,西门子基于强大的工业软件生态链和技术储备与经验积累,结合各行业的特定需求,建构了面向各行业的专业数字主线解决方案。针对工业机械行业,西门子推出了六大落地解决方案。

六大数字主线,加速工业机械行业数字化转型升级

       当前,工业机械产品的复杂性日益增加,通常涉及多个子系统,涵盖机械、电子、液压、软件等多个学科领域,对企业传统管理模式提出了全新的挑战,包括各种软件工具的综合应用、产品数据的集成共享、产品知识的统一管理、业务流程的统一监控、研发资源的统一调度、多学科团队的协同优化等等。

       另外,客户对机械产品的需求日益多样化、个性化,如何将大规模客制化转化为竞争优势?新兴技术的快速发展与广泛应用,为机械制造业带来良好的机遇同时,也对企业提出了更高的要求,如何通过新技术的应用,提高产品可靠性和生产效率,创新商业模式,实现可持续发展?也是机械企业需要考虑的问题。

基于Siemens Xcelerator的工业机械数字主线

基于Siemens Xcelerator的工业机械数字主线

       针对以上问题,西门子推出了六大工业机械数字主线解决方案,覆盖产品设计、生产规划、生产工程、生产执行及服务等业务领域,具体包括:

       ●加速产品推出

       为更快地满足客户个性化的需求,西门子将数字主线解决方案的能力重点聚焦于产品生命周期管理、机械产品设计、按订单配置与设计(CTO和ETO)、成本管理、品质管理。其中,西门子按订单配置与设计功能提供了订制化工程化能力,CTO允许企业根据客户需求灵活配置产品,实现高效生产;ETO则支持工程项目的个性化设计和制造,确保符合复杂技术规格要求。此外,还结合了如虚拟仿真、自动化流程等数字化技术,提高了生产流程的灵活性和效率,使企业能够更好地满足市场变化,加强产品竞争力。

按订单配置和设计

按订单配置和设计

       ●先进机械工程

       面对工业机械产品复杂性的日益增加,西门子提供产品生命周期管理、机械产品设计、机械自动化工程的Xcelerator业务组合。西门子多学科设计方案可以帮助企业快速交付产品,同时追踪整个开发过程中的变化,其优势包括单一资料模型(捕捉电气、气动、液压原理图和机械设计的单一资料模型);协作(所有学科在单一环境中工作,并使用促进模组化、实施标准和检查设计完整性的工具);机电一体化设计(跨领域设计支持向机电一体化产品设计发现到改变新产品的设想方式)。还提供虚拟调试以减少生产启动时间。

       ●智能性能工程

       西门子智能性能工程数字主线方案重点聚焦在性能工程、机械自动化工程、边缘、物联网和生命周期分析,能帮助设计团队、分析师、生产测试团队和服务工程师之间共享资讯的流程自动化,并以有效的方式为机器制造商评估产品变化能力和限制,让机器的可靠性在更广泛的操作场景下验证。

       如:性能工程方案可在建立物理原型之前,更快速测试数字概念;一维系统模拟,能在多学科下优化系统,并提供闭回迭代式验证,还提供整合的设计和模拟解决方案,让设计工程师能立即迭代和验证其设计的性能目标;自动化分析工作流程可通过设计空间探索驱动多实体场仿真,更快确定设计替代方案并加速产品开发流程。

       ●数字化零件生产

       西门子数字化零件生产数字主线方案利用自动化程序设计和加工流程,帮助企业提质增效,实现从制造工程到工厂的无缝连接,主要涵盖:生产计划与排程、增材工程与制造、模具和零件制造、品质管理。

       例如,通过整合的CAD CAM系统,能对各种CNC工具机进行编程,并支持用于高生产率加工作业的先进刀具路径技术,还提供增材制造、工业机器人加工等先进技术能力;整合零件制造工序PMI,通过基于特征的加工实现NC程序自动化;利用适用于各种机器和配置的1000多个后处理,包括高精度模拟,实现CNC程序自动化,并减少生产中的错误。

       ●智能制造

       如何应对日益复杂的生产技术挑战?西门子智能制造数字化主线解决方案通过将物联网报告和分析、智慧行为修改、服务-客户-机器协调建置到企业的机器中,利用单一事实来源,优化生产,并与供应链、业务系统和品质计划保持一致。如基于制造工艺管理进行相关生产模拟的数据串联,同时连接实际生产过程,透过制造运营管理和物联网达成的闭环优化和即时监控的生产数字孪。该方案重点关注的能力是制造流程规划、产线自动化工程、制造执行管理、品质管理、生产数字化服务等。

西门子智慧制造数字化主线

西门子智慧制造数字化主线

       ●服务生命周期和分析

       健康的服务运维有助于机械设备商从运行设备中获得洞察,推动产品持续改进,并增加服务收入。西门子服务生命周期和分析数字主线解决方案以现场控制、边缘计算、IIOT即服务、低代码平台,构建了即时追踪营运绩效的解决方案,其主要能力为整合数据收集,分析和报告功能,以实现企业绩效最大化。该系统包括传感技术、物联网装置和云端运算,实现实时数据监控和预测分析。通过大数据处理、人工智能技术,提供即时见解,协助企业迅速做出关键决策,同时通过低代码开发,可客制化报告,和视觉化工具,能够清晰了解生产效率和能源等使用方面的关键绩效指标,促使企业更灵活的应对变化。

西门子服务和生命周期分析数字主线

西门子服务和生命周期分析数字主线

       在企业数字转型过程中,数字主线是打通信息链路、打破孤岛、提升协作效率的关键。在工业机械行业,西门子提供了极其完整的数字主线解决方案组合,从机器产品概念创建、设计和验证开始,到生产规划、制造,品质和运营管理及服务运营的整个生命周期;还通过Xcelerator业务组合的各种解决方案,个性化地满足客户和行业特定的需求,帮助数据驱动的企业持续改进产品和生产,加速数字化转型落地。
责任编辑:程玥
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