西門子工業4.0:數位化工廠的廣闊前景

2020-12-13 OFweek維科網

  「工業4.0創新實驗室」融合了PLM、MOM和TIA三大軟體技術,結合第三方製造與檢測硬體設施,以數位化方式實現和管理流程規劃、產品設計與仿真、生產線仿真、虛擬調試、機器人控制、數位化的質量控制等,並通過遠程協作實現生產製造流程的無縫銜接。

  西門子在工業4.0和智能製造的最新動態讓我們看到,數位化工廠在今天已成為現實。

  《中國製造2025》進程中的數位化創新

  如果盤點企業信息化最新趨勢,數位化轉型無疑是2016年的最強音,尤其對於中國製造業企業而言,數位化的技術和理念正帶來顛覆式的變革。

  談到數位化,我們會想到《中國製造2025》和工業4.0兩個最重要的概念。《中國製造2025》,是中國政府實施製造強國戰略第一個十年的行動綱領,和「網際網路+」相同,都是關乎國計民生的最重要的議題。可見,製造業在我國經濟體系中佔有不可替代的地位。

  至於「工業4.0」,更不難理解。第一次工業革命從第一臺蒸汽機的誕生開始;第二次則源於工業產品的大規模生產;第三次是工廠的自動化;第四次就是我們今天在提及的數位化或者智能化。如果認真觀察每一次工業革命的變化,我們會發現:每一次工業革命之間的時間越來越短,產品越來越複雜,速度越來越快,這是新技術帶來的力量。

  回歸製造業本身,不管任何行業或者任何企業,速度、靈活性、效率、質量以及產品安全等,都和我們息息相關。因為沒有速度、效率、質量,在今天這個面向全球競爭和開放的環境裡,我們根本無法生存。這也是西門子為何要進行數位化創新的根本原因。

  從數字製造走向智能化製造

  那麼,在《中國製造2025》以及工業4.0進程中,西門子到底如何幫助製造業進行數位化轉型?西門子工業軟體全球高級副總裁兼大中華區董事總經理梁乃明,重點介紹了「數位化雙胞胎模型」以及Teamcenter協作平臺帶來的價值。

  我們都知道,Siemens PLM Software隸屬於西門子,是全球領先的產品生命周期管理(PLM)軟體和生產運營管理(MOM)軟體、系統與服務提供商,擁有超過1,500萬套已發售軟體。也就是說,西門子不僅是一家軟體企業,還是一家製作業企業。西門子不僅生產PLC、醫療設備,也做風電,還有燃氣輪機以及各種各樣的工業產品。利用西門子整個製造工藝環境,該公司可以提供從設計到測試、仿真、排產,以及執行和售後服務等所有環節的解決方案,只有把涉及產品全生命周期管理的信息全部串聯,才能在確保質量的前提下,實現更加高效、靈活、安全的目標。

  可以說,從自動化到智能化,再到今天的數位化,不僅是技術的升級與優化,更是西門子人心歷路程的印證。尤其是數位化雙胞胎模型,它將把西門子甚至是整個製造業的發展推向一個新的頂峰。

  一、對於工藝規劃和仿真環節來說, 數位技術可以幫助企業提高工作效率。比如在零件工藝和數控編程中,我們可以利用數位化工作包提高零件工藝規劃效率,並與車間生產執行無縫連接,進行數位化的數控程序管理。而在裝配工藝中,我們可以用數位化製造工藝進行規劃,利用數位化技術(Teamcenter Manufacturing&Easy Plan)定義製造工藝的數位化雙胞胎。最終將設計與製造緊密聯繫起來。在實踐中,我們要通過數位化的3PR模型思考問題,多問幾個為什麼,我們製造的是什麼?如何製造?製造過程中需要哪些資源?要在哪裡加工?確認無誤後,最後下發電子作業指導書。

  二、對於生產控制和執行來說,企業的協作能力得到徹底的改變。我們可以利用機器人仿真實現創新,用Process Simulate定義機器人製造工位的數字雙胞胎,讓機器人操作滿足生產周期的需要。另外,可以利用生產線虛擬試運行來實現創新。比如在Process Simulate仿真環境中,將控制硬體連接到數位化的生產單元。這樣做的好處是,即使在生產設備還不可用的情況下,就能在辦公室中完成各項測試任務,驗證整個生產系統。有助於企業更快速、更平穩地過渡到產品生產線階段。

  三、對於零件生產環節來說,數位化技術帶來了跨越式改變。我們可以通過三維列印和混合製造的形式進行零件製造。新技術開啟了加工製造的新天地,實現更加自由的設計和更少的製造約束;同時,減少企業創新成本,更快的交付最終加工的產品。因為數位化雙胞胎技術使複雜產品的加工製造過程簡化成為一個單一生產流程。

  四、檢測和分析環節則更能嚴把產品質量關。當車間製造質量實現數位化後,我們可以通過手工檢測和自動化檢測,把控好製造質量數據和規劃,並上傳至符合數位化雙胞胎策略的DPV平臺。

  五、在裝配和檢測環節中,我們可以把BOP執行延伸到裝配流程和複雜製造中去,可以支持電腦、平板電腦、智慧型手機、智能手錶或者谷歌眼鏡等設備,在正確的時間為正確的用戶提供正確的電子作業指導書,可以跟蹤工具使用、時間和出勤、工作進行、物料狀態等。還可以捕獲、記錄和上報質量缺陷。在Teamcenter中,我們可以基於BOM和BOP創建設計和工藝FMEA,並使用數位化雙胞胎創建任何類型的FMEA,創建可視化的功能及實效結構網絡,最終把質量缺陷關聯到FMEA和數位化流程,以實現企業質量管控。

  如果說,數位化企業是實現「中國製造2025」與工業4.0的必由之路。西門子則以其「數位化企業軟體套件」和持續不斷的創新精神,助力中國製造業提升競爭力,推動實現中國製造2025的偉大願景。

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