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1、智能制造的數字化工廠規劃Page 2智能制造的數字化工廠的成熟度智能制造的數字化工廠建設案例內容提要Page 3在西門子成都工廠研發生產一件新產品，它都會擁有自己的數據信息。這些數據信息在研發、生產、物流的各個環節中被不斷豐富，實時保存在一個數據平臺中。而這座工廠的運行，是基于這些數據基礎，PLM（產品全生命周期管理系統）、NX（全三維參數字化設計和分析）、ERP(人財務）、MES（制造執行系統）、TIA（全集成自動化）及WMS供應鏈管理，全部實現了無縫的信息互聯，造就出了一幅透明的數字化工廠的畫面。智能制造的數字化西門子成都工廠質量物料供應生產計劃單線產能：2400 件/天過程數據 15 萬2、/天過程質量控制點 16點/件Page 4研發設計三維化把產品塞入電腦，采用參數化設計及虛擬仿真設計技術，打造技術引領的“零缺陷”裝備產品，滿足客戶定制化、個性化、多樣化和快速交付的目標要求生產智能化服務智能化管理智慧化把車間搬進電腦，采用精益流水線以及智能生產與檢測設備，建設數字化自動車間、立體智能物流體系和高效供應鏈系統把客戶建到電腦，通過信息互通、設備互聯、環境模擬、遠程監控，建立覆蓋全生命周期的服務大數據系統，為客戶提供全天候及時在線的設備與服務將西門子管理思想和管理模式融入到信息化系統之中，將行之有效的管理精髓固化到流程之中。通過全流程型業務驅動和全球供應鏈協同，構建記錄可追溯、風險3、預控、信息安全的穩健運作體系智能制造的數字化西門子成都工廠建設Page 5智能制造的數字化西門子成都工廠業務架構參考模板SIMATICHMISIMATIC 控制器SIMATIC IDENT工業識別系統 SIMATIC 分布式 I/OSIMATIC NET工業通信SIRIUS工業控制系統SITOP 電源SIMATIC 控制邏輯設計Automation Designer驅動技術博途軟件(TIA PORTAL)用于自動化任務的工程框架PROFINETPROFIBUSHARTAS InterfaceTEAMCENTERCollaborativePDMNX Product DevelopmentTECN4、OMATIXDigital ManufacturingSIMATIC 過程控制系統PCS 7SIMATIC IT 生產套件 SIMATIC IT智能套件COMOS工廠工程SIMATIC IT 研發套件ERPTECNOMATIX數字化制造TeamcenterPLM平臺NX&Simcenter產品開發SIMATIC WinCCSCADA 系統過程儀表與分析系統SIMATIC IT（MES軟件）制造制造執行行MOM 倉儲物流物流WMS 數據采集與數據采集與監視控制系控制系統工工業網網絡控制器和控制器和顯示示終端端PLC/CNC/MC/HMI識別和和設備驅動系系統TIA全集成全集成自自動化化基于模型全5、生命周期數字基于模型全生命周期數字孿生生 企企業資源管理源管理 工廠層現場層控制層操作層執行層服務研發 物流制造數據采集設備監控自動化控制人機交互銷售 供應裝備 產線 Page 6智能制造的數字化成都工廠軟硬件構成參考模板 ERP財務人力資源物料需求計劃采購管理主數據管理訂單管理 WMS數字化工廠與物流規劃廠外物流管理廠內物流管理出貨管理立式自動倉庫自動運載機具 MOM生產計劃與工單管理質量管理物料管理工業大數據生產過程監控生產文檔管理設備管理報表管理KPI和智能支持 Automation物料定位物料移動控制人機交互系統數據采集與監視控制系統智能設備網絡與通信系統 PLM基于模型參數化產品設計6、基于模型產品分析驗證基于模型的工藝基于模型的質量基于模型的在線協同基于模型產品設計規劃 基于模型主動服務基于模型的供應鏈管理Page 7工業2.X平臺軟硬件系統融合時代：實現軟件系統之間、軟硬件系統之間數據的互聯互通。工業3.X平臺工業4.X平臺1.智能化設計、分析2.基于三維模型的信息互連3.工業自動化系統4.傳感器系統5.驅動系統6.網絡結構及通訊產品7.工業大數據智能制造的數字化西門子成都工廠建設成熟度演變Page 8產品定義工藝方法及工時產能要求設備生產能力設施布局倉庫存儲策略設備故障率及緩沖區設置換班模式調度及控制策略優化工廠/設施利用率產能數據倉庫數據訂單生產順序工廠及生產線成本生7、產線利用率時間、節拍優化緩沖區優化托盤、小車利用率改善建立數學模型，利用真實數據（流程和訂單等）進行仿真試驗，在試驗基礎上得到真實系統壓力下的系統能力測算，優化西門子原有工廠，建設提供近似真實的參照，經過多年規劃和優化，形成平臺化、透明化及自動化工廠。工業2.X平臺工業3.X平臺工業4.X平臺智能制造的數字化西門子成都工廠建設成熟度演變Page 9 西門子工業平臺功能數字雙胞胎性能數字雙胞胎生產數字雙胞胎數字模型結構數字雙胞胎NXNXNXJTJTJTNX CADVis Mockup定義定義驗證驗證結構結構驗證驗證Vis Mockup機電機電仿真仿真NX CAE仿真分析仿真分析仿真模型驗證驗證評8、估評估LMS分析分析實實驗驗工廠模型NX CAMVis MockupTECNO數字雙胞胎數字雙胞胎數字雙胞胎數字雙胞胎編程編程&仿真仿真仿真仿真驗證驗證工廠和工廠和工廠和工廠和設備設備數字數字數字數字雙胞胎雙胞胎雙胞胎雙胞胎NX CADAPSMOMSCADA功能模型VR現實基于模型數字孿生是西門子成功打造數字化工廠的基礎Page 10西門子智能制造的數字化工廠建設模板被企業廣泛采納開放西開放西門子成都數字化工廠子成都數字化工廠北京工業4.0開放實驗室，融合關鍵技術西門子和同濟大學共同編寫19,818人次來人次來訪 1,907人次來訪 Page 11邁進工業3.X時代軟件與軟硬互聯，軟件與硬件互9、聯數字化方面：主要引入基于模型的參數化設計、分析、檢測及加工一體化，建立標準化和規范化的數字化三維設計和分析手段，以結構化工藝設計與仿真的業務流程，以知識和流程驅動的基于模型的數字化工廠，實現數字化車間生產運營管理，生產制造智能信息分析。自動化方面：主要引入制造（包括機加、前處理、裝配等工藝）柔性生產單元或產線等。智能化方面：建立工廠制造工藝知識庫和智能邏輯規則，在部分工藝設計實現智能化工藝，在部分制造柔性單元按照智能邏輯規則進行智能化生產，具備自主判斷工件類型進行加工制造。三環車橋和鍛造是復制西門子模板建設數字化工廠典范Page 12中集集團是復制西門子模板建設集團數字化工廠典范Page 110、3中集集團是復制西門子模板建設集團數字化工廠典范基于模型設計和分析基于模型工藝管理基于模型制造運營管理基于模型數字化孿生基于模型的模塊化設計基于模型數字化生產基于模型的數字化車間規劃數字化生產決策看板基于模型的CAE分析基于模型的數字化工藝鋼板切割成型焊接基于模型數字化工藝仿真Page 14智能制造的數字化工廠的成熟度智能制造的數字化工廠建設案例內容提要Page 15智能制造的數字化是工廠支持戰略運營的主戰略智能化數字化自動化Page 16通通過數字化工廠建數字化工廠建設實現生命周期生生命周期生態圈互圈互聯全全新新產品品開開發個個性性化化產品品定定制制客戶喜好選配需求性能需求客客戶需求信息需求11、信息過濾與分與分析析用用戶群群設計客戶制造服務基于模型虛基于模型虛擬用用戶體體驗基于模型基于模型產品品設計開開發客客戶網上網上定制定制產品品基于模型工基于模型工藝虛虛擬驗證可選模塊范圍內基于模型基于模型產品虛品虛擬驗證基于模型制造可行性基于模型制造可行性驗證基于模型展示虛基于模型展示虛擬定制定制提交提交訂單網網絡化化生生產組織在在線定制定制產品交付品交付Page 17供應商門戶供供應商商物料需求看板物料供物料供應商商物料需求看板外外協供供應商商物料物料庫拉動供料看板原物料原物料庫來料來料檢驗區區p檢測成品成品庫成品成品庫制造制造車間車間半制品半制品庫車間車間車間車間未來的智能制造的數字化工廠互12、聯模式終端用戶移移動終端端 互互聯網網新產品設計建議成熟/個性化產品需求p物料采購單p供應計劃供供應鏈原材料需求計劃分析分析驗證p分析試驗p訂單、物料p財務、人員計劃劃產品訂單p研發與工藝p工藝仿真產品開品開發個性化產品p生產排產排排產產品訂單產品明細/工藝標準p倉庫管理p成品配送倉儲p物料配送倉儲p生產數據采集p生產過程監控p生產計劃管理p計劃執行與調度p安燈系統p物料條碼化p關鍵物料追溯p產品質量管理p能源管理p先進裝備 生產工單（工藝標準）制造制造執行行生產實績反饋p外協配送倉儲生產計劃p物料領料倉儲p智能服務p經營決策營服及決策服及決策Page 18供應商門戶供供應商商物料需求看板物料13、供物料供應商商物料需求看板外外協供供應商商物料物料庫拉動供料看板原物料原物料庫來料來料檢驗區區p檢測成品成品庫成品成品庫制造制造車間車間半制品半制品庫車間車間車間車間未來的智能制造的數字化工廠KPI終端用戶移移動終端端 互互聯網網新產品設計建議成熟/個性化產品需求p物料采購單p物料供應計劃供供應鏈原材料需求計劃實驗驗證p驗證和路試p訂單、物料p財務、人員計劃劃產品訂單p研發與工藝p工藝仿真產品開品開發個性化產品p生產排產排排產產品訂單產品明細/工藝標準p倉庫管理p成品配送倉儲p物料配送倉儲p生產數據采集p生產過程監控p生產計劃管理p計劃執行與調度p安燈系統p物料條碼化p關鍵物料追溯p產品質量管14、理p能源管理p先進裝備 生產工單（工藝標準）制造制造執行行生產實績反饋p外協配送倉儲生產計劃p物料領料倉儲p智能服務p經營決策營服及決策服及決策關鍵績效產品銷量銷售計劃執行率客戶滿意度關鍵績效排產準確率生產計劃完成率關鍵績效交貨時間原料送達及時率來料批次合格率關鍵績效訂單交付周期單件生產成本關鍵績效產品質量合格率設備綜合利用率關鍵績效新產品研發時間產品設計完成準時率關鍵績效原料庫存存在時間物料送達及時率Page 19數字化工廠系統整體建設目標和愿景快速響應客戶定制化需求實現質量效益的持續改善設計 通過智能化、參數化的三維設計和仿真技術，實現快速定制化設計，并實現質量、成本和可制造性的優化打通從15、設計到制造的流程，實現基于模型的產品設計、工藝規劃、制造執行、質量檢測和閉環反饋 建立以精益文化為基礎的管理體系工藝 通過數字化工藝規劃和數字化工廠仿真技術，縮短生產準備周期，并實現生產周期和節拍、物流、設備能力的平衡和優化采購 通過協同計劃系統實現精益的生產、采購和物流管理，建立面向客戶訂單的準時制生產和物流拉動體系生產 通過ERP、MES和工廠/物流自動化系統的集成，實現一體化的計劃、執行、控制、數據采集和反饋，改善生產、設備、質量的可見性和響應速度通過大數據分析和挖掘實現質量、成本和效率的持續改善，更好為客戶服務 Page 20智能化工廠l智能產品/智能設計/智能工件/智能產線l涵蓋生產16、工藝及設備的數字化模型，根據需求，自行配置安全解決方案l動態市場需求/自組織工廠/自主移動式模塊化生產單元/CPS信息物理系統l智慧決策可視化工廠l只有信息可視才可管理可控l依據數據輔助管理決策l產品狀態(現在在哪，以某種狀態呈現)l生產透明化：進度透明/質量透明/物流透明/異常透明數字化工廠l產品數字化（CAD/CAE/CAM/PLM的集成，虛擬仿真技術，MBD模型的應用，l裝備數字化（PLC、伺服電機、傳感器，TIA，數控機床，自動化設備）l物流數字化（立體料庫/物流控制，虛擬產線物流仿真）l生產數字化：覆蓋計劃排程/質量管理/設備運行等全過程，虛擬產線及優化仿真20082008年年-2017、14-2014年年20172017年年-2019-2019年年20202020年年+20152015年年-2016-2016年年基礎信息化建設l機房l網絡、通信l私有云平臺建設l信息安全ERP（U8）/PDM/OA/一卡通/WMSERP(NC)/MES/PDM/報表系統/全系統集成ERP/MES/CRM/SRM/PLM/APS（高級排程）/移動化 大數據/移動化/電子商務/互聯互通/信息融合自動化，數字化，網絡化智能化，自組織，新生態數字工廠中長期信息化頂層規劃Page 21圍繞上述目標我們開展組織調研和初步分析活動類型活動子類型參與人數（單次平均）活動頻次信息化培訓信息化應用架構基礎概念培訓18、202信息化培訓信息化詳細方案培訓53信息化調研信息化組織和系統現狀調研103信息化調研信息化業務主管核心通點調研24信息化溝通信息化成果分步確認35核心業務數據分布在不同部門和單位，共享困難，對產品研發，工藝工裝設計，生產制造，產品測試與售后維修工作帶來不利影響PDM的應用功能和硬件及網絡平臺還停留在支持早期產品設計CAD數據應用的水平原有技術管理模式僅管理了研發項目的結果，沒有管理項目的實施過程。項目任務分配和監控不能進行實時互動沒有對產品設計規范，標準，經驗等產品研發設計知識的管理進行統一規劃，設計經驗的傳遞還依賴于設計人員的直接交流和溝通三維產品設計的應用功能及平臺還停留在支持早期三維19、零部件設計應用的水平BOM管理采用單一BOM管理，沒有區分研發/制造/采購對BOM不同需求工藝以CAPP方式編制，工藝包括零件制造工藝和裝配工藝為建立統一的工藝知識庫，工藝資源庫，無法與下游制造數據協同邊設計邊生產方式導致物料需求計劃難以在設計階段確定，設計人員的生產現場工作量較多機加工工藝數控編程，無法從系統里獲取三維數據，生成程序未納入系統管理工時、工裝數據未納入系統管理，依靠個人經驗完成，無法為將來排產提供準確數據目前質量管理狀況還是事后把關，數據的收集途徑分散，主要依靠人工操作，信息匯總十分困難；目前質量管控只能到過程和班組，還不能到項目，希望能實現項目相關的設備的測試和質量數據管理，20、以及出廠檢驗和測試報告等；目前工作僅僅停留在質量檢驗上，質量控制和質量保證基本沒有，員工的質量意識很好，但質量管理的方法少，統計分析工具缺乏；檢驗結果十分依賴檢驗人員的個人能力，缺乏必要的檢驗標準；質量信息查詢不便，質量文件沒有有效管理Page 22智能制造的數字工廠支撐軟硬件建設現狀及改善方向 ERP財務人力資源物料需求計劃采購管理主數據管理訂單管理 WMS數字化工廠與物流規劃廠外物流管理廠內物流管理出貨管理立式自動倉庫自動運載機具 MOM生產計劃與工單管理質量管理物料管理工業大數據生產過程監控生產文檔管理設備管理報表管理KPI和智能支持 Automation物料定位物料移動控制人機交互系統21、數據采集與監視控制系統智能設備網絡與通信系統 PLM基于模型參數化產品設計基于模型產品分析驗證基于模型的工藝基于模型的質量基于模型的在線協同基于模型產品設計規劃 基于模型主動服務基于模型的供應鏈管理Page 23構建基于模型互聯是實現數字工廠的全價值鏈骨干基于模型的工程基于模型的需求及產品開發基于模型的產品設計和成本管理基于模型的分析應用MBD-CMM基于模型的公差分析基于模型的生產基于模型的零件工藝基于模型的裝配工藝基于模型的工裝設計基于模型的加工基于模型的檢測檢驗基于模型物流生產及質量基于模型的字化服務管理基于模型的供應鏈管理基于模型基于模型驅動互互聯互通的互通的單一架構及數據源支持一架構22、及數據源支持環境境信息互通互信息互通互聯Page 24構建基于模型互聯是實現數字工廠的全價值鏈骨干Page 25基于模型的制造基于模型的制造基于模型的數字化支撐基于模型的數字化支撐基于模型基于模型的需求及產品開發的需求及產品開發標準及培訓標準及培訓基于模型試基于模型試驗、服務及供應驗、服務及供應商管理商管理實驗過程管理實驗過程管理實驗過程管理產品數據集成產品數據集成PDM+ERPPDM+MES生產制造生產制造需求及系統工程需求及系統工程需求收集需求管理需求跟蹤系統工程系統協同需求配置基于模型基于模型的開發的開發參數化產品設計基于模型產品開發仿真數據管理仿真分析公差分析產品制造成本管理工藝工裝工23、藝工裝數據管理數據管理工廠變更管理與XCAD集成管理圖文檔管理項目管理項目管理項目計劃基于模型的三維工裝設計向導式工裝設計向導式工藝設計基于特征的自動化編制二維設計標準項目組合管理工廠BOM管理三維設計標準人員技術培訓符合性管理零件加工編程虛擬機床仿真制造過程管理現場工藝應用基于模型的檢驗管理數字化車間工廠仿真產品或組件裝配仿真人機工程仿真數字化服務數字化服務電子維修手冊服務過程管理供應商管理供應商管理供應商關系管理供應商協同管理基于模型的數字化工廠系統建設內容Page 26MESERP人力資源管理物料管理財務管理生產計劃管理采購管理銷售管理全集成自動化售后服務、追溯、監控售后服務系統追溯系統24、監控系統計劃、物料主數據、生產BOM、工單、生產記錄供應商產量、物料消耗、物料主數據、備品備件設備狀態、參數、產品BOM、工藝指導生產BOM實際工藝數據產品BOM、工藝路線、QMSNXTeamcenterSimcenterNXTecnomatixSimcenterVSATEAMCENTEr基于模型的數字化系統與其他系統的融合Page 27適合工廠的數字化解決方案基于三維模型平臺基于模型專有數字技術基于模型一體化可配置參數設計基于模型一體化分析基于模型一體化工藝基于模型一體化MES半實物仿真基于模型一體化質量工藝仿真硬件及數據采集開放大數據操作系統集團化管理架構基于模型一體化工廠仿真基于模型一體化MRO多學科聯合分析大數字樣機1 12 2數字工廠體系經驗半實物仿真體系模塊化應用體系精益制造體系大量數字化工廠建設模板數字化工廠建設經驗綜合設計方法體系基于模型標準體系3 3