西门子凭借在电气化、自动化和数字化领域的丰厚经验，针对离散行业和过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，且它的数字化实战理念贯穿了企业整个价值链的整合及数字化转型。第63期【智造+V课堂】，西门子(中国)有限公司数字化业务总监叶时针和大家一起分享西门子离散制造数字化理念，体验数字化制造成果以及数字化建设的一些落地思路。
分享嘉宾
叶时针
西门子(中国)有限公司华东大区数字化业务总监
叶时针先生秉承“严谨、耐心、专业、精益求精”的匠人精神，用18年的时间只专注做一件事。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前线的大前锋，是既东业务又熟知专业的拥有丰富实战经验的实战专家。
分享主题
西门子离散制造业数字化理念
演讲大纲
1.西门子数字化制造体系介绍
2.西门子数字化双胞胎
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的落地思路
原文实录
原文实录context：
今天主要是想跟大家分享一下西门子公司对于建设数字化企业的一些思路和做法。工业 4.0 到现在为止还只是愿景，需要一个相对较长的时间才能实现，而数字化是走向工业 4.0 的必经之路。我做了几页胶片，并做一些解读。
上图列举了一些数字化工厂和智能工厂(工业 4.0)最基本的特征。
对于智能工厂，一个最典型的特征就是能满足个性化需求的大规模定制(customized Unrestricted mass production)，既满足个性化需求，又能低成本快速交付。要实现这样的愿景，需要看相关技术的发展水平。而就目前的软硬件技术来说，实现数字化是可望而且可及的。当然，建设数字化工厂同样不是一蹴而就的。数字化工厂他能带来什么呢?我们总结了四个字：“快活好省”。这也是市场对制造业的要求。
***个是快，也就是说新产品的设计、开发和市场导入会大大加速。
第二个是活，直观的说大家很熟悉的一句话是柔性生产，比如说现在车厂一条生产线上可能会生产不同型号的车，几乎是在同时，可能前一辆是这种车型，那种颜色，后一辆是另外一种车型。
第三个是好，也就是说能够实现完整的质量控制和服务。
第四个是省，也就是提高资源的利用效率，比如能源，比如设备的利用率等。
这张图片是想强调我们的一个观点。就是实现数据化，是要实现全价值链的数字化，也只有这样才能保持企业的持久的竞争力。
在工业 4.0 的白皮书中，有三个描述，叫横向集成，纵向集成和端到端的集成。所谓横向集成，就是整个供应链的集成;纵向集成，是指从产品概念设计一直到制造出来的整个过程，也就是说从你的设计办公室一直到车间现场的管理系统是无缝集成的。***一个端到端的集成是指产品的研发到服务全生命周期或者叫整增值链的集成。
西门子对数字化企业的一个核心观点是要实现从产品研发、制造规划、制造工程、实际的生产一直到售后服务，全价值链的数字化，并做到无缝集成。即形成完整的企业数字化模型，或者比较流行的概念，叫做数字化双胞胎。
企业的数字化模型(数字双胞胎)通常认为有三个主要的部分组成，一是产品的数字双胞胎，也就是要说建立企业模型的话首先要有产品的数字化模型。二是工艺的数字双胞胎，现在大部分的企业都已经实现了数字化设计或者是三维设计，但是往往只是外形尺寸上的，但数字化双胞胎实际上还应该包括这个产品的材料，生产工艺，工装，质量信息等等，使产品模型成为活的细胞，而不仅仅是图形。三是装备(产线)的数字双胞胎，也就是说工厂的所有设备、生产线，也是数字化的，也是活的模型，只是实现闭环制造的前提。
***这三个模型集成在一起就变成了整个企业的数字双胞胎。但是要实现这三个模型的集成，其实并不那么容易，这里需要特别强调的是形成一个非常非常强大的企业的主数据平台。也就是说你所有的产品的工艺的装备等等这些数据信息应在在同一个平台上产生，这样才有利于数据的互相之间的流动和利用。所以我们特别强调要建设一个数字化企业，需要建立一个主数据平台。
刚才主持人说西门子积累了十几年的经验或者说经过了十几年的布局和投入，西门子自从收购 UGS 以后逐步逐步发展了一个企业级的协同平台，叫 teamcenter，这个平台他可以连接所有的相关方，也就是说他是一个非常强大的协同平台，有任何设计产品工艺等等方面的改变，都可以通过平台去通知去相关方做相应的改变，包括供应商等等相关方在内。比如说汽车厂，我们这个平台在汽车厂的应用是特别广泛的，我们的市场占有率是***的，现在一个车厂，比如说奔驰要设计一辆新车型的时候，他的配套厂商比如说设计一个汽车的线束，他会要求配套厂商在同样的平台上工作至少要能传送相同数据格式，或者是被 teamcenter 能接收格式的文件，能够任何的改变都会被同步。也就是说实现高效率，并且几乎没有差错的设计。
接下来我想用一个案例来说明，我们这个所谓数字化企业大概是怎么回事?刚才已经强调了我们是要把数字化贯穿到全生命周期的整个增值链当中，我们把增值链分成五个部分：
***部分就是设计。我们以西门子工控机为案例。我们使用 NX 3D 设计软件。通过使用 NX 做三维的设计，NX 还有很多仿真和验证的软件。所谓的 CAE或者 CAM 软件，这个图的右边就表示我们在工控机设计完成以后，做机箱发热的仿真验证。这就是产品数字化双胞胎的***步。数字化的好处是能够减少研发的时间和成本。怎么减少?以前往往是把设计完成后先制作做成几个样机进行测试。当测试完成以后，进行设计修改和调整，再做样机，再测试…,但数字化以后，我们是在电脑里面完成前几步，利用软件来进行仿真，来校验来迭代你的设计。也就是说你不需要真正的实物投入，并大大节约了验证的时间。
第二步是产品生产规划和流程。产品的数字化模型应该包括制作工艺。当工艺确定后，同样可以用我们的仿真软件做验证，包括人体工程学的仿真，装备单元、生产线仿真和虚拟调试，及全厂物流的仿真。这同样可以降低设备的试制成本和周期。
西门子的这个仿真软件叫 Technomatics 和 MCD, 西门子 PLC 和 DCS 同样有仿真和虚拟调试功能，并且可以和西门子的数据软件交互集成。举个例子说，你设计了一个机器人的机台，设计完以后，软件就能直接转换成 PLC 的程序。开个玩笑说，以后也许 PLC 的编程工程师都不需要了。同样反过来，当 PLC 的程序已经编完以后，不需要采购 PLC 就能用 PLC的仿真软件直接去运行测试。上图是 MCD 设计的机台，PLC 的程序在指挥机器的动作，以便及时发现这个机器设计和工作程序上可能存在的问题，及时解决。***在投入生产制造。
当物理的车间建立起来了以后，我们现在要做的一件事情就是生产管理和生产线之间的集成，为什么要集成呢?也就是数字化的一个最基本的要求，要有实时数据，实现闭环制造MOM 大家很熟悉，以前叫 MES，现在增加一些比如说 APS 的这些功能，变成一个制造管理系统，而不是简单的生产执行系统。我们认为这是一个中枢环节，也就是说能够把你的设计图纸工艺清单变成生产线上的一个个的制作过程。
西门子比较强调把生产线所有的动态过程和你要求的生产工艺完完整整的结合起来，所谓全集成。通过 MES 把这个主数据的要求和生产线，以及生产线的现实状况的反馈，比如说质量数据等等这些信息的反馈，形成了一个闭环制造的过程。从整个生产过程来说我们就基本上已经完成了数字化的制造，回过来在稍微总结一下，也就是说从一个产品的设计它的工艺设计，生产线的设计***到生产线运行，以及运行过程中产生的数据反馈回设计工艺端，这就形成闭环制造。数字化制造也可以理解成，制造过程是可以在电脑里进行的，真正的生产只是电脑里的是完全复制的过程，也就是数字化双胞胎。
在数字化制造的***一步— —制造云，西门子的这个产品名字叫做Mindsphere, 是一个 plant data service 平台。西门子的制造云是为大家提供一个大数据平台，大家一起来开发 APP，类似 iOS, 大家开发各种各样有用的 APP放在这个平台上去使用。
这里我们对刚才说的案例解读，做一个回顾，也就是说西门子的数字化理念，和能提供的产品，右下脚做了一些注释，首先我们要有一个企业数字化的平台，也就是主数据平台或者叫协同平台，来形成一个企业的数字化模型，或者数字化双胞胎。有了这样一个数字化的模型重要意义是能提高企业的创新能力，主要是说利用公用的数据和数据流动，能够让你的新产品开发加速。
第二个西门子的 CAD，CAE，CAM 和仿真软件以及他的 MES，或者现在说的MOM 这些软件体系，西门子软件是基于共同的数据平台的，这是我们的优势所在。大家可以用不同的软件和平台去实现不同的功能，比如说用 A 公司的设计软件，B 公司的 MES，C 公司的自动化产品等等，在实现集成上相对比较困难，最终可能形成信息孤岛。
第三个就是刚才我们提到过的云，云是一个特别热的话题。目前也有很多公司在做云，包括阿里，包括谷歌、亚马逊都在做这样的云，可是他们的多数是商业应用的偏多一点，在以设备维护，工厂运营数据作为主要对象的云，西门子的Mindsphere 主要关注这个方向。
***一条是额外的，但是也是非常重要的。因为数字化必然带来对外的网络连接，信息安全方面的风险也随之而来，所以工业网络和信息安全也是我们关注并能提供解决方案的重要内容。
剩下一点时间我给大家稍微介绍一下，怎么去体验一下数字化制造。我们在成都有一个生产 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，能看到刚才我们提到的一些主要的因素，欢迎大家去参观的。我们还有一个选择是我们在六月初我们会在北京西门子中心建立一个数字化企业体验中心。这个体验中心我们会有一条演示生产线，当然这不是一个真实生产给客户交付的产品的生产线，是一个模拟生产的生产线，生产印章。印章分三个部分，一个是章体本身，章体身上刻字;第二个是钮，这个纽本来是圆柱形的材料，可以按你的要求设计成不同的尺寸和形状，当场加工。另外一个就是一个盖子作为一个包装的步骤来体现整个生产过程。
大家看到在上方的这张图上，左上方是料仓，通过机器手自动取料，然后到右边通过传送带送到各个工位。两个绿色的部分是两台加工中心是两台机床，来加工和刻字。这是真实加工的，我们这条生产线曾经在去年的上海工博会上展出过，那时候功能还没有做到非常非常完善，但是是真实运营的。
接下来我们也设置了一些自动检测、打标、钮和章体组装，***包装和交付。这些工艺环节，基本上能覆盖一般生产制造企业所常见的一些工艺过程。在整个过程当中我们是每个工位都设置了一些显示屏，这些人机界面上能够看到一个订单从头到尾每一步，什么时刻在做什么等等，所有的过程。同样大家看图的下面，我们也做了一些屏，让大家比较直观的看到刚才说的产品生命周期的五个阶段里面的每个过程。当你下单以后我们就看到三维的图形，当你确认这个图形是正确的，那么他是开始安排生产。后面流程几乎全自动。体验中心里面我们还会有别的一些具体的功能软件等等方面的演示。到时候也欢迎大家去北京参观。
***分享一下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。这张图上是我们总结的关于数字化规划的一些关键点或者流程，我们分成七个部分，***个部分是愿景和对标，***管理层必须得有一个方向和目标，比如产能、质量规划等等愿景。然后按照这个愿景和一些比较先进的工厂，比如说西门子的成都的工厂进行一些对标。然后通过对生产流程的设计形成数字化的蓝图，也就是说整个信息化的架构等等能够初步的体现出来。当然对于一个新的工厂来说，到了具体的设计的时候，就会牵涉到整个布局包括物流，西门子的Technomatics 仿真软件能提供帮助。然后是自动化的生产线概念设计。再接下来信息化架构。我们认为实现数字化，是一个逐步实现的过程。所以在规划做好好以后，还需要设计一个实施的路线图。
那么我***一个张照片是给大家有一个印象，我们给客户做的实施的计划，包括路线图，蓝图等等这些大概是什么样子。总之我们想强调的是说规划先行，设计先行，应该在这里多花点时间把所有的事情想清楚了再去做，当然不是百分之一百清楚，始终在实施过程当中会有做一些调整。
