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“基于模型的企业(MBE)”已成为当代先进制造体系的具体体现,它的进展代表了数字化制造的未来。合理构建企业MBE的能力体系,能够减少50%~70%的非重复成本,缩短50%的上市时间。基于此,全世界众多装备制造企业正逐步加入到MBE企业能力建设的大军中。
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MBE主要由基于模型的工程、基于模型的制造、基于模型的维护三大部分组成,并且在统一的系统工程的指导下形成有机的整体。MBE不仅仅局限在MBD模型的定义,它涵盖产品设计、制造和服务的完整的产品全生命周期业务,需要以MBD模型为核心,在各业务环节实现MBD模型的顺畅流通和直接重用。MBE的能力等级评价指标包括MBD模型数据、技术数据包、更改与配置管理、企业内外的制造数据交互、质量需求规划与检测数据、扩展企业的协同与数据交换等六个方面,其更加强调的是扩展企业跨供应链的产品全生命周期业务的MBD模型以及相关数据在企业内外能够顺畅流通、可直接重用。基于MBD的MBE生命周期如图2-35所示。
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图2-35 基于MBD的MBE生命周期
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完整的MBE能力体系构建,就是以MBD模型为统一的“工程语言”,按系统工程方法的指导,全面优化梳理企业内外、产品全生命周期业务流程、标准,采用先进的信息化技术,形成一套崭新的完整的产品研制能力体系。企业需要一套面向MBE的信息化环境,帮助企业实现MBD模型以及相关数据在企业内外能够顺畅流通、可直接重用。对于每一个制造企业,跨企业内外的产品全生命周期业务是非常复杂的,基于现有各自独立的信息化技术和工具,不可避免需要处理大量的系统集成和数据转换,才勉强能保障MBD模型以及相关数据的流通或可重用,这将是实现MBE企业面临的最大的问题。
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西门子工业软件公司提供一整套完整的面向MBE的解决方案与服务,帮助企业形成完备的MBE能力体系,减少繁重的集成与数据转换工作,能实现最大限度的数据畅通与可直接重用。西门子工业软件不仅具备专项MBE能力与工具,更能聚合整个西门子的优势,为制造企业提供完整的MBE解决方案,支撑企业实现跨供应链的产品全生命周期的MBE业务。
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2.4.2 西门子MBE解决之道
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西门子支持行业客户的整个价值链——从产品设计到生产、服务,将自动化技术、产业控制技术和工业软件无缝地结合在一起。运用先进的全集成的软硬件解决方案,实现产品与生产的生命周期的集成,即打造数字化企业(工厂),实现虚拟世界与实物世界的无缝连接,帮助企业降低产品研发成本、缩短新产品上市时间,如图2-36所示。
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图2-36 产品和生产的全生命周期的集成
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多年来,西门子工业软件公司不断在内部PLM研发方面进行大量的投资,以完善其PLM相关的产品和解决方案,同时花费巨额资金,通过收购策略,扩充其解决方案,增加新的功能,帮助客户应对新的挑战。例如,2011年完成对Vistagy的收购,实现向复合材料设计与制造的深入;2013年完成对LMS的收购,实现向系统级仿真、专业试验等领域的拓展,如图2-37所示。
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图2-37 收购策略扩充全生命周期解决方案的深度和广度
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凭借西门子在工业自动化领域强大的软硬件全面集成的技术能力,以及完整的产品生命周期管理(PLM)解决方案的能力,西门子工业软件公司从一开始就积极参与MBD定义的技术开发、标准制定,以及诸多客户验证性项目的实践。经过多年的实践应用完善,形成了以NX为MBD定义工具、通过Tecnomatix直接基于MBD进行数字化制造、通过LMS进行仿真和试验、以Teamcenter为MBE企业提供全生命周期业务管理/数据重用/供应链协同的统一管理平台的全面的MBE解决方案,帮助制造企业打造完整的MBE能力体系,实现MBD模型横跨产品全生命周期的应用,如图2-38所示。
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图2-38 MBD模型(包含PMI产品制造信息)在产品全生命周期管理的应用
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·NX,MBD定义工具:NX作为CAD/CAE/CAM一体化工具,涵盖了概念设计、数字化产品定义、数字化仿真分析、评审分析、验证、多学科优化仿真分析等。它提供完整的MBD模型定义(三维产品模型加产品制造信息PMI)、浏览、交互的能力。
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·Tecnomatix,基于MBD的数字化制造解决方案:涵盖工艺BOM管理、工艺分工、零件工艺规划、装配工艺规划、机械运动仿真、公差仿真、人机仿真、装配仿真、工厂规划仿真优化、生产路线仿真优化、MES集成化管理等。通过各种技术最大化地利用MBD模型,开展数字化制造工作。
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·Teamcenter,MBE的全生命周期管理平台:涵盖智能决策、投资组合、多项目组合管理、需求管理、系统工程、多CAD管理、多学科优化仿真分析管理、数字样机、可视化协同、异地协同、BOM生命周期管理、维护保障管理、企业知识管理等。保障MBD模型以及相关数据能够被有效配置管理,能够在MBE企业内部以及供应链之间流通。
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·LMS,仿真和试验解决方案:将三维功能仿真、试验系统、智能一维仿真系统、工程咨询服务有机地结合在一起,专注于系统动力学、声音品质、舒适性、耐久性、安全性、能量管理、燃油经济性和排放、流体系统、机电系统仿真等关键性能的开发和研究。
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西门子完整的MBE解决方案,以系统工程思想为指导,贯穿从产品需求开始,经过产品设计、产品制造直至产品服务的完整产品全生命周期的过程,在各个阶段的各种信息能够被准确的定义到以MBD模型为核心的技术数据包中,并始终保持上游的技术数据包能够被下游直接重用,一直拓展到生产现场或服务现场。西门子MBE解决方案,是通过综合利用NX为基础的MBD定义工具、Tecnomatix支持MBD模式的数字化制造解决方案、Teamcenter支撑MBE企业产品全生命周期管理平台,LMS支持的仿真和试验,有机形成了从设计、工艺、制造、试验及服务和维护全面的MBE解决方案体系,包括:基于模型的系统工程、基于模型的产品设计、基于模型的分析应用、基于模型的机电一体系统工程、基于模型的全生命周期质量管理、基于模型的工装设计、基于模型的零件工艺、基于模型的装配工艺、基于模型的质量检测、基于模型的作业指导书、基于模型的制造执行、基于模型的实物样机测试——集成的振动噪声、基于模型的MBE供应链管理、基于模型的MBE数字化服务管理、复杂产品的构型管理、基于MBD的标准和规范等。通过这些各种专业的MBE能力灵活应用与组合,可帮助制造企业分阶段、分步骤实现MBE企业能力体系构建。西门子MBE解决方案的总体架构如图2-39所示。
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