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智能制造之路：数字化工厂 前言二
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“中国制造2025”的主攻方向是智能制造，要推进信息化与工业化深度整合，促进工业互联网、云计算、大数据在企业研发设计、生产制造、经营管理、销售服务等全流程和全产业链的综合集成应用；加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向；着力发展智能装备和智能产品，推进生产全过程智能化、培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。
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作为德国“工业4.0”的倡导者和世界级智能制造实践者之一，西门子数字化工厂集团及西门子工业软件公司长期扎根中国，积极响应《中国制造2025》的号召，参与组建中德智能制造联盟，利用西门子广泛的全球资源和本土创新能力，协助中国制造企业不断提升自动化、数字化、智能化水平，深度参与中国从制造大国转型为制造强国的历史进程。在此过程中，西门子积累了大量成功案例和宝贵的工程实践经验。我们十分愿意和业界分享这些经验，在分享经济时代实现健康的共同成长。
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为此，在机械工业出版社计算机出版中心总编温莉芳女士的全力支持，以及副总编王颖女士的策划下，2015年9月，西门子工业软件技术团队组织编写了《工业4.0实战：装备制造业数字化之道》一书，该书以基于模型的数字化企业（Model Based Enterprise，MBE）为主线，比较全面地阐述了数字模型在全流程和全产业链中的应用。
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MBE的理想目标是建立数字孪生（Digital Twin）模型，即通过产品系统和生产系统的全数字化建模和仿真，全面或部分替代成本高且周期长的物理孪生、半数字孪生等工程开发和验证手段，并在工程设计和工艺设计领域应用工业大数据和预测性工程分析（Predictive Engineering Analytics）技术，逐步实现“十三五”规划中提出的智慧院所和智能工厂的愿景目标，打通贯穿全价值链的数字神经系统，通过工业云和工业大数据实现向服务型制造转型。
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欣闻同济大学中德工程学院副院长陈明教授和他的团队编著《智能制造之路：数字化工厂》，决定选择西门子数字化工厂技术作为核心案例，西门子很荣幸地向同济大学团队提供了全套技术参考资料。资料收集团队由方志刚、王文华牵头，PLM部分：王昕、李志明、陈铁锋、邹明政、曾法力；MES部分：戚锋、吕平、张炬、何梦琼；TIA部分：葛蓬、崔坚、程瀚侬、冯学卫、杨德奇、杨光、赵欣。在此一并对做出贡献的同事表示感谢。
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衷心希望本书对读者有一定的参考价值，让我们共同为实现“中国制造2025”而继续努力！
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梁乃明（Leo Liang）
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西门子数字化工厂集团工业软件全球副总裁兼大中华区董事总经理
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中德智能制造联盟副理事长
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2016年10月
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智能制造之路：数字化工厂 理论篇
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第1章 智能制造概述
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1.1 智能制造国内外发展与应用状况
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1.1.1 美国智能制造的发展与应用
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1.背景
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20世纪80年代以来，随着经济全球化、国际产业转移及虚拟经济不断深化，美国产业结构发生了深刻的变化，制造业日益衰退，“去工业化”趋势明显。因发展中国家占据廉价劳动力，产业资源丰富等优势，所以部分美国企业将工厂外迁，同时美国加大对房地产、金融等方面的投入，也降低了对制造业的投入。制造业的萎缩导致美国出口产品竞争力下降，净进口规模不断增加，贸易逆差由1980年的190亿美元迅速增加至2008年的6983亿美元。不仅美国低端产品在丧失出口竞争力，高端产品的领先优势也开始动摇，美国高新技术产品在全球市场出口份额所占权重由20世纪末的20%下降至2008年的11%。2008年金融危机爆发后，美国经济遭受重创，美国国内生产总值增长停滞。2009年，金融危机进一步蔓延，美国国内生产总值萎缩2.6%，创下1947年以来的新低。失业率方面，2009年失业率高达9.3%，远高于1990~2008年的平均失业率。此后，在美国政府一系列救助政策的强力干预下，经济下滑势头得以缓解，但失业率一直在8.5%~10%徘徊。
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面对由虚拟经济危机爆发导致的增长乏力、失业率居高不下的困境，美国社会各界深刻认识到实体经济的重要性，美国国内主张发展制造业、改变经济过分依赖金融业的呼声不断高涨。2009年年末，美国提出了重振制造业的经济复活战略，提出了一系列的重振制造业措施。美国政府提出重振制造业战略，不仅是为了尽快摆脱所面临的经济困境，更重要的是要通过发展先进制造业，再次领导全球科学技术的发展，继续保持对全球经济和技术的强大领导力，为经济的繁荣和持久增长打下坚实的基础。
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2.发展历程与支持政策
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美国在2008年金融危机之前就已经提出了先进制造技术（Advanced Manufac-turing Technology，AMT）的理念，也意识到了制造业的重要性，因此在经济危机爆发后美国需要重振制造业。
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