1704014300
1704014301
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。
1704014302
1704014303
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。
1704014304
1704014305
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！
1704014306
1704014307
梁乃明（Leo Liang）
1704014308
1704014309
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
1704014310
1704014311
中德智能制造联盟副理事长
1704014312
1704014313
2016年10月
1704014314
1704014315
1704014316
1704014317
1704014318
智能制造之路：数字化工厂 [:1704014151]
1704014319
智能制造之路：数字化工厂 理论篇
1704014320
1704014321
智能制造之路：数字化工厂 [:1704014152]
1704014322
第1章 智能制造概述
1704014323
1704014324
智能制造之路：数字化工厂 [:1704014153]
1704014325
1.1 智能制造国内外发展与应用状况
1704014326
1704014327
1.1.1 美国智能制造的发展与应用
1704014328
1704014329
1.背景
1704014330
1704014331
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。
1704014332
1704014333
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。
1704014334
1704014335
2.发展历程与支持政策
1704014336
1704014337
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。
1704014338
1704014339
20世纪90年代，美国开始了制造业信息化。1993年，美国政府开始实施AMT计划。该计划的目标是研究世界领先的先进制造技术，以满足美国对先进制造技术的需求，提升美国制造业的竞争力。美国国家科学技术委员会（NSTC）在1994年制定了AMT发展战略：支持科研院所、大学与工业界三者联合开发先进制造技术；通过工业服务网络帮助企业快速使用先进制造技术；开发有利于环境保护的制造技术；积极实施与工程设计、制造相关的教育培训计划。1995年11月，美国政府开启为期4年的敏捷制造使能技术战略计划，每年投资3000万美元，3000多家私营企业、16所大学以及多个政府机构参加了此项计划。“下一代制造技术计划”（NGMTI）于2004年4月开启，NGMTI将加速实施具有突破意义的制造技术，最终实现推广国家制造技术投资战略，实现美国国防工业基础的转变，实现国防与反恐的经济可承受的系统快速交付。
1704014340
1704014341
2011年6月，美国确定了智能制造的4个优先行动计划。在搭建工业建模与仿真平台方面，为虚拟工厂和企业创建社区平台（包括网络、软件），开发用于生产决策的下一代软件和计算架构工具箱，将人类因素和决定融入工厂优化软件和用户界面中，为多个行业扩展能源决策工具的可用性。在工业数据采集和管理系统方面，为各个行业建立一致的、有效的数据模型，如数据协议和接口、通信标准等。在业务系统、制造工厂和供应商集成方面，通过仪表板报表、度量、常用的数据架构和语言等优化供应链绩效。在智能制造的教育和培训方面，加强建立智能制造的人才队伍，如培训模块、课程、设计标准、学习者接口。2012年，通用电气提出工业互联网（Industrial Internet）概念，工业互联网是开放、全球化的网络，将机器和先进的传感器、控制和软件应用进行连接，提高生产效率、减少资源消耗。2014年4月3日，IBM、思科、通用电气和AT&T组建工业互联网联盟（Industrial Internet Consortium，IIC）。该联盟采用成员开放制，建立一个打破科技壁垒的团体，以更好地推动现实物理世界和数字世界间大数据的整合。
1704014342
1704014343
美国在2008年金融危机后也相继提出了一系列的重振制造业政策。美国重振制造业的主要政策如表1-1所示。
1704014344
1704014345
表1-1 美国重振制造业的主要政策
1704014346
1704014347
1704014348
1704014349