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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 [:1704005723]
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 1.4 西门子助力中国“工业4.0”
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在中国，西门子作为本土工业企业的合作伙伴已有140多年历史，见证并参与了中国制造业的发展，对中国制造业有着深刻而准确的理解。现在，西门子将现实和虚拟的生产世界相结合，着力推动制造业在未来的发展，其具有前瞻性的远景规划、丰富的行业知识，为工业4.0及数字化企业平台的未来发展奠定了坚实的基础。典型的西门子数字化制造平台如图1-6所示。
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图1-6 西门子数字化制造平台
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西门子工业软件平台是实现工业4.0的载体。它可以实现包括产品设计、生产规划、生产工程，直到生产执行和服务的全生命周期的高效运行，以最小的资源消耗获取最高的生产效率。该平台的实现需要企业以数字化技术为基础，在物联网、云计算、大数据、工业以太网等技术的强力支持下，集成目前最先进的生产管理系统及生产过程软件、硬件，如产品生命周期管理软件、制造执行系统软件和全集成自动化技术。西门子的整体解决方案可以帮助中国工业企业实现升级转型，以更高生产力、更高效能、更短产品上市时间、更强灵活性在国际竞争中占据先机。
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总之，作为工业技术和工业软件的全球领导者，西门子将积极在中国的“工业4.0”变革（也就是“两化深度融合”的高级阶段）中扮演世界级的实践者和战略供应商两个关键角色。作为世界级的实践者，西门子自身使用自己发明创造的技术实现卓越运营，为广大用户提供实践经验；作为战略提供商，西门子愿意和广大用户分享这些经验，并提供世界级的工业软件和解决方案，一起推动“工业4.0”的变革进程。
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 第2章 从MBD走向MBE
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2.1 概述
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当前，国内外大型装备制造企业的数字化技术发展迅速，三维数字化设计技术得到了广泛的应用，基于模型定义（Model-Based Definition，MBD）的数字化设计与制造技术已经成为制造业信息化的发展趋势。MBD是产品数字化定义的先进方法，它是指产品定义的各类信息按照模型的方式组织，其核心内容是产品的几何模型，所有相关的工艺描述信息、属性信息、管理信息等都附着在产品的三维模型中，一般情况下不再需要二维工程图纸。MBD改变了传统的由三维实体模型来描述几何信息，用二维工程图纸来定义尺寸、公差和工艺信息的产品数字化定义方法。同时，MBD使三维数模作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以二维工程图纸为主、以三维实体模型为辅的制造方法。
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目前，国外MBD技术的应用已经比较成熟，如波音公司在以波音787为代表的新型客机研制过程中，全面采用了MBD技术，将三维产品制造信息与三维设计信息共同定义到产品的三维模型中，摒弃二维图样，将MBD模型作为制造的唯一依据，开创了飞机数字化设计制造的崭新模式。
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近年来，国内大型装备制造企业已认识到MBD技术的优势，并逐步开始应用MBD技术进行产品设计，并将MBD模型作为制造的唯一依据。
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但仅仅是MBD还无法完全实现最初提出的提高大型复杂系统的设计质量，减少制造交货时间，以及减少工程变更、减少产品缺陷、提高首次质量等目标。为了更好地使MBD数据在产品的整个生命周期内能够有效充分地进行利用，很多大型装备提供商、供应商通过不同的型号项目开始研究、验证和应用MBE（Model Based Enterprise，基于模型的企业）方法，就是要基于MBD在整个企业和供应链范围内建立一个集成和协同化的环境，各业务环节充分利用已有的MBD单一数据源开展工作，从而有效地缩短整个产品研制周期，改善生产现场工作环境，提高产品质量和生产效率。MBE也获得了美国国防部、美国陆军研究实验室等代表客户方单位的大力支持，并在某些大型项目中提供相关的帮助，不仅对MBD/MBE进行了系统的阐述和研究，同时，也通过国家项目进行资助和验证。
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美国“下一代制造技术计划（The Next Generation Manufacturing Technologies Initiative，简称NGMTI）”是美国军方和重要制造企业合作发展制造技术的计划，旨在加速制造技术突破性发展，以加强国防工业的基础和改善美国制造企业在全球经济竞争中的地位。该计划于2005年提出，将于2016年部分完成。NGMTI计划定义的美国下一代制造技术共有6个目标，其中第一个就是“基于模型的企业（Model-Based Enterprise，简称MBE）”，其发展历程见图2-1。“基于模型的企业”项目将由美国爱荷华大学牵头，并由Rockwell Collins公司和雷神导弹系统公司资助。
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图2-1 MBE发展历程
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NGMTI提出的“基于模型的企业”是一种制造实体，它采用建模与仿真技术对设计、制造、产品支持的全部技术和业务的流程进行彻底改造、无缝集成以及战略管理；利用产品和过程模型来定义、执行、控制和管理企业的全部过程；并采用科学的模拟与分析工具，在产品生命周期的每一步做出最佳决策，从根本上减少产品创新、开发、制造和支持的时间和成本。
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这个被美国国防部提出的词语和内涵，慢慢的也被很多商业公司所采纳。“基于模型的企业”已成为这种先进制造方法的具体体现，它的进展代表了数字化制造的未来。美国国防部和国家标准和技术研究所在2009年12月举行了“基于模型的企业”首脑会议和数据包（MBE/TDP）技术研讨会。会议汇集了超过75个专业课题方向的专家，针对国防部和其供应商如何有效处理技术数据提出更改建议。未来的变化都需要支持国防部过渡到基于数字模型而不是二维图纸的全生命周期管理。
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MBE的核心内涵：基于模型的定义（Model-Based Definition，简称MBD）是核心；MBD数据创建一次并能被后续各业务环节直接使用；MBD模型作为配置的基础，并在此基础上对MBE的外延进行了扩展和说明，其中基于模型的系统工程和基于模型的维护是基于模型企业的应用和实践方向。
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MBE的相关组成主要分为三大部分（见图2-2）：基于模型的工程（Model-Based Engine-ering，简称MBe）、基于模型的数字化制造（Model Based Manufacturing，简称MBM）、基于模型的维护（Model Based Sustainment，简称MBS）。其中基于模型的工程是整个MBE实施的基础，特别大家比较熟悉的MBD也是基于模型工程的重要组成。
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图2-2 MBE三大组成
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