1 引言
“基于模型的企業(yè)(MBE)”已成為當(dāng)代先進(jìn)制造體系的具體體現(xiàn)，它的進(jìn)展代表了數(shù)字化制造的未來。美國陸軍研究院指出“如果恰當(dāng)?shù)臉?gòu)建企業(yè)MBE的能力體系，能夠減少50%～70%的非重復(fù)成本，能夠縮短達(dá)50%的上市時間”�；诖�，美國國防部辦公廳明確指出，將在其所有供應(yīng)鏈中各企業(yè)推行MBE體系，開展MBE的能力等級認(rèn)證。全世界眾多裝備制造企業(yè)也逐步加入到MBE企業(yè)能力建設(shè)的大軍中。
仔細(xì)品讀MBE的構(gòu)成，MBE主要由基于模型的工程、基于模型的制造、基于模型的維護(hù)三大部分組成，并且在統(tǒng)一的系統(tǒng)工程的指導(dǎo)下形成有機(jī)的整體。MBE不僅僅局限在MBD模型的定義，它涵蓋產(chǎn)品設(shè)計、制造和服務(wù)的完整的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)，需要以MBD模型為核心，在各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)MBD模型的順暢流通和直接使用。再仔細(xì)分析MBE的能力等級評價指標(biāo)，包括MBD模型數(shù)據(jù)、技術(shù)數(shù)據(jù)包、更改與配置管理、企業(yè)內(nèi)外的制造數(shù)據(jù)交互、質(zhì)量需求規(guī)劃與檢測數(shù)據(jù)、擴(kuò)展企業(yè)的協(xié)同與數(shù)據(jù)交換等六個方面，其更加強(qiáng)調(diào)的是擴(kuò)展企業(yè)跨供應(yīng)鏈的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)的MBD模型以及相關(guān)數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)外能夠順暢流通、可直接重用。
總之，完整的MBE能力體系構(gòu)建，就是以MBD模型為統(tǒng)一的“工程語言”，按系統(tǒng)工程方法的指導(dǎo)，全面優(yōu)化梳理企業(yè)內(nèi)外、產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)流程、標(biāo)準(zhǔn)，采用先進(jìn)的信息化技術(shù)，形成一套嶄新的完整的產(chǎn)品研制能力體系。企業(yè)需要一套面向MBE的信息化環(huán)境，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)MBD模型以及相關(guān)數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)外能夠順暢流通、可直接利用。對于每一個制造企業(yè)，跨企業(yè)內(nèi)外的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)是非常復(fù)雜的，基于現(xiàn)有各自獨(dú)立的信息化技術(shù)和工具，不可避免需要處理大量的系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，才勉強(qiáng)能保障MBD模型以及相關(guān)數(shù)據(jù)的流通或可利用，這將是致力于成為MBE企業(yè)直接面臨的最大的問題。
眾多制造企業(yè)可能會問：是否存在一家公司，有能力提供一整套完整的面向MBE的解決方案與服務(wù)，幫助企業(yè)形成完備的MBE能力體系，減少繁重的集成與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作，能實(shí)現(xiàn)最大限度的數(shù)據(jù)暢通與可直接重用？答案是：西門子工業(yè)軟件公司提供完整的MBE解決之道！西門子工業(yè)軟件不僅具備專項MBE能力與工具，更能聚合整個西門子的優(yōu)勢，為制造企業(yè)提供完整的MBE解決方案，支撐企業(yè)實(shí)現(xiàn)跨供應(yīng)鏈的產(chǎn)品全生命周期的MBE業(yè)務(wù)。
2 西門子MBE解決之道
西門子工業(yè)自動化事業(yè)部，支持行業(yè)客戶的整個價值鏈——從產(chǎn)品設(shè)計到生產(chǎn)、服務(wù)，將自動化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)控制技術(shù)和工業(yè)軟件無與倫比地結(jié)合在一起。運(yùn)用先進(jìn)的全集成的軟硬件解決方案，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與生產(chǎn)的生命周期的集成，即打造數(shù)字化企業(yè)(工廠)，實(shí)現(xiàn)虛擬世界與實(shí)物世界的無縫聯(lián)通，幫助企業(yè)降低產(chǎn)品研發(fā)成本、縮短新產(chǎn)品上市時間。如下圖1所示。
圖1 產(chǎn)品和生命的全生命周期集成
西門子工業(yè)軟件公司是西門子工業(yè)自動化事業(yè)部旗下機(jī)構(gòu)、全球領(lǐng)先的產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件及服務(wù)提供商。在全球擁有77000個客戶，近900萬裝機(jī)量。其計算機(jī)輔助設(shè)計與工程(NX)、協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)管理(Teamcenter)、數(shù)字化制造(Tecnomatix)等每個方面都在全球一直保持行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位。根據(jù)《CIMdata中國PLM研究報告(2013)》，西門子工業(yè)軟件公司被評為2012年中國PLM市場的“中國最佳PLM解決方案供應(yīng)商”，并榮膺2012年中國PLM市場七項“第一”。
圖2 收購策略擴(kuò)充全生命周期解決方案的深度和廣度
多年來，西門子工業(yè)軟件公司不斷在內(nèi)部PLM研發(fā)方面進(jìn)行大量的投資，以完善其PLM相關(guān)的產(chǎn)品和解決方案，同時花費(fèi)巨額資金，通過收購策略，擴(kuò)充其解決方案，增加新的功能，幫助客戶應(yīng)對新的挑戰(zhàn)。例如，2011年完成對Vistagy的收購，實(shí)現(xiàn)向復(fù)合材料設(shè)計與制造的深入；2013年完成對LMS的收購，實(shí)現(xiàn)向系統(tǒng)級仿真、專業(yè)試驗(yàn)等領(lǐng)域的拓展。
憑借西門子在工業(yè)自動化領(lǐng)域的強(qiáng)大的軟硬件全面集成的技術(shù)能力，以及完整的產(chǎn)品生命周期管理(PLM)解決方案的能力，西門子工業(yè)軟件公司從一開始就積極參與MBD定義的技術(shù)開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定，以及美國國防部與波音公司的諸多驗(yàn)證性項目的實(shí)踐。經(jīng)過多年的實(shí)踐應(yīng)用完善，形成了以NX為MBD定義工具、通過Tecnomatix直接基于MBD進(jìn)行數(shù)字化制造、通過LMS進(jìn)行仿真和試驗(yàn)、以Teamcenter為MBE企業(yè)提供全生命周期業(yè)務(wù)管理/數(shù)據(jù)重用/供應(yīng)鏈協(xié)同的統(tǒng)一管理平臺的全面的MBE解決方案，幫助制造企業(yè)打造完整的MBE能力體系，實(shí)現(xiàn)MBD模型橫跨產(chǎn)品全生命周期的應(yīng)用：
●NX，MBD定義工具：NX作為CAD/CAE/CAM一體化工具，涵蓋了概念設(shè)計、數(shù)字化產(chǎn)品定義、數(shù)字化仿真分析、評審分析、驗(yàn)證、多學(xué)科優(yōu)化仿真分析等。它提供完整的MBD模型定義(三維產(chǎn)品模型加產(chǎn)品制造信息PMI)、瀏覽、交互的能力。
●Tecnomatix，基于MBD的數(shù)字化制造解決方案：工藝BOM管理、工藝分工、零件工藝規(guī)劃、裝配工藝規(guī)劃、機(jī)械運(yùn)動仿真、公差仿真、人機(jī)仿真、裝配仿真、工廠規(guī)劃仿真優(yōu)化、生產(chǎn)路線仿真優(yōu)化、MES集成化管理等。通過各種技術(shù)最大化地利用MBD模型，開展數(shù)字化制造工作。
●Teamcenter，MBE的全生命周期管理平臺：智能決策、投資組合、多項目組合管理、需求管理、系統(tǒng)工程、多CAD管理、多學(xué)科優(yōu)化仿真分析管理、數(shù)字樣機(jī)、可視化協(xié)同、異地協(xié)同、BOM生命周期管理、維護(hù)保障管理、企業(yè)知識管理等。保障MBD模型以及相關(guān)數(shù)據(jù)能夠被有效配置管理，能夠在MBE企業(yè)內(nèi)部以及供應(yīng)鏈之間流通。
●LMS，仿真和試驗(yàn)解決方案：將三維功能仿真、試驗(yàn)系統(tǒng)、智能一維仿真系統(tǒng)、工程咨詢服務(wù)有機(jī)地結(jié)合在一起，專注于系統(tǒng)動力學(xué)、聲音品質(zhì)、舒適性、耐久性、安全性、能量管理、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放、流體系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)仿真等關(guān)鍵性能的開發(fā)和研究。
西門子完整的MBE解決方案，以系統(tǒng)工程思想為指導(dǎo)，貫穿從產(chǎn)品需求開始，經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制造直至產(chǎn)品服務(wù)的完整產(chǎn)品全生命周期的過程，在各個階段的各種信息能夠被準(zhǔn)確的定義到以MBD模型為核心的技術(shù)數(shù)據(jù)包中，并始終保持上游的技術(shù)數(shù)據(jù)包能夠被下游直接重用，一直拓展到生產(chǎn)現(xiàn)場或服務(wù)現(xiàn)場。西門子MBE解決方案，是通過綜合利用NX為基礎(chǔ)的MBD定義工具、Tecnomatix支持MBD模式的數(shù)字化制造解決方案、Teamcenter支撐MBE企業(yè)產(chǎn)品全生命周期管理平臺，LMS支持的仿真和試驗(yàn)，有機(jī)形成了從設(shè)計、工藝、制造、試驗(yàn)及服務(wù)和維護(hù)全面的MBE解決方案體系，包括：基于模型的系統(tǒng)工程、基于模型的產(chǎn)品設(shè)計、基于模型的分析應(yīng)用、基于模型的機(jī)電一體系統(tǒng)工程、基于模型的全生命周期質(zhì)量管理、基于模型的工裝設(shè)計、基于模型的零件工藝、基于模型的裝配工藝、基于模型的質(zhì)量檢測、基于模型的作業(yè)指導(dǎo)書、基于模型的制造執(zhí)行、基于模型的實(shí)物樣機(jī)測試——集成的振動噪聲、基于模型的MBE供應(yīng)鏈管理、基于模型的MBE數(shù)字化服務(wù)管理、復(fù)雜產(chǎn)品的構(gòu)型管理、基于MBD的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。通過這些各種專業(yè)的MBE能力靈活應(yīng)用與組合，可幫助制造企業(yè)分階段、分步驟實(shí)現(xiàn)MBE企業(yè)能力體系構(gòu)建。西門子MBE解決方案的總體架構(gòu)見下圖4所示。
圖3 MBD模型（包含PMI產(chǎn)品制造信息）在產(chǎn)品全生命周期管理的應(yīng)用
圖4 西門子MBE解決方案的總體架構(gòu)
MBE企業(yè)的構(gòu)建是漫長之路，尤其達(dá)到等級六的真正MBE企業(yè)，還需要在許多方面進(jìn)行突破與完善。西門子工業(yè)軟件公司將以西門子中央研究院——新技術(shù)孵化中心為引導(dǎo)，進(jìn)行MBE能力技術(shù)的突破，通過西門子眾多行業(yè)企業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行完善，持續(xù)努力打造一套完整的MBE解決方案，始終保持領(lǐng)先一步的優(yōu)勢，引領(lǐng)制造企業(yè)邁向MBE企業(yè)的最高等級。
3 西門子MBE解決方案概述
西門子MBE解決方案，通過對各項專業(yè)MBE能力的靈活組合，以最大的方式保障MBD模型的準(zhǔn)確定義、可直接重用、企業(yè)內(nèi)外能快捷訪問。
3.1 基于模型的系統(tǒng)工程解決方案
西門子基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)的解決方案，為復(fù)雜產(chǎn)品的研制提供了一個獨(dú)特的MBD模型驅(qū)動的系統(tǒng)工程工作環(huán)境，它從需求階段開始即通過模型（而非文檔）的不斷演化、迭代遞增而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計；通過模型的結(jié)構(gòu)化定義可以清晰地刻畫產(chǎn)品設(shè)計初期結(jié)構(gòu)、功能與行為等各方面的需求；基于模型可以盡早通過模擬分析發(fā)現(xiàn)大量不合理的設(shè)計方案；同時模型還為各方提供了一個公共通用的、無二義性的設(shè)計信息交流工具，這一點(diǎn)尤其對復(fù)雜產(chǎn)品異地分布的系統(tǒng)設(shè)計具有重要意義。
圖5 基于模型的系統(tǒng)工程解決方案
3.2 基于模型的三維產(chǎn)品設(shè)計解決方案
西門子MBD模型定義解決方案為實(shí)現(xiàn)基于MBD的三維數(shù)字化產(chǎn)品研發(fā)提供了工具保障。NX知識工程應(yīng)用實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速設(shè)計：NX重用庫幫助企業(yè)管理和重用大量的工程數(shù)據(jù)，產(chǎn)品設(shè)計模板實(shí)現(xiàn)典型零部件的快速重用，過程向?qū)Чぞ邔?shí)現(xiàn)知識的積累和應(yīng)用。
NX Check-Mate(一致性質(zhì)量檢查工具)，通過可視化方式，對MBD模型數(shù)據(jù)的合規(guī)性和可制造性進(jìn)行自動驗(yàn)證，確保MBD模型數(shù)據(jù)的正確性。NX PMI提供了完整的三維標(biāo)注環(huán)境、全面的工具套件，實(shí)現(xiàn)MBD模型定義過程的流暢；簡單化的創(chuàng)建、放置和編輯，便于MBD模型的快速定義和PMI數(shù)據(jù)的有序管理。Teamcenter提供了工程協(xié)同管理環(huán)境，對MBD模型數(shù)據(jù)及其創(chuàng)建過程的有效管理，便于設(shè)計/制造/服務(wù)等以及供應(yīng)鏈的全面協(xié)同。集成的NX PMI，通過PMI的一次創(chuàng)建，多次多點(diǎn)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重用的最大化。
圖6 基于模型的三維產(chǎn)品設(shè)計解決方案
3.3 基于模型的設(shè)計分析應(yīng)用解決方案
西門子NX提供CAD/CAE一體化的工具平臺，把先進(jìn)幾何創(chuàng)建工具的能力與同步建模技術(shù)的速度和靈活性完美地結(jié)合在一起，為設(shè)計者提供邊設(shè)計邊分析的可能性，極大限度提高對MBD模型直接利用的效率。同時Teamcenter提供統(tǒng)一管理平臺，實(shí)現(xiàn)設(shè)計與仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，提高了仿真數(shù)據(jù)查詢，分析過程和知識重用的效率，完整的多學(xué)科一體化仿真環(huán)境，降低了軟件使用的復(fù)雜度，使得設(shè)計與分析工程能夠共用一個圖形界面環(huán)境，易于交流與溝通，有效實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與性能等多專業(yè)的協(xié)同與融合。
圖7 基于模型的分析應(yīng)用
3.4 基于模型的機(jī)電一體化系統(tǒng)工程
LMS將仿真和基于試驗(yàn)的工程方法結(jié)合在一起，既可以在開發(fā)的早期對子系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，又可以為最終系統(tǒng)驗(yàn)證提供高效的測試手段。隨著LMS Imagine.Lab平臺的最新發(fā)展，LMS為走向基于模型的系統(tǒng)工程開發(fā)流程提供了解決方案。LMS Imagine.Lab采用基于模型的系統(tǒng)工程方法，面向機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真，為工程師提供了一個從功能需求直到物理建模和仿真的開放開發(fā)流程：LMS Imagine.Lab AMESim創(chuàng)建和運(yùn)行多物理場仿真模型以分析復(fù)雜的系統(tǒng)特性，并支持控制系統(tǒng)的設(shè)計，從早期的技術(shù)參數(shù)確定到子系統(tǒng)測試(硬件在環(huán))；LMS Imagine.Lab SysDM存儲和管理橫跨不同部門的受控對象和控制系統(tǒng)的模型以及數(shù)據(jù)；LMS Imagine.Lab System Synthesis對工程設(shè)計問題進(jìn)行綜合，根據(jù)性能需求創(chuàng)建產(chǎn)品的架構(gòu)，對不同技術(shù)方案以及配置進(jìn)行綜合的工況設(shè)定，驅(qū)動仿真并對結(jié)果進(jìn)行后處理的綜合環(huán)境。通過LMS Imagine.Lab功能驅(qū)動設(shè)計的理念，用戶可以在早期開發(fā)階段，分析智能系統(tǒng)的功能特性；在樣機(jī)測試前，優(yōu)化機(jī)械、液壓、氣動、熱和電子/電氣系統(tǒng)間的復(fù)雜交互作用；同時，支持工程師對關(guān)鍵功能的主動設(shè)計，以提高產(chǎn)品的整體性能和品質(zhì)；避免主要設(shè)計缺陷，探索創(chuàng)新設(shè)計，加速產(chǎn)品開發(fā)。
圖8 LMS Imagine.Lab機(jī)電一體化仿真解決方案
3.5 基于模型的全生命周期質(zhì)量管理解決方案
針對產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量管理，西門子公司提出了Tecnomatix VATM、NX CMM、Tecnomatix DPV組合的基于模型的解決方案，如下圖。在產(chǎn)品設(shè)計階段，VATM直接從MBD模型中提取數(shù)模和GD&T（PMI）進(jìn)行尺寸建模，通過仿真產(chǎn)品的制造和裝配過程來預(yù)測產(chǎn)品的尺寸質(zhì)量和偏差源貢獻(xiàn)因子，實(shí)現(xiàn)MBD模型中公差分配的優(yōu)化，提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。在工藝規(guī)劃階段，NX CMM基于實(shí)體模型三維PMI標(biāo)注驅(qū)動的智能化離線編程與虛擬仿真，借助基于模型的PMI信息重用，可有效準(zhǔn)確地傳遞尺寸設(shè)計信息，從而確保數(shù)字化測量路徑規(guī)劃與虛擬仿真驗(yàn)證結(jié)果的可靠性與唯一性，為輸出高質(zhì)量零缺陷的CMM執(zhí)行程序提供有力支持。在產(chǎn)品生產(chǎn)階段，DPV通過對實(shí)時生產(chǎn)質(zhì)量信息跟蹤、分析和發(fā)布，幫助用戶及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題，通過對制造數(shù)據(jù)的深度關(guān)聯(lián)分析，尋求問題的根本解決方案，從而提高產(chǎn)品的最終質(zhì)量，同時提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本。DPV還可將產(chǎn)品開發(fā)過程中制造質(zhì)量和設(shè)計質(zhì)量掛鉤，形成企業(yè)質(zhì)量管理的閉環(huán)。以先進(jìn)的三維容差仿真分析技術(shù)，結(jié)合高精度坐標(biāo)測量機(jī)與其它檢測手段以及生產(chǎn)過程中的尺寸測量規(guī)劃與驗(yàn)證技術(shù)，基于包含產(chǎn)品制造信息的MBD模型為單一信息源和連續(xù)載體，實(shí)現(xiàn)基于模型的全生命周期質(zhì)量管理。
圖9 基于模型的全生命周期質(zhì)量管理解決方案
3.6 基于模型的工裝設(shè)計解決方案
西門子提供基于MBD的全三維數(shù)字化研發(fā)模式，將模塊化設(shè)計的理念應(yīng)用到工裝設(shè)計中，通過對工裝的模塊化分類應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工裝設(shè)計知識和經(jīng)驗(yàn)的積累和重用，促進(jìn)工裝的創(chuàng)新設(shè)計；實(shí)現(xiàn)工裝上游數(shù)據(jù)的有效管理和狀態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)工藝工裝設(shè)計的快速并行協(xié)同作業(yè)；實(shí)現(xiàn)工裝數(shù)據(jù)的全面管理，工裝設(shè)計結(jié)果在資源庫中的管理，從而實(shí)現(xiàn)工裝數(shù)據(jù)查詢、參考和重用；從而達(dá)到縮短周期、改進(jìn)質(zhì)量、減少成本的目的。
圖10 基于模型的工裝設(shè)計解決方案
3.7 基于模型的零件工藝解決方案
西門子零件工藝解決方案將協(xié)同設(shè)計與制造，直接利用設(shè)計3D數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計，關(guān)聯(lián)產(chǎn)品、資源、工廠數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計到工藝、制造的業(yè)務(wù)集成，包括：產(chǎn)品設(shè)計（數(shù)據(jù)獲�。⒐に囋O(shè)計、工裝設(shè)計、工藝仿真、工藝卡片與統(tǒng)計報表、MES/ERP集成、知識管理及資源管理。在數(shù)字化工藝設(shè)計方面，可以及時獲取準(zhǔn)確設(shè)計MBD模型，維護(hù)工藝與設(shè)計的一致性；提高工藝編制質(zhì)量與效率，減少錯誤與返工；相關(guān)部門獲取實(shí)時、準(zhǔn)確工藝數(shù)據(jù)，改進(jìn)了工作質(zhì)量和效率；豐富、直觀的工藝報表，減少了無效工作時間和出錯機(jī)會。在制造數(shù)據(jù)管理方面：與產(chǎn)品相關(guān)的設(shè)計、工藝、工裝、制造、項目管理等部門在統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺協(xié)同工作，在正確的時間獲取正確的數(shù)據(jù)，減少差錯，提高效率；在數(shù)控編程及管理方面：面向產(chǎn)品設(shè)計MBD模型的編程，識別零件特征與公差要求，基于典型零件和特征的模板化編程，極大地提高編程效率，改善質(zhì)量，減少對員工經(jīng)驗(yàn)的依賴。
圖11 基于模型的零件工藝解決方案
3.8 基于模型的裝配工藝解決方案
在西門子的裝配工藝解決方案中，裝配工藝與仿真建立于企業(yè)PLM平臺之上，充分利用設(shè)計MBD模型、資源、工程MBD模型，由流水分工、MBOM創(chuàng)建、結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計、工藝仿真與優(yōu)化、可視化工藝輸出、工藝統(tǒng)計報表部分組成，并實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)管理，與PLM系統(tǒng)共用制造資源庫。系統(tǒng)與產(chǎn)品設(shè)計、工裝設(shè)計、維護(hù)維修、試驗(yàn)測試等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)同，與ERP、MES實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。
同時把裝配工藝仿真放在PLM環(huán)境中統(tǒng)一考慮，提供在PLM環(huán)境下的裝配工藝仿真能力�？梢耘c數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃結(jié)合起來，為改進(jìn)產(chǎn)品裝配制造過程提供了一個全新的方法和手段，來研究產(chǎn)品的可裝配性分析、裝配工藝的優(yōu)化，裝配質(zhì)量的控制，裝配工裝的驗(yàn)證，以得到保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期的目的。
圖12 基于模型的裝配工藝解決方案
3.9 基于模型的質(zhì)量檢測解決方案
西門子數(shù)字化檢測解決方案，提供了從三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)檢測編程到三坐標(biāo)測量檢測執(zhí)行的基于MBD的數(shù)字化檢測一體化解決方案，涵蓋了從制造工程到生產(chǎn)執(zhí)行的環(huán)節(jié)。包含NX CMM檢測編程和CMM檢測執(zhí)行兩大模塊。該解決方案通過重用MBD模型，極大地縮短了編程時間(最低可降低80%)；確保按公司標(biāo)準(zhǔn)檢查所有的零部件是否合乎要求；捕捉并分享最佳實(shí)踐；無需物理部件或機(jī)床，就能創(chuàng)建離線程序；有利于在整個流程中快速高效地傳達(dá)設(shè)計變更；簡化了軟件部署的足跡(只需一套系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)CAD、CAM和CMM)；確保最低的培訓(xùn)要求。
圖13 基于模型的質(zhì)量檢測解決方案
3.10 基于模型的作業(yè)指導(dǎo)書解決方案
基于模型的作業(yè)指導(dǎo)書(Model Based Instruction，簡稱MBI)是整個MBE體系的重要一環(huán)，是連接虛擬設(shè)計世界和真實(shí)物理世界的紐帶和媒介。針對不同MBE能力水平的制造企業(yè)，西門子提供滿足不同企業(yè)需求的多層次的MBI解決方案。
最基本的是2D PDF，它能打印，也能以電子文件的形式在車間展示。其次是提供基于3D PDF的MBI解決方案，它內(nèi)嵌三維模型，可以直接瀏覽、旋轉(zhuǎn)、測量，可以實(shí)現(xiàn)按工序/工步的動畫播放。最后西門子還提供基于Web的在線作業(yè)指導(dǎo)MBI解決方案，稱為EWI，它直接從Teamcenter服務(wù)器獲取工藝內(nèi)容，展示內(nèi)容包括工藝結(jié)構(gòu)、工序流程圖(定義了工序/工步的串行并行)、操作描述、零組件配套表、工藝資源和三維模型。并且提供基于IPAD等便攜終端的訪問作業(yè)指導(dǎo)書，或直接在MES系統(tǒng)中訪問作業(yè)指導(dǎo)書。MBI電子化和實(shí)物技術(shù)狀態(tài)的電子化至少可以減少90%的查詢時間。作為工藝和現(xiàn)場的紐帶，MBI使得現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)也能回饋到工藝，從管理體系上縮短產(chǎn)品研制周期。
圖14 基于模型的作業(yè)指導(dǎo)書解決方案
3.11 基于模型的制造執(zhí)行管理
西門子提供從產(chǎn)品研發(fā)到生產(chǎn)的“一站式”完整解決方案，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品、工藝、工裝、工廠的虛擬設(shè)計與驗(yàn)證，到產(chǎn)品的實(shí)物制造、檢測、交付等全過程，實(shí)現(xiàn)虛擬世界與實(shí)物世界緊密整合，為現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展提供了新動力。
基于MBD的產(chǎn)品、工藝數(shù)據(jù)精確、實(shí)時地下發(fā)到生產(chǎn)現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計意圖的精確數(shù)字傳遞與展示，減少了以往2D、3D多次轉(zhuǎn)換和理解帶來精度和時間上的損耗，使工人的操作更規(guī)范、便捷，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量�；贛BD的產(chǎn)品檢驗(yàn)更有效地簡化手工操作，提高檢驗(yàn)精度和效率，并將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品模型、標(biāo)注關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，達(dá)到及早糾正偏差，預(yù)防質(zhì)量問題的發(fā)生的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)基于MBD的現(xiàn)場問題反饋，有效減少技術(shù)員與工人處理問題的時間，提高工作效率和質(zhì)量，減少現(xiàn)場停工時間�；贛BD實(shí)做數(shù)據(jù)的采集，和返回PLM系統(tǒng)在實(shí)做BOM中進(jìn)行管理，可有效應(yīng)用于后期產(chǎn)品維護(hù)維修，以及產(chǎn)品改型、改進(jìn)設(shè)計和制造。
圖15 基于模型的制造執(zhí)行管理
3.12 基于模型的實(shí)物樣機(jī)測試——集成的振動噪聲
LMS Test.Lab是一套完整的集成振動噪聲試驗(yàn)解決方案，功能包括聲學(xué)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、振動控制、電子報告生成及數(shù)據(jù)管理。是高速多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和集成的試驗(yàn)、分析、電子報告工具的完美結(jié)合。LMS Test.Lab可以使試驗(yàn)進(jìn)行得更為有效、便捷，極大提高了現(xiàn)有設(shè)備的工作效率，并在可用的實(shí)物樣機(jī)大幅減少的情況下，仍可獲得更全面可靠的試驗(yàn)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)基于模型的仿真設(shè)計與試驗(yàn)驗(yàn)證的閉環(huán)流程。
圖16 集成振動噪聲試驗(yàn)解決方案
3.13 基于模型的MBE供應(yīng)鏈管理
西門子基于Teamcenter平臺，提供一套靈活的、成熟的供應(yīng)鏈管理解決方案的組合，幫助OEM快速建立完整的供應(yīng)鏈管理解決方案，而不需要復(fù)雜的集成定制，也極大限度降低供應(yīng)商的投入。
基于Teamcenter平臺的多站點(diǎn)協(xié)同的能力、協(xié)同社區(qū)的能力以及基于公文包的供應(yīng)關(guān)系管理能力，通過靈活組合，可以形成嵌入式、同步協(xié)同、異步協(xié)同（自助式）、異步協(xié)同（贊助式）等四種協(xié)同集成模式，實(shí)現(xiàn)MBD模型的順暢流通。實(shí)現(xiàn)高效的MBE數(shù)據(jù)交互能力，減少管理成本；支撐廣泛供應(yīng)鏈內(nèi)的閉環(huán)MBE流程；幫助MBE企業(yè)快速構(gòu)建供應(yīng)鏈（各種供應(yīng)商包括OEM下屬單位、戰(zhàn)略合作伙伴、各種低成本供應(yīng)商）全面集成協(xié)同與數(shù)據(jù)交互的能力，同時消除供應(yīng)鏈管理中非增值的活動。
圖17 基于模型的MBE供應(yīng)鏈管理
3.14 基于模型的MBE數(shù)字化服務(wù)管理
Teamcenter的數(shù)字化服務(wù)(TC MRO)解決方案可建立完整的產(chǎn)品服務(wù)工程，支持維護(hù)、維修和大修的功能，從而滿足產(chǎn)品服務(wù)生命周期管理和企業(yè)實(shí)物產(chǎn)品管理的需求。提供了整個生命周期的完全的可視性，可以使用配置驅(qū)動的產(chǎn)品服務(wù)的能力來規(guī)劃服務(wù)運(yùn)作，優(yōu)化服務(wù)執(zhí)行，并更好地利用實(shí)物產(chǎn)品與零件、工具和設(shè)備庫存，最大限度地提高服務(wù)部門的效率。針對MBE企業(yè)，提供基于產(chǎn)品服務(wù)所需要的基于MBD模型的IETM(交互式電子技術(shù)手冊)創(chuàng)建、有效性管理以及多語言翻譯管理的全套能力；充分直接利用MBD模型，實(shí)現(xiàn)多種實(shí)物的可視化展現(xiàn)以及分析的能力；提供強(qiáng)大的基于MBD模型的維護(hù)維修的虛擬仿真能力；利用TC WEB客戶端與TC Mobility(基于IPAD等移動設(shè)備的TC)能力，把產(chǎn)品服務(wù)所需的技術(shù)數(shù)據(jù)包TDP或IETM快捷延伸到維護(hù)現(xiàn)場。數(shù)字化服務(wù)(TC MRO)解決方案以面向產(chǎn)品全生命周期的視角，通過有效閉環(huán)連接產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制造與產(chǎn)品服務(wù)的業(yè)務(wù)環(huán)境，不僅僅提高產(chǎn)品服務(wù)的質(zhì)量、效率和服務(wù)知識，同時通過服務(wù)反饋來提升產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計、制造的質(zhì)量。
圖18 基于模型的MBE數(shù)字化服務(wù)管理
3.15 復(fù)雜產(chǎn)品的構(gòu)型管理解決方案
Teamcenter作為全球領(lǐng)先的產(chǎn)品全生命周期管理平臺，通過其強(qiáng)大的產(chǎn)品配置器、更改管理和全生命周期的信息追溯與管理的能力，為業(yè)界提供了最為完善的復(fù)雜產(chǎn)品構(gòu)型管理方案，幫助企業(yè)高效自覺履行構(gòu)型管理的5大功能和37個原則：
●提供業(yè)界最全的產(chǎn)品全生命周期平臺，真正涵蓋全生命周期業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)，為面向全生命周期的構(gòu)型管理奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。
●適用于汽車和飛機(jī)產(chǎn)品架構(gòu)管理的最佳的產(chǎn)品配置器，能高效支撐復(fù)雜產(chǎn)品的全生命周期BOM管理。
●嚴(yán)格符合CMII的更改與有效性管理機(jī)制，有效貫徹構(gòu)型管理標(biāo)準(zhǔn)。
●以需求驅(qū)動的信息端到端的關(guān)聯(lián)與追溯，同時實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)對構(gòu)型管理范疇從虛擬產(chǎn)品到實(shí)物產(chǎn)品的拓展，達(dá)到全生命周期的構(gòu)型管理。
●通過對MBD模型的有效關(guān)聯(lián)與高效重用，真正實(shí)現(xiàn)MBE企業(yè)內(nèi)MBD模型的單一數(shù)據(jù)源，確保模型的技術(shù)狀態(tài)有效管控；
圖19 面向產(chǎn)品全生命周期的構(gòu)型管理
3.16 MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及在西門子軟件系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)
西門子工業(yè)軟件公司的Teamcenter+NX已經(jīng)被眾多的企業(yè)作為實(shí)現(xiàn)MBD技術(shù)的信息化平臺，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，很多企業(yè)制定了基于Teamcenter+NX的MBD技術(shù)應(yīng)用規(guī)范。這些規(guī)范對在Teamcenter+NX進(jìn)行三維幾何模型的創(chuàng)建、三維標(biāo)準(zhǔn)的表達(dá)、數(shù)據(jù)的組織和管理等都進(jìn)行了規(guī)范。針對MBD在數(shù)字化設(shè)計與工藝中的應(yīng)用，運(yùn)用NXOPEN、ITK等開發(fā)工具，將MBD的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范融入NX與Teamcenter平臺，通過定制國標(biāo)化、規(guī)范化、流程化、自動化的工具，構(gòu)建基于西門子軟件的MBD應(yīng)用系統(tǒng)，幫助客戶在已有的產(chǎn)品制造信息PMI技術(shù)基礎(chǔ)上，方便快捷地完成各流程的設(shè)計與定義。
基于西門子軟件的MBD應(yīng)用系統(tǒng)包括MBD三維設(shè)計系統(tǒng)、MBD三維工藝系統(tǒng)、MBD標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)系統(tǒng)三部分。
圖20 MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及在軟件系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)
4 西門子MBE解決方案的價值定位
憑借西門子在工業(yè)自動化領(lǐng)域的強(qiáng)大的軟硬件全面集成的技術(shù)能力，以及完整的產(chǎn)品生命周期管理(PLM)解決方案的能力，西門子工業(yè)軟件公司在為各制造企業(yè)提供MBE的專業(yè)技術(shù)能力同時，也提供一套完整的MBE解決方案，并將以領(lǐng)先一步的方式幫助制造企業(yè)打造MBE能力體系。西門子MBE解決方案與服務(wù)：
●為制造企業(yè)提供包括MBD模型定義、基于模型的工程(MBe)、基于模型的制造(MBM)和基于模型的服務(wù)MBS)等世界領(lǐng)先的各種MBE專業(yè)能力，使其能夠在某些具備條件的專業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域快速具備MBE的能力，獲得MBE的收益。
●為制造企業(yè)提供構(gòu)建MBE完整能力體系的整體解決方案，可以引領(lǐng)企業(yè)逐步平滑的走上MBE的最高等級，減少中間過程中的繁重的系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的非增值活動，并以最小成本保障MBE的能力體系能夠得以持續(xù)的升級優(yōu)化。
●通過數(shù)字化技術(shù)與自動化技術(shù)的融合，使制造企業(yè)在邁向MBE企業(yè)的同時，可逐步走向真正的數(shù)字化企業(yè)(工廠)，通過MBE能力與數(shù)字化工廠能力的融合，更大程度降低產(chǎn)品研發(fā)成本、縮短新產(chǎn)品上市時間。
●以西門子中央研究院進(jìn)行MBE能力技術(shù)的突破，通過西門子眾多行業(yè)企業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用，始終保持領(lǐng)先一步的優(yōu)勢，引領(lǐng)制造企業(yè)邁向的MBE的最高境界。
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