1 引言
“基于模型的企業(yè)(MBE)”已成為當代先進制造體系的具體體現(xiàn)，它的進展代表了數(shù)字化制造的未來。美國陸軍研究院指出“如果恰當?shù)臉嫿ㄆ髽I(yè)MBE的能力體系，能夠減少50%～70%的非重復成本，能夠縮短達50%的上市時間”�；诖�，美國國防部辦公廳明確指出，將在其所有供應鏈中各企業(yè)推行MBE體系，開展MBE的能力等級認證。全世界眾多裝備制造企業(yè)也逐步加入到MBE企業(yè)能力建設的大軍中。
仔細品讀MBE的構成，MBE主要由基于模型的工程、基于模型的制造、基于模型的維護三大部分組成，并且在統(tǒng)一的系統(tǒng)工程的指導下形成有機的整體。MBE不僅僅局限在MBD模型的定義，它涵蓋產(chǎn)品設計、制造和服務的完整的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務，需要以MBD模型為核心，在各業(yè)務環(huán)節(jié)實現(xiàn)MBD模型的順暢流通和直接使用。再仔細分析MBE的能力等級評價指標，包括MBD模型數(shù)據(jù)、技術數(shù)據(jù)包、更改與配置管理、企業(yè)內外的制造數(shù)據(jù)交互、質量需求規(guī)劃與檢測數(shù)據(jù)、擴展企業(yè)的協(xié)同與數(shù)據(jù)交換等六個方面，其更加強調的是擴展企業(yè)跨供應鏈的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務的MBD模型以及相關數(shù)據(jù)在企業(yè)內外能夠順暢流通、可直接重用。
總之，完整的MBE能力體系構建，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，全面優(yōu)化梳理企業(yè)內外、產(chǎn)品全生命周期業(yè)務流程、標準，采用先進的信息化技術，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)實現(xiàn)MBD模型以及相關數(shù)據(jù)在企業(yè)內外能夠順暢流通、可直接利用。對于每一個制造企業(yè)，跨企業(yè)內外的產(chǎn)品全生命周期業(yè)務是非常復雜的，基于現(xiàn)有各自獨立的信息化技術和工具，不可避免需要處理大量的系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)轉換，才勉強能保障MBD模型以及相關數(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，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)轉換工作，能實現(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)實現(xiàn)跨供應鏈的產(chǎn)品全生命周期的MBE業(yè)務。
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)品設計到生產(chǎn)、服務，將自動化技術、產(chǎn)業(yè)控制技術和工業(yè)軟件無與倫比地結合在一起。運用先進的全集成的軟硬件解決方案，實現(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)，實現(xiàn)虛擬世界與實物世界的無縫聯(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)部旗下機構、全球領先的產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件及服務提供商。在全球擁有77000個客戶，近900萬裝機量。其計算機輔助設計與工程(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)領導地位。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解決方案供應商”，并榮膺2012年中國PLM市場七項“第一”。
圖2 收購策略擴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)軟件公司不斷在內部PLM研發(fā)方面進行大量的投資，以完善其PLM相關的產(chǎn)品和解決方案，同時花費巨額資金，通過收購策略，擴充其解決方案，增加新的功能，幫助客戶應對新的挑戰(zhàn)。例如，2011年完成對Vistagy的收購，實現(xiàn)向復合材料設計與制造的深入；2013年完成對LMS的收購，實現(xiàn)向系統(tǒng)級仿真、專業(yè)試驗等領域的拓展。
憑借西門子在工業(yè)自動化領域的強大的軟硬件全面集成的技術能力，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定義的技術開發(fā)、標準制定，以及美國國防部與波音公司的諸多驗證性項目的實踐。經(jīng)過多年的實踐應用完善，形成了以NX為MBD定義工具、通過Tecnomatix直接基于MBD進行數(shù)字化制造、通過LMS進行仿真和試驗、以Teamcenter為MBE企業(yè)提供全生命周期業(yè)務管理/數(shù)據(jù)重用/供應鏈協(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，實現(xiàn)MBD模型橫跨產(chǎn)品全生命周期的應用：
●NX，MBD定義工具：NX作為CAD/CAE/CAM一體化工具，涵蓋了概念設計、數(shù)字化產(chǎn)品定義、數(shù)字化仿真分析、評審分析、驗證、多學科優(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、機械運動仿真、公差仿真、人機仿真、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、多學科優(yōu)化仿真分析管理、數(shù)字樣機、可視化協(xié)同、異地協(xié)同、BOM生命周期管理、維護保障管理、企業(yè)知識管理等。保障MBD模型以及相關數(shù)據(jù)能夠被有效配置管理，能夠在MBE企業(yè)內部以及供應鏈之間流通。
●LMS，仿真和試驗解決方案：將三維功能仿真、試驗系統(tǒng)、智能一維仿真系統(tǒng)、工程咨詢服務有機地結合在一起，專注于系統(tǒng)動力學、聲音品質、舒適性、耐久性、安全性、能量管理、燃油經(jīng)濟性和排放、流體系統(tǒng)、機電系統(tǒng)仿真等關鍵性能的開發(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，貫穿從產(chǎn)品需求開始，經(jīng)過產(chǎn)品設計、產(chǎn)品制造直至產(chǎn)品服務的完整產(chǎn)品全生命周期的過程，在各個階段的各種信息能夠被準確的定義到以MBD模型為核心的技術數(shù)據(jù)包中，并始終保持上游的技術數(shù)據(jù)包能夠被下游直接重用，一直拓展到生產(chǎn)現(xiàn)場或服務現(xiàn)場。西門子MBE解決方案，是通過綜合利用NX為基礎的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，有機形成了從設計、工藝、制造、試驗及服務和維護全面的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)品設計、基于模型的分析應用、基于模型的機電一體系統(tǒng)工程、基于模型的全生命周期質量管理、基于模型的工裝設計、基于模型的零件工藝、基于模型的裝配工藝、基于模型的質量檢測、基于模型的作業(yè)指導書、基于模型的制造執(zhí)行、基于模型的實物樣機測試——集成的振動噪聲、基于模型的MBE供應鏈管理、基于模型的MBE數(shù)字化服務管理、復雜產(chǎn)品的構型管理、基于MBD的標準和規(guī)范等。通過這些各種專業(yè)的MBE能力靈活應用與組合，可幫助制造企業(yè)分階段、分步驟實現(xiàn)MBE企業(yè)能力體系構建。西門子MBE解決方案的總體架構見下圖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用
圖4 西門子MBE解決方案的總體架構
MBE企業(yè)的構建是漫長之路，尤其達到等級六的真正MBE企業(yè)，還需要在許多方面進行突破與完善。西門子工業(yè)軟件公司將以西門子中央研究院——新技術孵化中心為引導，進行MBE能力技術的突破，通過西門子眾多行業(yè)企業(yè)的實踐應用進行完善，持續(xù)努力打造一套完整的MBE解決方案，始終保持領先一步的優(yōu)勢，引領制造企業(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模型的準確定義、可直接重用、企業(yè)內外能快捷訪問。
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，為復雜產(chǎn)品的研制提供了一個獨特的MBD模型驅動的系統(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、迭代遞增而實現(xiàn)產(chǎn)品的系統(tǒng)設計；通過模型的結構化定義可以清晰地刻畫產(chǎn)品設計初期結構、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、無二義性的設計信息交流工具，這一點尤其對復雜產(chǎn)品異地分布的系統(tǒng)設計具有重要意義。
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)品設計解決方案
西門子MBD模型定義解決方案為實現(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知識工程應用實現(xiàn)產(chǎn)品的快速設計：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)品設計模板實現(xiàn)典型零部件的快速重用，過程向導工具實現(xiàn)知識的積累和應用。
NX Check-Mate(一致性質量檢查工具)，通過可視化方式，對MBD模型數(shù)據(jù)的合規(guī)性和可制造性進行自動驗證，確保MBD模型數(shù)據(jù)的正確性。NX PMI提供了完整的三維標注環(huán)境、全面的工具套件，實現(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，便于設計/制造/服務等以及供應鏈的全面協(xié)同。集成的NX PMI，通過PMI的一次創(chuàng)建，多次多點應用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)重用的最大化。
圖6 基于模型的三維產(chǎn)品設計解決方案
3.3 基于模型的設計分析應用解決方案
西門子NX提供CAD/CAE一體化的工具平臺，把先進幾何創(chuàng)建工具的能力與同步建模技術的速度和靈活性完美地結合在一起，為設計者提供邊設計邊分析的可能性，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，實現(xiàn)設計與仿真數(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，完整的多學科一體化仿真環(huán)境，降低了軟件使用的復雜度，使得設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，有效實現(xiàn)結構與性能等多專業(yè)的協(xié)同與融合。
圖7 基于模型的分析應用
3.4 基于模型的機電一體化系統(tǒng)工程
LMS將仿真和基于試驗的工程方法結合在一起，既可以在開發(fā)的早期對子系統(tǒng)進行驗證，又可以為最終系統(tǒng)驗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)建和運行多物理場仿真模型以分析復雜的系統(tǒng)特性，并支持控制系統(tǒng)的設計，從早期的技術參數(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對工程設計問題進行綜合，根據(jù)性能需求創(chuàng)建產(chǎn)品的架構，對不同技術方案以及配置進行綜合的工況設定，驅動仿真并對結果進行后處理的綜合環(huán)境。通過LMS Imagine.Lab功能驅動設計的理念，用戶可以在早期開發(fā)階段，分析智能系統(tǒng)的功能特性；在樣機測試前，優(yōu)化機械、液壓、氣動、熱和電子/電氣系統(tǒng)間的復雜交互作用；同時，支持工程師對關鍵功能的主動設計，以提高產(chǎn)品的整體性能和品質；避免主要設計缺陷，探索創(chuàng)新設計，加速產(chǎn)品開發(fā)。
圖8 LMS Imagine.Lab機電一體化仿真解決方案
3.5 基于模型的全生命周期質量管理解決方案
針對產(chǎn)品全生命周期質量管理，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)品設計階段，VATM直接從MBD模型中提取數(shù)模和GD&T（PMI）進行尺寸建模，通過仿真產(chǎn)品的制造和裝配過程來預測產(chǎn)品的尺寸質量和偏差源貢獻因子，實現(xiàn)MBD模型中公差分配的優(yōu)化，提高產(chǎn)品設計質量。在工藝規(guī)劃階段，NX CMM基于實體模型三維PMI標注驅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，可有效準確地傳遞尺寸設計信息，從而確保數(shù)字化測量路徑規(guī)劃與虛擬仿真驗證結果的可靠性與唯一性，為輸出高質量零缺陷的CMM執(zhí)行程序提供有力支持。在產(chǎn)品生產(chǎn)階段，DPV通過對實時生產(chǎn)質量信息跟蹤、分析和發(fā)布，幫助用戶及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的質量問題，通過對制造數(shù)據(jù)的深度關聯(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)過程中制造質量和設計質量掛鉤，形成企業(yè)質量管理的閉環(huán)。以先進的三維容差仿真分析技術，結合高精度坐標測量機與其它檢測手段以及生產(chǎn)過程中的尺寸測量規(guī)劃與驗證技術，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，實現(xiàn)基于模型的全生命周期質量管理。
圖9 基于模型的全生命周期質量管理解決方案
3.6 基于模型的工裝設計解決方案
西門子提供基于MBD的全三維數(shù)字化研發(fā)模式，將模塊化設計的理念應用到工裝設計中，通過對工裝的模塊化分類應用，實現(xiàn)工裝設計知識和經(jīng)驗的積累和重用，促進工裝的創(chuàng)新設計；實現(xiàn)工裝上游數(shù)據(jù)的有效管理和狀態(tài)控制，實現(xiàn)工藝工裝設計的快速并行協(xié)同作業(yè)；實現(xiàn)工裝數(shù)據(jù)的全面管理，工裝設計結果在資源庫中的管理，從而實現(xiàn)工裝數(shù)據(jù)查詢、參考和重用；從而達到縮短周期、改進質量、減少成本的目的。
圖10 基于模型的工裝設計解決方案
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)同設計與制造，直接利用設計3D數(shù)據(jù)進行結構化工藝設計，關聯(lián)產(chǎn)品、資源、工廠數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了從產(chǎn)品設計到工藝、制造的業(yè)務集成，包括：產(chǎn)品設計（數(shù)據(jù)獲取）、工藝設計、工裝設計、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)字化工藝設計方面，可以及時獲取準確設計MBD模型，維護工藝與設計的一致性；提高工藝編制質量與效率，減少錯誤與返工；相關部門獲取實時、準確工藝數(shù)據(jù)，改進了工作質量和效率；豐富、直觀的工藝報表，減少了無效工作時間和出錯機會。在制造數(shù)據(jù)管理方面：與產(chǎn)品相關的設計、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，改善質量，減少對員工經(jīng)驗的依賴。
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，充分利用設計MBD模型、資源、工程MBD模型，由流水分工、MBOM創(chuàng)建、結構化工藝設計、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)品設計、工裝設計、維護維修、試驗測試等系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)同，與ERP、MES實現(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。可以與數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃結合起來，為改進產(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，裝配質量的控制，裝配工裝的驗證，以得到保證產(chǎn)品質量，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，提供了從三坐標測量機(CMM)檢測編程到三坐標測量檢測執(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%)；確保按公司標準檢查所有的零部件是否合乎要求；捕捉并分享最佳實踐；無需物理部件或機床，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設計變更；簡化了軟件部署的足跡(只需一套系統(tǒng)，就能實現(xiàn)CAD、CAM和CMM)；確保最低的培訓要求。
圖13 基于模型的質量檢測解決方案
3.10 基于模型的作業(yè)指導書解決方案
基于模型的作業(yè)指導書(Model Based Instruction，簡稱MBI)是整個MBE體系的重要一環(huán)，是連接虛擬設計世界和真實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，它內嵌三維模型，可以直接瀏覽、旋轉、測量，可以實現(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MBI解決方案，稱為EWI，它直接從Teamcenter服務器獲取工藝內容，展示內容包括工藝結構、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)指導書，或直接在MES系統(tǒng)中訪問作業(yè)指導書。MBI電子化和實物技術狀態(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，實現(xiàn)從產(chǎn)品、工藝、工裝、工廠的虛擬設計與驗證，到產(chǎn)品的實物制造、檢測、交付等全過程，實現(xiàn)虛擬世界與實物世界緊密整合，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、實時地下發(fā)到生產(chǎn)現(xiàn)場，實現(xiàn)了設計意圖的精確數(shù)字傳遞與展示，減少了以往2D、3D多次轉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)品質量。基于MBD的產(chǎn)品檢驗更有效地簡化手工操作，提高檢驗精度和效率，并將檢驗數(shù)據(jù)與產(chǎn)品模型、標注關聯(lián)，實現(xiàn)質量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，達到及早糾正偏差，預防質量問題的發(fā)生的目標。實現(xiàn)基于MBD的現(xiàn)場問題反饋，有效減少技術員與工人處理問題的時間，提高工作效率和質量，減少現(xiàn)場停工時間�；贛BD實做數(shù)據(jù)的采集，和返回PLM系統(tǒng)在實做BOM中進行管理，可有效應用于后期產(chǎn)品維護維修，以及產(chǎn)品改型、改進設計和制造。
圖15 基于模型的制造執(zhí)行管理
3.12 基于模型的實物樣機測試——集成的振動噪聲
LMS Test.Lab是一套完整的集成振動噪聲試驗解決方案，功能包括聲學、旋轉機械、結構試驗、環(huán)境試驗、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、分析、電子報告工具的完美結合。LMS Test.Lab可以使試驗進行得更為有效、便捷，極大提高了現(xiàn)有設備的工作效率，并在可用的實物樣機大幅減少的情況下，仍可獲得更全面可靠的試驗結果，實現(xiàn)基于模型的仿真設計與試驗驗證的閉環(huán)流程。
圖16 集成振動噪聲試驗解決方案
3.13 基于模型的MBE供應鏈管理
西門子基于Teamcenter平臺，提供一套靈活的、成熟的供應鏈管理解決方案的組合，幫助OEM快速建立完整的供應鏈管理解決方案，而不需要復雜的集成定制，也極大限度降低供應商的投入。
基于Teamcenter平臺的多站點協(xié)同的能力、協(xié)同社區(qū)的能力以及基于公文包的供應關系管理能力，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，實現(xiàn)MBD模型的順暢流通。實現(xiàn)高效的MBE數(shù)據(jù)交互能力，減少管理成本；支撐廣泛供應鏈內的閉環(huán)MBE流程；幫助MBE企業(yè)快速構建供應鏈（各種供應商包括OEM下屬單位、戰(zhàn)略合作伙伴、各種低成本供應商）全面集成協(xié)同與數(shù)據(jù)交互的能力，同時消除供應鏈管理中非增值的活動。
圖17 基于模型的MBE供應鏈管理
3.14 基于模型的MBE數(shù)字化服務管理
Teamcenter的數(shù)字化服務(TC MRO)解決方案可建立完整的產(chǎn)品服務工程，支持維護、維修和大修的功能，從而滿足產(chǎn)品服務生命周期管理和企業(yè)實物產(chǎn)品管理的需求。提供了整個生命周期的完全的可視性，可以使用配置驅動的產(chǎn)品服務的能力來規(guī)劃服務運作，優(yōu)化服務執(zhí)行，并更好地利用實物產(chǎn)品與零件、工具和設備庫存，最大限度地提高服務部門的效率。針對MBE企業(yè)，提供基于產(chǎn)品服務所需要的基于MBD模型的IETM(交互式電子技術手冊)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，實現(xiàn)多種實物的可視化展現(xiàn)以及分析的能力；提供強大的基于MBD模型的維護維修的虛擬仿真能力；利用TC WEB客戶端與TC Mobility(基于IPAD等移動設備的TC)能力，把產(chǎn)品服務所需的技術數(shù)據(jù)包TDP或IETM快捷延伸到維護現(xiàn)場。數(shù)字化服務(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)品設計、產(chǎn)品制造與產(chǎn)品服務的業(yè)務環(huán)境，不僅僅提高產(chǎn)品服務的質量、效率和服務知識，同時通過服務反饋來提升產(chǎn)品規(guī)劃、設計、制造的質量。
圖18 基于模型的MBE數(shù)字化服務管理
3.15 復雜產(chǎn)品的構型管理解決方案
Teamcenter作為全球領先的產(chǎn)品全生命周期管理平臺，通過其強大的產(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雜產(chǎn)品構型管理方案，幫助企業(yè)高效自覺履行構型管理的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)務與數(shù)據(jù)，為面向全生命周期的構型管理奠定堅實基礎。
●適用于汽車和飛機產(chǎn)品架構管理的最佳的產(chǎn)品配置器，能高效支撐復雜產(chǎn)品的全生命周期BOM管理。
●嚴格符合CMII的更改與有效性管理機制，有效貫徹構型管理標準。
●以需求驅動的信息端到端的關聯(lián)與追溯，同時實現(xiàn)信息系統(tǒng)對構型管理范疇從虛擬產(chǎn)品到實物產(chǎn)品的拓展，達到全生命周期的構型管理。
●通過對MBD模型的有效關聯(lián)與高效重用，真正實現(xiàn)MBE企業(yè)內MBD模型的單一數(shù)據(jù)源，確保模型的技術狀態(tài)有效管控；
圖19 面向產(chǎn)品全生命周期的構型管理
3.16 MBD標準規(guī)范及在西門子軟件系統(tǒng)中的實現(xiàn)
西門子工業(yè)軟件公司的Teamcenter+NX已經(jīng)被眾多的企業(yè)作為實現(xiàn)MBD技術的信息化平臺，在國內外得到了廣泛的應用，很多企業(yè)制定了基于Teamcenter+NX的MBD技術應用規(guī)范。這些規(guī)范對在Teamcenter+NX進行三維幾何模型的創(chuàng)建、三維標準的表達、數(shù)據(jù)的組織和管理等都進行了規(guī)范。針對MBD在數(shù)字化設計與工藝中的應用，運用NXOPEN、ITK等開發(fā)工具，將MBD的相關標準和規(guī)范融入NX與Teamcenter平臺，通過定制國標化、規(guī)范化、流程化、自動化的工具，構建基于西門子軟件的MBD應用系統(tǒng)，幫助客戶在已有的產(chǎn)品制造信息PMI技術基礎上，方便快捷地完成各流程的設計與定義。
基于西門子軟件的MBD應用系統(tǒng)包括MBD三維設計系統(tǒng)、MBD三維工藝系統(tǒng)、MBD標準檢驗系統(tǒng)三部分。
圖20 MBD標準規(guī)范及在軟件系統(tǒng)中的實現(xiàn)
4 西門子MBE解決方案的價值定位
憑借西門子在工業(yè)自動化領域的強大的軟硬件全面集成的技術能力，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)技術能力同時，也提供一套完整的MBE解決方案，并將以領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：
●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MBS)等世界領先的各種MBE專業(yè)能力，使其能夠在某些具備條件的專業(yè)業(yè)務領域快速具備MBE的能力，獲得MBE的收益。
●為制造企業(yè)提供構建MBE完整能力體系的整體解決方案，可以引領企業(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)字化技術與自動化技術的融合，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行MBE能力技術的突破，通過西門子眾多行業(yè)企業(yè)的實踐應用，始終保持領先一步的優(yōu)勢，引領制造企業(yè)邁向的MBE的最高境界。
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