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概 述 据统计，新产品在推出过程中，70%的成本在早期就确定了，一旦产品设计完成，越到后期其更改成本也即越高。因此，在推出新产品、新工艺、建造新工厂时，越早进行虚拟制造分析，就能够越早进行工时、人机工程、产能、工艺、资源利用等方面的验证，获得更好的投资回报率以及内部收益率，确保企业始终处于竞争优势的地位。  通常，重型装备制造企业会采取如下5种关于制造的手段：
这些举措并不新鲜，但是西门子协同制造平台Teamcenter可以帮助企业在推出新产品、新工艺或者构建新工厂时更早地执行面向制造的设计、制造策划和详细工艺规划，协同制造平台还支持对变更进行评估和持续改进。 核心应用场景 产品配置 一件重型装备通常包含很多选项。以装载机为例，最终用户可能需要不同的铲斗、液压系统、传动部件、发动机等，这些都可以作为销售选项供买家选择。更频繁地发布产品以及丰富的产品配置，也增加了车间现场的复杂性，甚至由于需要在同一产线或者同一工厂制造各种产品而加剧这种复杂度，能够在制造规划阶段可视化查看不同的配置就变得至关重要。 西门子协同制造平台，支持管理产品的多种配置，且可以根据经验或者规划保存预设的一组配置，作为标准产品。产品的变更管理可与配置BOM关联，用于更精准地进行变更影响分析以及变更执行。   随着企业的发展及产品线的不断扩张，系统也支持越来越多的产品配置与变型，确保设计与制造的协调一致，更好地了解变更对产品系列的影响，消除人为判断所造成的失误，尽早发现设计和制造方面存在的问题。 工艺制造规划 在定义制造策略与工艺规划时，管理和利用来自不同工厂以及不同产品系列的制造知识非常重要。即使两个不同的工厂中，甚至两个不同系列的产品的工艺，都可能极其相似。我们可以使用相同的工艺，然后根据特定工厂调整制造策略。对于工艺规划，我们使用“企业级BOP解决方案”，来重用不同工厂、产品系列的工艺规划，我们将制造的信息分配给产品结构的方式，来重用最佳制造实践，在不同工厂来重复使用它们。  在同一界面，即可实时查看上游设计变更对制造的影响，系统自动根据之前的工艺规划信息，进行引导式变更分析及制造数据更新。   将工艺、工序指派至特定工厂、产线，从而实现工艺知识在不同工厂的重用。将产品零部件指派至工位工艺，从而实现不同产品共享同样的工艺知识。 虚拟制造验证 企业在推出新产品、新配置时，越早获得虚拟制造分析的结果（装配模拟、路径规划、自动装配/拆卸、动态碰撞检测、间隙检查、设备工具可达性研究、人体工程学分析等），就能越早发现并纠正这些问题。 西门子协同制造平台支持“早期制造策划”，使得评估多种制造策略成为可能，缩短项目的投资回报期或内部收益率（IRR）。这是确保企业在市场上具有竞争力的唯一途径。  工艺工程师可以创建最佳装配顺序，从而避免在装配过程中发生碰撞。且系统可以根据部件的重量，模拟使用工具过程中所需的力，是否符合人体工程学，包括人体不同部位所受到的力。工艺仿真同样可以提供“可达性”分析，保证现场工人的所有操作都在人体的可接受范围内，所有的输入数据、工艺知识、仿真分析结果都将保存至协同制造平台中进行沉淀。例如装配动作、序列等可以反复针对不同的产品型号进行复用。  弧焊机器人是重型装备生产制造过程中最常见的机器人应用之一，用户希望焊接线能够实现自动化，以便提高产量、最大限度降低人工成本，同时提高焊接质量。机器人仿真提供了一系列的弧焊仿真功能，从焊缝定义开始，用户选择要焊接的面，进行可达性测试，确保机器人到达所有位置，确保路径没有干涉，最终确保所有的参数完全定义，生成机器人程序并推送至机器人实体。 此外，用户可以通过多个视角来分析和验证路径，在运动时控制仿真速度，例如在空旷的环境中快速移动，在复杂的环境中减速。 生产支持 随着在车间组装的产品种类不断增加，在正确的位置向正确的人员按时交付正确的作业指导变得至关重要。  在协同制造平台创建工作包之后，就可以向车间人员提供对工作包的访问权限。大部分电子作业指导书是根据工艺规划和制造验证自动创建的，也即在可制造性分析以及虚拟制造验证的过程中创建的工艺过程、消耗物料以及所需的设备，2D和3D快照或动画，这些内容全部基于html5格式，易于使用和部署。  车间人员也可以及时反馈现场的问题，平台将根据不同的问题类别自动转移至设计、工艺部门，协助调查和分析现场的问题。 显而易见，3D作业指导比2D图纸可以呈现更多关于制造过程的细节，用户体验的提升加快了价值实现，使用电子作业指导取代传统纸质参考、说明文档或者图纸，能够有效降低整体制造的成本，且可以对设计、工艺中存在的问题进行及时反馈。 优化与执行 该部分解决方案，核心在于收集车间的生产数据，包括订单的执行时间与执行地点，用以进行订单计划、生产工程和供应链的优化，精确跟踪车间工人的工时以及制造资源分配。  车间工人通过扫描当前工位的零部件信息，平台将自动显示当前工位的操作描述以及所需要的工器具。某些特殊工序还需要特殊技能才能完成，系统也将针对当前操作员是否具有资质进行核查。操作员在装配的过程中，工时、安装扭矩等信息均会被系统提取，作为生产过程的重要信息进行存储，后续用来分析与追溯。 实际生产过程中，往往面临不同产品混线生产的情况，西门子工厂仿真能够验证不同的生产策略，优化车间的产能、布局、人员配比，包括订单、生产资源限制、工具设备分析，不同工位的瓶颈等。 不同工厂的最佳生产实践，作为企业的知识进行固化，从而在新工厂、新产线进行建造时被重用，准确预测工厂产能，优化资源利用率，保证订单的准时交付。 变更管理 西门子协同制造平台Teamcenter承载了详细的工艺规划的信息，当设计、工艺发生变更时，结构化变更中包括的变更前后的零部件、工艺、受影响的产品、工厂等信息。平台使用更简单的机制，将变更前后的物料、工艺进行比较，快速捕捉上游发生的任何变更并及时按照不同工厂传输至ERP等下游系统。而所有的比较、输出差异的过程全部是自动进行的。 总结 本文的解决方案缩小了从产品设计到生产执行的数字化鸿沟，使数字化在重型设备行业成为现实。具体而言:
制造是重型装备行业创新的核心领域，西门子数字化制造产品组合在过去的50年内推动了重型装备行业的发展。无论企业是在寻找一款完善的数字化协同制造平台，还是需要对现有产品的工艺生产、工厂车间进行优化，还是希望提升3D的深入应用验证生产、制作更丰富的作业指导，数字化制造都可以成为您与西门子合作的重要契机。 |
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