数字化制造与西门子解决方案概览

Page1©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware数字化制造与西门子解决方案概览Page2©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware制造的概念制造是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或利用客观物质工具，采用有效的工艺方法和必要的能源，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。制造的概念有广义和狭义之分：狭义的制造是指生产车间与物流有关的加工和装配过程；而广义的制造，则包括市场分析、经营决策、工程设计、加工装配、质量控制、生产过程管理、销售运输、售后服务直至产品报废处理等整个产品生命周期内一系列相互联系的生产活动。国际生产工程学会1990年将制造定义为：制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。Page3©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware中国制造业的发展与变迁Page4©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware现代制造业发展趋势•现代制造业正在发展成为某种意义上的信息产业企业的主要投入已经不再是材料或能源，而是知识或信息。信息技术的水平对于制造企业的组织结构和运作模式有着决定性的影响•现代制造业正在演变成为某种意义上的服务业由大批量、低成本生产向用户最大满意度为目标的生产转化。制造价值定向正在由面向产品向面向顾客转化，制造业追求的目标正在由追求成本与质量基础上向快速交货转化，生产的有效性成为制造业生存的关键•传统大而全的企业组织模式向全球化企业联盟模式发展传统大而全的生产组织模式已经很难适应当今变化莫测的市场需求。企业分工越来越细，专业精细化程度越来越高，跨地域、跨专业的全球化制造联盟逐渐形成Page5©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware现代制造业发展带来的变革由于制造业市场需求的快速变化和全球性的经济竞争以及高新技术的迅猛发展，促使制造业发生了革命性的深刻变化，极大地拓展了制造活动的深度和广度，推动制造业朝着全球化、网络化、数字化、知识化和服务化的方向发展，从而导致了制造信息的表征、存储、处理、传递和加工的深刻变化，使制造业由传统的能量驱动型逐步转向为数字信息驱动型•现代制造企业发展要求现代制造企业一方面要追求大规模生产条件下的高效率和高效益，另一方面又要生产满足各个顾客的各种不同要求的产品，以适应市场的要求•现代制造企业发展面临的挑战o全球化——跨地域、跨专业的全球企业联盟面临信息交流、共享、存储、安全等一系列问题o网络化——不同企业、不同专业、不同部门构成了复杂和紧密的关系，如何将这些对象进行有机地联系并有效管理o数字化——传统的信息表达、存储、管理、交换方式已经不适应时代的发展，如何逐步实现企业的全数字化o知识化——如何将有效的企业信息进行抽取、整理、分类、规范形成企业知识，并进行进一步加工、存储、共享并用于新一轮制造过程o服务化——从面向产品向面向顾客的转化是的企业面临如何快速理解客户需求、将客户需求贯彻到产品整个制造过程，并将客户使用满意度反馈到新一轮的产品制造过程•现代制造企业发展带来的变革Page6©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware通过信息化推动制造技术与管理的创新，增强制造企业全球竞争力采用现代管理模式，将信息技术与制造技术相结合，改善制造企业的经营、管理、研发和生产等各环节，提高生产效率、产品质量和企业创新能力，降低消耗，带动产品设计创新、管理模式创新、制造技术创新以及企业间协作关系创新，从而实现产品创新的数字化、生产过程的智能化、制造装备的数控化以及咨询服务的网络化，全面提升制造企业的竞争力。我国“十一五”发展规划中明确提出了要将我国建设成为创新型国家，强调我国制造业要走自主创新的道路，而以信息化带动工业化是实现从制造向创新转变的必由之路。Page8©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware中国制造业面临的制造瓶颈问题•产品合格率不高，质量不稳定•零部件间隙大，外观粗糙•产品使用寿命短，在使用环境较为严酷的情况下，容易失效•机械产品使用噪声大、震动大、使用者体验不佳产品质量难以实现精细化管控•通过试生产的方式来验证生产工艺•对于复杂零件，其工艺稳定周期很长•完全凭借工艺及作业人员的个人能力•严重影响产品的上市周期产品试制周期长，制造工艺不稳定•大部分制造企业依然采用以文字描述为主的二维工艺卡片进行工艺设计•工艺设计时难以直观了解现有工艺装备及设备情况•工艺设计结果难以进行仿真分析，只有在实物加工时才能进行工艺合理性验证•工艺信息用非结构化的方式表达在工艺卡片上，难以传播和重用产品的可制造性难以评估，工艺设计和验证手段落后•工艺知识主要存在于个人脑海中•工艺知识会由于人员的流动而流失•缺乏工艺知识的有效积累和传承手段•工艺的规范性和标准化程度较低缺乏对工艺知识的有效管理Page9©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware中国制造业提升制造能力的关键途径•数字化制造技术可以帮助企业用结构化、可视化的方式进行工艺规划、设计和验证。在数字化制造技术的帮助下，设计人员和工艺人员可以在一个统一的虚拟平台上对自己设计的产品及工艺进行设计和验证，使得企业的设计、工艺、制造能力相互匹配相互验证利用数字化制造技术提升工艺规划、设计和管理能力•数字化制造技术可以帮助工艺人员在虚拟的环境中构建一个三维可视化的工厂，结合数字化制造中的工艺规划、设计、仿真功能，工艺人员可以模拟出零部件在车间的流转路线，帮助工艺人员优化工厂布局和工艺路线，使得工厂的生产效率更高。利用数字化制造技术提升工艺性布局和物流路线的设计和规划能力•数字化制造可以将产品的公差、加工过程、装配过程用可视化的方式展现在设计人员面前，让设计人员在产品正式生产之前就可以对产品的可制造性进行调整，真正实现面向制造的设计和面向维护的设计，从而使得设计质量水平得以提升。利用数字化制造技术提升设计质量水平•数字化制造技术可以将存在于个人脑海中的工艺知识抽取并积累到知识库中，并实现工艺的规范化和标准化。并且通过对标准工艺、工序、工步的总结，形成工艺模板，实现工艺知识的重用，提高工艺设计效率。利用数字化制造技术提升工艺知识管理能力Page10©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware工艺工作是制造业的基础•工艺技术是新产品开发和老产品更新换代的重要技术保证先进、合理的工艺技术是产品发展的前提条件，先进的设计可以促进工艺技术的开发，而先进工艺技术的开发和储备，有可为设计水平的提高创造条件。•工艺水平是影响产品质量的主要原因实践表明，产品存在大量质量问题，往往是由于工艺落后和工艺管理不善和工艺纪律松弛导致的。同时，工艺技术的每项重大进展和应用，会显著提高产品的质量。•工艺技术和工艺管理是企业提高经济效益的重要途径以工艺进步为基本内容的技术进步，是生产发展的主要动力。劳动生产率的提高，60%~80%是靠采用先进的工艺技术和管理技术而实现的。Page11©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware工艺的概念工艺是劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行增值加工或处理，最终使之成为制成品的方法与过程。制定工艺的原则是：技术上的先进和经济上的合理。由于不同的工厂的设备生产能力、精度以及工人熟练程度等因素都大不相同，所以对于同一产品而言，不同的工厂制定的工艺可能是不同的；甚至同一个工厂在不同的时期做的工艺也可能不同。可见，就某一产品而言，工艺并不是唯一的，而且没有好坏之分。Page12©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware工序的概念定义工件在一个工位上被加工或装配所连续完成所有工步的那一部分工艺过程。分类工序是完成产品加工的基本单元，在生产过程中按其性质和特点，可分为：工艺工序：使劳动对象直接发生物理或化学变化的加工工序。检验工序：指对原料、材料、毛坯、半成品、在制品、成品等进行技术质量检查的工序。运输工序：指劳动对象在上述工序之间流动的工序。按照工序的性质，可把工序分为基本工序和辅助工序：辅助工序：为基本工序的生产活动创造条件的工序。合理划分工序，有利于建立生产劳动组织，加强劳动分工与协作，制定劳动定额。Page13©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware工步的概念定义在加工表面（或装配时的连接面）和加工（或装配）工具、主轴转速及进给量不变的情况下，所连续完成的那一部分作业。Page14©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware工艺方案设计工艺方案是工艺准备工作的总纲，是工艺规程设计和关键工艺装备设计的指导文件。正确的工艺方案设计，有助于系统地运用新的科学技术成果和先进的生产经验，保证产品质量，改善劳动条件，提高工艺技术和工艺管理水平。设计工艺方案的依据产品图样和有关技术文件。据此，按产品的复杂程度、精度要求等采取相应的工艺措施；产品的生产纲领、产品的生产性质和生产类型。据此，决定工艺准备的期限、任务和内容；本企业的现有条件；国内外同类产品的工艺技术情报和工艺知识；国内外有关的技术政策和法规；分类新产品样机试制工艺方案新产品小批试制工艺方案批量生产工艺方案老产品改进工艺方案零件工艺方案Page15©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware工艺路线设计工艺路线是指产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库的全部工艺过程的先后顺序。工艺路线的设计是设计工艺规程的关键，对保证产品质量，合理利用设备、促进生产管理和提高劳动生产率都有重要作用。设计工艺路线的一般步骤加工方法的选择加工阶段的划分加工工序的划分机械加工顺序的安排热处理工序的安排辅助工序的安排Page16©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware材料消耗定额材料消耗定额是指在一定的生产和技术条件下，生产单位产品或完成单位工作量所必须消耗材料的数量和质量标准。分类按材料在产品生产中的作用分类o主要材料消耗等额o辅助材料消耗定额o经营维护材料消耗等额。如自制工装材料消耗等额，设备维修用材料消耗等额等按照产品的制造工艺分类按照材料的自然属性分类Page17©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware数字化工厂数字化工厂（DF）以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。数字化工厂（DF）主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”，实现产品生命周期中的设计；制造；装配；物流等各个方面的功能，降低设计到生产制造之间的不确定性，在虚拟环境下将生产制造过程压缩和提前，并得以评估与检验，从而缩短产品设计到生产的转化的时间，并且提高产品的可靠性与成功。Page24©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware产品全生命周期中制造过程分析Page25©SiemensAG2012.AllRightsReserved.SiemensPLMSoftware制造数