1、智能制造的数字化工厂规划Page 2智能制造的数字化工厂的成熟度智能制造的数字化工厂建设案例内容提要Page 3在西门子成都工厂研发生产一件新产品，它都会拥有自己的数据信息。这些数据信息在研发、生产、物流的各个环节中被不断丰富，实时保存在一个数据平台中。而这座工厂的运行，是基于这些数据基础，PLM（产品全生命周期管理系统）、NX（全三维参数字化设计和分析）、ERP(人财务）、MES（制造执行系统）、TIA（全集成自动化）及WMS供应链管理，全部实现了无缝的信息互联，造就出了一幅透明的数字化工厂的画面。智能制造的数字化西门子成都工厂质量物料供应生产计划单线产能：2400 件/天过程数据 15 万2、/天过程质量控制点 16点/件Page 4研发设计三维化把产品塞入电脑，采用参数化设计及虚拟仿真设计技术，打造技术引领的“零缺陷”装备产品，满足客户定制化、个性化、多样化和快速交付的目标要求生产智能化服务智能化管理智慧化把车间搬进电脑，采用精益流水线以及智能生产与检测设备，建设数字化自动车间、立体智能物流体系和高效供应链系统把客户建到电脑，通过信息互通、设备互联、环境模拟、远程监控，建立覆盖全生命周期的服务大数据系统，为客户提供全天候及时在线的设备与服务将西门子管理思想和管理模式融入到信息化系统之中，将行之有效的管理精髓固化到流程之中。通过全流程型业务驱动和全球供应链协同，构建记录可追溯、风险3、预控、信息安全的稳健运作体系智能制造的数字化西门子成都工厂建设Page 5智能制造的数字化西门子成都工厂业务架构参考模板SIMATICHMISIMATIC 控制器SIMATIC IDENT工业识别系统 SIMATIC 分布式 I/OSIMATIC NET工业通信SIRIUS工业控制系统SITOP 电源SIMATIC 控制逻辑设计Automation Designer驱动技术博途软件(TIA PORTAL)用于自动化任务的工程框架PROFINETPROFIBUSHARTAS InterfaceTEAMCENTERCollaborativePDMNX Product DevelopmentTECN4、OMATIXDigital ManufacturingSIMATIC 过程控制系统PCS 7SIMATIC IT 生产套件 SIMATIC IT智能套件COMOS工厂工程SIMATIC IT 研发套件ERPTECNOMATIX数字化制造TeamcenterPLM平台NX&Simcenter产品开发SIMATIC WinCCSCADA 系统过程仪表与分析系统SIMATIC IT（MES软件）制造制造执行行MOM 仓储物流物流WMS 数据采集与数据采集与监视控制系控制系统工工业网网络控制器和控制器和显示示终端端PLC/CNC/MC/HMI识别和和设备驱动系系统TIA全集成全集成自自动化化基于模型全5、生命周期数字基于模型全生命周期数字孪生生 企企业资源管理源管理 工厂层现场层控制层操作层执行层服务研发 物流制造数据采集设备监控自动化控制人机交互销售 供应装备 产线 Page 6智能制造的数字化成都工厂软硬件构成参考模板 ERP财务人力资源物料需求计划采购管理主数据管理订单管理 WMS数字化工厂与物流规划厂外物流管理厂内物流管理出货管理立式自动仓库自动运载机具 MOM生产计划与工单管理质量管理物料管理工业大数据生产过程监控生产文档管理设备管理报表管理KPI和智能支持 Automation物料定位物料移动控制人机交互系统数据采集与监视控制系统智能设备网络与通信系统 PLM基于模型参数化产品设计6、基于模型产品分析验证基于模型的工艺基于模型的质量基于模型的在线协同基于模型产品设计规划 基于模型主动服务基于模型的供应链管理Page 7工业2.X平台软硬件系统融合时代：实现软件系统之间、软硬件系统之间数据的互联互通。工业3.X平台工业4.X平台1.智能化设计、分析2.基于三维模型的信息互连3.工业自动化系统4.传感器系统5.驱动系统6.网络结构及通讯产品7.工业大数据智能制造的数字化西门子成都工厂建设成熟度演变Page 8产品定义工艺方法及工时产能要求设备生产能力设施布局仓库存储策略设备故障率及缓冲区设置换班模式调度及控制策略优化工厂/设施利用率产能数据仓库数据订单生产顺序工厂及生产线成本生7、产线利用率时间、节拍优化缓冲区优化托盘、小车利用率改善建立数学模型，利用真实数据（流程和订单等）进行仿真试验，在试验基础上得到真实系统压力下的系统能力测算，优化西门子原有工厂，建设提供近似真实的参照，经过多年规划和优化，形成平台化、透明化及自动化工厂。工业2.X平台工业3.X平台工业4.X平台智能制造的数字化西门子成都工厂建设成熟度演变Page 9 西门子工业平台功能数字双胞胎性能数字双胞胎生产数字双胞胎数字模型结构数字双胞胎NXNXNXJTJTJTNX CADVis Mockup定义定义验证验证结构结构验证验证Vis Mockup机电机电仿真仿真NX CAE仿真分析仿真分析仿真模型验证验证评8、估评估LMS分析分析实实验验工厂模型NX CAMVis MockupTECNO数字双胞胎数字双胞胎数字双胞胎数字双胞胎编程编程&仿真仿真仿真仿真验证验证工厂和工厂和工厂和工厂和设备设备数字数字数字数字双胞胎双胞胎双胞胎双胞胎NX CADAPSMOMSCADA功能模型VR现实基于模型数字孪生是西门子成功打造数字化工厂的基础Page 10西门子智能制造的数字化工厂建设模板被企业广泛采纳开放西开放西门子成都数字化工厂子成都数字化工厂北京工业4.0开放实验室，融合关键技术西门子和同济大学共同编写19,818人次来人次来访 1,907人次来访 Page 11迈进工业3.X时代软件与软硬互联，软件与硬件互9、联数字化方面：主要引入基于模型的参数化设计、分析、检测及加工一体化，建立标准化和规范化的数字化三维设计和分析手段，以结构化工艺设计与仿真的业务流程，以知识和流程驱动的基于模型的数字化工厂，实现数字化车间生产运营管理，生产制造智能信息分析。自动化方面：主要引入制造（包括机加、前处理、装配等工艺）柔性生产单元或产线等。智能化方面：建立工厂制造工艺知识库和智能逻辑规则，在部分工艺设计实现智能化工艺，在部分制造柔性单元按照智能逻辑规则进行智能化生产，具备自主判断工件类型进行加工制造。三环车桥和锻造是复制西门子模板建设数字化工厂典范Page 12中集集团是复制西门子模板建设集团数字化工厂典范Page 110、3中集集团是复制西门子模板建设集团数字化工厂典范基于模型设计和分析基于模型工艺管理基于模型制造运营管理基于模型数字化孪生基于模型的模块化设计基于模型数字化生产基于模型的数字化车间规划数字化生产决策看板基于模型的CAE分析基于模型的数字化工艺钢板切割成型焊接基于模型数字化工艺仿真Page 14智能制造的数字化工厂的成熟度智能制造的数字化工厂建设案例内容提要Page 15智能制造的数字化是工厂支持战略运营的主战略智能化数字化自动化Page 16通通过数字化工厂建数字化工厂建设实现生命周期生生命周期生态圈互圈互联全全新新产品品开开发个个性性化化产品品定定制制客户喜好选配需求性能需求客客户需求信息需求11、信息过滤与分与分析析用用户群群设计客户制造服务基于模型虚基于模型虚拟用用户体体验基于模型基于模型产品品设计开开发客客户网上网上定制定制产品品基于模型工基于模型工艺虚虚拟验证可选模块范围内基于模型基于模型产品虚品虚拟验证基于模型制造可行性基于模型制造可行性验证基于模型展示虚基于模型展示虚拟定制定制提交提交订单网网络化化生生产组织在在线定制定制产品交付品交付Page 17供应商门户供供应商商物料需求看板物料供物料供应商商物料需求看板外外协供供应商商物料物料库拉动供料看板原物料原物料库来料来料检验区区p检测成品成品库成品成品库制造制造车间车间半制品半制品库车间车间车间车间未来的智能制造的数字化工厂互12、联模式终端用户移移动终端端 互互联网网新产品设计建议成熟/个性化产品需求p物料采购单p供应计划供供应链原材料需求计划分析分析验证p分析试验p订单、物料p财务、人员计划划产品订单p研发与工艺p工艺仿真产品开品开发个性化产品p生产排产排排产产品订单产品明细/工艺标准p仓库管理p成品配送仓储p物料配送仓储p生产数据采集p生产过程监控p生产计划管理p计划执行与调度p安灯系统p物料条码化p关键物料追溯p产品质量管理p能源管理p先进装备 生产工单（工艺标准）制造制造执行行生产实绩反馈p外协配送仓储生产计划p物料领料仓储p智能服务p经营决策营服及决策服及决策Page 18供应商门户供供应商商物料需求看板物料13、供物料供应商商物料需求看板外外协供供应商商物料物料库拉动供料看板原物料原物料库来料来料检验区区p检测成品成品库成品成品库制造制造车间车间半制品半制品库车间车间车间车间未来的智能制造的数字化工厂KPI终端用户移移动终端端 互互联网网新产品设计建议成熟/个性化产品需求p物料采购单p物料供应计划供供应链原材料需求计划实验验证p验证和路试p订单、物料p财务、人员计划划产品订单p研发与工艺p工艺仿真产品开品开发个性化产品p生产排产排排产产品订单产品明细/工艺标准p仓库管理p成品配送仓储p物料配送仓储p生产数据采集p生产过程监控p生产计划管理p计划执行与调度p安灯系统p物料条码化p关键物料追溯p产品质量管14、理p能源管理p先进装备 生产工单（工艺标准）制造制造执行行生产实绩反馈p外协配送仓储生产计划p物料领料仓储p智能服务p经营决策营服及决策服及决策关键绩效产品销量销售计划执行率客户满意度关键绩效排产准确率生产计划完成率关键绩效交货时间原料送达及时率来料批次合格率关键绩效订单交付周期单件生产成本关键绩效产品质量合格率设备综合利用率关键绩效新产品研发时间产品设计完成准时率关键绩效原料库存存在时间物料送达及时率Page 19数字化工厂系统整体建设目标和愿景快速响应客户定制化需求实现质量效益的持续改善设计 通过智能化、参数化的三维设计和仿真技术，实现快速定制化设计，并实现质量、成本和可制造性的优化打通从15、设计到制造的流程，实现基于模型的产品设计、工艺规划、制造执行、质量检测和闭环反馈 建立以精益文化为基础的管理体系工艺 通过数字化工艺规划和数字化工厂仿真技术，缩短生产准备周期，并实现生产周期和节拍、物流、设备能力的平衡和优化采购 通过协同计划系统实现精益的生产、采购和物流管理，建立面向客户订单的准时制生产和物流拉动体系生产 通过ERP、MES和工厂/物流自动化系统的集成，实现一体化的计划、执行、控制、数据采集和反馈，改善生产、设备、质量的可见性和响应速度通过大数据分析和挖掘实现质量、成本和效率的持续改善，更好为客户服务 Page 20智能化工厂l智能产品/智能设计/智能工件/智能产线l涵盖生产16、工艺及设备的数字化模型，根据需求，自行配置安全解决方案l动态市场需求/自组织工厂/自主移动式模块化生产单元/CPS信息物理系统l智慧决策可视化工厂l只有信息可视才可管理可控l依据数据辅助管理决策l产品状态(现在在哪，以某种状态呈现)l生产透明化：进度透明/质量透明/物流透明/异常透明数字化工厂l产品数字化（CAD/CAE/CAM/PLM的集成，虚拟仿真技术，MBD模型的应用，l装备数字化（PLC、伺服电机、传感器，TIA，数控机床，自动化设备）l物流数字化（立体料库/物流控制，虚拟产线物流仿真）l生产数字化：覆盖计划排程/质量管理/设备运行等全过程，虚拟产线及优化仿真20082008年年-2017、14-2014年年20172017年年-2019-2019年年20202020年年+20152015年年-2016-2016年年基础信息化建设l机房l网络、通信l私有云平台建设l信息安全ERP（U8）/PDM/OA/一卡通/WMSERP(NC)/MES/PDM/报表系统/全系统集成ERP/MES/CRM/SRM/PLM/APS（高级排程）/移动化 大数据/移动化/电子商务/互联互通/信息融合自动化，数字化，网络化智能化，自组织，新生态数字工厂中长期信息化顶层规划Page 21围绕上述目标我们开展组织调研和初步分析活动类型活动子类型参与人数（单次平均）活动频次信息化培训信息化应用架构基础概念培训18、202信息化培训信息化详细方案培训53信息化调研信息化组织和系统现状调研103信息化调研信息化业务主管核心通点调研24信息化沟通信息化成果分步确认35核心业务数据分布在不同部门和单位，共享困难，对产品研发，工艺工装设计，生产制造，产品测试与售后维修工作带来不利影响PDM的应用功能和硬件及网络平台还停留在支持早期产品设计CAD数据应用的水平原有技术管理模式仅管理了研发项目的结果，没有管理项目的实施过程。项目任务分配和监控不能进行实时互动没有对产品设计规范，标准，经验等产品研发设计知识的管理进行统一规划，设计经验的传递还依赖于设计人员的直接交流和沟通三维产品设计的应用功能及平台还停留在支持早期三维19、零部件设计应用的水平BOM管理采用单一BOM管理，没有区分研发/制造/采购对BOM不同需求工艺以CAPP方式编制，工艺包括零件制造工艺和装配工艺为建立统一的工艺知识库，工艺资源库，无法与下游制造数据协同边设计边生产方式导致物料需求计划难以在设计阶段确定，设计人员的生产现场工作量较多机加工工艺数控编程，无法从系统里获取三维数据，生成程序未纳入系统管理工时、工装数据未纳入系统管理，依靠个人经验完成，无法为将来排产提供准确数据目前质量管理状况还是事后把关，数据的收集途径分散，主要依靠人工操作，信息汇总十分困难；目前质量管控只能到过程和班组，还不能到项目，希望能实现项目相关的设备的测试和质量数据管理，20、以及出厂检验和测试报告等；目前工作仅仅停留在质量检验上，质量控制和质量保证基本没有，员工的质量意识很好，但质量管理的方法少，统计分析工具缺乏；检验结果十分依赖检验人员的个人能力，缺乏必要的检验标准；质量信息查询不便，质量文件没有有效管理Page 22智能制造的数字工厂支撑软硬件建设现状及改善方向 ERP财务人力资源物料需求计划采购管理主数据管理订单管理 WMS数字化工厂与物流规划厂外物流管理厂内物流管理出货管理立式自动仓库自动运载机具 MOM生产计划与工单管理质量管理物料管理工业大数据生产过程监控生产文档管理设备管理报表管理KPI和智能支持 Automation物料定位物料移动控制人机交互系统21、数据采集与监视控制系统智能设备网络与通信系统 PLM基于模型参数化产品设计基于模型产品分析验证基于模型的工艺基于模型的质量基于模型的在线协同基于模型产品设计规划 基于模型主动服务基于模型的供应链管理Page 23构建基于模型互联是实现数字工厂的全价值链骨干基于模型的工程基于模型的需求及产品开发基于模型的产品设计和成本管理基于模型的分析应用MBD-CMM基于模型的公差分析基于模型的生产基于模型的零件工艺基于模型的装配工艺基于模型的工装设计基于模型的加工基于模型的检测检验基于模型物流生产及质量基于模型的字化服务管理基于模型的供应链管理基于模型基于模型驱动互互联互通的互通的单一架构及数据源支持一架构22、及数据源支持环境境信息互通互信息互通互联Page 24构建基于模型互联是实现数字工厂的全价值链骨干Page 25基于模型的制造基于模型的制造基于模型的数字化支撑基于模型的数字化支撑基于模型基于模型的需求及产品开发的需求及产品开发标准及培训标准及培训基于模型试基于模型试验、服务及供应验、服务及供应商管理商管理实验过程管理实验过程管理实验过程管理产品数据集成产品数据集成PDM+ERPPDM+MES生产制造生产制造需求及系统工程需求及系统工程需求收集需求管理需求跟踪系统工程系统协同需求配置基于模型基于模型的开发的开发参数化产品设计基于模型产品开发仿真数据管理仿真分析公差分析产品制造成本管理工艺工装工23、艺工装数据管理数据管理工厂变更管理与XCAD集成管理图文档管理项目管理项目管理项目计划基于模型的三维工装设计向导式工装设计向导式工艺设计基于特征的自动化编制二维设计标准项目组合管理工厂BOM管理三维设计标准人员技术培训符合性管理零件加工编程虚拟机床仿真制造过程管理现场工艺应用基于模型的检验管理数字化车间工厂仿真产品或组件装配仿真人机工程仿真数字化服务数字化服务电子维修手册服务过程管理供应商管理供应商管理供应商关系管理供应商协同管理基于模型的数字化工厂系统建设内容Page 26MESERP人力资源管理物料管理财务管理生产计划管理采购管理销售管理全集成自动化售后服务、追溯、监控售后服务系统追溯系统24、监控系统计划、物料主数据、生产BOM、工单、生产记录供应商产量、物料消耗、物料主数据、备品备件设备状态、参数、产品BOM、工艺指导生产BOM实际工艺数据产品BOM、工艺路线、QMSNXTeamcenterSimcenterNXTecnomatixSimcenterVSATEAMCENTEr基于模型的数字化系统与其他系统的融合Page 27适合工厂的数字化解决方案基于三维模型平台基于模型专有数字技术基于模型一体化可配置参数设计基于模型一体化分析基于模型一体化工艺基于模型一体化MES半实物仿真基于模型一体化质量工艺仿真硬件及数据采集开放大数据操作系统集团化管理架构基于模型一体化工厂仿真基于模型一体化MRO多学科联合分析大数字样机1 12 2数字工厂体系经验半实物仿真体系模块化应用体系精益制造体系大量数字化工厂建设模板数字化工厂建设经验综合设计方法体系基于模型标准体系3 3