西门子：助力企业实现全价值链数字化

    Rahul Garg先生主要负责制定并实施重要战略计划和解决方案，以发展工业机械与重型设备行业及全球业务。除了制定关键计划和发展方案之外，Garg与其团队还必须深刻洞察机械行业的发展现状和趋势，确保西门子的产品和解决方案能更好地满足企业要求，为企业面临的新兴问题提供思想领导力。

    Rahul介绍，在机械行业，虽然农用、建筑、矿山开采等不同子类近几年发展景气度各不相同，但是对于绿色减排的要求却是相同的。重型机械大多采用柴油发动机，排放废气中的微小颗粒物对人体和生态环境都会造成伤害。随着近几年全球各国环保法规日趋严格，重型机械的排放标准也在不断提高，企业必须研发新型发动机来满足标准。

    一款全新的发动机研发周期平均在6至9个月，一旦政府新出台一项法规，留给企业来完成新品研制工作的时间并不多。因此，如何借助数字化技术，以最快的时间研发出符合排放标准、同时能满足客户对于高性能要求的发动机是企业的当务之急。

    “这就到西门子发挥作用的时候了，我们可以提供数字化仿真软件来在虚拟环境下模拟和分析各种设计方案的正确性和可行性，无需制造出物理实体就能了解发动机的各项指标，从而选取最优设计，这无疑将帮助企业节省大量时间和成本。” Rahul说到。

    比如，西门子近日收购的CD-adapco公司的流体分析软件STAR-CCM+，就可以对发动机的排放过程以及排放气体进行全面分析，基于分析结果评估是否需要在模型中加入过滤器，或者给出优化建议来改进发动机模型设计，减少细微颗粒物的排放。此外，还可以通过热流分析评估发动机零件过热情况，并制定相应的冷却方案。

    另外还有一些企业在寻求新能源科技来替代传统柴油发动机，包括油电混合和纯电动的驱动方式，当然也会带来涉及电气和电磁设计的新挑战。对此，Siemens PLM Software的产品组合Simcenter也有相应的3D仿真工具，能针对机电元件和电气系统进行功能模拟、设计和控制策略验证，同时考虑电、磁、机械、热和流体现象的耦合。

西门子覆盖整个价值链的解决方案

    当然，仿真分析只是数字化中的一环，实际上，经过多年发展和多项并购整合，Siemens PLM Software已经能够提供覆盖从产品构思、实现到使用的整个价值链的解决方案。

    在产品构思阶段，Siemens PLM Software提供一系列的软件来帮助企业快速完成满足成本、尺寸以及各项具体性能参数要求的最优设计，比如同步建模软件Solid Edge结合了直接建模与参数化设计技术，以其易用性、直观性的优势加快产品从设计到交付的过程。机械设计完成后，还需要在电气层面对模型加以丰富，这也是西门子收购Mentor Graphics原因。

    随着产品走向智能化、互联化，软件成为产品不可或缺的重要组成部分，企业需要借助应用程序管理（ALM）来集成、核实并验证其产品中不断增加的软件内容。而ALM领域的市场领导者Polarion也已成为Siemens PLM Software的软件组合中的一员。

    Rahul认为，除了满足排放方面的要求外，当前机械行业重点考虑的目标还包括绝对的安全性，并且不能发生在计划外的宕机，实现这些目标的一个重要途径就是在机械设备上安装更多摄像头或传感器，这样企业就需要一种一体化的方案，实现机械部件、电气部件和软件代码的协同设计，这正是西门子为企业所提供的。

    在产品实现阶段，以3D打印为代表的增材制造技术逐渐走向成熟，传统制造工艺要求产品模型具有对称性、相对固定的尺寸，3D打印则打破了这些约束，即使是模型最奇特的产品也能通过3D打印制造出来，而且几乎无需返工。比如发动机中的滤管考虑到空气流动特性，其设计往往非常复杂，传统的制造方式成本极高，而3D打印方式则可轻松实现。

    Rahul指出，西门子早就开始在3D打印领域的实力积累，具体来说包括投资开设制造金属3D打印部件的大型工厂、研发3D打印机器人、收购3D打印服务公司，从支持创业者到应用的开发，再到推出针对增材制造的端对端PLM软件，覆盖设计、仿真和生产整个流程。

    同时，西门子也在向客户传递一种企业过程清单（eBOP, Enterprise Bill of Process）的理念，完全以数字化的方式来规划装配工艺、指导工人工作，能自动优化含上万个零部件的产品装配工作流程，同时兼顾个性化设计。

    另一个重点则是制造执行系统（MES），来对生产现场的制造全程管控和追溯，确保设备正常高效使用，保证产品质量的前提实现设计方案与制造结果的一致。西门子的MES系统SIMATIC IT已在公司内部得到多年的成功应用验证，能满足企业对于个性化制造、快速应对市场变化、提高生产力、以及制造运营透明化协作的要求。

    在产品利用阶段，工业云平台MindSphere是西门子近期最大的战略部署，这是一个开放的物联网操作系统，可供企业和合作伙伴根据实际需求来开发一系列的物联网应用程序（APP）。举例来说，机械设备制造商及工厂建造者可以通过MindSphere开发的应用监测其设备群，以便在全球范围内有效提供服务，缩短设备停工时间。

    当然，除了实现企业工厂内机械设备的互联服务之外，也能通过MindSphere对已经交付给客户的产品进行监控、分析和优化。比如监控在工地上服役的挖掘机，在某个零部件过热之前给出预警，或是对于飞机发动机叶片运转数据进行分析，制定科学的维护计划。

    在采访最后Rahul提出，企业建设真正的数字化工厂，就必须要着力打造整合产品、车间甚至整个制造流程的“数字双胞胎（Digital Twin）”，能实现从产品设计、生产计划、制造执行、运营维护的全过程数字化。

    西门子正是基于其完整的仿真和设计解决方案，来为企业打造数字双胞胎，允许企业在虚拟环境下测试和评估产品是否达到预期构想，同时连接设计、制造、维护各个环节的人和流程，将产品创新、制造效率和有效性水平提升至一个新的高度。