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2022行业展望:借数字化之力,勾画未来商业蓝图

2021年12月23日             作者:梁乃明       
关键字:西门子  
本文为西门子数字化工业软件全球高级副总裁兼大中华区董事总经理梁乃明署名文章。
     目前,中国经济正从高速增长向高质量发展飞速转型,产业升级带来的智能制造已经深入各个行业。今天,我们看到无论是汽车、航空航天还是消费品或电子产品,创新速度均在提升,产品性能以及智能化水准也得到了大幅提高,一个万物互联的未来近在眼前。
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     然而,这样的速度和变化同样也意味着不可避免的挑战。随着我们进入到后疫情时代,企业逐渐意识到必须要正面拥抱新的工作和协同模式,同时还要学习如何处理供应链断裂问题。此外,更加智能的产品也带来了更加复杂的产品设计、制造和服务,用户对个性化的需求也在日益增加。企业必须制定全面且可持续的方法,覆盖供应链、产品开发、制造流程甚至是产品终期等环节。

     在通往未来数字化的道路上,仍有不少棘手的问题有待解决。然而我们有充分的理由保持乐观。当前,数字革命初现雏形,势将帮助企业提高其创新性、可持续性以及高弹性。企业级的数字化转型和完整数字孪生的创建将使得企业更轻松地应对前述挑战,实现团队和思想的互联互通,加快先进产品的研发速度,并提高全生命周期的效率和生产力水平。数字化转型的关键在于创建一条数字主线,打通互为孤立的数据和功能领域,而正是这些交汇点孕育着最具潜力的新机遇。
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以MBSE为起点
     在数字化过程中,我们需要认识到基于模型的系统工程(MBSE)的重要作用。基于模型的系统工程是当今创新智能产品的起点。随着产品和项目的复杂度不断提高,MBSE工具将实现在不同模型之间的无缝互操作性,并且贯穿于整个产品生命周期。MBSE将所有数据和专家进行对接,创建产品的完整数字孪生,并充分发挥数字化企业的作用,为工程、制造乃至外部供应商等各个环节建立联系纽带,为开发流程的每一步创造价值。

     在构思新产品时,利用基于模型的系统工程,系统架构师可以获取此前产品迭代的模型,快速有效地衍生新特征,进而获得全新的产品想法。接下来,MBSE解决方案不仅可定义不同产品工程学科(如电气、机械、软件等)并优化其系统的灵活度,同时还可以帮助这些领域的专家相互合作,开发衔接彼此的接口。得益于数字孪生统一的数据源,客户可以及早并持续对最终产品架构进行验证和确认,直至设计进入终端制造环节。

产品定义与产品设计
     产品定义和设计的数字化需要以可追溯且易于管理的数字格式来捕捉产品的需求和目标。这种数字格式具备统一的数据源,不仅可以为产品的设计提供指导,同时也能为验证和确认项目、制造设计、材料选用等各个方面提供支持。

     以自动驾驶为例:在现阶段,即便是等级较低的自动驾驶车辆,对安全性、计算资源、内外部连接性、热量管理、能源消耗等方面也有着极高要求。设计和工程团队必须设法在一辆车中满足所有这些要求,才能确保用户能够获得高质量的用户体验。

     完整的数字孪生能够很好地满足未来的产品所需,并通过智能的数字格式捕捉产品要求,实现全产品生命周期的追溯。与此同时,通过集成的工程软件,用户可以进行跨领域协同,通过仿真及早进行设计验证和确认,并且能够以更快的速度对大量的设计备选方案进行评估并从中选择最优方案。打破数据孤岛后,设计团队将能够彼此协作,探索最佳解决方案。这一切都离不开基于模型的系统工程,以实现设计迭代、功能模型、测试结果等各环节的可追溯性,并将它们与初始产品定义和要求相关联。
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增材制造技术助力制造环节
     进入产品的开发流程的生产阶段后,我们将迎来更多的挑战和机遇。复杂的产品通常需要复杂的制造流程,这就导致了生产成本和时间增加。同时,制造商还要建立高度灵活和自主的生产系统,并设法减少资源使用和能源消耗,以满足日益增长的用户个性化需求和环境监管要求。在这一过程中,每个挑战都是环环相扣的,企业只有通过新技术和新方法打造更高效、更可靠的生产系统予以应对。

     增材制造(AM)即是这样一种技术。与注塑成型等传统制造方法相比,增材制造摒除了传统方法的很多约束条件,更加快速,更加灵活。这些优势使得工程师能够重新构想产品设计。举例来说,增材制造可打印复杂的网格结构,在保持结构刚度的同时提高热性能并降低产品或零部件的重量。这就意味着制造商可以创造性能更高的产品,为客户提供更好的服务,同时减少减材制造流程中会产生的浪费。

     而数字化是实施增材制造及其他先进制造技术的关键,如自动化物流系统和工业物联网(IIoT)等。就增材制造而言,紧密集成的数字孪生能够尽可能减少设计的迭代,同时还能保证产品的高质量。在打印之前,设计必须经过严格的打印流程仿真,以缓释风险,优化打印操作,最终提高良品率。在设施层面,产线数字化可以实现机器监控和预测性维护,并能对整个生产流程进行分析,以优化物料运送、线平衡等各个方面。

     此外,供应链管理的数字化同样发挥着重要作用。此次的新冠疫情暴露了当下供应链的构造与管理方式存在的若干断点。幸运的是,数字化可以帮助我们化解这一危机,为供应链生态系统中的原始设备制造商、供应商和合作伙伴进行沟通和协作创造条件。在一个互联互通的生态系统中,各方都能共享信息和预测结果,以避免原材料或子组件的交货过程发生中断。

将现场支持与产品的生命终期问题纳入考量
     在最后的一个环节,企业应思考如何更好地为已投入使用的产品提供现场支持,并考虑如何处理产品生命终期的问题。无论是物理性修复还是软件更新,支持程序都是确保制造商及其客户的长期价值的关键所在。通过将产品连接到数字主线,进而实现数据采集和现场优化,企业还可以进一步提高上述价值。此外,该数据无需通用时间表就能预测产品何时需要维修和维护,这一信息还能就产品何时进入终期提供指导,并提示可以置换的更新型号。

     当产品到达使用寿命的终点时,物料回收或妥善处置影响着产品对于环境的影响。如果回收的物料可以在原始制造商或其他地方再次投入生产,则可进一步增强其优势。除了物料再利用之外,企业还可从新淘汰下来的产品中汲取洞察,并将之重用于新模型的数字孪生中,从而形成学习和产品改进循环。

     面向未来,西门子凭借深厚的行业知识和应用经验,在帮助客户实现数字化转型的道路上充满信心。西门子数字化工业软件的 Xcelelator 解决方案组合可以根据各行业客户的具体需求进行个性化定制和调整,将互相独立的领域整合至统一的协同环境中,充分挖掘海量数据和知识的巨大潜能。在西门子,我们致力于帮助客户建立完整的数字主线,为其产品的创新、性能的提高、可持续性的打造铺平道路。我们深知真正的价值附加于全产品生命周期的每一个环节:在设计与制造流程之间,在电气和机械学科之间,在现场和工厂之间,以及在OT和IT之间,我们都可以看到这些价值的力量,而这一切都旨在帮助推动企业依靠数字化之力,勾画未来商业蓝图。
 
责任编辑:王阳
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