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從虛擬空間到外域空間

無論是太空車，還是乘用車、美洲杯帆船、F1賽車，如今的產(chǎn)品都比以往更為復雜、智能且聯(lián)網(wǎng)程度更高。西門子的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件能夠幫助制造商，使其業(yè)務向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并在競爭中一路——借助的是更智能化的產(chǎn)品以及更智能化的制造設備。

較快的太空飛船將必須經(jīng)受住重重考驗。當太空飛船“追夢者號”在與距離地球250英里、繞地球環(huán)行的空間站（ISS）之間的標準航線航行、往返運送人員和物品時，它面臨的不僅僅只是超過17, 000英里（25馬赫）時速的挑戰(zhàn)，還必須能夠承受3000華氏度以上的高溫。當太空飛船返回大氣層時，空氣摩擦所產(chǎn)生的熱量足以將許多材料熔為灰燼，這使得該過程成為一次非常特殊的材料壓力測試。

為確保“追夢者號”能夠應對上述種種挑戰(zhàn)，無論是制造材料，還是結(jié)構(gòu)工程計算，都必須準確無誤，達到繁雜的要求，并且能夠協(xié)同運作。飛船船體必須采用*的外形設計，在實際制造和*飛行之前，必須對飛船的發(fā)射、飛行和著陸進行數(shù)千次的模擬。太空環(huán)境復雜嚴苛，容不得半點差池。“追夢者號”的開發(fā)和模擬過程有著勃勃雄心，卻也是費時費力的。

至關(guān)重要的軟件

內(nèi)華達山脈公司（SNC）的航天系統(tǒng)部，是這艘可重復利用的航天飛船的研發(fā)建造方，其在航天領(lǐng)域擁有超過25年的經(jīng)驗，為420余次航天任務提供支持，交付了4,000件產(chǎn)品，從未有過失誤。其中有70多次任務是受美國國家航空航天局（NASA）之托。換句話說，SNC是失重的太空領(lǐng)域的重量級選手。事無巨細，一律遵循嚴格標準，這是SNC航天系統(tǒng)部對其合作伙伴的要求。針對“追夢者號”任務，SNC專門召集了一支由航天、軟件、材料和科研等領(lǐng)域世界公司組成的“夢之隊”，其中就包括了西門子PLM。

“追夢者號”要能夠承受3000華氏度以上的高溫。

利用Teamcenter協(xié)作平臺和數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡，西門子PLM軟件帶來了一個創(chuàng)新系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，制造商可以快速整合來自復雜產(chǎn)品的海量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，隨后提供給所有參與者。產(chǎn)品研發(fā)團隊在多重計算機輔助設計（multi-CAD）環(huán)境下開展工作，需要協(xié)調(diào)不同的方案。盡管聽上去很簡單，但實際上這種環(huán)境發(fā)揮著至關(guān)重要的作用：如果工程師能將所有數(shù)據(jù)整合到一個系統(tǒng)中，那么就無需花時間不斷地上傳、下載、剪切、插入和發(fā)送數(shù)據(jù)了。對于“追夢者號”和聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的“宇宙神-5”（Atlas V）這樣的航天任務，要確保成功完成任務，擁有統(tǒng)一可靠的數(shù)據(jù)來源至關(guān)重要。SNC航天系統(tǒng)部從西門子PLM產(chǎn)品系列中選擇了集成式產(chǎn)品設計、研發(fā)和制造軟件系統(tǒng)，即NX TM平臺，該平臺已極大地推動了“追夢者”號的研發(fā)進程。

在“追夢者”號”這樣復雜系統(tǒng)的研發(fā)、
測試及生產(chǎn)優(yōu)化方面，西門子模擬軟件發(fā)揮著
重要作用。

“對創(chuàng)新內(nèi)容帶來變革的力量，也會促使創(chuàng)新方式發(fā)生變革。高級機器人、3D打印、知識自動化，這些都是聰明地運用創(chuàng)新的方向。它們的共同點是都由數(shù)字化所驅(qū)動。制造商們利用數(shù)字化技術(shù)進行創(chuàng)新的程度，將決定數(shù)字化為他們帶來的全新業(yè)務機遇有多大。” 西門子PLM軟件*執(zhí)行官兼總裁Chuck Grindstaff指出。在過去的36年中，他一直從事軟件研發(fā)領(lǐng)域的工作。

毋庸置疑，變身數(shù)字化企業(yè)，將在競爭中贏得地位。西門子PLM軟件清晰呈現(xiàn)了如何實現(xiàn)這一點—— 通過幫助各行各業(yè)的制造商優(yōu)化數(shù)字化企業(yè)，把贏得競爭優(yōu)勢所需要的創(chuàng)新變?yōu)楝F(xiàn)實。終得到的不僅是更智能的產(chǎn)品，還有更智能的制造設備。PLM的核心是在產(chǎn)品開發(fā)過程中，利用數(shù)字化雙胞胎，來部分實現(xiàn)產(chǎn)品——就是在終產(chǎn)品的虛擬版本中，將不同組件插入到不同配置中，并進行全面測試?；鹦翘綔y車“好奇號”就是這樣一個例子。自2012年開始，這艘探測車就一直在火星上服役，但是在這一切發(fā)生之前，它經(jīng)過了數(shù)千次的模擬測試。American Axle是另外一個例子。這家美國汽車零部件供應商通過數(shù)字化雙胞胎，成功降低了汽車行駛的噪音和震動，并將每年的保修成本降低20%-30%。

大多數(shù)走在創(chuàng)新前沿的西門子客戶都已經(jīng)開始向數(shù)字化企業(yè)轉(zhuǎn)型。而新近出現(xiàn)的趨勢是，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)不局限于航天領(lǐng)域，它已經(jīng)擴展到消費品生產(chǎn)領(lǐng)域。例如，瑪莎拉蒂就希望憑借其新推出的Ghibli，提升其在市場的地位，同時促進銷量倍增。隨著瑪莎拉蒂的產(chǎn)量增長，維護其高品質(zhì)豪華汽車制造商的品牌形象和質(zhì)量至關(guān)重要。為此，Ghibli的整個產(chǎn)品生命周期都配備了強大的西門子產(chǎn)品：用Teamcenter作為其協(xié)調(diào)平臺和數(shù)據(jù)骨干，用NX支持高級設計，用Tecnomatix進行流程定義和虛擬生產(chǎn)模擬。

瑪莎拉蒂采用Teamcenter作為其協(xié)調(diào)平臺和數(shù)據(jù)骨干，用NX支持高級設計，用Tecnomatix進行流程定義和虛擬生產(chǎn)模擬。

瑪莎拉蒂希望憑借新推出的Ghibli，提升其在豪車市場的地位，同時促進銷量倍增。

Ghibli的整個產(chǎn)品生命周期，*通過Teamcenter進行管理。

示范工廠

為了給客戶提供切實的創(chuàng)新成果，西門子自身也設立了數(shù)字化工廠：安貝格電子設備制造工廠（EWA）和位于中國成都的姊妹工廠西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地（SEWC）。這兩家工廠是西門子PLM軟件的應用*。這兩家工廠采用的生產(chǎn)方法，為十年之后定下了*。譬如，產(chǎn)品可以自行控制生產(chǎn)。利用Simatic制造Simatic：也就是說，由可編程邏輯控制器，控制并生產(chǎn)更多邏輯控制器。在安貝格工廠，可以對每件產(chǎn)品進行詳細的產(chǎn)品生命周期追蹤。每天將生成大約5千萬條流程信息，并進入工廠的Simatic IT制造執(zhí)行系統(tǒng)。所有的生產(chǎn)規(guī)則和流程，均由軟件來定義。這樣，整個生產(chǎn)過程由始至終都在虛擬層面進行記錄和控制，并且與研發(fā)部門聯(lián)系緊密。的Simatic改進數(shù)據(jù)，將直接反饋到使用NX和Teamcenter軟件解決方案的制造過程中。

為了給客戶提供切實的創(chuàng)新成果，西門子也設立了
數(shù)字化工廠：安貝格電子設備制造工廠（EWA）和
位于中國成都的姊妹工廠西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成
都生產(chǎn)及研發(fā)基地（SEWC）。

“西門子是一家在整個產(chǎn)品和生產(chǎn)生命周期中，全面實現(xiàn)數(shù)字化的公司。我們吸取安貝格工廠的經(jīng)驗，然后幫助客戶推動他們自身的創(chuàng)新。” Grindstaff表示。在虛擬空間中做好萬全的準備無比重要。譬如，美國的機床制造商Kapp Niles采用PLM軟件進行虛擬機床制造，然后才真正投產(chǎn)。據(jù)Kapp Niles稱，他們采用Mechatronics Concept Designer程序在研發(fā)早期階段創(chuàng)建、測試各種機電開發(fā)方案，僅需一周時間，就能在工作站上完成編程任務，，而之前則需要三周時間。

對于“追夢者號”，NX軟件解決方案的優(yōu)勢之一體現(xiàn)在它能夠以較低的成本對眾多設計進行模擬。因此，這款軟件可以在構(gòu)建原型機之前，就確定對于這個宇宙飛船而言，采用哪種外形和材料組合較為合適。比如，用瓷片來保護飛船，以應對飛船在返回大氣層時遇到的高壓和高溫。以往的宇宙飛船上使用的很多保護瓷片都是大小不一的，所以替換成本很高，而“追夢者號”有一半以上的瓷片都是同樣大小，這極大地降低了制造成本。

把美洲杯帆船賽獎杯帶回英國

BAR設計團隊利用NX和Teamcenter進行創(chuàng)新型帆
船開發(fā)，旨在將美洲杯帶回英國。西門子PLM軟件
解決方案，能使BAR船隊快速分析不同的幾何方案，
從而可靠地找到速度與穩(wěn)定性之間的平衡。

PLM軟件還可以幫助人們實現(xiàn)個人愿望。比如，帆船比賽領(lǐng)域就有這樣一個例子，Ben Ainslie Racing (BAR) 船隊致力于開發(fā)一條*的帆船，旨在將美洲杯帆船賽獎杯自1851年之后*帶回英國。Ben Ainslie爵士是第34屆美洲杯帆船賽的得主，他帶領(lǐng)BAR團隊采用PLM解決方案開發(fā)帆船，他們模擬一系列幾何方案，并進行分析和測試，然后找到速度與穩(wěn)定性間的*平衡。“有了NX以后，我們只需要按一下按鈕，就可以對上百個幾何體進行測試。”BAR船隊技術(shù)總監(jiān)Andy Claughton指出。對于帆船比賽職業(yè)選手而言，還有一個益處，就是可以節(jié)省大量花在準備程式化的書面文件的時間。美洲杯比賽組委會的規(guī)定要求參賽隊伍記錄帆船上每個組件的歷史信息，包括其構(gòu)成材料、產(chǎn)地和制造商?，F(xiàn)在，Teamcenter可以輕而易舉地生成這些曾經(jīng)讓人頭疼的文件。后，利用這個軟件，甚至在后時刻仍可對帆船加以改進：在激烈比賽的過程中，仍可以檢查某些特定部件是否需要更換，從而去掉后一絲多余的重量，而這恰恰可能就是決勝的關(guān)鍵因素。

在F1領(lǐng)域，從來就沒有成品車之說。一部賽車就是
一個不斷改進的原型車，每周都要經(jīng)歷多達1,000處
的設計改動，所以，提高工程設計效率，可以在賽
道上創(chuàng)造真正的優(yōu)勢。

虛擬技術(shù)決勝一級方程式賽

Grindstaff指出：“這種數(shù)字化規(guī)劃代表的正是未來創(chuàng)新。如果你只是有了創(chuàng)新的點子，這還不夠，你還需要知道如何實現(xiàn)這個想法。對于所有用戶而言，要實現(xiàn)自己的創(chuàng)新想法，你必須能在正確的時間、正確的背景下，掌握正確的信息，從而才能快速地做出準確的決定。”Grindstaff認為這些信息是初步勾勒智能模型所需的根本要素，而智能模型會持續(xù)地自我優(yōu)化。“模型需要知道它們必須滿足什么樣的要求，以及如何滿足這些要求。它們需要知道自己是一個復雜系統(tǒng)中的組成部分，在這個系統(tǒng)中與其他組件彼此相連。” 他解釋道。在一級方程式賽車領(lǐng)域，從來就沒有成品車之說。一部賽車就是一個不斷改進的原型，每周都要經(jīng)歷多達1,000處的設計改動，所以，提高工程設計效率，可以在賽道上創(chuàng)造真正的優(yōu)勢。曾四奪F1的英菲尼迪-紅牛車隊，就是依賴西門子PLM提供的數(shù)字化系統(tǒng)，設計新組件，對組件進行虛擬測試，規(guī)劃生產(chǎn)，然后將組件安裝到賽車上。

與F1車手在賽車中承受的巨大作用力相比，乘坐“追夢者號”的航行體驗無疑會更愜意。研發(fā)人員在虛擬空間中研發(fā)出特殊的結(jié)構(gòu)，可以將乘客及搭載物品在飛船返回地球大氣層時受到的加速力限制在1.5G。在當今較快的航天飛船中，乘客感受到的作用力還不到乘坐過山車時的三分之一 ——當您想到這場太空之旅，肇始于地面上的一家數(shù)字化企業(yè)時，該是多么令人驚訝！