智能工厂从PLM切入 工业4.0迫使PLM技术变革

    “中联重科智能工厂的支点就是PLM与MES的灵活运用。”中联重科股份有限公司（以下简称中联重科）首席信息官王玉坤在接受采访时感慨道。PLM（产品生命周期管理）与产品研发设计息息相关，而这不仅是企业竞争力之源，也是智能工厂建设的基础。市场调研公司CIMdata数据显示，中国主流PLM市场容量2013年达到8.45亿美元，2015年有望超过10亿美元。在中国对PLM进行大量投资的行业包括航空航天、汽车、高科技电子、装备制造等。

   加快产品上市速度

    随着《中国制造2025》的出台，中国制造业的转型升级有了宏伟蓝图。与此同时，美国、德国和日本等都推出了相应的战略规划，为未来制造业进行了重新的定义。Siemens PLM Software 专家Helmuth Ludwig表示，虽然制造业面临的挑战在发生变化，但是成功的驱动力并没有发生变化，仍然由三个重要的要素构成，即“更快”“更灵活”“更高效”：市场推广的速度需要更快，企业运营需要更灵活更高效。中国企业要实现《中国制造2025》的目标，进入工业4.0时代，必须要做到数字化转型，而PLM则是转型的重要工具。

    《中国制造2025》指出，推进制造过程智能化，加快产品全生命周期管理、客户关系管理、供应链管理系统的推广应用，促进集团管控、设计与制造、产供销一体、业务和财务衔接等关键环节集成，实现智能管控。借助PLM，制造企业研发进程不断加快，新品上市速度也在不断提高。

    目前已形成了年产15万辆的整车的能力东南汽车又遇到了新的挑战。一方面，公司扩建项目目标是将年产能进一步提升到40-50万辆；另一方面，公司近年来一直大力发展自主品牌车型研发，面对竞争日益激烈的市场，公司需要以更快的速度研发不同车型满足市场需求，如SUV 车型和新能源汽车。如何实现这些目标？PLM（产品生命周期管理）立下了汗马功劳。

    东南（福建）汽车工业有限公司总经理室资讯组经理李永斌告诉记者，通过建立先进的PLM平台，公司可以管理跨多个信息系统的研发数据，涵盖产品规划、工业设计、工程设计、质量管理、生产管理到产品服务等。通过实施PLM，公司提高了产品研发效率，设计出图效率提高了30%，管理出图速度提高了40%，数据授受精确度提高至99%，加快了新车型的上市速度，同时也提高了公司的总体运行效率，改进了质量控制，并协助管理层做出更加及时、准确的决策。

    据王玉坤介绍，在智能产品生产之前，中联重科通过自主研发的PLM平台将来自亚洲、欧洲、美洲的近三千名工程师进行协同研发，共同参与产品开发，这样不仅提高了模块化设计能力和效率，更能迅速满足用户的个性化需求，提高市场反应速度。同样，在产品正式制造前，通过在PLM平台上构建虚拟样机，对其外观、性能、工艺等参数进行仿真分析，能够让研发过程变得更加高效、可靠，避免浪费，从而提高生产力。此前，保持着吉尼斯世界最长臂架泵车纪录的101米碳纤维臂架泵车，便是依托PLM平台设计的创新成果，短短5个月便完成了整个研发过程。

    工程仿真技术是PLM平台重要组成部分，可以通过精确地建模来模拟真实世界，帮助企业优化产品性能，减少物理样机及试验。利用仿真手段能够及早进行产品设计的迭代，可以有效地降低产品设计的成本和时间周期。“使用仿真驱动产品的开发流程，你可以看到在设计的最早阶段，就可以将优化的步骤介入到其中。比如在真正的诞生一台实体样机之前，可能就已经在计算机软件上会进行上千次的这种仿真。换句话讲，如果你使用了这个仿真技术，你最后的优化速度会更快，而且成本会更低。”ANSYS公司副总裁Tom Kindermans告诉记者。

    工业4.0给PLM带来技术变革

    无论是《中国制造2025》，还是德国的“工业4.0”，抑或美国的“先进制造业国家战略计划”，均将智能制造作为新一轮制造业发展的重要方向。PTC售前高级总监纪丰伟表示，智能制造一方面强调生产过程的智能化，每一个制造环节都具备自动化或智能化的特征，可以被监控的，能够大大防止不良的产品从上一道工序流到下一道工序，同时可以以智慧生产的模式高效率、高质量的生产产品。在智能生产过程中，信息技术和先进制造技术的结合将成为关键，在工业4.0中叫做CPS（物理信息系统）。智能制造的另一方面是强调研发生产出智能化的产品，例如智能家电、智能照明电器、可穿戴设备等产品研发和产业化。在智能化的产品中，传感器、数据储存装置、微处理器和软件等将以多种多样的方式嵌入产品中。因此，在智能制造时代，PLM需要支撑的产品研发和制造过程将发生极大的改变，并对PLM技术本身带来新的变革。

    纪丰伟强调，物联网技术和PLM平台的结合大势所趋。“无论是生产过程的智能化或者是智能化的产品，物联网技术将成为智能制造体系的关键技术。在生产过程中，所有生产过程将被监控，质量问题将被及时传递到研发部门进行设计改进，而新的产品要求也将及时传递到制造领域，进行智能化的控制。因此，PLM平台必须和物联网技术进行融合，才能最终将物理世界和虚拟世界连接起来。”纪丰伟说。

    ANSYS公司副总裁Tom Kindermans也表示，仿真技术作为PLM平台里重要组成部分，已广泛地应用到产品生命周期各阶段。未来，仿真技术需要满足各式各样的新技术需求，如系统工程、物联网、大数据分析和云端协作。

    另外，智能互联产品需要一整套全新的设计原则，例如通过软件定制产品，实现硬件的标准化；个性化、产品实时升级支持、加强和预判远程服务。要将产品硬件、电子部件、软件、操作系统和互联部件融合到一起，系统工程和软件敏捷开发能力必不可少，新的产品开发流程要求企业有能力在开发后期，甚至售后对设计进行快速有效的迭代。因此，PLM平台需要适应未来软件为主的研发模式、系统工程的方法、敏捷开发快速迭代的特点等。

    值得一提的是，基于“互联网+”的理念，在新一轮的制造业变革中，将产生大量的新商业模式，例如众包设计、云制造、大规模个性化定制等新型制造模式，形成基于消费需求动态感知的研发、制造和产业组织方式和开放型产业生态体系。“这些新商业模式下的研制过程也需要PLM进行相应的变化，例如跨国家、地域、语言的众包协同设计，不仅需要数据进行准确及时的管理和传递，同时还需要PLM进行相应的数据隔离和安全控制等。”纪丰伟强调。

    当然，对于中国国产软件企业而言，安世亚太科技股份有限公司副总裁徐劼勇认为，《中国制造2025》将制造和设计进行更紧密地结合，将对国产PLM尤其是CAE软件带来重大发展机遇。中国制造业存在各种各样的场景应用，这些都会成为软件企业研发的资源，也就是说在行业应用方面，中国的软件企业大有可为。“国外的很多企业提供的是一个通用的技术平台，在中国落地需要中国企业通过基于最佳实践的模板、高级培训、应用咨询、二次开发等来实现，需要一个整体体系的建设，这些都是中国软件企业的机会。”徐劼勇表示。