西门子：2023成长型企业数字化转型白皮书（124页）.pdf

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1、西门子数字化工业软件为中国中小企业的敏捷成长，西门子提供普惠灵活、敏捷交付的工业软件套件，让企业获得数字化引擎,驶入高质量发展快车道。https:/ 1西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型目录序言 4西门子数字主线赋能，加速成长型企业数字化转型 51.成长型企业数字化转型势在必行52.成长型企业面临“三缺”困境，急需打造“小快轻准”转型模式63.西门子数字主线技术加速成长型企业转型64.西门子数字主线技术优势所在12面向成长型企业研发数字主线 13西门子解决方案重塑成长型企业产品设计 141.数字化转型是成长型企业的必要举措142.成长型企业在产品设计方面的挑战和应对策略153.西

2、门子解决方案重塑产品设计164.小结26工业电气设计赋能多学科协同研发 271.工业自动化领域研发的现状及挑战272.西门子工业电气设计赋能多学科协同研发283.西门子工业电气设计应用案例344.小结35仿真技术驱动成长型企业研发创新361.数字化转型对成长型企业的重要性362.重点行业仿真整体解决方案433.中小型客户的促成计划484.小结49自动化产品设计加速成长型企业研发 50 2西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型1.按单设计面临的业务挑战502.按单设计的核心业务需求513.自动化投标和工程设计关键能力514.自动化产品设计典型应用场景示例555.业务价值与效益566.案

3、例分享56工业设备快速产品开发平台 571.工业设备研发业务挑战572.快速产品开发平台概览593.产品开发平台核心能力624.业务价值与效益79面向成长型企业制造数字主线80成长型企业赢在虚拟制造仿真811.讲真-当下成长型企业有很多痛点812.有用-解决成长型企业的这些痛点西门子有妙招823.好用-工厂和工艺仿真落地实施很方便884.总结-工厂和工艺仿真的收益89成长型企业制造利器-三维数控加工仿真901.摘要902.成长型企业加工面临的痛点903.西门子面向成长型企业加工的优势904.小结93增材制造赋予产品更多创新的可能941.什么是增材制造942.西门子的增材制造策略943.基于增材

4、制造的产品创新954.增材制造实现方法985.增材制造生态102 3西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型“小快轻准”之轻量化MOM是成长型制造企业疫后恢复的关键 1041.轻量化MOM解决专精特新企业数智转型发展难题1042.解构轻量化MOM的商业价值与战略红利1053.探索卓越制造运营的数字化成熟度与实施路线图1094.西门子MOM核心能力1125.小结121 4西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型随着中国经济的快速发展和市场的不断扩大，越来越多的成长型中小企业在中国涌现，这些企业拥有创新精神、追求卓越，成为中国经济发展的重要力量。成长型中小企业都有一个共同点，就是注

5、重技术创新和产品升级，不断满足客户需求，同时，这些企业还注重团队建设和人才培养，打造出一支富有创新精神和拥有专业能力的团队。国家高度重视成长型企业发展和数字化转型，强调要“把握数字化、网络化、智能化方向，推动制造业、服务业、农业等产业数字化”。党的二十大报告指出，要“支持中小微企业发展”，“支持专精特新企业发展”，“推进新型工业化”，“促进数字经济和实体经济深度融合”，为我们推进中小企业数字化转型指明了前进方向。从中小企业的数字化推进的背景来看，一方面来自于国家层面的推动，譬如十四五”智能制造发展规划提及至2025年，70%的规模以上制造业企业基本实现数字化网络化，重点行业骨干企业初步应用智能

6、化。因此，占据中国工业企业数量90%以上的中小企业成为中国工业数字化转型的主力军。另一方面则来自于整个市场上下游需求的驱动，疫情的常态化在某些方面更加促使中小企业加快数字化转型的步伐。同时国家关注在新环境下的“专精特新”和“小巨人“企业的数字化发展。序言邱楚群西门子数字化工业软件全球销售副总裁西门子数字化工业软件重点关注成长型企业的数字化转型，提供完整的数字化软件套件，提出面向多个制造业行业（汽车、电子、工业设备、消费品、医疗器械等）的数字主线应用，以全方位全视角展示西门子数字化工业软件的在制造业的具体数字化技术，在2023年初始，西门子数字化工业软件技术团队开发面向成长型企业的数字化白皮书，

7、旨在为成长型企业提供数字化指导，让成长型企业了解各业务领域的数字化技术应用场景，通过数字化技术加速成长型企业智改数转，缩短产品开发周期，提高产品品质，降低产品综合成本，从而提升企业核心竞争能力，在市场上赢得竞争优势。5西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型目前，我国中小微企业数量已达4800万户，累计培育专精特新“小巨人”企业8997户、稳链强链补链支撑有力、就业主渠道地位突出、服务支撑体系不断完善的中小微企业6万多户。在繁荣经济、促进创新、催生产业、贡献税收、扩大就业、改善民生等方面，中国中小企业作为国民经济和社会发展的主力军，发挥着举足轻重的作用。中小企业为我国经济贡献了50%以

8、上的税收，60%以上的国内生产总值，70%以上的技术创新成果，80%以上的城镇劳动就业，90%以上的企业数量，具有“五六七八九”的典型特征。根据全国工商联经济服务部联合腾讯研究院，发布了2022中国民营企业数字化转型调研报告,报告显示，61.84%的样本企业已经在主营业务领域开始了数字化转型，38.16%反映主营业务还未进行数字化转型。其中，38.81%的被调企业认为，自身数字化转型仍处于初步探索阶段。数据表明多数中小企业已经具备转型意识，并开始进行数字化转型的实质投入与行动探索，但仍有近80%的企业依旧面临着“不会转、不能转、不敢转”的难题。针对数字化转型这一“必答题”，中小企业当务之急是梳

9、理自身转型需求，制定合理的数字化转型蓝图，从认知、组织、人才、业务和工具等方面规划企业数字化转型路径。“专精特新”中小企业是中小企业中的佼佼者，是落实国家创新驱动发展战略、制造强国战略和数字中国战略的重要构成部分，也是增强经济韧性、提升产业链和供应链现代化水平的关键主体。数字经济的发展给中小企业带来难得的发展机遇，数字化在助力中小企业降本、增效和提质方面发挥着日益重要的作用，数字化转型已成为赋能中小企业走“专精特新”之路的必然要求。数字化转型助力中小企业精细化运营。大数据的应用可以帮助企业实现实时和精细的客户细分，让企业对客户需求的洞察更加精准，从而实现服务的精细化；数字技术应用可以帮助企业提

10、高管理效率，实现数据驱动的精细化管理。根据IDC的报道，数字化转型极大地帮助了中小企业实现关键业务目标，如提升内部效率的同时扩大与客户的互动以增强竞争力。向新市场拓展是大型企业的优先事务，而中小企业也在朝着同样的方向前进。中小企业当前的重点是效率以及其它大型企业已经在着手解决的优先事务。多个目标的协调一致是数字化转型当务之急的核心：优化内部流程，与客户有效进行互动以及通过市场扩张来促进收入增长。西门子数字主线赋能，加速成长型企业数字化转型1.成长型企业数字化转型势在必行 6西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型成长型企业现在面临着日益激烈的国内外竞争，所有这些都旨在将产品更快地推向市

11、场，同时降低成本。由于产品复杂性、生产成本和资源短缺，成长型企业采用先进的数字技术往往会遇到阻力。各行业产品变得越来越复杂，客户要求更加个性化，而产品生命周期正在缩短。因此，许多成长型企业确保其产品的质量和性能前提下，要面临产品交付时间的挑战，因为客户要求更快的交付以满足更快速的产品需求。然而，他们往往缺乏面对这些挑战的技术或资源，而是选择维持现状。这是灾难的秘诀，它无法维持不断增长的业务增长，更不用说建立核心的竞争性业务。与成熟企业不同，成长型企业本身的业务或组织管理相对灵活，仍处于可以持续调整和优化的探索期，因此对于数字化所带来的业务及组织转型成本感知不强，甚至愿意将数字化作为企业探索和试

12、错的一部分。成长型企业面临“三缺”困境，缺乏对数字化建设体系和建设路径清晰认识，缺少数字化方面的雄厚资金投入，同时也缺少数字化方面的专业人才。2022年8月，工信部和财政部发布关于开展财政支持中小企业数字化转型试点工作的通知，也明确指出要打造一批小型化、快速化、轻量化、精准化的数字化系统解决方案和产品。中小企业数字化转型指南也提出，数字化转型服务商聚焦中小企业转型痛点难点，提供“小快轻准”的产品和解决方案。包括研发推广低代码产品服务，助力中小企业自行创建、部署、使用和调整数字化应用，提升中小企业二次开发能力和需求响应能力。发展订阅式软件服务，有条件的数字化转型服务商可面向中小企业提供免费试用版

13、服务，探索发展以数字化转型收益支付服务费用等方式，降低中小企业数字化转型顾虑和成本。工业互联网平台企业汇聚工业app，沉淀工业技术、知识和经验，建设工业app商店，加速工业app交易流转应用。西门子是一家在产品研发与制造过程以及工厂管理的完整价值链上提供数字孪生的全球企业，通过将现实世界的资产转化为虚拟世界中的数字化信息，使用者可以不断对数据进行迭代，并优化其模型，在这一过程中形成属于自己的“数字主线”，并串起一条数字2.成长型企业面临“三缺”困境，急需打造“小快轻准”转型模式3.西门子数字主线技术加速成长型企业转型来源：IDC报告 7西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型主线。从工

14、业软件的技术发展和实际应用来看，工业企业数字化的最终阶段就是形成一条可跟踪的“工业数字主线”：即协调所有生态系统参与者之间的信息流，在开放的协作环境下形成一个完整的数字化工业生产体系，建立数字模型确定产品开发，进而达成数据驱动业务优化。无论是其完整的西门子Xcelerator解决方案组合，还是对企业数字孪生能力的构建，实际上帮助企业打造为未来的数字化企业模式。结合成长型企业的业务特点，西门子提供小型化和轻量化的工业软件组合套件，使得成长型企业对工业软件套件“买得起”和“用的好”。西门子Xcelerator开放式数字商业平台。同时，其线上平台中国版本正式推出，众多先进的数字化解决方案同步上线。西

15、门子Xceleartor将赋能工业、楼宇、电网和交通等领域不同规模的中国企业实现数字化转型，使其更容易、更快速、更利于规模化落地。西门子Xcelerator包含三大组成部分，为广大客户带来便捷、灵活和开放三大价值。来自西门子与合作伙伴的优选数字化业务组合具有互操作性、灵活性、开放性和“即服务模式”等特点。开放的生态系统融合跨领域的技术、知识和经验，使用户能轻松定制个性化解决方案。持续迭代的线上平台将进一步加强西门子、合作伙伴、客户和开发者等多方之间的交流、探索、协作及交易。与此同时，西门子Xcelerator的生态系统正逐步成形，联合包括数字化基础设施合作伙伴、行业解决方案合作伙伴、咨询与服务

16、合作伙伴、教育合作伙伴等不同的力量，通过协同创新，开发、共创和分享数字化产品、解决方案及服务，发掘数字化和低碳化“双轮驱动”的无限潜能。在2022年进博会现场，众多中国客户和合作伙伴共同见证了西门子Xcelerator在中国的正式发布。在成长型企业的数字化转型之路上，需要高性价比的数字化工具和系统，支撑他们快速数字化转型。特色1:成长型企业工业软件服务化应用 8西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型如今，智能、互联产品的设计是一项挑战。开发机械硬件、电子设备、电气系统和软件的工程师必须协调合作，以实现设计与制造的无缝结合。通过桥接孤岛，确保卓越协作和加快数字化转型部署，西门子数字主线

17、技术就可以帮助企业实现业务价值。在产品研发阶段，工程师使用数字技术来开发和测试产品。产品数字化研发包括产品数字化定义、数字化模型和数字化仿真，它们详细说明了产品各个方面的形式、适合度和功能：每一个系统、每一个组件和每一个项目。在产品设计中，这些数字化表征可能包括产品的机械硬件、配电系统、电子板系统和嵌入式软件。工程师使用数字化技术来开发和测试产品（包括数字模型和实物）。在产品制造阶段，制造商面临着重大挑战。与产品相同，当前的工作单元和生产系统充斥着电子产品和软件，因此也充满了各种数据。制造商想知道如何才能使生产运作尽可能高效。西门子数字主线制造技术可以带来巨大的价值。数字主线制造技术包括制造生

18、产中的一切，涵盖每一个操作、每一个单元、每条生产线和系统，甚至整个设施。公司创建和管理计划、模型、测试结果、文档、机器人和人机仿真以及其他此类资产，以创建其生产环境的数字模型。随后，创建出的数字化模型会被用于制造工具、数控加工、生产线、制造设施和生产车间数据传输。特色2:数字主线技术驱动产品研发与生产制造 9西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型数字孪生(DigitalTwin)形象地称之为“数字化双胞胎”，是智能工厂的虚实互联技术，从构想、设计、测试、仿真、生产线、厂房规划等环节，可以虚拟和判断出生产或规划中所有的工艺流程，以及可能出现的矛盾、缺陷、不匹配，所有情况都可以用这种方式

19、进行事先的仿真，缩短大量方案设计及安装调试时间，加快交付周期。数字化孪生技术将带有三维数字模型的信息可以被拓展到整个生命周期中去的影像技术，最终实现虚拟与物理数据同步和一致，并非让虚拟世界做现在我们已经做到的事情，而是要发现潜在问题、激发创新思维、不断追求优化进步，这才是数字孪生的目标所在。数字孪生技术可以帮助成长型企业加快产品研发进度，减少生产制造差错，提升产品质量，从提升成长型企业整体研发水平、制造水平以及综合技术能力。特色4:“短平快”的产品全生命周期PLM系统交付模式产品生命周期管理(PLM)可以改善企业管理工程数据、工艺和产品的方式，进而带来可以量化的投资回报(ROI)。绩优企业采用

20、PLM系统来支持产品创新、开发和设计的可能性比其他企业要高47%。西门子基于PLM软件新一代的Teamcentersoftware以纯Web方式提供给企业应用，面向成长型企业提供快速实施部署和快速上线模式，以帮助企业存储企业智力产品，快速查找、分享和重用产品数据，从而精简产品开发流程。通过Teamcenter提供了一个预配置的部署模式，也为成长型企业提供了当前所需的、快速而低风险地实现PLM系统及其价值的方法。Teamcenter快速部署提供的多CAD数据管理功能使制造商可以经济、高效地管理、控制和分享整个设计与供应链上的计算机辅助设计（CAD）机械数据，电子设计数据和软件数据，提供统一的产品

21、数据视图，结合可视化功能，利用预先配置的工程变更和产品发布等流程中的最佳工作流来管理日常工作和流程，同时能够增强企业各部门之间的协作，帮助企业做出更明智的决策，以交付出更出色的产品。特色3:数字孪生加速成长型企业产品开发 10西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型TeamcenterXsoftware是西门子推出的PLM软件即服务（SaaS）解决方案，Teamcenter可以帮助客户快速实现PLM效益，简化产品开发流程。企业能够轻松地将PLM与其所熟悉的应用程序连接起来，以实现跨企业和跨功能域的安全性、敏捷性及协同性。通过与领先的MCAD和ECAD软件工具进行集成，Teamcente

22、rX可以创建多领域物料清单（BOM），将包括机械、电气和软件组件在内的完整数字化孪生可视化。TeamcenterX的界面简洁易用，同时集成有预测性人工智能（AI）元素，企业用户可以快速上手操作，以更加智能的方式进行工作。通过预配置的解决方案，如工程变更、发布管理等，用户能够大幅提高工作效率。TeamcenterX中所包含的知识可在西门子低代码开发平台的基础上在整个企业范围内进行整合和扩展。TeamcenterX可为成长型企业提供定制化解决方案，其中具有众多优势，效率方面：专为满足特定需求而量身定制解决方案；生产率方面：深入了解企业工作流程；快速实施方面：通过浏览器实现即时访问；分摊总体拥有成本

23、方面：订阅无需大量的前期技术投资；扩展协同方面：内部和外部相关人员均可提供输入；安全性方面：知识产权安全始终得到保障。成长型企业部署SaaSPLM解决方案之后，产品开发中涉及的每个人都能迅速而轻松地访问所需数据，而只需很少或者根本不需要IT支持。11西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型成长型企业需要的生产制造管理系统应当具备高效、精准和灵活，在生产制造管理系统基础上，可以快速交付应用和深度扩展应用。西门子在打造MES产品的过程中，首先将MES软件升级到MOM制造运营管理平台，目的就是帮助企业建立覆盖生产制造全流程的制造运营管理系统，通过西门子MOM平台实现统一的数据连接，建立全过程

24、高效、精细、协同和持续优化的生产制造运营体系，帮助企业实现端到端的生产管理。MES软件的平台化、模块化、行业化都是为了降低和减少二次开发的程度与复杂度，除了自身产品的持续迭代，西门子的产品创新部门也一直在思考，如何依据现有的系统，为客户提供一个标准化、易用的编程环境，通过统一的编程语言，来实现快速、灵活的业务流程创建，扩展自身开发能力。同时，西门子在MOM平台的基础上，为企业提供不同的行业套件，以在最大化满足和引领行业企业应用需求。从MES进化的角度，低代码MOM是在传统MOM的基础上，用规范的低代码语言，来对它进行赋能。为传统的MOM带来更多维度、更加灵活的应用。戚锋博士同时也指出，西门子推

25、出的低代码MOM解决方案，并不是简单的低代码+MOM，而是实现双方的深度融合。借助西门子低代码开发平台的能力与灵活、快速、广泛互联的特点，基于西门子20余年对于MES的积累，对传统的MOM中的功能模块进行了重新再造，将MOM中一些底层的核心逻辑，比如工单管理、工厂建模、业务逻辑跟模型之间的链接等，进行了重新的再开发和组合，以真正降低企业开发工作量，增强灵活性，提升用户满意度。特色5:“小快轻准”集成式生产运营管理MOM系统 12西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型从数字化转型的条件来看，从产品的设计、研发、生产到交付服务，大企业的价值链往往比成长型企业更完整，因此针对大型企业讨论的

26、往往是端到端的数字化转型解决方案。而成长型企业规模更小，在数字化转型过程中面临着技术、人才、资金的三大挑战，其数字化转型不求大而全，力求小而精。西门子成长型企业数字主线技术应用以细分场景为主要切入点，可以优先考虑局部的软、硬件结合的数字化解决方案，实现研发数字化、生产数字化及运维数字化，针对企业的解决场景级应用的痛点，短期相对较小的投入，给企业带来在单点应用上优化，产生可量化的价值，未来可以根据成长型企业需要将数字化技术扩展到各个业务环节。4.西门子数字主线技术优势所在参考文献：1 新华社.全国中小微企业达四千八百万户“专精特新”企业茁壮成长https:/ 全国工商联经济服务部&腾讯研究院：2

27、022中国民营企业数字化转型调研报告http:/ 李立威.数字化转型赋能中小企业迈向“专精特新”https:/ 西门子在中国首发Xcelerator开放式数字商业平台进博会始发站https:/ 两部门开展财政支持中小企业数字化转型试点工作促进专精特新发展https:/ 13西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型在产品研发阶段，工程师使用数字技术来开发和测试产品。产品数字化研发包括产品数字化定义、数字化模型和数字化仿真，它们详细说明了产品各个方面的形式、适合度和功能：每一个系统、每一个组件和每一个项目。在产品设计中，这些数字化表征可能包括产品的机械硬件、配电系统、电子板系统和嵌入式软件

28、。工程师使用数字化技术来开发和测试产品（包括数字模型和实物）。以下将对成长型企业研发数字主线的5个主题进行详细描述：重塑成长型企业产品设计：西门子三维开发平台提供了优秀的产品工程解决方案，赋能用户打造丰富且全面的产品数字孪生，与满足个性化、适应性要求的软件系统互动，使用基于灵活开放生态系统的最佳解决方案，从而帮助用户改进其产品创意、研发和制造过程，并最终交付完美产品。仿真技术驱动成长型企业研发创新：西门子数字创新仿真平台是一个灵活、开放和可扩展的最佳预测模拟和测试应用组合。该组合涵盖了全方位的工程方法，包括系统仿真、机械仿真、流动与传热仿真、电磁场仿真，以及物理测试。这些不同的工程领域通过设计

29、探索和分析、工作流自动化、模拟过程和数据管理得到了扩展。工业电气设计赋能多学科协同研发：采用西门子工业电气设计解决方案进行工业自动化设备或产线的研发，我们能够完成从机械概念设计到完整PLC软件代码编制的整个工程设计流程；基于丰富的工业电气设计工具集使得多学科之间的协同达到一个全新的水平，各学科可以在尽可能短的时间内交付最高水平的设计质量。模块化&装配设计自动化加速产品开发：针对基于订单的快速投标和工程设计业务特点及企业核心业务需求，西门子提供了强大的面向订单的自动化产品设计解决方案，能够帮助企业简化定制产品的投标与工程设计过程，简化并优化订单业务流程，即使面对高度复杂的按订单设计产品，可实现投

30、标设计和工程设计的三维自动化装配的产品开发。工业设备快速产品开发平台：工业设备客户面临按单交付，边设计，边制造，边调试，边交付的多边并行的工作模式，缩短产品交付周期和提高产品质量是重中之重的问题，西门子工业设备产品快速开发平台，支撑产品系列化和组件模块化业务推进，从需求到研发全过程规范化管理，产品开发全过程追溯，保证BOM的准确性，实现工业设备研发、工艺、制造、调试和交付一体化管理，确保产品高质量交付给客户。面向成长型企业研发数字主线 14西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型当今，数字化正在改变着我们的生活，包括我们的出行、购物，以及与周边世界的互动沟通，我们大家都深有体会的。而对

31、工业企业来讲，数字化也正无处不在地变革着我们的业务模式，不断创造出全新的商业模式和生态系统。例如：产品从传统的机电系统，往人工智能/学科融合、智能网联产品的转变，以及个性化的增多，增加了产品的复杂性；工厂从精益生产，到智能网联工厂，以及新材料、新工艺的应用，也增加了制造的复杂性；而商业模式也在不断改变，从卖产品+服务，到产品+数据+体验，利用云大物移智等技术，各种商业模式层出不穷。数字化正在造就商业变革，但同时也向制造业提出了新的挑战，需要企业采取措施，进行数字化转型来驾驭复杂性。数字化转型正在成为企业提升核心竞争力的主要驱动力。2022年6月1日，工业和信息化部印发优质中小企业梯度培育管理暂

32、行办法，提出了稳步提高企业的数字化水平。指出数字化是中小企业提质增效的“倍增器”，实现数字化转型可以全面优化企业的研发设计、生产方式、工艺流程、组织架构以及管理模式，从而提高生产效率并降低生产成本。中小企业也正在积极采取举措来进行企业的数字化转型。根据咨询公司IDC对全球415家中小制造企业的调查统计，当前不确定的经济因素也未能阻止中小企业在数字化转型方面的投入，92%的受访中小制造企业都正在往数字化转型方便进行投资。另外，企业数字化转型的加速，也为企业带来了实质的绩效的提升。统计分析显示，在数字化转型方面加速的中小企业比投入减少的企业在绩效方面高出了27%。西门子解决方案重塑成长型企业产品设

33、计1.数字化转型是成长型企业的必要举措来源：IDC公司“DigitalTransformationforSMBManufacturers”企业进行数字化转型的目标主要在于改进产品开发和他们的设计流程，期望通过数字孪生、移动互联、人工智能等新技术的加持，实现更快速的决策、更好的流程、更快速的产品发布。15西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型在产品设计方面，中小企业正面临产品复杂性不断增加、高素质人才的缺失，以及更高的成本等挑战。他们的客户也期望他们能够快速做出响应来满足需求和产品的需要。不管是提供独特产品的初创企业，还是具有悠久历史的供应商，他们都需要在不同项目之间进行跳转，管理多个

34、客户和众多的生产计划，这就要求他们必须灵活、高效地利用他们的资源。中小企业的团队从设计到制造通常身兼数职，需要应付来自客户和供应商的多种数据格式。他们面临着不得不在不同的工具之间进行跳转来完成工作的情况，或被迫依赖于外包，因为他们当前的工具不能匹配当前团队的能力，妨碍了灵活性，花费了他们很多时间和金钱。他们的设计环境也需要是灵活的，以便满足他们团队的需要，提高效率，保护利润，并且仍然可以满足不断增加的客户的要求。他们的设计人员和工程师需要一套广泛的工具，能够按需要可以非常方便地被使用，这样可以扩展他们的技能，并增加他们对公司的价值。消除对仿真和测试进行外包的需要对省时、省钱至关重要的，让设计人

35、员在内部就可以进行设计、仿真和验证，而无需在不同软件系统之间进行切换。采用消除了对专有格式进行依赖的流程，可确保开放的环境，实现实时协同，减少对正式IT资源的依赖。当需要的时候，他们能够访问他们需要的工具，自由地利用资源，保持灵活性，满足客户要求，加速利润的增长和公司的发展。中小企业面临着与更大规模企业竞争者同样的技术挑战，但他们常常没有所需的资源来快速克服这些技术挑战。他们正在采用老旧的技术或不相连的系统，或由于资金的缺失，或专家技能的缺乏，阻碍了对更新的、更高效的、更具创新的解决方案的利用。2.成长型企业在产品设计方面的挑战和应对策略来源：IDC公司“DigitalTransformati

36、onforSMBManufacturers”16西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型西门子数字化工业软件一直致力于为广大的用户向数字化企业转型提供帮助，提供集成了软件、服务与应用开发平台的一整套的智能制造解决方案组合西门子Xcelerator，加速工业企业的数字化转型。作为西门子Xcelerator解决方案组合的重要组成之一，西门子NXTM软件提供了新一代的产品工程解决方案，赋能用户打造丰富、全面的产品数字孪生，与满足个性化、适应性要求的软件系统互动，使用基于灵活开放生态系统的解决方案，从而帮助用户改进其产品创意、研发和制造过程，并最终交付完美产品。为了应对这些挑战，中小企业需要做

37、的事项是：采纳单一、顺畅、集成的数字化环境，来改进流程，增强企业的能力，更好地应对不断增加的复杂性和周期被缩短的压力，并确保项目不超出预算。部署企业内部针对设计工程师的集成的测试和仿真流程，减少外包服务的瓶颈和成本，或减少有关手动流程的错误，或降低对IT资源的依赖。访问无缝的协同工具，让企业的团队能够重用产品设计，管理设计变更，解决问题，提高工作流程的效率。3.西门子解决方案重塑产品设计跨工程领域的集成，构建完整的产品数字孪生NX作为新一代的产品研发平台，是企业数字孪生应用的核心，它超越了传统的机械计算机辅助设计MCAD，涵盖了机械设计、电子电气设计、自动化设计，以及过程应用，通过跨产品工程领

38、域的集成，在单一环境中就能定义包括了机、电、软内容的完整产品数字孪生，并可将产品数字孪生直接应用于仿真测试和制造，以及其它下游应用，驱动贯穿整个产品生命周期的创新。17西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 NX提供了高效的建模环境单一环境融合了参数化特征建模和同步建模等多种建模技术，以及线框、曲面、实体、三角小面片体的多种几何表示，让产品设计人员能够轻松地设计任意复杂程度的产品，而不会有应用工具的限制。NX独特的收敛建模（ConvergentModeling）技术能够在单一对象中融入多种建模技术和几何表示，轻松处理各种数据来源，例如实物扫描数据或有限元网格数据等。下图为网格小面片与

39、解析曲面构成的典型收敛模型。NX提供了众多的功能，对产品设计进行精细的定义，构建完整的产品数字孪生。例如NX涂层设计和外观管理。下图为NX涂层设计的应用样例，对产品上的油漆涂层进行精确的定义，生成精确的报表，用于产品的重量管理、涂料的采购、生产的指导等。18西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 NX支持创成式设计工程NX提供了拓扑优化、设计空间探索、算法建模、隐式建模等众多的创成式设计功能模块，支持创成式设计工程的应用，让设计人员能够探究多个备选方案，快速找到最优的设计，并且在创建优化的设计的过程中，无需具备CAE的专家知识。NX拓扑优化采用功能需求驱动的拓扑优化，让产品设计人员直

40、接在CAD中进行操作，无需进行网格划分，输出结果是可直接用于下游应用的收敛几何模型。NX拓扑优化的工作流程包括：设计空间、构造体、优化目标和优化约束、形状约束，分析约束、分析载荷和工况等等这些功能需求的定义，以及优化计算、优化结果的确认和验证，到最终优化结果几何的发布全流程。NX设计空间探索集成了HEEDS，用于多目标参数优化。设计工程师在NX环境直接应用，无需HEED软件界面，可以针对多个设计目标进行探索和优化。将智能高效的搜索方法与专门的SHERPA搜索框架集成，相比传统工具和流程，能更快地探索可能的设计空间，从而提高设计效率。下图是一个设计空间探索应用的样例。19西门子数字化工业软件白皮

41、书 成长型企业数字化转型创新的算法建模、隐式建模，基于逻辑规则和方程来轻松创建传统CAD方法难以实现的工程结构。增材制造的工业化应用从需求驱动的创成式设计到3D打印的端到端集成应用，帮助用户实现重塑产品、重组制造、重构业务。晶格结构设计以简便的操作实现快速的零件轻量化设计和复杂几何表达。面向增材制造的设计验证，通过早期的可打印性检查，避免打印失败。打印过程模拟进行打印零件的应力、应变预测。单一系统支持粉末床熔融、多射流熔融、多轴增材、混合增减材等多种打印技术。机电一体化设计NX与Capital电气设计系统进行双向数据交换的集成，与Xpedition电子设计之间的闭环应用，以及NX自动化设计与T

42、IA博途及EPLAN的集成，为用户提供了真正的机、电、软一体化设计环境。下图为NX与Capital集成进行电气线束设计的应用样例。20西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型集成的机电一体化设计是产品高质量和快速交付的关键。NX机电一体化为机械和电子电气设计，以及自动化设计提供单一数据源，无需进行数据转换，可以更快速地响应设计变更。协同设计与管理在NX中可以无缝地应用多-CAD数据，与任何来源的数据一道工作。利用同步建模技术能够对数据进行修改并添加智能，而不用理会其来源。NX的多-CAD装配支持DMU数字样机应用，快速构建产品数字孪生。NX技术数据包基于企业的标准和模板，以3DPDF或

43、JT+PDF的格式，轻松发布包含完整定义产品及其要求所需的所有信息的数据包，支持与供应商商，制造，检验和质量，装配，服务以及需要访问3D内容的其他人的协作。21西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型NX面向制造的设计，利用可制造性检查，尽早识别产品上可能导致制造问题的设计区域，在其成为昂贵的问题之前就进行解决。NX也在同一环境中提供了制造的功能，包括各类模具设计，车削、25轴铣削、电火花线切割、机器人加工、增材制造等加工的程序编制和车间文档的制作，使得制造也可在企业内容完成，无需外包。NX智能工具支持从概念设计到生产的全过程。集成的仿真分析与制造NX产品设计与Simcenter3D的

44、组合，构成了集成的产品设计和仿真平台，应用于多学科系统的工程分析。用户可以在产品设计相同的环境中完成CAE仿真分析，并且采用相同的数据集。具有全套的仿真工具用于多物理场、结构、声学、振动、流体、热、运动、复合材料等等的仿真，使得仿真分析完全可以在企业内部完成，无需外包，并可将仿真分析进行前移，通过仿真驱动设计，把仿真分析验证贯穿产品设计的全流程，从而更好地提高设计质量并增强自信。22西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 个性化的用户体验NX一直致力于交付个性化的用户体验，提供了首次应用帮助、可视化助手、适应式用户界面、AI驱动的设计等。NX的首次应用帮助，使得用户在使用某一个命令的

45、时候，可在对话框中查看到每一个参数的具体含义，针对不易理解的参数，系统提供了图片来帮助用户理解参数含义；NX的可视化助手可以在用户操作某些命令时在左边web网页页面中实时显示此命令的使用方法视频以及使用技巧等，例如用户在使用草图命令时，web网页页面则会显示出草图相关命令的使用视频以及使用技巧提示等。NX的自适应界面可学习用户的使用习惯，当用户使用某一个命令后，系统会自动预测下一个可能使用到的命令，并推送给用户。除了自适应界面外，还可以进行预测性的选取，如基于属性和特征来选取相关对象，显示以及隐藏相似的对象，以及语音命令助手等人工智能赋能的功能。通过在机器学习以及人工智能方面的投资，NX将作业

46、流程进行自动化，并把许多最佳实践应用融入到软件中，以提升用户的生产力，实现AI赋能的设计。NX是首款获得AI奖项的PLM产品。能适应、个性化、现代化的系统将机器学习和人工智能应用于NX，加速了产品设计。利用可视化帮助等，提供期望的用户体验，让新用户快速上手，老用户更高效。通过知识的捕获和重用，促进最佳实践的应用。NX产品开发平台为用户与满足个性化、适应性、现代化要求的系统进行互动，提供了事半功倍的工作环境，帮助企业吸引和留住优秀人才。23西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 管理和应用企业知识企业产品研发人员在进行新产品的研制时，通常会利用已有的大量历史数据，例如：会直接基于已有的

47、某产品型号数据，通过局部修改（部分零部件的替换，或部分零件的修改等）来完成新型号的设计；会直接选用标准件数据（包括国标件和企标件等）；会直接基于已有的典型形状，在新产品的零件设计中进行模型的快速创建等。企业的大量历史数据是企业的知识资产，其有效的重用既提高产品研制的效率，又可极大地降低成本。为了便于管理企业大量的可重用数据，NX软件系统提供了NX重用库的功能。NX重用库能将各种标准件库、用户自定义特征库、符号库、产品模板库等无缝的集成在NX界面中，具有很好的开放性和可维护性，方便用户使用和维护，最终形成企业的NX知识重用库。NX重用库为客户的所有可重用的设计数据提供了统一组织管理和应用机制，简

48、化了知识库的内容组织和管理，帮助企业更好地实现知识的沉淀和积累，促进了企业最佳实践的部署。灵活、开放的生态系统灵活、开放是西门子数字化工业软件的NX的竞争优势之一，这涉及到灵活的系统部署，满足企业业务需求的软件许可控制模式的灵活性，以及基于云的协同等。24西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 NX灵活的部署和业务模式满足企业多样性的需求对于NX软件系统，企业可以根据自身情况选取是购买永久使用许可权，或是按时间购买订阅许可。NX软件可以是本地部署或是云端部署，还可以是软件的许可模式与部署模式进行各种混搭，例如本地部署永久使用权，本地部署订阅许可，或云端部署订阅许可等等，从而可以依据企

49、业业务特点来满足多样性的需求。NX令牌许可控制提供了成本和灵活性的优势NX通过对基础核心软件包添加附加软件模块来扩展功能，从而提供基于核心软件包的可扩展解决方案，以便满足企业的个性化需求。而针对NX软件的订阅模式，企业还可以采用基础核心软件包加令牌订阅包的组合，只要用户订阅了数量足够的令牌，他们就可以使用NX软件中支持令牌许可的众多附加模块，而无需对这些功能模块进行单独购买，具有极高的性价比和灵活性。25西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 基于云的协同NX透过XceleratorShare，实现基于云的协同。XceleratorShare是一种基于浏览器的SaaS应用，让用户可以

50、随时随地使用任何设备来开展协同工作，无需额外的IT基础设施。其组成架构是由桌面客户端组件NX和云服务组成。透过安装在桌面上的桌面连接器，实现客户端桌面NX和云服务之间的数据同步。用户可以通过标准Web浏览器访问XceleratorShare，运行完整协作功能。AmazonWebServices(AWS)提供运行SaaS的物理基础设施，西门子和AWS通过深度技术集成分担安全和运营责任。基于云的协同提供的功能包括：与桌面同步的安全云存储；基于许可控制的项目共享，含有任务管理；以工程为中心的查看和圈阅，包括增强现实的应用；提供任何时间、任何设备上的基于浏览器的访问，等等。26西门子数字化工业软件白皮

51、书 成长型企业数字化转型西门子数字化工业软件的产品工程解决方案NX，通过集成了从设计到仿真分析，到生产的全面的能力，提供贯穿整个工作流程的持续可见性和协同，企业可以随时对客户的要求作出反应，承接更复杂的产品任务，并且管理成本。拥有了单一的数字化平台，集成了产品开发的所有重要方面，可以快速判别产品的效率低下和问题，以便对其进行尽早的识别和修正，避免导致后期昂贵的工程更改。利用开盒即用的CAD集成的仿真分析，采用基于测试的工程的途径，企业能够增加快速原型的构建，更快速地将产品推向市场，预测跨多学科的性能，增加内部专家人员的利用，推动创新和生产力的提升。实现从产品设计到制造的贯通，单一环境、单一数据

52、源，确保了对变更的快速处理，为首次就能正确制造奠定了基础。NX系统的灵活、可扩展和负担得起的解决方案选项，消除了阻碍企业部署经过验证的集成的设计解决方案的障碍，为企业的成功和增长构建可持续的平台，使得企业能够生产高质量的产品，应对不断增加的竞争压力，缩短研制周期并保持预算不超标。通过拥抱数字创新，企业还可以将增强的产品性能转化为增强的竞争优势，获得更大的利润，并留住顶尖人才，鼓励更多的优质人才加入企业团队。4.小结 27西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型现代的工业设备和产线不再是纯机械的产品，而是包含了机械、电气、控制软件等多学科融合的工业自动化设备和产线。另外，客户对工业自动化

53、设备和产线的需求也越来越多样化，期望工业自动化设备和产线制造商在满足个性化需求的情况下尽可能早地交付产品。因此，工业自动化设备和产线制造商正面临着巨大的、额外的压力：提供更加定制化的工业设备和产线；以更灵活的生产模式实现更快速的交付，从而更好地满足客户对产品定制化的需求，同时缩短产品上市时间。这些趋势必然对工业自动化设备和产线供应商的产品研发产生重大影响：项目周期的缩短，导致工程设计时间的减少 产品复杂度的提高带来产品更改数量的增加 产品自动化程度的提高，使得工业设备和产线涉及的学科越来越多，需要加大力度对不同学科的数据进行同步，以保证提供一致的工程数据 减少现场调试时间，避免返工，加速工程进

54、程 制造商需要构建自己的IT解决方案或软件，以帮助支持管理这样的复杂性，从而帮助制造商实现自己的目标我们再来看看工业自动化设备和产线的研发过程现状：通常产品总体设计师先根据产品研发需求做一个方案计划，包括：项目可行性报告、时间计划和2D方案示意图或3D方案，方案示意图主要是以机械结构为主。然后，按串行的流程先进行机械设计，再进行电气设计，包括：电气原理图、接线图和控制程序等，产品开发完成后再进行生产制造和产品组装，最后到现场进行物理样机的调试。由于机械设计、电气设计和软件开发的应用工具和环境都是相互独立的，软件之间的集成度也比较低，各学科的数据之间也没有关联的引用或参考关系，所以，一旦发现问题

55、需要沟通，通常还是采用线下的方式，例如通过邮件、电话和其它的通信方式进行，缺乏数据层面的直接沟通和数据同步，各学科之间的沟通效率比较低下，沟通效果也比较差。当然，正如我们前面提到的，有些公司也开发了一些IT工具来提供更好的工程过程支持，但IT工具也存在着开发和维护成本等方面的问题。工业电气设计赋能多学科协同研发1.工业自动化领域研发的现状及挑战 28西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型NX工业电气设计是西门子数字化工业软件的旗舰产品NX软件的一个应用，主要包含电气设计、自动化设计和机械协同等功能模块。NX工业电气设计应用的前端可与NX的产线设计、MCD机电一体化设计、多CAD设计相

56、连接，也可导入、更新Excel格式的电气组件数据；后端可与EPLAN、AML(AutomationMarkupLanguage)、SIMIT和TIAPortal集成或进行数据交换。整套解决方案可以基于Teamcenter中的电气工程数据库进行工作，也可以基于本地环境的NX电气工程数据库进行工作。下图表达了NX工业电气设计解决方案的架构和组成。总之，串行的工程流程以及完全基于物理样机调试，是难以满足订单多样化和灵活快速的需求的！为了解决上述的问题，我们需要基于单一的、集成的应用软件进行多学科协同的并行工程设计；并基于一致的数据进行机电一体化协同；通过工程模板积累企业的产品知识，并通过工程模板的重

57、用来加速产品的研发过程和提高研发质量。工程模板是可以内置规则的，基于规则的工程设计可以实现自动化的设计，从而进一步提升效率和保证设计的正确性。为此，西门子数字化工业软件推出了基于NXTM软件的工业电气设计解决方案，帮助工业自动化设备和产线制造商解决多学科协同研发的问题。2.西门子工业电气设计赋能多学科协同研发 29西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型在NX工业电气设计环境中，可以实现机械、电气和自动化等学科的协同设计和集成应用，进行机电设备、产线等产品的功能工程和机电一体化工程，并将电气和自动化数据与机械数据集成在一起，形成关联的、交叉参考的数据模型。基于模块化的设计思想，可以创建

58、包含电气、自动化的机电一体化工程模板，并在模板中内置设计规则，基于规则来实现自动化的工程设计，从而获得更高质量的电气和自动化的工程设计。与MCD相结合则可更快地实现基于数字样机的虚拟调试。NX工业电气设计解决方案实现了更高水平的多学科协同，提升了整个产品研发工程的效率。采用NX工业电气设计解决方案进行工业自动化设备或产线的研发，我们能够完成从机械概念设计到完整PLC软件代码编制的整个工程设计流程；基于丰富的工业电气设计工具集，使得多学科之间的协同达到一个全新的水平，各学科可以在尽可能短的时间内交付最高水平的设计质量；NX工业电气设计的自动化模块提供专门的自动化工具集，从设计开始，就使PLC控制

59、工程师能够以最高的效率、质量和速度完成工作。下面我们从自动化设计、电气设计、功能工程、集成的数据模型、机械设计集成、机电一体化设计模板、多学科协同、基于规则的工程等几个方面，来介绍NX工业电气设计的功能和特点。工业电气设计也可以集成EPLAN 30西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型电气设计电气工程师的核心任务是设计电气系统，使设备或产线具备自动化的功能。NX工业电气设计有两种选项：采用NX工业电气设计自带的电气原理图设计功能，或者是集成Eplan的电气原理图设计。电气工程师可以在完成电气系统设计的同时完成自动化设计。NX电气设计是基于功能工程的、面向电气产品对象的电气设计，完全支

60、持经典的ECAD设计。NX电气设计的功能包括：定义电气基础架构和目录部件 定义PLC配置 创建电气、液压和气动原理图，自动管理连接等 创建2D或3D机柜布局设计 自动创建电气制造文档，如：BOM表、端子表、电缆表和采购清单等 输出电气组件BOM（基于Teamcenter）自动化设计自动化设计涉及大量的软件开发，尤其是复杂的自动化设备和产线涉及大量的PLC控制代码和变量的编写，企业希望PLC控制程序也能够实现标准化和模块化的管理和开发。NX工业电气设计的自动化模块允许直接集成和管理西门子TIA博途的数据库和数据，实现PLC代码的标准化和模块化开发，并在一定程度上实现PLC控制程序的自动化开发，从

61、而加速产品工程的自动化设计。NX工业电气设计的自动化模块功能包括：直接管理TIA博途的数据，例如：函数块等 集成和重用TIA博途的全局数据库 直接从NX工业电气设计环境将硬件组态导出到TIA博途环境 强大的基于规则的PLC代码创建和动态化处理，帮助实现PLC的模块化、自动化编程 无需编程开发就可将PLC软件和硬件从NX工业电气设计环境导入/导出到TIA博途环境注：如客户采用的PLC是非西门子的品牌，也可以从完成的电气设计中将信号和硬件组态信息导出，用户也可因此受益。31西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型功能工程在NX工业电气设计中功能工程是重要的特色，并具有新的工程含义，即具有基

62、于模型的功能定义。基于NX工业电气的功能工程，我们可以实现：对电气对象进行功能建模，创建电气对象的功能结构树、位置结构树和产品结构树 创建电气对象之间的相互关系 基于功能工程创建标准化、模块化的电气设计模板 重用电气设计模板和组合数据以便执行自动设计流程 32西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型集成的数据模型手动的数据传输（机械、电气和自动化之间）和重复的工作会导致项目中出现瓶颈，减慢工程进度和增加非生产时间。借助完全集成的电气和自动化数据模型，NX工业电气设计支持在单一的工程流程中同步完成多个学科的工作。这提高了工程效率并消除了非增值的重复工作。机械设计集成通过业界广泛应用的Te

63、amcenter数据主干，我们可以将机械设计成果直接集成到电气设计工作中。基于机械协同的模块，我们可以：快速识别电气/自动化相关组件，并进行交叉检查 通过机械与电气的关联关系，基于机械对象自动加载电气和自动化数据 通过简单、集成的工作流程执行有效的工程变更管理 33西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型机电一体化设计模板单一学科标准化工程设计可以提高创建新设计的速度，但仅仅限于单个学科的渐进式改进。而NX创新的机电一体化模板使标准化达到了一个新的水平，从而大大减少了工程的工作量，并保持了整个工程设计的一致性。它支持跨多个专业学科的数据库对象，如：电气、自动化设计对象等。多学科协同不同

64、学科之间的协同是当今工业自动化设备和产线制造商面临的最困难和最昂贵的问题之一。在NX工业电气设计环境中，机械、电气和自动化设计人员能够同时查看、讨论相关的电气工程数据，各学科通过良好的协同来解决这个一直困扰大家的问题，从而打破了工程设计过程中不同学科之间的交流障碍，帮助整个工程团队更有效地进行多学科的协同并执行项目。34西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型基于规则的工程工程设计的质量经常受到重复的、非增值的工作造成的错误的影响。在NX工业电气设计模块中，这些操作，例如参考名称和符号名称的定义，甚至软件或原理图的创建，都可以通过设计规则自动执行。这使工程师能够减少错误，并让他们有更多

65、时间专注于创造价值和推动创新。STiMA是德国的一家机械设备制造商，主要从事机床产品的设计和制造。机床产品是机电一体化的产品，STiMA的目标是找到一个同时具备功能工程设计和机电一体化的系统，期望通过该系统提升产品研发效率和质量，能够以相同的人力资源完成更多的项目；同时在项目的早期就能发现产品的问题，尽可能地减少因产品后期出现问题而导致的返工，从而避免引起项目周期的延长和成本的增加。3.西门子工业电气设计应用案例 35西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型采用单一的、集成的NX工业电气解决方案，可以完全覆盖工业自动化设备和产线研发的工程过程，将机械设计、功能工程、电气设计和PLC控制

66、软件等学科真正链接在一起，实现多学科的并行工程设计；并基于一致的数据模型进行机电一体化协同；借助强大的机电一体化工程模板，可以实现知识的重用，帮助企业更好地进行产品模块化研发和制造；在机电一体化的模板中，可以免编程地内置设计规则，基于规则实现自动化的工程设计，使得工程项目的质量更高、错误更少；基于真实客户项目的分析，将经典的电气工程和西门子的NX工业电气解决方案相比较，NX工业电气设计解决方案可以帮助工业自动化设备和产线制造商实现更高效的自动化协同设计，可以帮助减少硬件工程的25%的工作量，软件工程的40%工作量。因此，集成的NX机械、电气和自动化工程解决方案可以提供多种帮助。它可以以更少的工

67、程工作量和更短的工程时间，交付更高质量的工程解决方案。此外，结合MCD虚拟调试解决方案，它还可以减少调试过程中出现的问题。综合来看，这种集成解决方案可以帮助提高工程解决方案的质量，同时也可以提高工程效率和降低风险。4.小结STiMA的创始人KarlStieler说：“为了在当今的市场中进行竞争，你必须以相同数量的员工开发更多的项目。还必须对复杂的客户要求做出快速反应。为了实现这一目标，我们需要在机械、电气和控制之间进行紧密的协同。基于上述需求并通过研究和试用，STiMA运用NX工业电气设计解决方案，在新机床的研发中提升了工程效率和工程质量：在单一的工程环境中进行多学科的协同研发，从而改善了学科

68、之间的协同效率；采用单一系统中的功能工程设计和机电一体化设计实现了并行工程；通过基于规则的工程任务自动化获得了更高的工程质量；STiMA的研发工程师说：“基于规则的工程设计使现有工程成果的重用成为可能，并显著加快了工程流程。我们已经在报价阶段，就能够展示我们概念的完整数字孪生体。”36西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型任何着眼于未来的行业都是由创新驱动的，努力超越竞争对手。时间、范围、质量和成本等传统因素使情况更加复杂，面对越来越复杂的情况，应用传统研发手段难以驾驭和应对。为了能让中小企业能够在市场上存活，必须是将复杂性转化为竞争优势。那些最有组织地管理和处理复杂性的企业，是最有

69、能力比竞争对手更快地推动创新的企业。这意味着需要加快数字化转型。西门子数字工业软件公司致力于帮助企业加快数字化转型。全面的数字孪生必须是全面的，涵盖整个产品和生产生命周期闭环，以确保将实际性能数据反馈到不断改进的模型中。还需要扩展到涵盖从材料到完整系统和整个产品研发、生产和运行的所有方面，包括电子、机械设计、软件、制造、应用程序开发和物联网分析等。仿真技术驱动成长型企业研发创新1.数字化转型对成长型企业的重要性 37西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型西门子作为全球数字经济的领导者，有着完成的价值链，专注于电气化，自动化和数字化领域。过去10多年，西门子围绕数字化技术，并购了一系列

70、核心工业软件公司来打造数字创新平台SimcenterTM，实现数字孪生。Simcenter是SiemensXcelerator的一个关键部分，是一个灵活、开放和可扩展的最佳预测模拟和测试应用组合。该组合涵盖了全方位的工程方法，包括系统仿真、机械仿真、流动与传热仿真、电磁场仿真，以及物理测试。这些不同的工程领域通过设计探索和分析、工作流自动化、模拟过程和数据管理得到了扩展。Simcenter用户更有全球工程专家团队更为您提供强大技术支持和经验分享。Simcenter产品线概览 38西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型Simcenter是从概念设计阶段开始的，在整个设计周期内实现仿真驱

71、动的智能产品设计的理想解决方案。该解决方案可提供包括创建、管理与使用1D系统模型与数据所需要的所有工具。通过多领域动态响应分析与控制策略验证的仿真平台，Simcenter可满足用户对仿真平台持续增长的性能需求。Simcenter1D仿真软件包括一系列可用于不同工业应用的大量内置的扩展库，使之能够实现多级复杂度的工程解决方案，可以根据不同知识水平和设计阶段进行定制和开发。通过Simcenter，用户可以利用1D仿真在概念设计阶段预测多领域系统性能。通过大量预定系统仿真允许在所有方面快速创建基于物理的产品模型，通常使用预定义的物理与应用模型库，用户可以高效地建立同时可用于3D协同仿真与控制策略验证

72、的精确的仿真模型。工程师可以在不需要几何细节的情况下对子系统进行参数化描述，从而非常适合在概念阶段早期平衡多个设计属性。在后期阶段，随着更多细节的可用，这些模型可以逐步完善。其独特的实时运行能力将解决方案的应用扩展到验证和验证过程中。SimcenterTMAmesimTMsoftware是Simcenter1D系统仿真工具中代表产品。SimcenterAmesim提供了超过48个涵盖不同行业应用的模型库，这些模型库涵盖了超过6500多个经过验证的物理学模型，可以覆盖液压、气动、热、电、机械以及控制等学科专业。这些模型库可以让我们在产品的方案设计阶段，在没有详细的CAD条件下，进行方案的预设计、

73、系统技术参数确定以及集成的验证、不同系统性能平衡分析、控制策略的验证。39西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型Simcenter中的机械仿真可以解决如噪音和振动分析、声学、疲劳分析、多体动力学和碰撞仿真等。所应用的技术通常基于相关的物理模型，并且可以包括有限元分析、边界元分析、多体动力学或类似技术。工程师主要在详细工程阶段使用机械模拟，以研究和预测产品在实际应用中的行为，使用特定于应用的模型。SimcenterTM3Dsoftware可以为三维CAE提供统一、可扩展、开放且可延伸的仿真环境，同时与CAD设计、1D仿真、CFD、测试和数据管理相关联。Simcenter3D将几何编辑、

74、耦合仿真以及融入行业专业知识的多学科解决方案完美结合，为用户加快仿真过程。快速准确的求解器支持结构分析、声学分析、流体分析、热分析、运动分析、复合材料分析等多物理场仿真，以及优化分析。40西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型计算流体动力学（CFD）可以对流体相关的复杂物理现象和行为进行解算，如各种流动模拟、空气动力学、热分析，以及电化学等。基于CFD的模拟适用于开发周期的各个阶段从早期设计探索到详细验证。Simcenter提供了丰富的CFD工具。其中，SimcenterTMSTAR-CCM+TMsoftware是一套集成的多物理场仿真解决方案，用于仿真求解流体动力学、固体力学、流固

75、耦合、热传递、颗粒动力学、反应流体、电化学、电磁学、声学和流变学等。SimcenterSTAR-CCM+通过自动化工作流程传递精确结果，促进对复杂现实问题的分析。借助SimcenterSTAR-CCM+，用户可以有效预测产品性能，获得工程所需数据来指导整个产品设计流程。Simcenter还提供了专用于电子热设计的仿真工具SimcenterTMFlothermTMsoftware包。SimcenterFlotherm是最早开发的一款面向电子散热的仿真工具，SimcenterTMFlothermTMXTsoftware则针对处理有复杂曲面的电子散热问题。FlothermFlexx许可包含了两个主要

76、的软件工具SimcenterFlotherm和SimcenterFlothermXT。可以有效的解决各个层级、各种复杂度的电子热可靠性分析问题。Simcenter还提供了面向设计工程师的流体仿真工具SimcenterTMFloEFDTMsoftware。设计工程师在设计方面拥有丰富的经验，而且对产品性能非常了解，但对仿真专业知识了解较少。在产品开发的流程上来讲，需要在概念设计阶段，就通过仿真来了解产品的性能，优化产品的结构。所以，SimcenterFloEFD最大的特点就是嵌入在各种常见的CAD软件中，比如NXTMsoftware等，便于设计工程师基于现有的CAD平台，对产品的进行流动和热性能

77、等进行快速验证。41西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型Simcenter提供了高低频电磁场解决方案。其中，低频电磁场仿真分析工具主要包括通用电磁场仿真工具SimcenterTM3D-MAGNET和SimcenterTM3D-LowFrequencyEM，以及模板化电机设计工具SimcenterTMSPEEDTMsoftware和模板化电机电磁场有限元仿真工具SimcenterTMMotorsolveTMsoftware。所有的低频电磁场仿真工具均采用SimcenterMAGNET电磁场求解器，可以进行高效专业的电磁场有限元仿真分析。其中包含了5项关键特色，让这一切成为可能：求解器

78、技术、内置多物理场仿真功能、材料与损耗建模、与其他软件接口和客户定制化和市场领导力。高频电磁场仿真分析工具主要为SimcenterTM3D-HighFrequency，包含全面的功能可可深入了解各种设计挑战：天线设计和选址（从小尺度到大尺度）、电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）。42西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型目前企业产品研发过程中，往往面临的是面对多学科，多变量，多参数的寻优，如机箱散热案例中散热翅片的数量、形状等参数方案组合成千上万，试验和仿真计算次数太多，让人望而却步。那么优化工具就是从这成千上万的方案中，通过优化算法，用有限次的方案评估，快速找到最优的参数组合

79、，获得最佳性能的方案。Simcenter提供了跨学科的设计探索工具HEEDSTMsoftware。HEEDS中可以快速简洁地定义设计参数和设计目标，仿真工具接口丰富，通过自适应的搜索算法，自动高效地完成设计迭代，搜索满足所有目标和约束的参数值，帮助工程师更快地找到更好的设计方案。43西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型西门子工业软件Simcenter仿真与测试平台提供覆盖整个开发周期的完整解决方案。在车辆开发的早期阶段，利用SimcenterAmesim进行方案的总体设计，确定系统架构和选型，仿真分析动力性经济性，从而设定整车目标。在详细设计阶段，又可以通过结构力学Simcente

80、r3D，流体力学仿真STAR-CCM+等对车辆整体和系统零部件的安全性和品质做进一步的优化设计。通过Simcenter平台提供的工具组合，可以实现汽车各个系统的开发应用，全方位的帮助企业实现仿真数字化孪生。Simcenter方案组合，针对无论是OEM厂商，还是子系统供应厂商，都可以找到适合自己的完备解决方案来帮助进行车辆系统和零配件的研发。2.重点行业仿真整体解决方案西门子提供不同尺度的电池性能设计仿真方案。通过SimcenterSTAR-CCM+的电化学模块可以分析纳米级的电化学反应问题；电池设计工具SimcenterTMBatteryDesignStudioTMsoftware（以下简称B

81、DS）可以对电芯结构进行设计，并预估性能；应用SimcenterSTAR-CCM+对电浆搅拌、涂布、滚压、干燥、注液和化成，生产工艺进行优化；Simcenter Amesim、SimcenterSTAR-CCM+和SimcenterFloEFD提供了电池整包系统集成热，以及电气性能综合分析的方法；应用Simcenter3D进行电池包结构强度等分析；通过SimcenterAmesim虚拟系统匹配，可以验证复杂的电池管理系统算法，辅助系统开发。44西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型案例1，印度三星研发中心，使用Simcenter对电池包冷却系统分析：对电池包，冷却系统及整车进行电化学

82、与热的耦合分析：求解电池电化学行为和温度之间的相互影响；计算电芯三维发热功率分布，提高电芯温度分布的预测精度；分析复杂冷却系统，液冷和空冷结构在真实的驾驶循环条件下的冷却性能；减小电池包内的温度变化。优化电池组几何结构和冷却方案，以提高电池性能和寿命；仿真可以帮助电芯保持在一定的安全的温度范围内。案例2，法雷奥汽车零部件，采用Simcenter工具对空调系统电机选型：采用STAR-CCM+预测固定电机效率下的功率需求，并考虑空调在不同的运行模式。对比过滤器，阀门不同变化的影响，以此为基础对鼓风机电机进行选型。将电机扭矩特性应用于STAR-CCM+鼓风机模型，用CFD预测HVAC概念阶段的电机工

83、作状态。随着新能源、人工智能、5G、无人驾驶、物联网等技术的发展，设备越来越小型化，对应板卡上的芯片也就越来越多，能够用于散热的空间越来越小，带来的问题就是热耗的上升，小型化迫使机械结构和电子设计流程相融合，如何有效的进行优化散热设计，是设计和仿真工程师要解决的问题，热设计的需求越来越多。45西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型对电子产品要考虑使用环境的影响，要保证电子产品能够正常的运行，电子热设计就离不开仿真工具，来模拟各种环境和工况，来指导设计。西门子提供整个电子行业不同层级的散热分析解决方案。整个电子产品的供应链，一般可以分为4个级别：元器件级别、板卡级别、系统级别和大规模级

84、别。不管是哪一个级别都有热可靠性要求，每一个层级的热设计都很重要，热仿真的目的就是优化最终的产品的可靠性和成本。另外，Siemens可以同时提供热仿真和热测试协同解决方案。案例1，ContinentalAG公司利用SimcenterFlotherm进行产品性能设计：ContinentalAG公司是德国运输行业制造商，客户希望在第一时间将产品做好，投入市场。Continental公司利用SimcenterFlotherm，在原型机制造之前就进行产品的热设计优化。在系统级和部件级对调谐器进行了建模，通过对壳体接触模型和热仿真模型的对标验证了仿真的准确性。SimcenterFlotherm在设计过程

85、的早期介入设计过程，有助于设计的灵活性，为最终方案的确定和决策提供可靠依据。仿真高度集成在设计中，成为Continental公司基于模拟的设计决策战略的关键组成部分。46西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型案例2，HITACHI利用SimcenterFlotherm加速医用超声探头设计：HITACH超声波扫描系统中包含了各种探头，随着探头性能的提高，发热成为一个大问题。国际安全标准中明确规定了超声波探头的温度限制。HITACHI利用SimcenterFlotherm进行探头表面温度瞬态仿真，与以往验证方案相比效率提升10倍，并且和硬件测试结果进行对比，仿真结果和测试结果基本一致。S

86、imcenterFlotherm的高效性、易用性，以及同MAC&FEA工具等丰富接口，都为客户高效准确的获得模拟结果提供了保证。重型装备复杂性的管理十分复杂。经过工程设计后，一台机器可能用于若干不同的用途并推出多种变型。二十多年来，系统仿真为拖拉机、挖掘机、叉车和液压系统的工程设计提供了支持，在解决该复杂性问题方面发挥了重要作用。为充分利用投入系统仿真的资源，人们提出了仿真工厂流程，可以支持更多工程师执行仿真分析。拖拉机是其中的一个典型应用，因为它的变体和用法较多，迫切需要仿真工程方案。47西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型客户需求、新的技术法规、日益严苛的排放法规和新的技术挑战

87、（混动化和电气化）层出不穷、变化多端；鉴于此，要比较当前生产的车辆来评估、设计和分析新的不同概念，对复杂系统（例如非公路用车辆中的复杂系统）进行仿真是基本的一步。创新概念研究是需要时间和专业资源的过程。从产品知识和相关的零件建模角度而言，这点毫无疑问；其中，基准系统仿真模型的创建不容忽视，尤其是考虑到它是所有研究的主要参考和起点。Simcenter提供的系统仿真工具和三维结构，热流仿真工具，可以用于重工机械的发动机热管理，水泵，换热器匹配；驾驶舱人体舒适性；计算传递系统润滑系统，润滑效率，传递损失；对于特殊作业装置，如收割，除草，筛选机，考虑颗粒运动路径，收集效率。案例1，小松矿业，使用Sim

88、centerAmesim预测采矿设备系统性能设计对象包括土方、工起等产品，借助SimcenterAmesim系统仿真实现更早期机电液系统闭环验证，建立企业模型数据库，利用并补充现场实测数据库，避免或减少重复且昂贵的现场试错过程，最终达到优化重型装备精准油耗预测的目的，用于优化产品系统性能。下面案例中，展示了小松对矿业设备性能动态仿真的过程，考虑了主要电气和液压系统/子系统的动态特性。传动装置以及绳索结构均被视为刚体考虑，在此案例中，Amesim还耦合了土壤模型、电源管理和液压控制的外部C/C+代码，已考虑环境因素和控制过程。最终帮助小松节省了大量产品开发时间，并将其集成阶段的风险降至最低。48

89、西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型当中小型企业考虑采用CAE仿真技术时，最主要的目的就是为了加速产品设计和研发，并且降低研发成本。但是对于中小型企业来说，进行CAE软件投资也面临着一些特定的难点：高昂的软件成本，CAE软件通常价格较高，对于中小型企业来说可能需要支付较高的投资成本。这可能会使中小型企业难以承受，从而无法享受CAE仿真技术所带来的优势。中小型企业需要寻找更加经济实惠的软件解决方案，以满足其预算和需求。技术支持和维护，在购买CAE软件之后，中小型企业可能需要额外的技术支持和维护服务。这需要额外的人力和财务资源来实现，可能对中小型企业来说不太容易负担。中小型企业需要寻找

90、可靠的技术支持和维护服务提供商，以确保软件的顺利运行。技术培训和使用难度，CAE软件通常需要特定的技术能力和培训才能正确使用。中小型企业可能缺乏这种技术能力或者时间和资源来进行培训，从而使得CAE软件的使用变得更加困难。中小型企业需要寻找易于使用的CAE软件解决方案，并且提供相应的技术培训，以帮助他们充分利用这些技术。缺乏对CAE技术的认知，对于中小型企业来说，CAE技术可能是一个相对陌生的领域。企业需要花费更多的时间来了解和学习CAE技术的概念和应用，以便更好地评估其投资价值。此外，中小型企业需要寻找可信的CAE技术专家，以了解如何最好地使用CAE技术并从中获益。为了克服这些难点，中小型企业

91、需要寻找价格实惠、易于使用并且提供充足的技术支持和培训的CAE软件解决方案，以帮助他们更好地应对这些挑战。基于此，我们将为中小型客户提供价格上优惠政策，以确保他们可以获得最优质的产品和服务，同时也可以降低使用成本。该政策允许对中小型客户提供软件打包解决方案。这意味着客户可以通过购买软件套餐的方式，获得一系列的CAE功能，以满足不同业务的需求。这样的解决方案可以大大降低客户的采购成本，提高产品的竞争力。此促成方案中，我们还将为中小型客户提供优质的技术支持和咨询服务，以确保他们在使用我们的产品时能够获得最大的效益。3.中小型客户的促成计划通过中小型客户促成计划，中小型企业可以获得更多的利益，包括降

92、低研发成本、提高产品质量和提高生产效率。解决资金短缺、技术能力不足、高昂的软件成本、技术支持和维护、技术培训和使用难度等问题。49西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型西门子Simcenter产品组合中投入大量资金，以确保为客户提供最先进的解决方案。Simcenter解决方案对整个系统性能的复杂性进行建模。这包括广泛的物理现象，包括系统、结构、流动和热、电磁学，以及测试等。Simcenter包括独立的和集成到各种模拟软件中的智能设计空间探索解决方案。可以进行结构、流体拓扑以及系统架构的等的跨学科创新解决方案的设计空间探索。最后，在Simcenter内部以及与Xcelerator内部其

93、他解决方案的集成方面进行了大量投入。Simcenter存在于一个包含许多其他软件应用程序的生态系统中。因此，Simcenter解决方案旨在开放并支持行业标准，为创新提供可靠的设计、仿真和测试一体化平台。4.小结 50西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型成长型企业面向不同的行业，行业跨度大，因各行业特点，其研发设计模式也会不同，有的直接将设计好的标准产品推向市场，有的可根据订单情况灵活的进行产品配置（CTO），有的则是由客户需求驱动的按订单设计（ETO）。而在成长型企业中，比较常见的就是按订单进行产品设计（ETO）的模式，典型行业包括：工业机械与设备（如压缩机，输送带，泵/工程阀门，

94、机床，商业暖通空调等）、工程装备（如起重机，大型/中型驱动器等）、发电（如锅炉，电力装备，环保装备等）、供电（如电气开关设备,配电柜等）、石油/天然气（如钻探设备，海上设备等）、特殊车辆、轨道交通、专用包装、医用器械等。自动化产品设计加速成长型企业研发1.按单设计面临的业务挑战对于这些行业的成长型企业，其传统的按单设计往往面临着来自于投标报价预估不准、赢单率较低、较长的准备和方案周期、项目超期、成本超支、方案与客户需求偏差大、库存损失、资源利用率低、难以管理的变更、错误导致返工等多方面的业务挑战。部分企业也意识到了该问题，并计划采取相应数字化手段来解决按单快速进行设计的瓶颈，如采用传统的销售配

95、置器，或基于CAD工具进行二次开发实现参数化快速设计，但从其采取的技术手段和解决方案看，结果仍不理想：1)基于CAD工具的二次开发或自主开发的软件程序 针对按单设计的特点，需要大量的二次开发，开发、集成及维护的成本很高；在技术、资源、新产品引入及用户群体等方面很难扩展；很难与业务需求和变更速度保持同步；工具级而非平台级的应用，设计流程难以有效衔接和固化，很难统一管理。2)销售配置/投标设计 传统销售配置器，采用逻辑配置，基于特征及选项约束，并非基于工程规则，具有一定局限性；在按单设计的业务流程中，未能与工程设计软件、工程协同平台实现真正的集成；配置方案与实际情况偏差较大。51西门子数字化工业软

96、件白皮书 成长型企业数字化转型因此，对于诸多成长型企业，其按单进行产品设计的核心业务需求可概括总结为：1)每个订单能够直接从客户需求转向包含丰富产品内容的高质量方案建议书，并减少经常制约按单设计投标过程的工程瓶颈；2)同时，能够直接从订单输入到制造，并且对无法重用的高度定制化产品或高价值部分进行快速可靠的工程设计；3)大大提高产品设计和制造效率，不仅能够按照客户的需求和意愿设计制造产品，同时还能够与那些提供更加标准化产品的竞争对手以相同的速度和精度去执行产品的交付，将更多的时间用于产品创新，从而增加企业的核心竞争力。针对基于订单的快速投标和工程设计业务特点及企业核心业务需求，西门子提供了强大的

97、面向订单的自动化产品设计解决方案：Rulestreamsoftware。Rulestream是一个面向按单设计（ETO）流程的自动化设计平台，能够帮助企业简化定制产品的投标与工程设计过程，简化并优化订单业务流程，即使面对高度复杂的按订单设计产品，依然可实现设计的自动化。Rulestream允许领域专家捕获投标和工程设计知识、规则与行业实践，将企业的设计知识、knowhow和经验真正的固化到系统中，当有新的订单需求时，销售人员或者设计人员便能够利用捕获的产品知识和规则快速进行订单产品的投标报价、工程设计、制造等工作，加速按单设计（ETO）流程的自动化过程。Rulestream可用于订单的投标设计

98、，也可用于产品的详细工程设计。通过其易于配置的与CAD设计工具软件的集成，可自动生成投标和工程输出结果，包括：物料清单（BOM）、3D模型、2D图纸、报价单、工作说明和技术文档等。Rulestream除了能自动驱动CAD设计工具生成3D模型、2D工程图外，还能够与PLM、ERP等系统，企业自开发的工具软件进行有效的集成，实现企业产品设计过程的平台级应用。2.按单设计的核心业务需求3.自动化投标和工程设计关键能力 52西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型面向投标报价环节的自动化设计在投标报价阶段，Rulestream能够基于固化在系统中的规则和模板，将客户的需求通过参数输入，进行销售

99、和投标配置，自动输出投标书、报价单、产品概念3D模型等投标方案建议书，快速进行投标设计。Rulestream能够帮助用户比较并选择数个产品配置，驱动CAD工具生成概要产品3D模型进行展示；根据客户选择的产品配置，驱动Office自动生成报价BOM和报价单；迅速拟真并评估因客户定制化需求导致的产品成本变化；在大型工程中，帮助销售、工程师与客户或在企业内部迅速达成结论。通过Rulestream销售和投标配置，满足客户定制化需求，缩短报价和方案评估流程，实现快速投标设计。面向详细工程环节的自动化设计在详细工程设计阶段，Rulestream提供了强大的规则创作环境和存储库，允许领域的专家捕获工程设计的

100、规则和行业实践，并将其定义到系统中。根据定义的规则将客户需求和参数转化成有效的配置，工程师只需按照流程输入相应参数便能实现产品的自动化设计，输出对应的工程技术资料，如：详细的产品3D模型、2D工程图、EBOM、分析报告、作业指导、技术文档等。Rulestream能够帮助用户管理企业全系列产品的设计关联性和配置规则、设计模板等；管理产品详细设计过程和步骤，实现标准化设计控制；通过设计参数的输入，利用高性能规则引擎，驱动CAD工具软件进行自动化、动态化3D建模和装配设计，驱动设计特征释放或抑制，生成产品3D模型进行展示；同时能够基于规则选用2D工程图模板，自动控制注释信息（技术要求、标注等），视图

101、大小、比例、位置等，自动生成标题栏和明细栏信息；能够与PLM系统对接，固化通用件库/标准件库/模块库/优选库与产品货架，在新产品开发时作为工程师的设计辅助，帮助工程师快速查找已有数据；基于3D模型自动生成对应EBOM，并保持同步关联；智能分析与统计跨零部件、模块、系统、以及产品配置的使用频率，输出分析报告，作为后续优化产品阵容与零部件标准化的输入。53西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型灵活便捷的规则、模板与过程定义自动化设计的核心在于设计规则的定义和固化，Rulestream提供丰富、易于使用的创作环境，用于表达和定义不同类型的产品设计规则，包括：工程报价、详细设计、分析评估和流

102、程规划等。使用Rulestream允许用户将自动化新零件设计和自动化装配所需的复杂工程、设计和制造规则与知识固化在系统中，这与大多数配置器技术形成对比，后者通常受限于控制已有零部件的选择规则。Rulestream提供图形化、表单式的规则编辑配置环境，能够方便的进行规则的定义，无需复杂的编程，如能够展示规则层级架构、属性列表、变量/参数类型定义、公式编辑等，能够提供内置函数，公式编辑时能够方便调用，支持版本历史追溯等。规则能够计算几何参数、功能特征以及其它非几何属性。丰富、交互式界面设计Rulestream提供交互式界面设计器，方便进行终端用户的界面设计，包括定义产品设计步骤、UI布局设计、页面

103、设计等。提供丰富的界面设计控件，方便在界面设计时进行调用。Rulestream交互式界面能够根据企业业务需求进行灵活配置和调整，支持未来扩展，其直观的拖放式用户界面设计体验给界面设计带来极大的便利。Rulestream交互式界面设计通过配置即可实现，无需二次开发，减少维护成本。54西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型支持多CAD自动化建模和装配设计Rulestream可与多种主流CAD设计工具进行深度的双向集成，通过模板、参数和规则驱动自动化建模和装配设计，包括：NXsoftware、SolidEdgesoftware、SolidWorks、Creo、AutoCAD等，使用户能够动

104、态生成新的零件、装配组件，并根据设计规则绘制图形。支持轻量化JT和2D工程图DWG数据格式。支持非CAD报价方案书、技术文档等自动化编写Rulestream可独立于CAD设计工具进行部署，允许非CAD用户使用，以用于不需要自动化CAD的业务流程和场景，如方案建议和订单选配流程，输出非CAD数据，包括：报价单、BOM、方案建议书等，大大增加了可获得的资源库。与MSOffice的紧密融合Rulestream能够与MicrosoftVisio紧密集成，允许用户以图形方式表达逻辑或物理布局，从而基于规则自动驱动下游交付物的自动生成，如3D模型和BOM。同时支持与MicrosoftWord集成，可基于规

105、则自动生成报价单、技术文档、销售方案建议书、分析报告等内容。与企业PLM等管理系统的紧密融合Rulestream能够与西门子产品生命周期管理（PLM）系统Teamcenter双向无缝集成，可实现基于规则的产品CAD结构、物料清单（BOM）和零部件重用自动化，统一管理投标和工程设计环节数据与流程。通过与PLM系统的紧密融合，实现：零部件的搜索、创建、编辑和修订；3D模型、2D工程图、Office文档等图文件的检索、创建和编辑；产品BOM结构的创建与编辑；各类数据关联关系的生成与编辑；工作流程、审批流程的发起等。55西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型除了西门子Teamcenter外，

106、Rulestream提供开放的API接口，能够与企业其它系统和设计工具软件（如ERP、CRM、CAE、自开发工具等）进行集成，打通企业设计流程和数据。接下来我们用一个设计示例来描述一下典型的自动化产品设计场景。1)在接收到客户需求后，由销售人员根据客户需求，选择产品线和产品类别以及订单交付日期。2)根据订单要求，由销售人员进一步输入客户需求（此时输入的需求为客户高阶需求），进行快速报价和方案设计。3)根据输入的客户订单需求，系统根据定义的规划自动输出产品报价BOM、报价单以及产品概念3D模型等方案建议文档，用于报价和订单确认。4)报价和订单确认后，由设计工程师根据客户订单需求进行详细的工程设计

107、。产品设计工程师对产品总体参数、各总成/组件参数进行调整，系统根据定义的规则对相关零件和装配组件/总成的尺寸、位置进行自动计算和调整，生成3D模型，从而实现自动化设计。在此过程中产品设计工程师可多次调整设计参数，比较不同设计方案。4.自动化产品设计典型应用场景示例5)设计工程师在自动化设计的基础上，对无法用规则定义和驱动的定制设计进行手工设计，以满足客户完整的需求。56西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型Rulestream通过面向订单的设计流程自动化，帮助企业实现产品设计自动化，从而加速企业研发设计，为成长型企业带来以下业务价值：定性：以标准化的成本、质量和速度提供定制服务 在传

108、统方法所需时间的一小部分内实现设计自动化 专注于知识捕获和重用，而不是软件开发 提高投标赢单率 提高设计效率 更高的资产利用率定量（以下为行业参考值）：缩短投标方案建议书准备时间80%减少因成本超支和罚款而产生利润损失70%提高投标效率94%提高BOM和图纸准确性95%快速处理变更请求5倍以上 减少设计工作量88%避免为新产品而招聘15-30名新设计人员的成本西门子Rulestream已在国内外众多企业应用，行业涉及制造机械、发电设备、供电设备、环保设备、机床、泵/工程阀门、石油/天然气设备、商业暖通空调、轴流和离心风机、压缩机、特种车辆、轨道交通、专用包装、医用器械等。通过Rulestrea

109、m的应用，为企业带来不同程度的业务价值和效益提高：某商用暖通空调企业通过Rulestream管理其产品定制化业务，减少新产品工程设计工作量79%，工程变更响应速度提高5倍以上，减少按单设计ETO工程成本50%；某风机企业通过Rulestream管理其订单工程和前期报价流程业务，提高了设计标准化，减少风机外壳设计/工程时间50%，有效控制了保修和返工成本，在订单报价环节能够更快、更准确的提供方案建议书；某石油装备企业通过Rulestream管理其订单驱动的报价和设计业务，以模块化设计为核心，建立了销售与研发一体化定制管理模式，加强了销售与研发的协同效率，支持参数化报价，提高按单设计效率，加快客户

110、订单响应速度，提高了产品多样性和市场覆盖率。5.业务价值与效益6.案例分享 57西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型市场需求快速响应工业设备是国之重器，其发展保障着国计民生，其与各行各业利害攸关，可谓“不可不察也”，如能源输配电领域的“源”、“网”、“荷”、“储”等设备；交通运输领域的轨道交通、汽车自动驾驶与新能源、船舶舾装等；生产制造领域的自动化设备、客制化产线、智能仓储等设备。但工业设备企业在市场上也遇到了诸多挑战，其特点为：产品细分市场多元化，产品需求多样化：工业设备产品市场随区域特性而衍生出不同的需求特性，如南方电网与北方电网在各地电力局的不同产品规格应用，因此细分市场之间

111、的工程项目的设备产品基本不相同，表现为需求客制化、方案多变化、生产品种多而批量小、售前报价快、生产交付周期短。工程地理位置差异化，行业标准细分化：在“双碳”政策的驱动下，各地低碳产业风起云涌，主要发展以光伏、风能和氢能等清洁能源为代表的工业设备产品。从工业设备运营场景来看，受使用地理环境的限制而出现多规格需求的产品，如海上与陆上的风电设备在防腐、盐雾、IP防护等方面差异大，再如我国京津冀、长三角、珠三角等经济圈相比西北、华北等内陆地区对相同土地面积经济产出有不同的严苛要求和差异性，而这些因素将叠加作用于工业设备产品在设计占地面积大小、机电软声热磁等诸多学科功能耦合性和不同区域行业标准的适用性等

112、方面，甚至为满足特殊需求有些产品技术实现时需新产品平台或新工艺才能实现，比如增材制造等；而作为业界二、三级工业设备中小企业提供商，承接上游带来的需求定制化程度将被放大，这更影响了售前技术的评估和售前商务报价的时效性。项目成本效益精细化，订单交期压力大：随着国家政策由制造大国向制造强国的转变，一方面预示未来工业设备行业由增量市场的发展赛道转为专精特新的技术型研究领域来，比如工业设备产品的升级换代实现需求拉动和供给侧改革，淘汰原始劳动密集型的粗放发展模式，另一方面工业设备企业在产能过剩的红海竞争阶段比增量市场年代更加重视“节流”，一般在工程项目的财务费用上更加收紧，如工程预付款周期更加短，因此工业

113、设备提供商售前报价、技术交流、设计生产等的工期压力逐级扩大影响到二、三级工业设备中小企业零部件提供商，因此产业链各环节都表现为交期紧迫，只是处在产业链上下游不同而对交期压力影响程度不一样而已。业主运营场景复杂化，方案变更随动化工业设备企业的工程项目在前期阶段受多种因素影响，比如业主项目的地皮面积的批复进度、建设资金预算、政策法规及对工业设备的初始功能定位等制约，类似这些不确定的影响因素转化为变更请求而逐级影响到各级工业设备提供商，因而各级提供商们对客户变更请求响应的及时性、影响分析的全面性和变更执行的准确性等方面都不同，而这对前方市场销售人员来说是何等迫切。因而，如何更好地贴近客户进行面谈互动

114、交流而又不失后方企业技术在线支持，这在一定程度上成为了企业践行服务客户理念落地的核心关切点。工业设备快速产品开发平台1.工业设备研发业务挑战 58西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型综上所述，工业设备企业对市场需求管控期望，概括为四点：识别外部客户运营场景；提升内部产品平台能力；搭建内外信息联动桥梁；沉淀零部件模块化数据。产品快速设计与报价工业设备企业在在上述细分市场综合因素的影响下，往往跟随国家政策在“危”中寻“机”，积极践行国家“一带一路”倡议，以“海”和“陆”两条丝绸之路为方向，寻求市场发展空间，而也存在不少工业设备中小企业投身国内新基建领域中，故在国内市场竞争中如何保持核心

115、竞争力成为这些企业管理者们首当其冲要考虑的问题。先从企业工程订单维度来看，在商务售前阶段如何由销售人员根据市场客户的紧迫性、局部性和不确定性的需求信息，一次性地输出首次有竞争性报价，这成为企业必备的有价值能力之一，因工业设备行业在由增量市场转为存量市场及在产能过剩环境下，由先前的“大鱼吃小鱼”的红海厮杀模式已升级演变成“新基建”数字化驱动下的“快鱼吃慢鱼”数据竞争的新格局。在这数字信息新格局中，工业设备中小企业应赋能前线销售人员实现快速报价不是仅凭人的经验而是依靠由产品数据结构化和方案模块化支撑的企业神经中枢，即也是企业的中层管理系统。再从企业新品研发角度来看，目的是从产品战略层面为工业设备中

116、小企业构建商业竞争的“护城河”，依靠新平台的“技术代差”优势，将同行竞争者拦阻在目标细分市场之外。若没有好的产品平台，企业就没有核心竞争力；反之，则能进行有竞争力的非标变型设计和基于新平台产品的快速报价，有机会将平台技术专利纳入行业标准从而在设计、制造、供应链等方面具有发展先机和成本规模效益，提升企业议价权。新平台产品研发战略如此重要，对企业研发平台人员来说需要有信息化的工具和系统管理平台来保障在新品研发过程中进行多学科的技术设计与仿真协同，确保企业新品研发成本投入在产品质量上获得高可靠性、平台产品技术上具有前瞻性和在新品研发费用上实现收益。59西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型

117、此系统平台赋能工业设备中小企业诸多益处：销售人员独立面对客户，在现场通过Ipad、手机、电脑等便携设备，快速报价和互动交流；售前技术交流时，实现对工业设备产品的可视化预览，增强需求理解沟通和贴近客户服务；售前技术设计时，实现模块化重用与少量非标的设计，减少产品设计时间周期与研发成本；企业新品研发实现研发成本投入与收益，多学科协同保障产品质量可靠性和技术前瞻性；企业新平台产品赋能面向客户的报价具有技术优势、成本优势和满足企业客户需求高层次。生产质量与配品配件在生产制造领域有一种理念，“好的产品不是制造出来的而是设计出来的”，这种理念催生产品切实执行APQP先期质量策划和DFM等呼声，以实现三维数

118、字化装配为代表的智能制造与柔性生产。而在工业设备制造领域面临上述市场因素综合影响下，产生了“多品种小批量”的拉动式生产特点，这种模式考验生产数据与制造车间等之间的物料投送与节拍的匹配能力，反馈到生产排程与订单交期的满足上。在客户交付周期如此紧张的情况下，工业设备中小企的准时生产JIT和制造良率FPY指标等，直接反应了企业面向客户的服务能力和成本竞争优势的大小。在此种大行情和环境下的工业设备中小企业，如何在研发设计早期就并行开展实现生产DFX验证成为信息化建设的重点内容，如，通过CAD三维数据模型一键生成机床NC代码，而不需生产工程师根据不同机床型号反复验证与调整NC代码程序；再者，工业设备电气

119、线束快速布置与线序管理，实现生产现场线束安装与调试的准确性和高效性；再如，工业设备的零部件经“剪”“冲”“折”“焊”“喷”“装配”等生产工艺后，如何自动识别分析生产现场测量值与研发设计标准值的偏离程度，如喷涂颜色差异、工艺参数与功能性能不达标、装配错漏件等，否则影响客户工程整体进度。除上述在生产制造过程质量保障外，在产品入库与物流发货前如何准确及时审核客户需求与产品BOM、产品手册、备品配件等的一致性，而这不得不需要售后服务系统S-BOM的保障。市场需求系统化管理西门子Xcelerator为核心产品平台，以产品、生产、性能等DigitalTwins数字孪生技术构建数字化企业为目标，赋能工业设备

120、中小企业业务发展。工业设备企业不仅有以订单为主的业务模式，也有新平台产品研发全生命周期管理的战略布局。西门子Xcelerator产品的RulestreamTMsoftware软件就专为面向工程选配的ETO模式量身打造，也支持ETO与订单配置CTO的混合业务模式，适用于上述市场客户需求多样化和多品种小批量的业务模式，它通过基于市场客户的信息，匹配企业TeamcenterSoftware已有的解决方案库，快速输出轻量可视化的产品预览图，供售前技术交流和与客户互动，增强对客户需求的掌握能力。另外，针对工业设备企业新品研发的需求管理，西门子Teamcenter平台的需求管理可实现市场客户需求的结构化管

121、理和全生命周期流程审核管理，还能与研发技术规格的实现过程质量监控和闭环状态管理，增强企业技术迭代能力及确保多学科技术协同验证的需求目标不偏离、不缺失和不失真。2.快速产品开发平台概览 60西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型模块化设计与快速报价工业设备产品的模块化设计与商务快速报价存在耦合关系，一家工业设备企业的报价速度可体现出该企业的产品模块化程度；而产品模块化是企业产品管理的目标，具体如何实现产品的模块化呢，一般工业设备企业从以下三层面进行思考和推进：零件标准化零件标准化是实施产品“可配置/选配”战略的基石，通过零件标准化，将零件可能的变化限定在一定数量范围内，在售前技术交流与

122、设计时，应鼓励优先采用标准化零件，从而减少非标零件数量，进而降低设计、生产制造及管理成本。企业管理者要思考的是如何通过信息化手段让售前技术人员快速找到满足当前订单所需用的标准零件对象？否则，在企业不同的绩效考核压力下，仍将产生大量的非标件，而企业标准零件则被置若罔闻，成为一滩死水，并未给企业带来经济价值。部件模块化部件模块化是根据所实现的功能及关联子件在装配空间的位置等作为依据，对产品进行结构分解，从而解构出不同的模块化部件，这些模块化部件与多个不同的客户需求应用场景对应，进而衍生出相对应的解决方案。当售前技术交流过程时，面向客户不同需求的客制化过程即是不同产品模块化部件的组合过程，这过程使影

123、响报价的数据对象减少，加快报价速度及当客户需求变更时，能快速地增加或减少模块数量而一键输出售前报价单。产品系列化产品系列化是在模块化的基础上，在更高一层级来提炼市场客户差异性需求，从而将不同的功能模块或组件进行组合形成系列化的完整的解决方案。虽然这种系列化的组合解决方案不能一次性识别出所有潜在的市场客户需求，但仍能将市场细分行业可预见且常见的客户需求归纳形成相应系列化解决方案，在售前技术交流时能对客户订单需求进行快速匹配，从而推进商务订单进程。这里值得一提的是，企业除对市场已有主流的产品系列化之外，仍有必要基于新平台产品研发战略而推陈出新，站在新的产品平台的制高点做产品系列化更将有助于商务订单

124、报价竞争力与议价能力并能提高客户群体层次。当工业设备企业在产品模块化层面参考以上三方面做好产品管理工作时，是否已完全具备快速报价的能力呢？实际上还是有差异的：从商务维度的售前报价不完全基于产品装配结构的模块化，也就是客户不太关心产品BOM的装配结构与模块化，而仅关心订单售前报价单的总价及其客户维度的“模块”条目，这个商务模块维度与产品装配模块维度存在交叉包含的关系，工业设备企业应识别这差异给实际订单报价带来的影响，并可考虑通过低代码等信息工具快速构建基于云原生的APP应用，面向客户报价维度重构报价模块与产品零部件成本对象的对应关系。61西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型西门子低代

125、码APP开发平台（SiemensLowcode）能实现基于以上场景报价应用，即后端与产品生命周期管理平台Teamcenter在数据层面打通，在APP前台支持销售售前人员应用移动设备贴近客户现场报价，通过APP页面丰富的沉浸式的用户配置与选配体验，提高商务订单推进效率及增强与客户的互动感。系统集成与服务管理工业设备中小企业在新基建的数字化转型的浪潮中，首先要使企业自身具备“快鱼”的机动能力，从市场管理、产品管理、制造及供应链管理等方面转型升级，其次也要按照企业实际能力构建满足当下及未来5年左右的IT系统建设规划及其系统间的集成场景，强化企业在面向市场客户订单需求时，依靠产品数据结构化和系统互联互

126、通的能力而快速响应外部压力。因此，可根据工业设备中小企业的实际财力情况并结合以订单与新品研发业务并存场景考虑。首先，构建以订单管理系统为主的业务流，实现客户订单信息管理、流程节点状态、售前技术设计、产品非标设计、生产排程与生产订单状态等管理功能。此订单管理系统以轻量化数据为主，可基于西门子低代码（Siemenslowcode）的模板库快速开发实现而不需要专业的IT技术人员成本投入和冗长的产品开发周期即可达到短、平、快、准的符合上述多需求场景的应用目标。其次，在轻量化订单管理系统的子业务场景中，要实现与企业产品生命周期管理平台在产品数据层面的映射关系，实现客户需求规格在订单系统管理并转化为与PL

127、M系统的产品模块化参数关联，实现快速报价和在产品未设计生产前即可输出可视化预览图。在订单管理系统（Siemenslowcode系统）与PLM统集成时，此软件平台之间存在技术架构优势和成本节约潜能，特别适用于市场需求变化挑战大的工业设备中小企业的敏捷场景应用。再次，ERP系统的建设对工业设备中小企业仍是必要的，在“人”、“财”、“物”、“产”、“供”、“销”等方面都有需求，但结合企业核心主价值流的角度看，ERP至少需先满足主数据管理，实现产品外购件采购与库存管理，其次才是其它的财务和人力资源管理等，因产品BOM是产生数据的源头，ERP系统接收PLM的产品数据进行业务应用。因此，在上述工业设备中小

128、企业业务场景前提下，ERP所有功能模块都应以PLM承载的产品价值主线为核心而逐步开展并实现PLM与ERP系统在物料主数据及变更场景方面的集成应用。62西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型最后，工业设备中小企业的MES系统首先定位是能满足离散制造场景下多品种小批量拉动式生产模式的应用需求，其次可根据自制生产规模搭建此系统。但一般来讲MES系统的模块功能需总体上以实现人、机、料、法、环、安等为管理目标，根据制造策略业务规划逐步完善各模块的功能实现。在MES系统建设过程中仍需考虑与上游PLM系统在自制零件加工及装配工艺等方面的系统集成，研发与制造系统间集成是双方系统的“握手”能力，西门子

129、的MES（OpcenterTMSofteware）平台具备满足多行业的制造需求，包含汽车、特种装备、电子、半导体、航空、消费品、制药、化学和能源等行业，都对每个行业的细分领域在生产制造执行管理、质量管理、APS高级排程等有对应的解决方案，可以满足工业设备中小企业各种制造管理需求。除上述基础系统集成场景需求外，工业设备中小企业也可根据企业IT建设规划建设OA系统、Mail系统、BPM系统、SRM系统等并预留系统集成接口。需求驱动系统闭环管理工业设备成长型企业市场场景下，系统平台面向新品研发需求管理的核心能力,西门子Teamcenter需求管理以结构化的方式进行需求闭环管理，将线下离散地简单的管理

130、方式转化为能将客户的“声音内置”到新品研发整个过程中，实现与MicrosoftOffice（Word、Excel）集成，便捷地对客户的“声音”进行分解、定义和过程指标验证与监控。通过需求管理，实现产品的结构化需求数据与企业设计模块库/方案库进行对应关联，帮助工业设备中小企业全新产品研发过程的产品规格需求不偏离、需求应对模块化关联，还能管控因不可预估事项发生和影响产品上市时间延后的问题。需求管理能从需求输入的源头即实现了管控，保障了需求在流程后端应用时的准确性和关联性，即需求管理实现与office的集成，将市场客户需求输入到PLM系统中以结构化管理，并细化需求到参数、状态、变更影响分析与追溯性等

131、实现产品全生命周期的闭环管控。Teamcenter需求管理主要包含六个主要的功能模块：其一，需求输入管理：能实现与MSOffice等文档集成直接导入Teamcenter平台实现结构化管理，也能在线编辑将需求进行分析、整理、分解、分派到子系统并把产品需求转化为具体的技术指标和设计要求。3.产品开发平台核心能力 63西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型其二，指标参数管理：包含定义指标参数的组合类型，基于项目型号进行参数库管理与实例应用，实现指标参数的技术状态管理和基线版本的前后差异比较。其三，需求技术状态管理：实现需求属性定义，如编码、类型、名称等，将需求进行条目化在线审核、批注和流程

132、发布管理，也可通过设定的颜色来区分需求比较的一致性与差异性。64西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型其四，需求追溯管理：能够将需求条目与产品型号设计数据关联，可从需求、总体指标一直跟踪到生产验证；在产品设计的整个过程中都可以生成完整的追溯报告，也可以通过系统配置规则实现需求与对应交付物关联关系的自动建立。其五，需求更改管理：能够实现需求结构化更改管理、需求更改影响分析，即可通过需求与需求、需求与设计的关联跟踪以确定影响范围，可将更改信息闭环反馈给产品设计与项目管理人员。65西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型最后，需求多维看板管理：系统提供多维度需求管理看板，可根据登录

133、用户的不同角色实现不同的内容呈现，也可根据业务实际需要通过可配置报表展示工具实现灵活需求看板。西门子PLM系统需求管理通过将需求结构化、条目化、流程化等技术提高了工业设备中小企业对市场客户需求的获取能力、管控能力、分析能力和闭环验证能力，建立了工业设备中小企业对市场客户需求实现可追溯性、准确性和变更管理的系统平台。66西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型多学科协同设计工业设备行业产品越来越复杂，很多产品都包括多学科协同设计，产品包括结构、电气、线缆、电子、光学、软件等诸多学科。企业的产品开发部门也越来越复杂，为了更好的发挥专业性优势，提升专业性人才效率，大多数企业会根据学科和职能来

134、拆分团队或部门，也因此不可避免的会形成组织上的部门墙和影响协同工作低效。传统的协同方式效率低下，产品开发节奏不同步，数据的传递不准确不及时，因此也导致了更多的更改，从而造成更多问题，影响产品开发进度，影响产品质量。怎么高效应对产品的复杂性，提升跨专业跨部门的产品开发协同效率，变成多学科协同设计的关键关注点。西门子多学科协同设计方案支持工业设备企业高效率提升多学科协同设计能力。结构设计西门子PLM系统，支持各种市面主流的结构设计软件工具集成，通过工具软件集成实现从设计源头来规范化标准化产品开发过程。首先，构建使用企业级分类重用库，提升产品标准化程度。通过分类重用库，供设计工程师设计过程中检索和重

135、用，提升产品设计速度，提高产品标准化率，从而加快产品开发周期，提升产品质量。其次，多种协同设计模式支持，自顶向下分工协同设计模式，改型设计模式。支持多人协同设计，通过相同的管理平台实时查看和加载其他设计工程师的实时数据，帮助设计的同步协同和实时校核，避免设计不同步导致的反复更改和时间浪费。第三，BOM数据源双向同步，通过工具软件集成实现BOM的双向同步和及时更新，从源头上控制BOM数据的准确性和一致性，为拉通设计、工艺和制造提供核心数据。电气设计电气设计工具软件与西门子PLM系统集成，可以提高电气设计过程的规范性，提升设计质量，避免疏漏错误导致的反复设计更改。67西门子数字化工业软件白皮书 成

136、长型企业数字化转型首先，构建和使用企业级元器件库，管理元器件的规范化应用，提升对元器件生命周期管理的效率，避免元器件已经作废，新的设计中又使用了作废元器件，导致不必要的更改和开发周期的浪费。其次，BOM数据自动生成，通过电气原理图设计，自动生成BOM数据，从源头上控制BOM数据的准确性和一致性，提升设计、采购和制造的协同效率。第三，图文档的可视化，发布的设计数据通过PLM可以直接查看，跨部门或下游使用部门不需要安装昂贵专业的工具软件。电子设计电子设计工具软件与西门子PLM系统集成，可以规范化电子设计过程，提升设计质量，减少设计错误和疏漏引起的设计更改和开发进度浪费。首先，构建和使用集成元器件库

137、，管理元器件的规范化应用，提升对元器件生命周期管理的效率，避免元器件已经作废，新的设计中又使用了作废元器件，导致不必要的更改和开发周期的浪费。其次，BOM数据自动生成，通过电气原理图设计，自动生成BOM数据，从源头上控制BOM数据的准确性和一致性，提升设计、采购和制造的协同效率。第三，图文档的可视化，发布的设计数据通过PLM系统可以直接查看，跨部门或下游使用部门不需要安装昂贵专业的工具软件。软件设计通过采用统一的平台管理软件需求、规划、开发、测试和发布整个过程，可以实现更好的跨学科项目协同、进度协同以及变更的协同，从而提高产品开发过程信息的透明度和跨专业部门协同效率。此外，该平台还覆盖项目完整

138、生命周期的有效需求收集、转换、分解、合并和审批等过程，并支持软件开发系统工程规划及项目管理任务分解跟踪规划以及整个进度跟踪。同时，该平台还支持代码版本分支管理追溯，手动测试和自动化测试工具集成，Bug管理和问题跟踪管理等功能。最后，该平台还具备需求、代码、测试等数据的积累和重用功能，提高了开发效率和质量。68西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型BOM管理 工业设备行业BOM管理日趋复杂BOM（BillofMaterial）是每个企业耳熟能详的名字。之前的企业将BOM作为一份技术资料管理，随着企业从之前的偏向制造逐渐转向研发制造并重的模式，之前的技术资料模式已经没办法满足各个业务部门

139、的需求，随着企业的转型发展和面对市场的竞争压力，对业务高效协同提出了更高的要求，主要体现在：产品标准化管理要求，产品标准化及标准化率的提升，能有效的加快产品开发进度，提高产品质量，降低新物料开发成本。产品标准化管理的推进除了管理制度、激励考核方面的措施，信息化也是非常有效重要的手段，帮助标准化部门管理维护企业级标准重用库，方便工程师检索调用，方便标准化管理统计标准化率并为绩效奖惩提供有效准确的数据参考。产品早期多部门协同开发要求，在产品设计的早期阶段，需要各个部门密切协作和配合，包括市场、规划、设计、工程、财务、采购、工艺、质量等各个部门，各个部门都需要从各自的角度对产品及产品的各个组成部分进

140、行专业考虑，而这个阶段可能并没有完整的详细设计，缺乏有效的信息载体让各个业务部门有效的协同工作。能够将整个产品的定义，组成部分的分解，各业务部门的专业考虑集中体现的信息载体是BOM数据，因此BOM数据也充当着跨部门跨专业协同的核心数据载体。产品多学科协同设计需求，在产品详细设计阶段，需要结构、电气、电子、软件等多种学科工程师协同完成产品设计及验证。设计过程中同个学科的多个工程师或者多个学科的多名工程师需要及时查看和获取其他工程师的产品数据，在该过程中，设计BOM变成多学科协同设计的核心数据载体。产品工程开发需求，物料申请、自制外购策略，外购相关的采购要求和入库检验要求，替代件开发，替代备选方案

141、验证，供应商物料开发认证等。多制造基地采购制造需求，在产品进入到制造阶段，由于多个制造基地供应链供货级别差异，由于生产线或生产过程的差异，导致对制造BOM提出更高的要求。售后服务的需求，售后市场是一个充满机会和挑战的市场，良好的售后服务体系是赢得市场竞争的重要手段，同时也会给公司带来新的盈利增长。反之，混乱的售后服务体系，将会带来更多的客户不满和投诉，更差的市场口碑，服务效率低下也会让企业付出更大的成本。产品开发过程中的备品备件定义，售后专用零组件定义，售后BOM管理维护，产品手册，售后操作指导资料管理等，都对售后BOM提出了更高的要求。西门子BOM管理能力复杂多样化的业务管理需求，对BOM管

142、理解决方案提出了更高的要求，西门子PLM系统的BOM管理方案可以满足企业级复杂BOM管理需求，实现统一平台管理多种BOM，并支持多部门BOM协同，提升跨部门协同效率。69西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型工业设备行业BOM主流程设计DBOM管理设计DBOM主要用来记录跟踪产品设计过程，组织和支持多学科协同设计。支持主流三维设计工具软件、电气设计工具软件、电子设计工具软件集成，支持根据设计数据自动生成BOM数据；支持分类重用库调用及设计重用；支持多人分工及在线协同设计；支持在设计过程中引用参考数据；支持设计多方案数据管理；可视化支持，多学科设计数据可以直接在PLM系统中可视化审签、

143、批注，支持相关协同部门直接查看数据；支持对历史版本或历史时间节点设计数据的记录和追溯。70西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型工程EBOM管理工程EBOM主要用来组织物料清单数据，支持多部门业务协同。组织产品物料数据；在项目早期支持关重件组织、总体设计和组件选型；跟踪新物料创建维护记录；定义工程自制外购策略；组织物料相关图纸、技术资料及文件；维护替代件及替代关系；维护供应商零件及管理开发认证过程；维护无图零部件。71西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型设计DBOM与工程EBOM协同设计DBOM与工程EBOM的协同是控制设计数据和工程数据一致性非常重要的解决方案。通过早期

144、工程EBOM快速构建设计DBOM；在完成详细设计后，通过设计DBOM快速构建或更新工程EBOM；在变更管理阶段快速将设计DBOM的变更自动或快速传播到工程EBOM；自动检查设计DBOM和工程EBOM数据的一致性。设计DBOM和工程EBOM可以根据业务实际需求实现双向快速构建；可以根据设计DBOM快速构建工程EBOM，也可以根据早期工程EBOM快速构建设计DBOM。设计DBOM可以包括参考数据和设计虚拟数据，DBOM中的组成部分可以灵活设置是否需要零部件来构建工程EBOM，不需要零部件的部分，在构建工程EBOM的时候会自动跳过或自动提升层级。设计DBOM的可视化数据及坐标会在转换的过程中自动传递

145、到工程EBOM，实现工程EBOM可视化。设计DBOM的更改，可以自动传播到工程EBOM，也可以使用向导式差异部分高亮提示，逐条确认和实施更改。制造MBOM管理制造MBOM主要用来从物流和制造视角重新组织工程EBOM数据，以满足特定工厂的需求。根据工厂特定需求重新组织工程EBOM数据；支持一个工程EBOM对应多个制造MBOM业务，即多工厂业务支持；装配中间件入库需求，MBOM增加BOM层级；外协工艺出入库零件及BOM维护；多学科工程结构调整为模组装配结构；特定工厂修改自制外购策略；维护辅料数据；维护零件加工半成品原材料及材料定额。72西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型工程EBOM与

146、制造MBOM协同工程EBOM与制造MBOM的协同是控制工程数据和制造数据一致性非常重要的解决方案。通过发布的工程EBOM快速构建工厂特定的制造MBOM；在制造MBOM中维护中间件、辅料等；在制造MBOM中维护零件、半成品、原材料等零件加工BOM及材料定额；通过自动对应检查，快速识别和捕捉工程EBOM和制造MBOM差异；支持工程EBOM可视化数据及位置坐标传递到制造MBOM；支持BOM三维可视化及BOM与可视化数据的互操作。工程EBOM的更改，可以自动传播到制造MBOM，也可以使用向导式差异部分高亮提示，逐条确认和实施更改。售后SBOM管理售后SBOM主要用来从售后服务视角组织零部件数据并和工程

147、EBOM保持一致，以满足特定市场的需求。根据市场或特定客户需求重新组织售后零部件数据；支持一个工程EBOM对应多个售后SBOM业务，即多市场或渠道业务支持；售后服务包需求，SBOM增加BOM层级；维护售后服务策略，序列化，批次等；关联售后相关手册、作业说明等文档和资料。73西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型工程EBOM与售后SBOM协同工程EBOM与售后SBOM的协同是控制工程数据和售后数据一致性非常重要的解决方案。通过发布的工程EBOM快速构建特定市场的售后SBOM；在售后SBOM中维护特定售后零组件；在售后SBOM中维护售后跟踪策略，序列化或批次；通过自动对应检查，快速识别和

148、捕捉工程EBOM和售后SBOM差异。模块化管理随着工业设备行业竞争加剧，产品质量要求越来越高，产品交期要求越来越短。产品标准化模块化是应对非标定制和快速交货非常有效的工具和手段。模块化产品开发可以提高产品研发和技术准备速度，重用和标准化提升也会较大程度提升产品质量，缩短产品交付周期。但模块化推进对企业管理也有诸多的挑战。研发业务管理的优化实施主要考虑实现产品配置BOM的全流程管理，实现“营销端来、营销端去”的总体目标，围绕该目标，研发业务管理主要通过扩展产品配置管理、选配BOM管理、端到端订单数据管理。工业设备行业模块化管理平台定义：通过对产品线和产品组成功能模块的分析，对产品按照主要功能（主

149、要模块组合）原则对产品进行产品系列划分，并形成产品平台；模块划分：模块是能够用来组合的、具有独立功能和稳定的装配和能量传递接口的单元。通用组合不同类型的模块，企业可以得 74西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型到不同的产品。其形式可以是结构件、电气件、软件及其组合等。一个零部件能够被称为或定义为模块，应符合如下特征：功能的独立性：给定输入和输出，能够独立的完成一定的功能。结构的独立性：应该具有独立的物理组成和外部表现，如果可能应是一个装配件。稳定的接口：接口的稳定能够控制模块的互换性，以便与其它模块进行组合。对产品功能模块按照功能进行划分，对于具有相同功能而满足不同市场或客户要求划

150、分为模块（组）。通过模块的划分确定，同时需要确定模块和产品平台的选配关系，这是产品配置业务的基础：通用件（共用件）：必选，所有平台产品在配置完成后都必须具有的组件或零件，这些组件或零件不作为配置的选择范围；选配件：必选，有多种零组件选择，需要根据定义具体的参数和变量作为选择的输入，通过用户选择变量和相应的选项值来确定具体的零组件。可选件：可选，根据用户的选择（有、无），确定是否将该零组件作为产品配置的零组件。这类零组件一般是产品的附加功能，在不选择时不影响产品的基本功能。工业设备行业模块化系统支持基于企业级配置选项的分析后，确定相关配置，在PLM系统中搭建统一、规范和标准化的配置选项库,作为企

151、业级配置库，管理人员可通过图形化界面创建、修改和删除配置选项数据；该配置选项库为产品关联配置选项，同一名称的配置选项在不同产品表达的含义以及选项参数保持一致以确保营销端选配的一致性；同时，配置选项数据支持版本和状态管理，能够对编辑完成的配置选项走审批流程进行受控管理，并支持通过变更流程对已受控的配置选项实施变更。系统支持在配置选项库中通过配置选项名称、配置选项描述或配置选项参数进行搜索。支持对引用指定配置选项的产品进行追溯，并能精准定位到关联该配置选项的BOM行。配置选项库同步到CRM系统，支撑营销端选配。通过矩阵式的产品配置选项表中勾选选项值的方式将产品结构与配置进行关联，可制定相应的配置约

152、束，规范各模块间选配组合操作，并可在此界面执行配置定义的验证，用户也可基于产品BOM结构，通过配置选项名称、选项描述或选项值搜索定位到对应的模块BOM行，同时相关配置选项表、配置条件和配置约束信息可同步到CRM系统，支持营销端选配：75西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型对产品模块分别进行选配关联后，可将这些选配组合存储到系统中，形成标准配置进行对象化管理。标准配置对象支持版本和状态管理，能够对编辑完成的标准配置走审批流程进行受控管理，并支持通过变更流程对已受控的标准配置对象实施变更，同时也可随时加载某一标准配置BOM，并可通过NX三维软件打开该标准配置模型。可以快速的通过配置驱动

153、实例化单体BOM，同时，在同一时间点，就可以实现对BOM的可视化，进行各种DMU的验证。可以在较早的时点对BOM的配置准确性进行直观的验证。76西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型工艺管理面向订单设计模式按照客户面向订单设计要求，进行独特的工程设计或按照客户要求做较大修改的产品。每一个客户订单会导致唯一的一组零件编号、物料清单和工艺路线。面向订单设计模式下，产品在收到客户订单后才能确定。接到订单后，才开始进行设计，并组织采购和生产。也被称为专项生产。常见行业如：工业设备、生产线、重型装备等行业。面向订单设计模式的数字化核心工艺解决方案西门子工艺解决方案基于角色定义应用场景的数字化工

154、艺解决方案，包括：制造工艺规划、三维作业指导设计、电子作业指导浏览。和传统的制造工艺规划相比，更简洁，更容易推广使用，对企业来说也更容易上手和实施。制造工艺规划该模块主要针对工艺工程师做工艺路线规划、工序物料分派、工序资源指派、工作区域关联、工时分派、材料定额维护，工艺文件上传、系统文档关联链接等。支持分层装配工艺规划，实现复杂产品的工艺规划协同。系统简捷的界面设计风格使工程师更容易掌握，简洁的三维数据查看和操作界面，支持互操作，支持典型工艺路线的重用和快速复制。三维作业指导编制该模块主要用做生产作业指导编制，在工艺路线规划的基础上做详细作业指导设计。相比传统的作业指导文件。支持视频、音频、图

155、片、文件等多种文件上传；支持三维视图中的标注及拍照；支持超文本格式作业指导说明的编制。77西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型电子作业指导查看工艺规划及作业指导详细设计后，可直接发布到工厂，工厂作业人员可以直接通过电脑或平板的浏览器直接查看。作业人员查看到的作业指导不再是平面二维的信息，而是三维作业指导，更直观，更高效。作业指导再流程的协同下可以实时的发布和更新数据，作业人员可以及时看到当前的数据。电子作业指导也支持视频及多媒体格式的资料，尤其在学习和培训方面会降低成本，提高培训效率。同时作业人员也可以及时的提报和反馈问题，实现工厂作业人员与工艺工程师之间的线上及时互动。业务系统集

156、成PLM系统是企业信息化系统和数字化转型的数据源头，企业资源规划系统（ERP）和生产运营管理系统（MES）是企业生产运营核心管理系统。PLM与ERP和MES系统的集成是提高企业整体业务协同效率和、仓储物流管理（WMS/WCS）、人事一体化管理系统（HR/OA/费控）、供应商关系管理系统（SRM）、客户关系管理系统（CRM）、客户服务管理系统（MRO）的整合，以PLM系统为平台，统筹几大业务系统，有效管理管理企业的有形无形资产。ERP系统集成PLM系统可通过集成为用户ERP系统提供主物料、结构、设计变更和设计文档等信息和数据。可采用统一数据传递格式完成PLM和用户ERP之间的集成。提供统一数据传

157、递格式与用户ERP系统集成。提供统一数据传递格式将所管理的设计产品数据传递给ERP系统使用。还包括BOM和变更信息等。PLM系统和用户ERP之间传递的主要数据如下图所示意：PLMXML是由西门子PLM的一种开放和交互式操作应用格式，这种格式完全开放和模板化，且它符合W3C要求。78西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型如未来考虑对ERP进行系统替换而希望降低系统变化对集成的影响，可以在先期考虑使用中间表的形式对接口进行封装，从而集成接口对与ERP系统的通用性，降低更换ERP系统带来的风险与工作量。MES系统集成PLM系统实现与MES系统的集成，支持将工艺信息传递至MES系统，如自动推

158、送产品物料清单、产品工序清单、工艺变更数据、SOP、工艺参数等信息，为MES系统提供现场作业的准确指导标准。PLM系统传递给与MES的数据主要有：BOM信息：在工艺设计系统中完成的设计BOM需要通过通用数据网关传输进入MES系统用于装配作业和配料，BOM清单包括的关键数据包括物料名称、物料代号、规格型号、BOM版本对应的装配物料的名称、代号、规格和数量及装配工位等，通过通用网关提供的数据对应功能，可实现各关键字段之间的对应逻辑关系建立，实现BOM数据的核对和传递，并在MES系统中完成确认。工艺规程：通过通用网关实现工艺设计系统中各类工艺规程信息在MES系统的传递和管理等，传递的工艺规程信息包括

159、版本号、工序号、工序名称、工序逻辑、工序物料、单台数量、设备编号、设备名称、工装具编号、工装具名称等，MES系统将基于此工艺规程文件完成生产执行。材料：通过接口将材料基础信息传输到MES系统，实现材料号、名称、规格、类型、等信息在MES系统中的对应，提供材料出库使用依据。产品标准：通过接口将产品标准等信息导入MES系统，实现技术要求、技术参数、公差等信息在MES系统中的使用指导加工。79西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型企业通过研发领域的数字化转型，通过优化研发业务流程，标准化业务数据模型，固化业务流程，可以使企业提高标准化规范化管理能力，提升企业跨专业产品协同开发效率，提升企业

160、跨部门新产品开发协同效率，提升企业上下游系统之间业务和数据衔接的准确性、一致性和及时性，较大限度的避免因疏漏或管理不规范导致的变更和返工，减少问题对交付进度的影响，从而提升产品的标准化率，提升项目的交付进度，提高产品的交付质量，从而整体提升公司的产品和市场竞争力。4.业务价值与效益 80西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型在产品制造阶段，制造商面临着重大挑战。与产品相同，当前的工作单元和生产系统充斥着电子产品和软件，因此也充满了各种数据。制造商想知道如何才能使生产运作尽可能高效。西门子数字主线制造技术可以带来巨大的价值。数字主线制造技术包括制造生产中的一切，涵盖每一个操作、每一个单

161、元、每条生产线和系统，甚至整个设施。公司创建和管理计划、模型、测试结果、文档、机器人和人机仿真以及其他此类资产，以创建其生产环境的数字模型。随后，创建出的数字化模型会被用于制造工具、数控加工、生产线、制造设施和生产车间数据传输。以下将对成长型企业制造数字主线的4个主题进行详细描述：成长型企业赢在虚拟制造仿真：西门子工厂和工艺仿真数字制造解决方案可以在整个产品生命周期过程中都给客户带来巨大的价值，用户引入仿真越早，所带来的价值就越大。在满足顾客个性化需求前提下，通过数字主线与数字孪生技术实现全流程快速响应个性化定制，通过智能物流系统进行原材料高效配送，实现多品种小批量混线智能化柔性生产，实现从研

162、发、设计、接单、制造、供应链管理等环节全部实现智能化达到端到端全价值链贯通的智能工厂。成长型企业制造利器-三维数控加工仿真：当正确的设计和制造软件与最新的控制器、机床和其他车间设备相匹配时，用户便可以实施为业务提供最大性能的流程链。通过软件和制造设备专业知识的结合使我们能够开发零件制造解决方案，工艺知识及加工参数都可以精确保存在模板内，以便重用，为用户提供独特而强大的优势。增材制造赋予产品创新：设计师和工程师开发下一代产品提供了广泛的能力。突破性的技术使设计师能够快速创造出具有改进性能的创新、有机形状的零件，以满足行业特定的要求，同时确保它们能够高效地以3D打印。“小快轻准”之集成式MOM是成

163、长型制造企业疫后恢复的关键：西门子制造运营管理平台，目的就是帮助企业建立覆盖生产制造全流程的制造运营管理系统，平台实现统一的数据连接，建立全过程高效、精细、协同和持续优化的生产制造运营体系，帮助企业实现端到端的生产管理。西门子推出的低代码MOM解决方案，对传统的MOM中的功能模块进行了重新再造，将MOM中一些底层的核心逻辑，比如工单管理、工厂建模、业务逻辑跟模型之间的链接等，进行了重新的再开发和组合，以真正降低企业开发工作量，增强灵活性，提升用户满意度。面向成长型企业制造数字主线 81西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型现如今的世界，各方面的节奏越来越快，在我们的国家更是如此。我国

164、的8000多万中小企业，平均生命周期只有2.9年，存活5年以上的不到7%，10年以上的不到2%。换言之，中国超过98%的中小企业成立十年内都会走向消亡。不仅仅是企业的生命周期短，能做强做大的企业更是廖廖无几，中小企业基本进入了第一年创立、第二年活着、第三年倒闭的恶性循环。中小企业面临的困境和存在的痛点，不仅仅是税费成本、人工成本、地租成本、物流成本等等这些看得见的方面，需要企业实实在在的来负担，还有包括来自全球化，产品差异化，自动化程度提升和招投标流程可视化程度大幅提升等看不见的方面的压力，具体的来说主要包括以下几点：全球化造成了市场的不确定性，并导致成本压力和更短的调试时间。由市场不确定性造

165、成的高度的产品差异将推动生产线本身灵活性的大幅提升，在同一生产线上生产不同的产品和相同产品的不同变体或者配置。增加系统复杂性越来越多的产品包括更多的零件、复杂的组件和不同的材料。对于以上所有情况，需要在上市时间和成本方面更具竞争力，这就需要更多的自动化。对于业务范围包括为客户构建产线等的企业来说，那么在招标过程中，概念的可视化和呈现的效果已经变得越来越重要。所有这些还必须坚持质量、效率、安全和可持续性的基本要求。成长型企业赢在虚拟制造仿真1.讲真-当下成长型企业有很多痛点 82西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型凡事皆有极困难之时，打得通的，便是勇者。凡事皆有极复杂之时，拆得开的，

166、便是智者。凡事皆有极关键之时，抓得住的，便是明者。当前，企业的数字化转型已是大势所趋。越来越复杂的产品和制造过程为中小企业制造商提出了“尽快上市”和制造资源优化等挑战。企业的制造工程团队被寄予厚望，他们迫切希望依据成本、质量和投产目标投放无瑕疵的新产品。为了应对这些挑战，几乎所有的制造商，尤其是中小企业，都非常希望利用其结构化的知识积累以及可重用的产品和资源三维模型，在项目规划和制造过程的早期，就可以进行虚拟环境下的产线规划和产品制造工艺过程验证，以确保生产以最优化的方式得以进行。随着经济全球化趋势的加剧，工厂布局规划仿真和制造工艺过程仿真验证作为数字化制造的一部分，正越来越受到各中小企业的大

167、力关注，西门子数字化工业软件也提供了Tecnomatixportfolio解决方案来满足各种规模企业在这方面的需求。通过Tecnomatix的PlantSimulation工厂仿真与优化，利用三维方式，可以快速设计高效的工厂布局；利用产线仿真分析优化，可以验证产线和设备性能及生产节拍，提高规划的准确性和效率；通过Tecnomatix的ProcessSimulate工艺仿真，可以快速对工艺过程进行验证分析，在产品生命周期的早期就发现并消除工艺存在的问题；同时，在三维环境中进行仿真并经过优化后的工艺方案可以直接更新原来的工艺数据，使得工艺方案在进入文档发放阶段之前就得到数字化的确认，从而提升工艺的

168、质量。西门子TecnomatixPlantSimulation的工厂仿真解决方案简介 PlantSimulation工厂仿真适用的业务场景通过PlantSimulation解决方案，可以在如下业务场景给中小企业带来巨大的价值：2.有用-解决成长型企业的这些痛点西门子有妙招 83西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型PlantSimulation是一种基于动态仿真模型的仿真工具，用于对任何类型生产中的物料流、操作、人员配备和物流进行模拟研究和实验。通过对工厂和物流线路的建模，可以对工厂产能和物流方案进行动态评估，确定工厂生产和物流的最重要的参数。通过仿真建模，可以对比各种生产和物流规划

169、方案并进行优化，确定生产以外的辅助支持，验证生产调度及排产策略。通过在三维环境下的工厂布局规划，可以检查设备之间是否存在干涉碰撞，进行设施可达、检修间隙检查，最终确认工厂设备BOM。PlantSimulation是通用式的系统分析工具，已成功应用于各种产业与行业之中。使用PlantSimulation在项目早期快速建模，助力企业赢在开端很多中小企业的用户都希望在项目的早期就可以进行生产线的仿真，但是往往因为项目早期仿真模型的信息缺失或者不确定性而作罢，从而错过进行工厂仿真的最佳时机。PlantSimulation提供了大量生产和供应系统的模型元素。这些元素包含但不限于以下分类：实体、机器、运输

170、带、缓冲区、轨道、立体仓库等离散型元素；流体、管道、处理器和容器等连续性元素；运输网络、单件运输小车、路线集、AGV等运输模型元素；属性、变量、分布、班次等逻辑元素；时间序列图、饼图、直方图、甘特图等图形元素；逻辑控制元素，如流程的倒班机制，事件发生的时间序列等。在plantsimulation的二维模式下，用户可以直接使用这些模型元素快捷准确地建立工业生产线系统模型及其运作逻辑描述，从而更快更早地进行工厂仿真，赢在开端！84西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 在PlantSimulation中进行三维虚拟工厂全局漫游除了二维快速建模的模式，PlantSimulation还有强大

171、的三维模式，在三维模式中，可以更直观和详细地展示工厂产线的布局方式，对于工装设备等生产资源的表达方式也更加准确，用户可以在三维模式中进行虚拟工厂的全局漫游。如果再配上HTCVIVE的VR设备，用户还可以获得身临其境的沉浸式体验。西门子TecnomatixProcessSimulate工艺仿真解决方案简介西门子工业软件的TecnomatixProcessSimulate（简称为PS）工艺仿真解决方案，是虚拟制造仿真领域的领先解决方案，用户可以将数字化工艺设计流程发送到三维仿真环境中进行各种不同的仿真验证（例如：装配仿真、人因工程仿真、机器人和自动化设备仿真、机电一体化虚拟调试仿真等），可以快速对

172、工艺过程进行验证分析，在早期发现工艺存在的问题，从而最大限度地减少生产线设备在现场调试的物料和人工投入成本。85西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 ProcessSimulate装配仿真-验证产品设计可行性在PS虚拟仿真环境中，用户可以通过对产品装配(制造)顺序的验证和路径的设定来验证产品设计的可行性，分析包含装配环境因素的装配过程以及计算无干涉的装配路径，在项目早期快速、方便地发现和更改问题（产品设计问题/设备可达性问题），从而减少项目后期因大量的工程更改而产生的时间和资金成本。86西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 ProcessSimulate人因工程仿真-验

173、证人工操作的可行性和安全性机器尚不能完全替代人类，很多日常生产中的工作内容都还需要由人工操作来完成。对于这些人工操作，就需要特别关注其可行性和安全性。PS人因工程仿真能详细评估人体在特定的工作环境下的一些行为表现，如动作的时间评估、工作姿态好坏的评估、疲劳强度的评估等。可快速的分析人体可触及范围，分析人体视野，从而分析装配时人体的可操作性和装配操作的可达性。还可以分析人体最大/最佳的触手工作范围,帮助改善工位设计。能进行动作时间分析，系统支持工时定额评估标准来达到工位能力的平衡，简化工作及提高效率。PS人因工程仿真提供多种人体建模模型标准，以及全面的人因评价标准，具有完善的评价体系和更为柔性的

174、动作仿真功能。ProcessSimulate机器人仿真-验证机器人和自动化设备的可达性和节拍自从60年前世界上诞生了第一台工业机器人以来，正式开启了“机器换人”的历史。虽然说机器人并不会抢走人们的饭碗，但人们也需要通过专业的机器人仿真软件来让机器人更好的为我们人类服务。PS软件的机器人和自动化设备仿真功能，提供了一个集机器人和自动设备规划及验证为一体的虚拟环境，能够模拟机器人在真实环境中的工作情况，具有逻辑驱动设备技术和集成的真实机器人仿真技术，针对不同机器人有专门的示教盒功能进行精确的离线编程，同时基于实际控制逻辑的事件驱动仿真使得虚拟调试成为可能，从而大大提高了机器人离线编程效率和质量，大

175、大减少了真实环境调试的时间和成本。87西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 ProcessSimulate虚拟调试仿真-验证机电设备联动和控制逻辑传统模式下的新产品项目从设备安装到试生产再到量产的启动和爬坡阶段，会有着大量的现场调试工作，不仅会导致项目周期冗长，而且对于那些和现有产品混线生产改造的项目，还需要在暂停正常生产的情况下才能进行新项目的调试，这些对于企业的成本和效率来说都是不利的。西门子工艺仿真软件ProcessSimulate的虚拟调试功能，提供了一个集成的环境来评估机械和电气系统的行为。用户可在仿真软件中进行虚拟调试，一方面可以实现PLC程序和机器人程序的提前验证和修

176、改，从而获得稳定并且高质量的离线程序，以便减少工程师在现场的调试时间；另外一方面，虚拟调试环境的便捷操作，使得程序验证变得简单高效。以上两方面相结合，最终实现项目整体调试时间的大幅减少。88西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型西门子tecnomatix工厂和工艺仿真解决方案是成熟的通用仿真工具软件，长期以来一直被全球各企业广泛使用，其落地实施非常方便。实施流程简单快速，助力用户尽早获得收益引入西门子Tecnomatix工厂和工艺仿真解决方案，用户只需组建一个4-5人的仿真团队就可以落地实施，通常情况下这些人员包括：1-2名软件使用人员，1-2名机器人/机械工程师，1名PLC电气工程

177、师。项目实施的步骤也很简单，无需像部署系统级的平台那样经历半年以上甚至更多的实施周期，通常情况下只需要1-2个月就可以投入使用，一般情况下仿真项目的实施主要包含如下几个节点：3.好用-工厂和工艺仿真落地实施很方便 产品模块配置丰富多样，按需选择精准满足客户不同维度需求西门子Tecnomatix工厂和工艺仿真的产品模块配置也很丰富，按照不同的功能精确定义了不同的模块。例如，工厂仿真解决方案可以分为功能最齐全的专业版，满足基本仿真功能的标准版，价格低廉的客户端运行版以及用于教研机构的Research/Educational版等等。89西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型工艺仿真解决方案

178、中，除了有针对不同工艺需求的装配工艺仿真，人因工程仿真，机器人和自动化仿真以及机电联调虚拟调试仿真等功能模块可供客户按需选择之外，还有针对特殊工艺仿真需求的专用模块，例如：（机器人）电缆线仿真模块，点云数据仿真模块，机器人安全区管理仿真模块，VR虚拟现实接口功能仿真模块等等。此外，ProcessSimulate还有特定的VC-LITE版本可以满足中小企业虚拟调试仿真的需求，用户只需要一个模块就可以完成虚拟调试仿真项目的全部内容。下图是PS(ProcessSimulate)传统版本和PSVC-LITE版本的一些对比说明：西门子工厂和工艺仿真数字化制造解决方案可以在整个产品生命周期过程中都给客户带

179、来巨大的价值，用户引入仿真越早，所带来的价值就越大。采用西门子先进的工业4.0指导思想与建设框架，可以助力中小企业以用户为中心，结合精益生产原则，采用绿色节能手段,打造高品质、高效率、高柔性、高科技水平、一流的智能制造工厂。同时，在满足顾客个性化需求前提下，通过数字主线与数字孪生技术实现全流程快速响应个性化定制，通过智能物流系统进行原材料高效配送，实现多品种小批量混线智能化柔性生产，实现从研发、设计、接单、制造、供应链管理等环节全部实现智能化，达到端到端全价值链贯通的智能工厂，实现数字化与智能化的转型升级。4.总结-工厂和工艺仿真的收益 90西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型3.

180、西门子面向成长型企业加工的优势成长型企业在众多不同企业之中不但数量很多也是很具活力的群体，是实体经济中的重要基础，而同时也是实体经济发展的主要力量。成长型企业是制造业在数字化转型当中快速增长的部分；但是成长型企业在应对突发事件或从危机中抵御风险的能力相对比较弱，防范风险的机制也不够完善。而且在本次疫情当中暴露了几个问题：缺乏资金、缺乏供应链、缺乏人材、缺乏客户、缺乏服务等。对于成长型企业的中及长期发展，当务之急就是对其转型的各种需求进行有系统的梳理，从而加快数字化转型的速度。其中面向不同的成长型企业加工有不同的需求和痛点，西门子都有针对性及完整的解决方案，下面的篇幅将会和大家一起探讨。模具成长

181、型企业加工面临的痛点针对模具加工行业，成长型企业会面对全球竞争、新产品越来越复杂、不断提高的质量要求；但客户要求的交付时间却越来越短，成本和交付的压力也大大增加。造成有些时在候追求降低成本，有些时候在追求交付时间和质量。而且多品种及小批量加工都是行业的趋势，其中小批量编程便是比较花时间及复杂。所以如果企业能够:提供精益求精的质量、降低加工成本、处理复杂模具及更快地交付模具，向中高端模具制造发力便能成为行业的领导者。机械成长型加工面临的痛点针对机械加工行业，尤其在通用机械及复杂装备制造行业，工艺知识扮演着非常关键的角色。但面对数据量大、知识形态复杂、生产过程操作不规范、重复利用率低以及应用多态等

182、难题。现时很多成长型企业还是主要依靠个人经验编程，车间的实时情况无法检查，中间过程的生产时间无法控制，靠人工填写表格及用纸张传递。这让企业无法将数据更好和更快地转变成有价值的知识的能力，这使得企业数字化转型落地之路受阻且长。如果企业能够规范化各种加工工序，快速捕获及重用工艺知识、企业便会取得成功。成长型企业制造利器-三维数控加工仿真1.摘要2.成长型企业加工面临的痛点 91西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型当正确的设计和制造软件与新型的控制器、机床和其他车间设备相匹配时，用户便可以实施为业务提供极大性能的流程链。西门子是先进机床控制器技术和驱动设备领域的公认领导者。软件和制造设备

183、专业知识的结合使我们能够开发零件制造解决方案，工艺知识及加工参数都可以精确保存在模板内，以便重用，为用户提供独特而强大的优势。NXsoftware的CAM加工部分已被许多行业采用，为航空航天、汽车、医疗器械、模具和机械行业的制造提供了经验证的能力。无论用户是拥有一个只有几台机床的小机械车间，还是拥有一支使用众多机床的大型制造企业，NXCAM都能提供一个满足用户业务需求的解决方案。NXCAM的系统开放性是业界公认非常好的，用户可以通过各种各样的二次开发来满足不同的加工需求、实现规范化、减少重复工作、提高效率及减少出错。面向棱柱零件加工的优势以最少的输入为棱柱形零件快速创建优化的NC程序。NXCA

184、M中的自动化功能，包括基于体积的铣削和基于特征的加工，可帮助用户将编程时间减少多达90%!需要驱动新型的多功能机器，NXCAM能够在一个设置中生产完整的零件，用户可以跨多个通道同步、可视化和优化加工顺序。对于小批量、多品种生产加工，NXCAM可帮助用户在多个设置和机器上对多个零件同时进行编程，大大缩短时间。面向模具和电极加工的优势 92西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型使用单一软件系统设计和制造更好的模具、冲模和电极。NX主模型概念使设计变更能实时反映到制造加工并可自动更新刀路，大大缩短设计变更所需的时间。NXCAM的高速加工、自动余料铣削和平滑精加工方法的功能可帮助用户更快地生

185、产出高质量的刀路。随着5轴加工中心的价格降低和日益普及，用户可以使用专门的、NXCAM易于使用的5轴加工功能来进一步缩短交货时间并提高质量。面向复杂零件加工的优势NXCAM5轴加工，可以通过更少的操作和设置生产复杂的零件，从而降低成本和缩短交货时间。NXCAM的5轴功能允许用户创建精确控制的刀具路径，以有效地加工复杂的几何形状。软件的特定应用程序功能可以显着简化复杂部件的编程，例如叶轮、叶盘和发动机端口。用户能轻松完成复杂的零件编程。面向后处理和加工模拟的优势使用NXCAM的集成后处理器为各种CNC机床生成NC程序。机器就绪的NC程序使用户能够提高机床利用率和整体生产效率。在开始生产之前，使用

186、与机器设置一致的数字孪生，用户便可以验证整个加工过程以消除车间错误。通过在NXCAM中使用集成的G代码驱动的机床仿真，完全支援2.5轴到5轴铣削、2到4轴线切割、车削等。用户可以优化制造流程、验证整个加工过程并消除车间的错误。93西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型NX能够实现使用单一软件进行设计及为所有的加工零件编写加工程序。NXCAM通过单个系统提供了综合全面的集成式NC编程功能。这将支持使用连贯一致的三维模型、数据和流程，从而将规划和车间工序与数字化主线无缝地衔接起来，使成长型企业能一一应对面临的挑战，轻松完成所有复杂的工作。通过使用专门级的强大工具，用户可以简单化和自动化执

187、行NC编程，同时还可以缩短周期时间。从简单的2.5轴加工、模具制造加工到同步5轴铣削，NX让用户可以使用单一CAM软件更易、更快地制造出更优质的零件。NXCAM通过其加工编程、后处理和模拟功能等关键功能提供真正与别不同的用户体验和功能。其集成的机床仿真由NX后处理器的输出驱动，而不仅仅是仿真刀具轨迹数据。因此，NXCAM系统内能提供准确的加工程序验证，让用户能轻松的达到高速及正确的加工编程，更能让成长型企业能充份的发挥其优势并完成所有复杂的工作。4.小结 94西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型增材制造（AdditiveManufacturing，AM）俗称3D打印，融合了计算机辅

188、助设计、材料加工与成型技术，以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。增材制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印等多种称谓。增材制造正在推动创新并帮助企业客户克服当今的障碍，通过减材、减重、扩展产品性能等方法来重塑产品，将产品变革从传统设计往面向增材制造的创新设计方面转移；通过消除开模、消除或简化装配等重组制造，将增材制造从原型应用/试验应用往主流工业化生产方面转移；从而实现个性化、客制化、按需打印等，帮助企业重构业务。增材制造正在成为产品变得更复杂、更轻量、更强

189、壮的关键部分。这种设计和制造的新方法提供了灵活性、敏捷性、成本高效的流程和杰出的部件功能，例如：多个组件组成的复杂装配可以被缩减为单一零件并进行打印，节省了生产和服务过程中的成本 利用增材制造，用户可以按需打印零件和备件，从而利用数字仓库并降低实物仓库成本。制造可以针对市场的变化快速做出反应，并调整生产率由于增材制造硬件在批量生产中的扩张应用，以及软件的发展使得设计人员现在可以采纳更复杂的设计，增材制造正在改变工业领域的竞争格局。按需制造的增加可以是挑战或者是机会，但中小企业需要一种计划周密的方法来实施增材制造技术，确保从第一天开始就盈利且可持续。增材制造赋予产品更多创新的可能针对增材制造的应

190、用，西门子数字化工业软件提供了端到端的集成解决方案，涵盖了从前期采购的订单管理到基于增材制造的产品设计、创成式工程应用、面向增材制造的设计验证、增材打印准备、打印过程仿真、打印后处理、打印计划和执行、打印机器连接、打印成品质检和分析等等所有环节，通过全面数字孪生在增材制造整个数字主线中的应用，助力各种规模的企业获得产品更多创新的可能。1.什么是增材制造2.西门子的增材制造策略 95西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型西门子面向增材制造的设计帮助客户重塑产品。产品研发平台NX提供了全方位的CAD功能，基于拓扑优化的创成式设计、收敛建模、晶格结构设计、增材制造设计规则验证等功能的加入，

191、使得设计人员能将增材制造思维融入到产品的创新研发过程。3.基于增材制造的产品创新西门子数字化工业软件提供的增材制造解决方案通过无缝处理客户数据、关联的变更管理、仿真驱动的打印，以及从订单到服务的轻松沟通，实现增材制造过程链的无缝衔接：根本不需要利用STL文件来在不同应用工具之间进行数据转换和传递 显著缩减产品设计/生产时间，并降低成本 设计变更会自动传递到下游操作应用，例如打印支撑的生成、打印零件的排样，以及打印过程仿真等 提供完整的可追溯性，贯穿从设计到打印的整个增材制造过程西门子数字化工业软件提供的增材制造解决方案包含了众多的西门子软件产品组合，例如用于产品创新设计和打印实现的NX软件，打

192、印计划和执行的OpcenterTM软件，以及增材制造生态的西门子AM网络。这个增材制造解决方案是模块化、可扩展的。企业可根据自身业务的需要和优先级，来确定增材制造应用的路线图。当前，您的工作流可能没有包含解决方案中的所有部分，但端到端解决方案的优点在于，您可以使用今天所需的部分，并且可以放心，随着业务的增长，明天所需的那些部分已经在那里，随时可以以最小的努力集成到您的流程中。拓扑优化NX允许设计师和工程师从一开始就考虑到性能要求，从而创建和优化全新一代的产品设计。所得到的有机形状重量轻，能够最佳地满足所有性能要求。这些突破性设计可以在NX中使用高级功能（如收敛建模TM和同步技术）轻松修改，为设

193、计增材制造的组件提供了一个单一、完整的环境。96西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型收敛建模技术对于工程师来说，这项创新技术大大简化了由小面模型、曲面和实体融合构建几何体的工作。这种创成式设计方法帮助工程师优化3D打印的零件设计，并加快整个设计过程。扫描即打印使用收敛建模技术，用户可以立即开始使用扫描数据设计产品。将收敛建模与直接从NX使用3D打印制造零件的能力相结合，简化了增材制造过程。新的扫描即打印工作流支持3MF格式和Microsoft的3D打印功能。3D打印的设计规则验证3D打印的设计是否满足可打印性是增材制造过程中的关键步骤。NX提供验证工具来检查以下问题：指定最小壁厚以

194、确保零件的可打印性 悬垂角度可用于识别打印时需要支撑的零件区域 可以识别全封闭的区域，以确保这些区域打印后的高效操作 可打印体积可快速计算零件是否符合打印机构建容积要求这些验证工具有助于数据准备并确保设计零件的可打印性。晶格设计（减重、结构强化与功能符合）NX晶格设计为客户提供了创建增材制造中通常使用的各种类型的晶格结构的能力，以优化并同时保持或甚至改善结构完整性。晶格结构的应用可以在许多行业中找到，包括但不限于航空航天、医疗、汽车和能源。虽然通常用于部分轻量化，但我们看到这些结构以多种方式使用，包括但不限于：骨骼用于医疗植入物的生长粘附，作为用于加固薄壁部件的集成结构构件，或作为吸收鞋类中能

195、量的手段。97西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型NX晶格设计提供了一组强大的设计功能，包括：能够创建定制晶格单元，以满足特定设计需求，如提高强度、刚度、抗冲击性、能量吸收或孔隙率 能够以多种方式构建晶格结构，如填充体积或符合形状 创建随机晶格结构的能力 可以过滤掉结构中的单构件杆，例如在设计空间中自由浮动的结构杆、单支撑杆或超过特定角度或长度的杆 可以创建特殊的四面体表面和体积晶格结构。各种重新划分网格的能力也提供了对四面体大小和形状的控制，包括它们在模型中沿锐边的匹配程度 可以创建多个晶格结构并将其连接到一起晶格结构构建三部曲：NX的打印过程仿真具有：带有或者不带粉末的温度分析

196、 局部过热的可能性评估 带有支撑的变形，热处理后不带支撑的变形 几何补偿流程支持打印过程仿真打印过程仿真揭示了粉床在打印过程中材料成型的变化，利用增强的固有应变方法来模拟部件的打印过程，意味着采用宏观尺度方法进行模拟。基于试验的结果用来校正材料参数。允许快速仿真，因为仿真计算可以是基于1-5mm的层厚，而不需要执行微观尺度的仿真。对于材料校正，需要一系列的样件进行打印和测量，可以执行标准的校正过程，材料参数保存在数据库中。校正需要针对每一种材料以及参与打印的打印机，进行相对应的校正工作。打印过程仿真的基本流程如下：预测收缩线 平铺器（刮刀）干涉检查 逐层的刚度曲线计算 98西门子数字化工业软件

197、白皮书 成长型企业数字化转型西门子增材制造解决方案中的NX提供了集成的打印准备功能，帮助客户重组制造。包含了面向增材制造打印准备功能的NXCAM，提供了广泛的制造功能，可将3D打印完全融入到产品的生产作业流程之中。西门子单一系统NX支持主要的3D打印技术，包括粉末床熔融、定向能量沉积、多射流熔融、多轴材料挤出成型等。4.增材制造实现方法 粉末床熔融（铺粉）工艺实现方法这种2.5轴印刷方法是在先前施加的层上摊铺一薄层金属粉末，并用激光或电子束将一些金属粉末选择性地熔合到工件上。零件在一个方向上逐层堆积。以下是粉末床熔融工艺实现的典型流程，其中最为关键的步骤是创建支撑结构，以及定义打印工艺生成打印

198、切片文件。99西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型创建支撑结构。为使用粉末床熔融方法构建的金属零件创建支撑结构是一个必要的步骤，这可能是复杂和耗时的。NX允许您自动生成支撑几何，同时保持与设计模型的关联性。完全关联性可确保由于设计的后续工程更改而自动更新支撑结构。您可以灵活调整支撑几何结构，例如使用穿孔壁来加速打印并提高零件质量。定义打印工艺生成打印机特定输出。3D打印机需要一组参数来运行高效的增材制造过程。NX中的构建处理器框架为广泛的打印机提供支持，以生成用于驱动塑料和金属零件的粉末床融合3D打印机的输出。您可以使用预定义的参数为选定的3D打印机、材料和打印策略创建正确的打印过

199、程。NX中提供的构建处理器为您提供了必要的灵活性，可以微调打印参数，包括特定应用的激光功率和速度。也可通过联系西门子数字化工业软件解决方案支持的3D打印机制造商来获得构建处理器，以进行增材制造。多轴增材工艺实现方法多轴增材制造的概念是相对于固定平面增材制造而定义的。常见的粉末床熔融工艺就是典型的固定平面增材制造，在零件的打印过程中主要是打印平台的上下升降运动和铺粉刮刀的左右移动，每一层粉末的烧结是通过激光阵镜的角度偏转来实现路径扫描。而多轴增材制造则完全不同，它是通过送粉或送丝的打印头在空间相对于打印零件做35轴的联动来实现打印路径的扫描，因而其打印程序的编制类似于切削加工机床的NC编程。10

200、0西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型以下是多轴增材工艺实现的典型流程，其中最为关键的步骤是打印形状分解（即打印特征定义），以及打印路劲规划和编程。打印形状分解。在采用多轴增材对零件进行打印时，通常会分工步来打印零件上的不同部位，如下图所示样例零件，在打印时首先会打印直的圆筒形状，然后打印变直径的圆筒形状，打印叶片根部形状，最后再打印叶片形状。为了便于实现按形状的打印，就需要对零件形状进行分解。打印路径规划和编程。NX提供了多种多轴增材制造路径来满足不同形状的打印要求，如下图所示在平面上形状的打印，在旋转面上形状的打印，在自由曲面上形状的打印，管道类形状的打印，以及线材形状打印和点

201、焊等。101西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型增减材混合工艺实现增减材混合制造是将增材和减材过程组合到一台机床上，好处是既有减材制造的精度，又有增材的灵活性，使以前无法想象的加工操作成为可能，能够立即在两个过程之间切换的功能使工作变得更加轻松。混合制造可以减少增材制造系统的缺点，并且基于“多轴系统”构建，从而可以在任何方向上构建零件特征，其他好处包括工艺开发和材料表征的能力，减少多达95的浪费以及更高的效率，从而节省了材料和材料成本。利用NXCAM传统的NC加工能力，与增材加工混合实施，既能降低加工的复杂度，又能保证形状的精准度和光洁度；同时有效的减少了工装和重复定位。以下的案例

202、说明了增减材混合的一般步骤：102西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型西门子AM网络是一个数字在线平台解决方案，旨在促进工程师、采购和3D打印零件供应商之间的协作和AM工作流协调。其端到端数字化流程将零件需求与公司的AM生产现场以及供应商网络连接起来，有助于实现全球分布式按需制造，帮助中小型企业寻找可用的各方资源，实现产品创新的实现。5.增材制造生态AM设计师、工程师和研发 快速方便地订购AM零件以进行生产 增加组织对AM的需求 将所有工程师与贵公司的AM中心和外部AM供应商联系起来外部AM零件供应商和AM服务提供商 从客户查询到交货，轻松管理AM零件订单 大力增加客户的满足 通过

203、AM服务的高曝光率赢得更多客户AMCoC和AM生产现场 一个中央平台，可轻松管理所有传入的AM请求 在整个组织中共享和共同使用3D打印机 优化AM资源和机器利用率 103西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 104西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型“小快轻准”可以解决专精特新“智改数转”过程中的缺人、缺钱、缺技术等方面的困难。软件作为一种让工业制造“轻量化”起来的技术手段，自身也在向更低门槛、更普惠的方向发展，目的是给成长型企业的“智改数转”带来更多的便捷。“小”：指的是项目小、前期投资小、切口小，见效快。项目的切入点聚焦在痛点上，一两个痛点解决的好，可以逐步把整个企

204、业的激活。“快”：指的是接受快，一看就懂，一学就会，一用就灵。软件应用的技术门槛底，易用性高，容易理解。“轻”：指的是轻资产、轻转身、轻迭代。轻资产就是降低硬件的投入；轻转身就是随着需求变化随时裁剪或增加应用组合的敏捷性；轻迭代就是更容易获得应用的更新。“准”：指的是对症下药，找准需求，包括成长型企业发展过程中存在的痛点、难点，找到合适的解决方案。1很显然，“小快轻准”的要求也要体现在制造运营管理（MOM）的数字化应用上。但这些应用需要建立在一个全局性的技术平台之上，以实现MOM应用提供商自身的规模效应，为今后应用程序的扩展设计好底座（MOM的平台），确保MOM软件产品的系统性和继承性，避免造

205、成软件产品的碎片化。所以，MOM平台的建设是MOM应用提供商的基础性、战略性工作。“小快轻准”的MOM应用应该根植于坚实的、开放的、可扩展的MOM平台，是针对成长型企业在MOM平台上快速搭建的轻量化应用，表现为技术平民化的低代码开发能力、功能的模块化、组件化和可组合能力，以及SaaS化的云端交付能力。“小快轻准”之轻量化MOM是成长型制造企业疫后恢复的关键1.轻量化MOM解决专精特新企业数智转型发展难题 105西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型技术平民化的低代码MOM进一步弥补专精特新企业IT技术短板数字化转型人才不等于单纯的IT型人才或业务型人才，往往是具有跨界思维和综合能力的

206、通才，专精特新企业数字化转型人才资源少，转型驱动力不足。从专精特新企业的数字化人才结构看，IT技术人才占比较低，常常面临自有平台建设难，多业务系统融合难等问题。2专精特新企业的经营者们，正在寻找易操作、高敏捷、低成本、高效率的应用开发技术，低代码技术有效补足了专精特新企业IT型人才稀缺的短板，能够解决降低开发成本、提高开发效率、保证企业应用质量的难题。专精特新企业数字化转型需求碎片化、多元化，面向专精特新企业的转型解决方案面临碎片化和定制化等问题，开发定制的系统需要花费较高成本和大量沟通时间2，尤其是管控逻辑复杂而多样的MOM领域，于是衍生出MOM的“敏捷开发”、“快速迭代”的刚性需求。这促使

207、MOM软件从“巨无霸”（Monolithic）应用向普惠型（Inclusive）应用转变。低代码MOM平台，一方面可以降低专精特新企业应用开发的人力成本，另一方面可以将原有数月（或动辄一二载）的MOM开发时间成倍缩短，成为帮助专精特新企业实施MOM应用的有力助手。低代码技术即无需编码（0代码）或通过少量代码就可以快速生成应用程序的可视化应用开发方法，因其易操作、高敏捷、低成本、高效率的特点2，成为新一代开发方法的佼佼者。低代码MOM平台是依托低代码技术形成的制造运营管理数字应用开发平台，使MES、APS、QMS、LIMS等应用的开发实现降本增效，是个性化时代解决专精特新企业MOM实施痛点的上佳

208、选项之一。西门子低代码MOM的价值主张是：客户拥有自主权，快速搭建适合于自己生产管理流程的应用和UI。修改应用程序和UI的技术自主权，是支持组织变更管理的上佳方法。以客户为中心的界面布局，提升多元化的体验。采用了低代码技术的MOM不需要深厚的IT能力，就更改用户界面，同时还能提高MOM应用的接受度和采纳度，更重要的是提高人员的生产力水平。降低应用程序实现和维护的成本，使客户的投资更能聚焦于有价值的创新。加速应用程序的发布，应用程序和UI定制以更快和敏捷的方式实现。2.解构轻量化MOM的商业价值与战略红利 106西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型模块化组合式的MOM进一步增强专精特

209、新企业应对变化的敏捷性新冠疫情是“VUCA”时代1一只影响空前的“黑天鹅”，带来了社会的巨幅动荡，经济短暂停摆，企业遭受巨大冲击。但以数字资源为基础、以敏捷性组织架构为载体、以多主体价值共创为目标的企业却在这种危机情景下“化险为夷”，表现处更快速的危机响应和调整能力。专精特新企业较诸大型企业，在敏捷性上具有先天优势。专精特新企业贴近市场、应对突发事件能力较强、体制机制灵活、转型速度快、能够快速吸收新生事物，大型企业也是从专精特新企业走过来的。3敏捷性是一种以客户为中心的方法，旨在快速响应市场变化。例如企业E为客户C提供产品X。为了扩大市场份额，E打算进行横向一体化的扩张，赢得更多客户，丰富其产

210、品线。现在企业E要为客户D提供产品Y，一方面，它必须迅速建立产品Y的供应链，重新配置设备/产线以适应新产品所要求的参数，同时还必须建立一种从X转换到Y所需的敏捷性，找到最小化换型时间的方法；另一方面，横向一体化扩张还可能使它面临增加的管理职能和流程，产生的新数据要纳入已有的MOM信息系统管理，此时，MOM也必须重新配置以适应新流程的要求。2002年，Gartner在预测未来重要战略技术时，认为：在不断变化的业务环境中，业务适应性需求能够引导企业转向支持快速、安全和高效应用变化的技术架构。可组合的应用架构增强了这种适应性，而采用可组合方法的企业机构在新功能的实现速度上将比竞争对手快80%。4Ga

211、rtner表示：“在动荡的时代，可组合的业务原则帮助企业机构驾驭对业务韧性和增长至关重要的加速变化。没有它的现代企业机构可能会失去在市场中的前进动力和客户忠诚度。”41“VUCA”时代，亦称乌卡时代，意指指人们生活在一个不稳定性、不确定性、复杂性、模糊性的时代、境况或者世界之中，VUCA是volatile（易变的）,uncertain（不确定的）,complex（复杂的）,ambiguous（模糊的）的缩略语。107西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型这种情形下，传统巨型的（Monolithic）MOM应用可能会在重新编排功能时遇到瓶颈。MOM的客户已经发现，成功的数字化转型最有效

212、的方法是增量从小处着手，取得成功后，扩大规模。这种方法尤其适用于专精特新企业，它追求有针对性的数字化转型。模块化组合式的MOM就是支持增量式方法的新一代解决方案，它不仅对专精特新企业有很高的接受程度，对其他大型企业也一样有效，不同之处在于增量的大小，以及公有云、私有云、混合云甚至本地（On-Premises）交付之区别。西门子模块化MOM解决方案（ModularMOM）的价值主张是三个“易于“，即易于部署，易于定制、易于扩展来解决传统的巨型MOM的瓶颈。西门子ModularMOM的特性可配置性Configurability可配置的软件体系结构使用户能够根据制造运营的特点定制所需的功能，无需进行

213、软件开发。对软件功能的裁剪和编排也是通过低代码技术。可扩展性Extensibility可扩展性使每个MOM模块化应用程序能够随着数字化足迹的扩张添加新功能，同时随着战略和运营能力的发展而定制解决方案。模块化MOM必须能够轻松扩展，新添加的模块要能够与现有模块进行对话（Speak），具有高度可配置性，以适应特定的制造运营特点。模块性Modularity当MOM系统由一系列独立的功能单元组成时，用户可以随意组合和重新编排MOM的配置。例如，一个企业一开始可能只选择了几个MOM模块，然后在供应链复杂度增长时产生了需求。这时，再选择供应商评估管理模块，与之前的模块共同搭建供应商质量管理系统。模块间通信

214、模块化的MOM体系结构允许各个模块间进行本地通信。这些模块还能够在使用标准协议的分布式环境中与外部应用程序通信。108西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型HybridSaaS化的MOM进一步降低专精特新企业“智改数转”的成本“智改数转”是一项复杂的系统工程，在软硬件购买、系统运维、设备升级、人才培养等方面需要持续投入大量时间和资金，而大部分专精特新企业不具备这个实力2，特别是处于探索起步阶段的专精特新企业，资金压力最大，投资回报意识最为强烈。高额的硬件投资是专精特新企业成长初期的瓶颈之一，包括机房配套基础设施、服务器、网络、安全设备等，系统的运维成本往往也超过开发成本。这迫使专精特

215、新企业寻求更节约投资成本、减少维护工作、降低试错成本的替代方案软件即服务SaaS。SaaS是通过云交付的软件应用程序，在诸多云交付的方式里，效率高，成本低的是直接迁移2。它至少为专精特新企业带来两点好处。首先，规模化能够带来效率的提升，成本的降低。这是云计算承诺的基本的福利。其次，为专精特新企业试水云计算提供一次宝贵的学习机会。专精特新企业可以通过很小的努力，来验证上云概念的可行性，熟悉云计算的运营模式，为后续的进一步的云化积累经验。然而，长远来看，直接迁移的交付方式还不能将IT的收益最大化。从专精特新企业产业效用方面来看，只有云原生（Cloud-Native）的软件交付方式可以释放云的红利。

216、Gartner认为：为了真正能够在任何地方提供数字能力，企业必须放弃熟悉的“直接迁移”并转向云原生平台（Cloud-NativePlatform,CNP）。CNP运用云计算的核心能力，向使用互联网技术的技术创造者提供可扩展的弹性“IT相关能力即服务”，从而加快价值实现时间并降低成本。4 因此，Gartner预测到2025年，云原生平台将成为95%以上新数字倡议的基础，而在2021年这一比例只有不到40%。42直接迁移，亦称搬家法，英文作Lift&Shift，意指不改动应用程序的任何代码，原封不动的把应用程序放在虚拟机中，然后迁移到云上进行交付。制造运营管理的数字化是专精特新企业“智改数转”的重

217、要一环，MOM的应用也因其自身特殊性，对云交付方式有特殊要求。MOM包括MES、QMS、LIMS、APS、物流系统等典型应用，下面以MES为例叙明特殊性。MES通过提供一系列的系统事务（Transaction）来指导、启动、响应、跟踪和报告车间内发生的生产、质量、物流和维护活动，提供关于这些活动的关键任务（Mission-Critical）信息，对不断变化的工况建立快速反应能力，同时关注减少非增值活动，以此来推动车间的高效运营。MES应用一旦失效，其带来的后果是：丧失事件快速反应能力，失去对形势的洞察，活动中止，甚至生产停滞。所以，像MES这类与车间生产活动联系紧密的系统也称为任务关键系统（M

218、ission-CriticalSystem）。在以往的经验中，任务关键系统成功的云交付形式是HybridSaaS，即混合SaaS模式。这种混合模式将任务关键（Mission-Critical）的应用部分以本地部署方式交付，将非任务关键的应用部分以云原生方式交付，提供云原生优势的同时，给予更多系统效能和安全性的考量。所以，在未来较长时期内，MOM的云交付方式会以HybridSaaS模式存在。西门子的HybridSaaSMOM的价值主张是：涉及与自动化系统集成的、时间敏感的、定制可能性高的功能，可以保持本地交付的方式 公共的、共享的、对时间要求不高的功能，迁移至Cloud 应用程序以SaaS形式提

219、供，设计工具以PaaS形式提供 109西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型在费用方面西门子HybridSaaSMOM与传统本地部署的系统相比具有显著优势，除了订阅式附费只需少量的启动资金以外，它的模块化特性也支持专精特新企业增量式的开启“智改数转”的旅程。在风险方面西门子HybridSaaSMOM削减前期投资所承担的大部分风险，而且较诸本地化部署的系统更容易扩展，以适应专精特新企业业务增长需求，新版本新服务更容易获得，减少系统与任务不匹配的风险。在安全性方面西门子HybridSaaSMOM在多租户环境中提供额外的安全性防护，确保用户数据与共享组件保持分离，免受网络安全威胁。数字化成

220、熟度揭示了制造运营“处变不惊”的能力在MESAInternational（ManufacturingEnterpriseSolutionAssociation，国际制造企业解决方案协会）发布的白皮书MESAMOMCapabilityMaturityModel5中，制造运营的成熟度被定义为：一个企业组织在面对意外和异常事件时，其所拥有的成熟、稳健和可重复的制造运营的度量。所以，处理制造运营中的异常事件，而不损失生产率（Productivity）的能力，是企业组织成熟度的度量标准。这种能力可以建立在某个/某几个关键人物上（个人英雄主义），或者是一支训练有素的团队，依靠完善的处理程序。企业越是不依赖

221、个人的英雄主义行为，其成熟度越高。3.探索卓越制造运营的数字化成熟度与实施路线图 110西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型Thehigherthematuritylevel,themoreefficienttheorganization,thefewererrorsandmistakesmade,andthefewersystemicproblemsinmanufacturingoperationsexist.5成熟度水平越高，组织的效率越高，犯错与失误越少，制造运营中存在的系统性问题也就越少。MESAMOMCapabilityMaturityModel,Chapter1根据企业

222、组织在制造运营管理方面的表现，其成熟度被分成6个等级：等级0：未定义由于企业组织认为不必要或尚未意识到，而没有进行的实践活动。等级1：初始级不成文、没有形式上的管理、被动式的、临时的、不受控的实践活动，但成功往往依靠个人英雄主义式的努力基本不采用或随意的采用数字化MOM应用，而且未经培训，使用方法不一致。等级2：管理级某些实践活动可重复性较高，而且能够产生一致结果，部分的实践活动条文化，但程序并不严谨，相似的任务在不同的部门采用不同的程序，采用数字化MOM应用辅助管理，但受限于培训，结果的一致性并不好。等级3：定义级实践活动条文化并形成内部标准，不同的部门贯彻落实同一套管理制度和规定，在有限的

223、培训下，数字化MOM应用的使用形成惯例。等级4：量化管理级实践活动条文化、可重复性强、受到监控和管理，在不同部门之间形成指标考核的共识，使得效益能够量化管理，数字化MOM应用按部就班使用，对人员进行上岗前的严格培训。等级5：优化级通过技术的演变和革新持续改进实践活动，总结积累偏差异常产生的原因，变更流程来改进性能，并采取措施评估流程变更带来的效果是否满足目标，数字化MOM应用定期根据变更的流程进行升级，确保适应最新的流程和管理程序，KPI纳入管理制度、定期审核和更新以适应新流程、收集KPI数据进行考核。111西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型卓越的制造运营能力通常需要两方面的改善

224、来达成：一是管理提升，二是数字化MOM应用的采纳。管理的提升体现在清晰的角色与职责、正式的策略与程序、闭环的反思与修正、一致的沟通与执行、定期的检视与改善等等。数字化MOM应用的采纳体现在最佳的任务技术匹配（Task-TechnologyFit,TTF），广泛的接受度（TechnologyAcceptance,TA）、定期的技术更新，优越的信息集成与互联等等。数字化MOM应用的采纳是企业达到并维持在较高成熟度水平的最大挑战之一，然而一旦使用正确，它可以降低维持在卓越运营的成本和代价。如果企业组织希望将策略和程序以一致的方式落实在人员的行动中，那么数字化MOM应用就必不可少。Theeffecti

225、veuseoftoolsmakesiteasiertofollowthepoliciesandproceduresthannottofollowthem.Effectivetoolsencouragethecorrectbehavior,orevenenforcethecorrectbehavior.5工具的有效使用使策略和程序的贯彻落实更加容易。有效的工具鼓励正确的行为，甚至强制正确的行为。MESAMOMCapabilityMaturityModel探索制造运营数字化转型路径在通往卓越运营的数字化旅程中，我们所见的大多数企业数字化转型都经历三个大的阶段（大的阶段里还会经历小的阶段），每个后续

226、的阶段都需要更高的技术和组织准备，提供更大的影响力。阶段1：可见性以数据互联互通为基础，实现绩效的可见性。起初，企业投资于提高绩效意识和绩效可见性的项目上。为获得这种可见性，需要与制造车间(通过工业的物联网IoT)建立稳固的联系，确保所有数据都能被捕获这是实现实时可见性的重要一步，这种可见性让企业能够监视实际的输出与计划的输出作对比，提高设备性能，还可以使用统计过程控制为失控事件提供报警通知。同时还需借助数字化MOM应用将数据情景化，构成完整的上下文，这也是实现分析和洞察的重要前提。阶段2：洞察达到“阶段1”的企业，如果拥有更高的技术和组织就绪度，就开始考虑解决制造运营中顽固的质量问题，减少报

227、废，通过优化流程来提高生产率。企业着手部署可追溯性和质量分析一类的项目，通过数字化MOM应用（多元回归、因子分析、决策树和聚类）自动判定质量问题根因或设备故障根因。对根因提供洞察是解决质量顽疾的重要辅助手段。从这些项目中取得成功的企业需要组织力量来匹配他们的技术能力。组织需要激励机制和变更管理能力，将运营的领导力与IT相结合，确保这些洞察见解能转化为业务影响。阶段3：可供行动参考的知识到达“阶段2”后，拥有先进技术能力的企业已经具备了制造运营转型的基础。这个阶段的企业希望借助新兴的数字化MOM应用实现自动决策，通过工业物联网（IoT）技术推动生产/开动机器，从而较大限度的减少人为干预。企业在整

228、个供应链上运用预见性分析和指导性（prescriptive）分析，得到可供行动参考的知识并进行优化，对其广泛分布的工厂、合同制造商和供应商的运营获得很高的可见性。这些能力构成了企业从旧运营模式破局的创新基础。112西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型装备行业之机械加工和装配作业车间MES装备行业的装配作业通常具有产量有限和复杂程度高的特点。新的市场、新的材料和新的技术不仅要求工厂效率和生产力持续稳定地增长，还要求所有制造流程拥有很大的灵活性。对这类车间来说，至关重要的一点是要能够在削减成本的同时提高生产质量、缩短上市时间。西门子针对装备行业加工装配作业车间提供了强大的MES功能，这

229、些功能确保更大的流程灵活性和更高的效率，完成了对法规和质量要求的集成，同步了优化供应链管理的生产流程，并且持续降低维护和运营成本。如果与您的ERP和PLM系统搭配使用，西门子MES将会为车间提供在工厂内和供应链运营中提高质量和效率所需的可见性，从而成为制造战略所不可或缺的一部分。4.西门子MOM核心能力 113西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型零部件预装将生产过程中要使用的零件分配到每个工序。生产主管可以预先将序列号或批次ID分配给某个工序；操作员在生产过程中无需输入使用的零件，但是必须确认对已分配零件的使用。如果是高度监管的环境，也可以对系统进行配置，要求操作者再次插入序列号，

230、并让系统验证是否与预装的序列号一致。工具使用情况在工序执行过程中通常都使用到工具；清楚知道使用了哪个工具是必须要掌握的信息。MES功能会在工序详情中显示所需工具类型：操作员可以查看所需工具清单，并按要求输入所用工具的ID。如要输入工具ID，操作员可以使用键盘或条码扫描仪，或者从可用工具ID列表中选择。联锁检查执行工序（或工步）的启动和完成时间可以通过联锁检查来验证。联锁检查可验证一个或多个条件是否已完全满足相关工序或工步：如果所有此类检查的结果是成功的，那么工序或工步的执行过程将启动（通过入站交叉检查）或完成（通过出站交叉检查）。如果定义了更多联锁检查，则这些检查会同时执行。系统提供了开箱即用

231、的联锁检查，但也可以创建自定义检查。非生产性活动跟踪非生产性活动是在工作中心进行的活动，与生产周期和/或特定工单没有直接关系，但仍然需要追踪和记录。一些非生产性活动可能与生产实体完全无关，而另一些则可能与之相关。非生产性活动的例子包括：清洁机器和工具、一般维护、培训、指导、协助、会议和行政活动等。支持增材制造增材制造是用于制造三维物体的行业性流程。在该流程中，材料（通常是金属粉末、塑料、混凝土）在计算机的控制下逐层累加 114西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型电子行业之SMT及组测包车间MES西门子为电子产品行业提供了完整的MES功能，覆盖了SMT、机械组装和成品组装生产。此解决

232、方案可与机器和生产线直接相连，能够用于制造执行、质量管理、计划排产、物料管理和制造智能（ManufacturingIntelligence,MI）。电子产品制造商按照不断提高的客户要求和质量要求来更改和重新配置制造和质量流程。电子产品制造商能够更快实现新产品导入和上市，同时提高自身在不断变化的消费者驱动型市场中保持竞争力的能力。成形。从3D打印作业文件存储库中检索作业文件，在工序执行过程中向车间操作员展示打印作业文件，并将其下载到正确的3D打印机上。支持对来自多个批次的粉末材料进行再利用。还可以将几个粉末材料批次拆分再混合起来形成新的批次。MES功能对粉末材料批次状态进行管理，因此它们也有了生

233、命周期。批次混合的历史记录称为粉末材料系谱。基板是一块构造金属板，3D打印机将在这块金属板的上面打印3D物体。由于最终的产品是在基板上逐步形成的，因此MES功能将基板作为专业化工具进行处理，这也是为什么要以工具定义的形式创建基板并将其实例化为工具实体的原因。基板通过工单工序配置，并与工单工序相关联。基板生命周期代表基板呈现出来的状态，以及因执行工序而导致的状态变化。CNC集成管理CNC机床加工的生产步骤。操作此类设备的方法取决于材料、机床本身、工具和工序等多个因素，因此不尽相同。CNC零件程序是驱动CNC机床按MES要求运行的要素。系统自动将CNC零件程序传输到CNC机床。可以将外部DNC系统

234、中定义的零件程序包导入到MES中，并将其与已定义的机床相关联。在运行时，系统会提示操作员要下载到该机床的正确程序；当操作员确认后，MES就会触发DNC系统将正确的零件程序下载到正确的CNC机床上。效益：友好的UI，提供先进的用户体验 通过车间的作业导航减少废品和不良品 强制审计和认证管理 完善生产成本的计算 与DNC系统和3D打印机的可配置的集成 与OpcentersoftwareAPS和QMS的SPC集成 在制品生产的可见性、产品的可追溯性和完整的谱系 115西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型快速新品导入NPI简化NPI新品导入流程，建立灵活的操作以支持随后的改进。有效地管理车

235、间的每个潜在工程问题，并将其反馈到产品集成（PLM）系统。基于工厂产能，提供优化的工单排程为工厂计划人员提供支持，帮助他们生成生产计划，同时适应动态的制造环境，充分考虑到制造阶段发生的频繁实时变更，特别适用于多品种、小批量的生产，或者在引入新产品时。可组合以下三个来源的数据：(1)设备、生产线配置和资源可用性（来自车间）；(2)工单、排程和工时（来自企业资源计划(ERP)系统）；(3)物料可用性和位置（来自供应链）。通过组合这三个数据源，可以实现准确的短期排程，同时创建生产计划，其中包括每条生产线的分组、静态进料器设置、台车使用、看板/在制品(WIP)和资源分配。即插即用的设备智能连接通过使用

236、预装了多种驱动程序及附带多种接口的IoT盒子，与设备实现“即插即用”的快速连接，采集生产和设备数据。它可为车间的每台设备提供智能连接，而无论它们属于哪种设备类型、来自哪家供应商亦或使用何种协议。收集的数据经强化和归一化后，符合ODB+Manufacturing标准规范。转换后的数据还可以供第三方MES系统使用。当产线发生异常或质量问题时，IoT盒子可以通过接 116西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型半导体行业之晶圆制造和芯片封测车间MES西门子MOM针对半导体行业推出专用MES功能，以满足半导体制造不断变化的苛刻要求。使用半导体MES功能，半导体制造商不会再受阻于自动化和脱节系统

237、的孤岛，可以进行创新，适应新需求并取得成功。选择采用西门子半导体MES的制造商能够迅速将其运用于业务实践，并可确保该应用程序可以随着业务不断发展和调整。西门子半导体MES功能专为前端和后端半导体制造运营而打造，提供开箱即用的行业功能、可配置性以及与其他业务系统的互操作性。它还提供从测试结果和产量到统计质量控制的全面即时信息，可助您提高质量和生产效率。口控制轨道和设备的自动停机。使得产品质量及成本得以控制。换线指导提高生产率简单且有效的方法之一是减少换线时间。此目标可以利用自动化物料管理功能来实现。该解决方案可帮助提高操作员和生产线的效率，它有一个换线指导功能，支持将机器上当前装备的物流继续用于

238、下一工单。该功能为物料拣选和放置提供了逐步指导，可大幅减少设置机器以执行下一个生产计划所需的时间。效益：电子产品制造运营的完整数字化解决方案：从设计到制造 更快、更精简的新产品导入和更短的变更周期 加速和确保工艺、物料、操作人员、设备符合设计要求 提高产品质量，确保“一次做对”（Buildrightfirsttime）降低库存，管理物料的分配、准备和可用性，减少物料浪费及闲置 全制程的可追溯性、可见性和合规性 117西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型单器件级跟踪追溯适用于批量，晶圆，晶粒。也支持多产品晶圆，一个晶圆上的晶粒代表不同的产品。在多芯片模块（MCM）应用的场合，这些晶粒

239、被分配到不同的芯片中。如果是拆分，MES可以根据某些测试或测量结果将其拆分为不同的批次。如果进行特殊处理，也可以跟踪晶圆上的每个单独的晶粒，这样每个晶粒都有一个单独的ID。WIP移动在工艺流程中移动批次或晶圆。如果需要，多个批次和晶圆可以通过工艺步骤移动进行跟踪。晶圆也可以单独通过一台加工设备，不需要从主批次分离。还有一个基于设备的生产派工界面和一个基于任务列表的界面。基于任务的界面为操作员提供了需要完成的任务列表。有助于执行标准操作程序。AQL采样完全按照GB/T2828.1标准（等同采用ISO2859-1）的要求开发了相应的功能组件，既可以执行标准的GB/T2828.1抽样计划，也可以执行

240、“零缺陷”抽样方案（C=0），还可以根据客户的要求执行自定义的抽样计划，节省时间，防止人工抽样计算出错，建立高质量抽样过程的同时提高生产率。在线SPC提供在线（In-line）统计过程控制能力，直接获取制程内的过程参数做SPC运算。这种在线的统计过程控制方法能够在质量或良率下降之前就进行干预，真正做到事前或事中的质量控制。当产品/物料移入工序制程后，SPC就开始收集过程数据并进行分析了，实时的数据绘制成各类SPC控制图，这些图表会自动更新，操作员可以查看实时的SPC控制图。In-lineSPC功能还会在判异时，向操作员推送提示信息，并自动执行失控行动计划OCAP（out-of-controla

241、ctionplan），如生成警报和电子邮件通知、将设备状态强制置为unavailable、扣留批次防止问题产品向下流转等等。操作员可以在SPC控制图上的任何点标注信息，解释数据、描述条件或概述纠正措施。可以随时对这些点添加其他注释，所有注释对查看图表的用户都可见。维护管理构建一个闭环无纸化系统，跟踪资源使用的情况，形成电子履历，并管理维护活动。它通过监测资源状态，自动判断资源是否达到需要维护的条件。可以定义三种以资源为中心（resource-centric）的维护要求：日历日期、使用时间和累计吞吐量。将维护要求配置到资源之后，MES就在生产作业中强制执行这些要求。效益：快速实施的制造执行系统平

242、台，扩大投资回报 将质量观念融入到过程之中，提高过程良率 快速适应不断变化的流程和产品设计 快速准确地部署制造工艺变更 简化与业务系统（Level4）和车间设备（Level2）集成 对前道晶圆厂和后道封测厂形成一站式的标准化解决方案 118西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型自审计式eDHR自动生成电子设备历史记录(eDHR)，强制执行生产流程，并捕获与生产记录相关的所有信息。自我审计eDHR执行防错并提供实时可见性，以产生一致的产品质量。电子签名完全复合FDA21CFRPart11中对电子签名的要求，采用安全访问机制，自动生成审计跟踪，检测欺诈行为，数据留痕，唯一用户名和密钥。医

243、疗器械与诊断行业之卓越运营车间MES西门子MOM解决方案家族拥有领先的医疗器械和诊断行业MES解决方案，有助于防止流程出错并且支持无纸化制造、电子设备历史记录(eDHR)和电子批次记录(eBR)。新兴、中等规模和全球性企业都面临既要缩减成本又要确保合规的挑战，同时还需要始终如一地生产出高质量的产品。西门子医疗器械MES功能在帮助医疗和诊断设备企业成功应对这些挑战方面拥有成熟的经验。此解决方案中纳入了医疗器械制造领域的典范做法，能够更快地在企业实施。它可以帮助您加快创新、降低成本，并获得高品质产品，同时确保优秀的制造流程合规。在一个制造运营管理体系中满足所有的合规和卓越要求。119西门子数字化工

244、业软件白皮书 成长型企业数字化转型车间活动的描述和要求的签名被记录在审计跟踪（AuditTrail）里，形成签名条目。每个签名条目都包括签名要求、签名含义（责任和目的）以及如何满足签名的条件（签名者的姓名、角色、关联的活动和时间戳）。操作员认证与培训将操作员能力的认证和培训数据从外部接入MES系统，对培训结果实施动态管理，自动化验证培训有效期，确保只有合格认证的人员才能执行车间作业，降低合规风险。在系统中建立岗位角色，然后定义各种角色的培训要求和认证要求。将开展了培训之后的结果接入MES，形成培训记录，为每一条培训记录确定认证有效期。当有操作员开始执行加工或者QC作业时，MES会检查操作员当前

245、的认证状态，如果不具备资质，那么在他/她开始作业之前就会收到系统发出的通知。如果有系统集成需要，MES还可以与外部的培训管理系统/应用程序整合，操作员的认证状态和资质证书从外部系统通过接口传入，用于制造过程的实时执行。变更管理在全球制造业务中快速部署更新的产品数据和流程，能够定义企业自己的变更和审批政策，系统的将产品和流程定义变更分发到目标站点。复杂产品的制造商每周都进行数百项的变更，而MES的变更管理能够轻松完成这些内容，增强全球站点之间的协作。西门子MES简化变更的处理和可追溯性，可以快速、轻松、准确的实施受控流程变更。具备可配置的变更审批机制，变更数据包的分发、部署生效，同时允许企业自定

246、义本地化的变更微流程。效益：在制造过程中融入主动质量干预 有效和持续的放错机制 广泛覆盖医疗器械产品的各种工艺类型 无纸化生产 构建持续改善的闭环 降低合规风险，快速的计算机系统验证消费品、食品饮料行业之流程工业制造车间MES西门子为包装消费品、食品与饮料以及化工行业提供了流程车间专用的MES功能。提高这类企业的制造效率和灵活性，同时又确保卓越的质量，所有这一切都依赖一个先进的平台和应用程序方法实现。流程车间MES功能包括垂直集成、流程协调、谱系以及涵盖了全体制造流程（如材料接收、生产和材料出站）的生产报告。集成式质量管理可以处理与制造事件无缝关联在一起的质量结果的取样、分析和评估。120西门

247、子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型物料、配方、处方和批管理可靠地确定和跟踪原材料的可变关键性能特征(例如酸度或粘度)以及时间敏感参数(成熟度，保质期)。依靠我们的MES工艺制造和规范管理系统的紧密集成，在管理配方、处方和物料清单(BOM)方面获得效率和准确性。根据供应商差异进行产品和工艺调整，提高最终产品的一致性。流程编排在符合BPMN标准的建模环境中，以图形化工作流方式编制生产流程，包括将批处理任务、操作工任务、自动化系统的动作按照流程要求编制在一起，可根据实际的业务变更快速变化，实现流程逻辑可配置。与车间自动化集成支持与批控制系统或其他自动化控制系统如DCS、PLC无缝集成，支持

248、OPC、TCP/IP等协议。高级事件管理事件驱动的业务逻辑执行，支持来自自动化系统或批控制系统的事件，也支持车间作业层面的事件，无须掌握编程技术，就可以搭建事件处理逻辑。整合了质量抽检与实验室检测对原料、中间产品和最终产品的关键特性进行跟踪监测和测试。将MES与西门子实验室信息管理系统(LIMS)功能整合起来，管理频繁的批次抽样和实验室检测。效益：所有生产作业过程透明化，提高生产运营协同性 实现种类各异的生产作业活动的统一编排 121西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型 作业和物料的完全可追溯性 在生产过程中整合了质量管理 支持多版本的SIMATICBATCH集成 弹性的、模块化的

249、可扩展的解决方案成长型企业智改数转历来是一大难题。一方面，成长型企业的IT部分往往人手少，应用开发周期长，不能匹配快速的业务拓展和需求变化，而个性化开发难度大且费用高。另一方面，传统的标准信息系统不能及时应对不断变化的业务模式，而且企业在此基础上进行个性化定制难度也大费用高，需要大量非标准定制的专业工程服务。西门子主张成长型企业在第三方提供的平台上自主构建或购买MOM应用。在云原生、低代码、容器化、微服务技术逐渐成熟的背景下，这条智改数转的建设路径具有明显的优势：业务人员可轻松上手，适用于所有核心业务场景，能适配所有复杂业务需求，保持应用快速迭代更新。西门子提供低代码的、模块化的和Hybrid

250、SaaS的MOM平台，赋能成长型企业核心生产环节智改数转基础能力，牵手生态伙伴提供专业的行业应用，同时为企业快速自建个性化应用提供低代码工具，帮助成长型企业打造制造运营全链路的管理系统。5.小结参考文献：1 余娜.张新红:“小快轻准”数字化平台服务将走向低代码专家谈企业数字化转型“链时代”EB/OL.中国工业报:https:/ 前瞻产业研究院，氘云.专精特新企业数字化水平白皮书R.2022.3 陆岷峰.“专精特新”群体生态分析：中小企业高质量发展路径研究J.武汉商学院学报,2022,36(04):65-72.4 Garnter.TopStrategicTechnologyTrendsfor20

251、2212TrendsShapingtheFutureofDigitalBusinessR.Gartner,2022.5 DennisBrandl.MESAMOMCapabilityMaturityModelR.MESA,2016.122西门子数字化工业软件白皮书 成长型企业数字化转型特别感谢李志明先生，邱楚群先生和戚峰博士在本白皮书评审过程中给予中肯的意见和建议，感谢林汉德先生在前期策划给予指导，感谢赵岳辉先生，陈建先生，陈鸿滔先生，杨冬青女士和刘印章先生在成长型企业业务开发经验分享。作者团队主题 作者序言邱楚群全球销售副总裁西门子数字主线赋能，加速成长型企业数字化转型高岩松区域业务技术总监西

252、门子解决方案重塑成长型企业产品设计刘其荣渠道培训技术总监工业电气设计赋能多学科协同研发胡小康资深方案顾问仿真技术驱动成长型企业研发创新吴成涛、刘文东仿真产品经理自动化产品设计加速成长型企业研发张怡飞技术顾问工业设备快速产品开发平台张劲、赵金标技术顾问成长型企业赢在虚拟制造仿真黄恺售前方案顾问成长型企业制造利器-三维数控加工仿真卢汉彪资深技术顾问增材制造赋予产品更多创新的可能张振亚资深技术顾问“小快轻准”之轻量化MOM是成长型制造企业疫后恢复的关键范立新OpcenterMOM产品总监岳磊OpcenterMES产品经理西门子数字化工业软件 通过西门子Xcelerator 开放式数字商业平台的软件、硬件和服务，帮助各规模企业实现数字化转型。西门子数字化工业软件和全面的数字孪生可助力企业优化设计、工程与制造流程，将创新想法变为可持续的产品，从芯片到系统，从产品到制造，跨越各个行业，创造数字价值。关注【西门子数字化工业软件】微信公众号 2023 Siemens。可在此处查看相关西门子商标列表。其他商标属于其各自持有方。联系我们：400-120-0052(工作时间：9:00-17:30)