制造業(yè)的變化比以往來得更加迅速，大家可以看到全球制造業(yè)全球化的競爭在不斷加劇,同時客戶對于產品的需求速度越來越快，也就是說產品投放到市場的時間越來越短，這些變化都讓制造行業(yè)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

1 通往“工業(yè)4.0”之路

圖1 國家經濟與制造業(yè)面臨的大趨勢

　　 圖1是由于國家經濟形勢變化和制造業(yè)發(fā)展的轉型，制造業(yè)正在面臨全球化的競爭，同時中國的人口紅利在慢慢消失，城市化進程越來越明顯，包括環(huán)境和氣侯的變化，都引起了制造業(yè)的一些挑戰(zhàn)，所以中國政府、美國政府、德國政府都針對制造業(yè)提出了不同的目標和要求。

圖2 工業(yè)4.0之路

　　 在通往工業(yè)4.0的發(fā)展之路上，最初人們將電子技術引入到自動化，同時將模塊化技術、IT支持的自動化技術引用到生產，發(fā)展到今天，也就是現在工業(yè)3.0的時代，西門子推動的軟系統(tǒng)，實現了整個生產過程的集成和優(yōu)化，可見西門子既是工業(yè)4.0的倡導者也是引領者，現在可以看到，西門子在德國已經處于3.0的末期，邁入4.0的狀態(tài)。未來，制造業(yè)會和互聯(lián)網融合，進行智能優(yōu)化。

2 工業(yè)4.0——基于信息物理融合系統(tǒng)的生產

　　 什么是工業(yè)4.0？就是基于信息的物理融合系統(tǒng)。這里面有兩個要素，第一要素是產品，產品必須是智能化的產品，即包含和生產技術相關的要素。第二要素是企業(yè)必須有自主的生產設備，如數控設備，可以聯(lián)入互聯(lián)網的設備，對于之前的生產狀態(tài)進行智能調整，把這個要素整合在一起就是企業(yè)實現工業(yè)4.0的過程。

　　 最好的例子是汽車行業(yè)，汽車業(yè)是工業(yè)4.0最前端的行業(yè)，汽車制造從產品的最初設計就全部采用數字化理念，實現每一個產品記錄制造過程中所有的信息；之后產品進入生產規(guī)劃和產線調整，這中間會運用軟件進行虛擬制造和虛擬仿真，將信息傳遞到產線上，進而驅動生產工程，同時產線還可以根據汽車的升級換代進行不斷的調整，這個過程實際上就是工業(yè)4.0的具體實施步驟。

在工業(yè)4.0實施過程中，西門子正致力于提供一個讓所有的人在正確的時間作出正確決策的環(huán)境，從西門子戰(zhàn)略來講，它提供的是智能化的產品和生產生命周期，包括三方面的內容：第一，合并虛擬世界和現實世界；第二，為產品的生命周期建立數字化平臺；第三，在產品的生命周期之間共享知識。可以理解為運用西門子的工業(yè)軟件進行產品的設計、模擬制造以及分析；同時也可以將模擬的結果，包括數控設備的程序傳輸到互聯(lián)網的上進行真實加工。這樣的做法提高了產品面向市場的速度，同時提高產品的質量。

    從西門子工業(yè)自動化來講，涵蓋的領域非常廣泛，從日常消費品到航空航天，無論是最前端的產品設計和開發(fā)，還是后端的制造，西門子都可以提供完善的支持。西門子有很多工業(yè)軟件以及自動化的工業(yè)系統(tǒng)，還有很多傳感器和通訊設備。特別是在工業(yè)軟件方面，西門子家族軟件眾多，在產品上有Tecnomatix等，給用戶提供全新的體驗。

3 中國制造業(yè)現狀主體：各自獨立體系

圖4 中國制造業(yè)現狀

　　 目前中國的制造業(yè)現狀是什么？我們主要的制造業(yè)還沒有真正實現工業(yè)3.0，很多企業(yè)雖然已經模塊化了，但各自還是獨立的體系，并沒有很好的承載平臺，將數據共享，達到智能化加工的過程。例如，企業(yè)從事加工或者制作會涉及五大因素：加工軟件、控制系統(tǒng)、機床設備、刀具以及人員的編程經驗。

圖5 零件的加工

　　 圖5是一個類似葉片零件的加工，加工時希望按照非常好的加工軌跡。透過軟件進行虛擬觀察時發(fā)現，會生產出不良品，那需要分析判斷問題產生的原因。當然解決這個問題的方法有很多，如可以通過軟件調整，把占位點進行優(yōu)化處理，還可以從設計端解決，但是想用最經濟高效的方法解決，就需要把企業(yè)的數據融合在一個平臺當中。

4 聯(lián)宏公司攜手西門子，一起邁向工業(yè)4.0

　　 在邁向工業(yè)4.0的道路上，西門子不僅打造了工藝規(guī)劃和生產環(huán)境體系，還和上海聯(lián)宏創(chuàng)能公司聯(lián)手：第一可幫助企業(yè)搭建制造資源平臺庫，讓所有的環(huán)節(jié)都可集中在此平臺上展現；第二還可以建立仿真體系，小到對于一個零件加工的模擬仿真，大到機器人融合的模擬仿真；第三對于數控程序傳輸及管理系統(tǒng)，后端的質量檢測和管理系統(tǒng)，可以進行制造產品進行實時的監(jiān)控和管控；第四針對結構化工藝可以實現制造數據精細化管理；第五可以對制造服務系統(tǒng)有一個很好的支持，可以從西門子的數據平臺中提取大量的數據，支持其他的服務制造體系。

　　工業(yè)4.0可能會用到很多智能設備，當然還會有一些人員參與操作，這方面西門子提供了場景的模擬仿真。同時我們也支持各種復雜設備和工業(yè)機器人的應用，若企業(yè)購買高智能的設備，如高級機器人，這些關鍵技術可直接在車間里進行智能化布局，同時分析折價設備的可制造性，并進行優(yōu)化和驗證。如圖6就是利用軟件實施的一個智能生產線的規(guī)劃和仿真的實例，包括兩臺機器人、三個CNC機床和一臺CMM檢測，制造前可以進行快速模擬和仿真，并且生成設備的驅動程序，然后輸送到設備上。同時可以看到，對于一些關鍵的工序規(guī)劃和仿真，如工藝機器人可以做比較復雜的打磨，先進行實時模擬，傳輸到現場就可確保一次性成功。另外有多臺數控設備也可進行優(yōu)化仿真。

圖6 生產制造線規(guī)劃和仿真實例