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從虛擬空間到外域空間

無(wú)論是太空車(chē)，還是乘用車(chē)、美洲杯帆船、F1賽車(chē)，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(mén)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(wù)向數字化轉型，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(mèng)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(xiàn)航行、往返運送人員和物品時(shí)，它面臨的不僅僅只是超過(guò)17, 000英里（25馬赫）時(shí)速的挑戰，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(shí)，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(guò)程成為一次非常特殊的材料壓力測試。

為確保“追夢(mèng)者號”能夠應對上述種種挑戰，無(wú)論是制造材料，還是結構工程計算，都必須準確無(wú)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(shí)際制造和*飛行之前，必須對飛船的發(fā)射、飛行和著(zhù)陸進(jìn)行數千次的模擬。太空環(huán)境復雜嚴苛，容不得半點(diǎn)差池。“追夢(mèng)者號”的開(kāi)發(fā)和模擬過(guò)程有著(zhù)勃勃雄心，卻也是費時(shí)費力的。

至關(guān)重要的軟件

內華達山脈公司（SNC）的航天系統部，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(guò)25年的經(jīng)驗，為420余次航天任務(wù)提供支持，交付了4,000件產(chǎn)品，從未有過(guò)失誤。其中有70多次任務(wù)是受美國國家航空航天局（NASA）之托。換句話(huà)說(shuō)，SNC是失重的太空領(lǐng)域的重量級選手。事無(wú)巨細，一律遵循嚴格標準，這是SNC航天系統部對其合作伙伴的要求。針對“追夢(mèng)者號”任務(wù)，SNC專(zhuān)門(mén)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(mèng)之隊”，其中就包括了西門(mén)子PLM。

“追夢(mèng)者號”要能夠承受3000華氏度以上的高溫。

利用Teamcenter協(xié)作平臺和數據骨干網(wǎng)絡(luò )，西門(mén)子PLM軟件帶來(lái)了一個(gè)創(chuàng )新系統，通過(guò)該系統，制造商可以快速整合來(lái)自復雜產(chǎn)品的海量數據，并對數據進(jìn)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(kāi)展工作，需要協(xié)調不同的方案。盡管聽(tīng)上去很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上這種環(huán)境發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用：如果工程師能將所有數據整合到一個(gè)系統中，那么就無(wú)需花時(shí)間不斷地上傳、下載、剪切、插入和發(fā)送數據了。對于“追夢(mèng)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(wù)，要確保成功完成任務(wù)，擁有統一可靠的數據來(lái)源至關(guān)重要。SNC航天系統部從西門(mén)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，即NX TM平臺，該平臺已極大地推動(dòng)了“追夢(mèng)者”號的研發(fā)進(jìn)程。

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

“對創(chuàng )新內容帶來(lái)變革的力量，也會(huì )促使創(chuàng )新方式發(fā)生變革。高級機器人、3D打印、知識自動(dòng)化，這些都是聰明地運用創(chuàng )新的方向。它們的共同點(diǎn)是都由數字化所驅動(dòng)。制造商們利用數字化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng )新的程度，將決定數字化為他們帶來(lái)的全新業(yè)務(wù)機遇有多大。” 西門(mén)子PLM軟件*執行官兼總裁Chuck Grindstaff指出。在過(guò)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，變身數字化企業(yè)，將在競爭中贏(yíng)得地位。西門(mén)子PLM軟件清晰呈現了如何實(shí)現這一點(diǎn)—— 通過(guò)幫助各行各業(yè)的制造商優(yōu)化數字化企業(yè)，把贏(yíng)得競爭優(yōu)勢所需要的創(chuàng )新變?yōu)楝F實(shí)。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(kāi)發(fā)過(guò)程中，利用數字化雙胞胎，來(lái)部分實(shí)現產(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(jìn)行全面測試?；鹦翘綔y車(chē)“好奇號”就是這樣一個(gè)例子。自2012年開(kāi)始，這艘探測車(chē)就一直在火星上服役，但是在這一切發(fā)生之前，它經(jīng)過(guò)了數千次的模擬測試。American Axle是另外一個(gè)例子。這家美國汽車(chē)零部件供應商通過(guò)數字化雙胞胎，成功降低了汽車(chē)行駛的噪音和震動(dòng)，并將每年的保修成本降低20%-30%。

大多數走在創(chuàng )新前沿的西門(mén)子客戶(hù)都已經(jīng)開(kāi)始向數字化企業(yè)轉型。而新近出現的趨勢是，數字化轉型已經(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(chǎng)的地位，同時(shí)促進(jìn)銷(xiāo)量倍增。隨著(zhù)瑪莎拉蒂的產(chǎn)量增長(cháng)，維護其高品質(zhì)豪華汽車(chē)制造商的品牌形象和質(zhì)量至關(guān)重要。為此，Ghibli的整個(gè)產(chǎn)品生命周期都配備了強大的西門(mén)子產(chǎn)品：用Teamcenter作為其協(xié)調平臺和數據骨干，用NX支持高級設計，用Tecnomatix進(jìn)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)調平臺和數據骨干，用NX支持高級設計，用Tecnomatix進(jìn)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(chē)市場(chǎng)的地位，同時(shí)促進(jìn)銷(xiāo)量倍增。

Ghibli的整個(gè)產(chǎn)品生命周期，*通過(guò)Teamcenter進(jìn)行管理。

示范工廠(chǎng)

為了給客戶(hù)提供切實(shí)的創(chuàng )新成果，西門(mén)子自身也設立了數字化工廠(chǎng)：安貝格電子設備制造工廠(chǎng)（EWA）和位于中國成都的姊妹工廠(chǎng)西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地（SEWC）。這兩家工廠(chǎng)是西門(mén)子PLM軟件的應用*。這兩家工廠(chǎng)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(shuō)，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(chǎng)，可以對每件產(chǎn)品進(jìn)行詳細的產(chǎn)品生命周期追蹤。每天將生成大約5千萬(wàn)條流程信息，并進(jìn)入工廠(chǎng)的Simatic IT制造執行系統。所有的生產(chǎn)規則和流程，均由軟件來(lái)定義。這樣，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程由始至終都在虛擬層面進(jìn)行記錄和控制，并且與研發(fā)部門(mén)聯(lián)系緊密。的Simatic改進(jìn)數據，將直接反饋到使用NX和Teamcenter軟件解決方案的制造過(guò)程中。

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

“西門(mén)子是一家在整個(gè)產(chǎn)品和生產(chǎn)生命周期中，全面實(shí)現數字化的公司。我們吸取安貝格工廠(chǎng)的經(jīng)驗，然后幫助客戶(hù)推動(dòng)他們自身的創(chuàng )新。” Grindstaff表示。在虛擬空間中做好萬(wàn)全的準備無(wú)比重要。譬如，美國的機床制造商Kapp Niles采用PLM軟件進(jìn)行虛擬機床制造，然后才真正投產(chǎn)。據Kapp Niles稱(chēng)，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(kāi)發(fā)方案，僅需一周時(shí)間，就能在工作站上完成編程任務(wù)，，而之前則需要三周時(shí)間。

對于“追夢(mèng)者號”，NX軟件解決方案的優(yōu)勢之一體現在它能夠以較低的成本對眾多設計進(jìn)行模擬。因此，這款軟件可以在構建原型機之前，就確定對于這個(gè)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(lái)保護飛船，以應對飛船在返回大氣層時(shí)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(mèng)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(jìn)行創(chuàng )新型帆
船開(kāi)發(fā)，旨在將美洲杯帶回英國。西門(mén)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定性之間的平衡。

PLM軟件還可以幫助人們實(shí)現個(gè)人愿望。比如，帆船比賽領(lǐng)域就有這樣一個(gè)例子，Ben Ainslie Racing (BAR) 船隊致力于開(kāi)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(kāi)發(fā)帆船，他們模擬一系列幾何方案，并進(jìn)行分析和測試，然后找到速度與穩定性間的*平衡。“有了NX以后，我們只需要按一下按鈕，就可以對上百個(gè)幾何體進(jìn)行測試。”BAR船隊技術(shù)總監Andy Claughton指出。對于帆船比賽職業(yè)選手而言，還有一個(gè)益處，就是可以節省大量花在準備程式化的書(shū)面文件的時(shí)間。美洲杯比賽組委會(huì )的規定要求參賽隊伍記錄帆船上每個(gè)組件的歷史信息，包括其構成材料、產(chǎn)地和制造商?，F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(gè)軟件，甚至在后時(shí)刻仍可對帆船加以改進(jìn)：在激烈比賽的過(guò)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(lái)就沒(méi)有成品車(chē)之說(shuō)。一部賽車(chē)就是
一個(gè)不斷改進(jìn)的原型車(chē)，每周都要經(jīng)歷多達1,000處
的設計改動(dòng)，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：“這種數字化規劃代表的正是未來(lái)創(chuàng )新。如果你只是有了創(chuàng )新的點(diǎn)子，這還不夠，你還需要知道如何實(shí)現這個(gè)想法。對于所有用戶(hù)而言，要實(shí)現自己的創(chuàng )新想法，你必須能在正確的時(shí)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(huì )持續地自我優(yōu)化。“模型需要知道它們必須滿(mǎn)足什么樣的要求，以及如何滿(mǎn)足這些要求。它們需要知道自己是一個(gè)復雜系統中的組成部分，在這個(gè)系統中與其他組件彼此相連。” 他解釋道。在一級方程式賽車(chē)領(lǐng)域，從來(lái)就沒(méi)有成品車(chē)之說(shuō)。一部賽車(chē)就是一個(gè)不斷改進(jìn)的原型，每周都要經(jīng)歷多達1,000處的設計改動(dòng)，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(chē)隊，就是依賴(lài)西門(mén)子PLM提供的數字化系統，設計新組件，對組件進(jìn)行虛擬測試，規劃生產(chǎn)，然后將組件安裝到賽車(chē)上。

與F1車(chē)手在賽車(chē)中承受的巨大作用力相比，乘坐“追夢(mèng)者號”的航行體驗無(wú)疑會(huì )更愜意。研發(fā)人員在虛擬空間中研發(fā)出特殊的結構，可以將乘客及搭載物品在飛船返回地球大氣層時(shí)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(guò)山車(chē)時(shí)的三分之一 ——當您想到這場(chǎng)太空之旅，肇始于地面上的一家數字化企業(yè)時(shí)，該是多么令人驚訝！