PLM 的数字孪生提供制造的虚拟视图

借助最新的产品生命周期管理 (PLM) 工具，制造商致力于使用 Digital Thread 加速开发，这是一套集成的 CAD/CAM/CAE 和 cPDM（协作产品数据管理）解决方案，将制造流程的新数字孪生结合在一起。在工业物联网 (IIoT) 时代，随着工厂车间的机器比以往任何时候都更加紧密地联系在一起，PLM 中的工程应用与硬币的数据管理方面变得更加紧密地交织在一起，从而实现了大型企业之间更快、更轻松的通信。全球制造组织。

根据市场研究机构 CIMdata Inc.（密歇根州安娜堡）的最新分析，该行业的 PLM 系统正以健康的速度增长，该公司在 2015 年对 PLM 的总体估值接近 390 亿美元。 2015 年，比 2014 年增长 2.8%，”CIMdata 研究部副总裁 Stan Przybylinski 指出。 “以固定汇率计算，2014 年的增长率为 8.2%。”

Przybylinski 说，大多数 PLM 市场领导者的固定货币增长强劲，并且都继续进行战略收购以扩大其投资组合，并在某些情况下进入新市场。 “展望 2020 年，CIMdata 预测 PLM 市场将以 6.3% 的复合年增长率 [CAGR] 增长至 523 亿美元，”Przybylinski 说。

Przybylinski 指出，公司对多种类型的解决方案进行 PLM 投资，包括机械 CAD、模拟和分析、可视化和协作、建筑设计等，这种多样性反映在没有单一类型的供应商主导行业这一事实。 Przybylinski 表示，2015 年，更多供应商产生了代表 PLM 相关投资的可观收入，其中 16 家供应商从工具和 cPDm 领域创造了超过 5 亿美元的 PLM 收入。 “三个解决方案提供商，Dassault Systèmes、PTC 和 Siemens PLM Software，是工具和 cPDm 技术的主要提供商，”他指出，“而其他公司，例如 Autodesk 和 Mentor Graphics，主要是专注于特定领域的工具提供商。整个市场。”

加速产品设计

Siemens PLM 高级副总裁兼首席技术官 Jim Rusk 指出，与一级方程式赛车队的汽车设计师合作，帮助 Siemens PLM Software（德克萨斯州普莱诺）的开发人员了解如何最好地部署赛车手使用的 PLM 系统。 “我们可以向他们学习。他们争先恐后地为他们的团队提供最好的组件，”他说。 “这确实是一个非常动态的环境——他们的竞争对手也在做同样的事情。”

加速产品迭代使西门子能够了解如何最好地帮助一级方程式赛车队以及红牛队的飞机比赛。西门子最近宣布，其软件在过去三年中一直用于帮助 Land Rover BAR (Ben Ainslie Racing) 设计、评估、验证和按时按预算生产英国的美洲杯级 (ACC) 双体船。

经过 85,000 多个小时的设计和建造，最终造就了一艘 15 米的船，其中包括 1200 米的电子和电气电缆，连接 190 个传感器和四个摄像机。该团队与 Siemens 合作，成功地管理了其雄心勃勃的计划，使用 PLM 集成软件环境将多个学科无缝地结合在一起。西门子和路虎 BAR 于 2 月在百慕大岛举行的仪式上将“丽塔”双体船命名为“Rita”双体船，旨在将美洲杯带回 1851 年的起点。

“西门子的软件技术使我们能够在整个设计和建造过程中模拟、分析和测试设计解决方案，”Land Rover BAR 首席技术官 Andy Claughton 说。 “使用这个软件节省了时间，让我们能够继续改进比赛，我们希望在比赛历史上第一次将杯赛带回英国。”

Land Rover BAR 的赛车队选择了西门子解决方案，采用集成虚拟环境进行数字建模和仿真。 Land Rover BAR 使用 Siemens NX 进行产品设计、Teamcenter 数据管理软件、用于复合材料工程的 Fibersim 软件组合和 Siemens 的 Simcenter 软件组合，包括用于有限元分析 (FEA) 和计算流体动力学 (CFD) 的 Femap 和 Star CCM+ 软件分析。

“他们争先恐后地为他们的团队提供最好的组件一周。这确实是一个非常动态的环境——他们的竞争对手也在做同样的事情。”

创建最快、最高效的设计环境是赛车队的关键——无论是在陆地、空中还是海上。 Rusk 指出，NASCAR 团队的运作方式与一级方程式模型类似，需要快速设计和高精度组件，这些组件通常使用特殊材料制造，包括采用增材制造工艺制成的先进复合材料。

“我们在美国也看到了这一点，那里有许多 NASCAR 团队在做类似的工作。他们经历了同样的事情，为下一场比赛做准备，”Rusk 说。 “我们还在大型全球制造公司中进行了非常大规模的部署。”

推动这些发展需要先进的系统工程，寻找最快、最有效的方法来开发创新产品设计。 “公司在他们的设计中说‘我们希望越来越早’，”Rusk 说，“我们提供详细的设计模拟和这些流程的管理。

“PLM 的更大定义是我们如何在设计周期的早期帮助公司。他们想知道产品在设计上的表现如何。我们利用大量的前期知识来做到这一点，为他们提供了很好的灵活协作方式。”他指出，帮助设计人员的重要元素包括 Siemens Teamcenter 中添加的新架构图功能和其他仿真功能，例如西门子几年前收购的 LMS，增加了 Image Lab，为用户提供了针对现实世界场景所需的测试。西门子最近还收购了 CD-adapco，其中包括用于高级 3D 热模拟的 CCM+ 软件。 Rusk 说：“这确实是一款可扩展性很好的产品，”他指出，CCM+ 用于航空航天的亚音速和音速流动，以及用于内燃机的空气燃料混合。

调用数字孪生

几乎所有 PLM 开发人员都在产品开发软件战略中强调了这种数字孪生概念，以及许多其他元素，包括协作产品设计和开发功能的持续扩展。

达索系统（巴黎）的 3DExperience 平台和相关品牌应用程序支持的主要趋势包括客户驱动的开发、虚拟体验模拟/测试/优化、基于模型的企业、软件即服务 (SaaS) 的云部署)、数据驱动的应用程序、数字线程、数字孪生和虚拟孪生、大数据、物联网、基于浏览器的无插件应用程序、仪表板和小部件，以及具有 PLM 分析的商业智能，Dassault Systèmes Delmia 副总裁 Eric Green 指出用户体验和宣传。

“由于流程和系统的不连续性，创新效率经常受到跨学科和职能的多次交接的阻碍，导致时间延长和返工，”格林说。 “老一代的电子 PLM 系统将孤岛连接在一起，而在数字平台中，孤岛被消除了。”达索于 2008 年推出的 V6 数字架构定义了一个通用数据模型，跨 CATIA 用于设计、Simulia 用于仿真、Delmia 用于制造和 Enovia 用于治理应用程序，Green 说，允许用户在线连接到单个数字定义并在实时。

数据扩散使每家企业都依赖于数据，每家企业都需要转变其方法，使其成为数据驱动和分析驱动的，以确保每项业务决策都能最大限度地提高全球绩效，格林说。他说，当今业务面临的挑战既是如何处理数据混乱和新信息源的扩散，又是如何确保每个业务决策都基于这种数据混乱。

“这就是为什么自助分析可以在公司的各个层面实施数据治理，让每个业务用户能够分析不同的数据源并在没有任何 IT 支持的情况下执行他们自己的分析，”格林说。 “业务用户主要依靠 IT 团队提供新的分析视图，这使得对新信息的响应速度缓慢且无效。此外，他们利用 Excel 来修改数据并构建仅提供一部分现实的报告；没有单一的事实来源。”

他说，通过提供自助分析，用户能够加快创建新视图的周期，每个业务用户都可以拖放框来构建基于或直接链接到信息系统的新视图。

Green 表示，制造新技术的出现正在利用 PLM 技术的进步，特别是在新材料和增材制造工艺领域。 “增材制造带来的经济收益是巨大的，设计的变化更为显着，”格林说。 “增材制造允许创建全新类型的零件和产品。可以这么说，设计师将有空白的绘图板，让他们问，“在理想的世界中，这部分应该是什么样子？”设计师发现自然界中的有机形状有时比笨重的工业形状更好，更流线型- 过去盛行的样式。

“这种‘生成式功能设计’推动了体验经济，并将彻底改变制造业，要求制造商重新设计生产和工艺规划以及材料工程的实施方式，”格林说。 “拥有支持这种新思维方式的能力，从材料科学到 3D 设计、模拟和增材制造运营，可以帮助公司实现业务转型。”

在流程中集成 PLM

Aras Innovator PLM 平台开发商 Aras Corp. (Andover, MA) 产品营销总监 Doug Macdonald 指出，随着 IIoT 的出现，拥有复杂产品的公司正在寻找更好的方法来整合其制造业务。但是，在当今断开连接的系统中，编写和协调 MBOM、流程计划和工作说明，并确保与不断发展的产品设计同步可能既耗时又容易出错。

他指出，当集成制造流程规划 (MPP) 并能够无缝跟踪制造数据和流程时，制造商可以获得竞争优势。 “关键是要利用一个 PLM 平台，该平台支持图形化和并发流程计划、MBOM [制造物料清单] 和工作说明编写以及实时自动 EBOM/MBOM [电子 BOM/MBOM] 对账。”

Aras 的一些新功能通过集成 PLM 和 MPP 的新功能解决了这些挑战。这些新功能包括版本控制的流程计划，详细说明操作、步骤、消耗的部件、使用的资源、技能、参考的文档；并行创作视觉丰富的电子工作说明；使用拖放编辑从 EBOM 派生的受版本控制的 MBOM；并发工艺计划和 MBOM 创建；自动 EBOM/MBOM 对账以及特定工厂的 MBOM 和流程计划。

Aras 引用了数字制造与设计创新研究所 (DMDII；芝加哥) 的研究，该研究显示 81% 的企业承认制造业的数字化转型是其未来竞争力的关键要素，但只有 14% 的企业表示他们今天已充分配备了必要的技术和专业知识。 Aras MPP 构建在一个灵活、可扩展和可升级的单一平台上，并为 EBOM、配置和变更管理、需求、质量和其他领域提供连接功能。 Aras MPP 还旨在与现有的 ERP、MES 和传统 PDM 环境集成，以在现有企业系统之上提供这些新的流程功能。通过将 Aras 平台与现有系统分层，大型企业可以避免“淘汰和替换”方法的风险和破坏，并更快地推动数字化转型。

“我们认为，跨越产品开发和制造工程的流程是工业 4.0 或物联网正常工作必须预先解决的必要基础，”Aras 首席执行官 Peter Schroer 说。 “工厂遍布世界各地的公司需要一种更好的方式来更快地推动转型，这就是为什么您可以使用我们的平台覆盖现有的传统并立即获得直接支持您的战略的新功能。”