PLM 对互联制造业的承诺

新版本增加了云版本、模拟、增强现实/虚拟现实和添加剂产品，同时展望制造业的 IIoT 未来

复杂性在当今的组件设计和制造过程中无处不在。在最新的产品生命周期管理 (PLM) 软件中，制造商获得了更多选择，并添加了新功能，以帮助通过增强现实 (VR) 和虚拟现实 (VR) 等技术实现制造流程的可视化。这些功能使制造商能够利用工业物联网 (IIoT) 和工业 4.0 处理日益复杂的设计，帮助他们在早期阶段验证日益复杂的产品开发，从而节省时间和制造成本。

制造商的 PLM 产品组合包括产品数据管理 (PDM) 应用程序以及用于数字设计、制造和可视化功能的全系列 CAD/CAM/CAE。包括 Siemens PLM Software（德克萨斯州普莱诺）、Dassault Systèmes（巴黎）和 PTC（马萨诸塞州尼德姆）在内的主要开发商都包括全系列的 PLM 工具，但包括 Aras Corp.（马萨诸塞州安多弗）在内的一些开发商也提供PDM 特定工具，包括广泛的 CAD 集成和支持，但不包括传统的独立 CAD/CAM/CAE 系统。许多但并非所有 PLM 产品都具有纯云版本，或者像 Aras 一样在本地和基于云的解决方案中都可用。 PLM 还包括关键的数字制造工具，允许制造商在最终确定工厂设计之前布置工厂车间设备并测试工厂车间流程。最近，开发人员添加了模块或单独的应用程序，将其范围扩展到增材制造 (AM) 领域。

可视化制造过程

随着行业向 IIoT 迈进，加速产品开发流程并使用更快、更好和更准确的信息改进它们是 PLM 的重要目标。 PTC PLM 解决方案管理副总裁 Francois Lamy 表示，设计审查中的增强现实正在发挥作用。

“随着团队变得更加全球化，有时很难让每个人都参与及时审查产品设计，收集审查所需的所有信息，并为未来的行动收集反馈，”拉米观察到。 “使用增强现实 (AR)，团队成员可以在世界任何地方对产品设计进行可视化、交互并提供反馈。 AR 使利益相关者可以与产品的 3D 模型进行交互，例如在其周围走动并查看模型的不同状态——包括进入模型本身。”

通过收购 Thingworx IoT 应用程序（2013 年）和 Vuforia AR 平台（2015 年），PTC 一直在稳步构建面向工业 4.0 时代的支持 AR 的 PLM 产品组合。

“为了充分满足客户的期望，制造商需要改变他们的产品开发流程，以了解和利用来自现场产品的数据，”拉米说。 “随着产品变得越来越复杂，在 CAD 图纸上记录产品信息不再会影响它。制造商需要在产品开发过程中变得更有条理。”

他补充说，拥有一个全面的 PLM 系统为利用物联网功能奠定了坚实的基础。 “通过将所有产品信息整合到单一视图的数字产品定义中，组织可以确保利益相关者都能访问最准确、最新的产品信息，”他说。 “借助 PLM 系统，所有信息都被简化为单一的物料清单 [BOM] 列表格式。”

Dassault Systèmes 的 Enovia 品牌营销副总裁 Garth Coleman 补充说，客户正在寻找解决方案来应对系统日益复杂的问题、个性化解决方案的推动以及更快交付给客户的需求。 “与此同时，他们需要加速创新并降低成本。因此，公司正在寻求实施产品创新平台，以实现企业数字化转型。

Coleman 补充说：“我们看到了对希望实现云部署价值的公司的极大兴趣。” “使用云就绪解决方案，公司可以向内部和外部利益相关者开放企业，他们可以随时随地参与协作，同时具有灵活性和可扩展性，可以随心所欲地发展。”

Coleman 表示，人们对通过 AM 等技术增加价值以及增强现实表现出了极大的兴趣。 “我们在威奇托的 3DExperience 中心是 WSU [威奇托州立大学] 和 NIAR [国家航空研究所] 的合作项目，于去年开业，我们有来自各行各业的公司参观，看看他们如何整合和利用最新技术作为他们数字化转型的一部分，”他说。 “这种合作的一个例子是研究和学习混合 MRAM [多机器人制造先进制造] 单元如何灵活地集成不同的技术，如 VR/AR、物联网和机器学习，以帮助公司以最大的生产敏捷性建造未来的工厂。”

打破复杂性

复杂的产品和系统可以挑战当今最聪明的工程师，行业需要更多创造性的解决方案来帮助应对这种日益增加的复杂性，这通常是由于 IIoT 产品中固有的高级软件。

Aras 战略高级副总裁 Marc Lind 指出：“传统上，CAD 方面的重要性不成比例。” “我们从 PLM 的角度开始，使跨平台功能能够开发复杂的产品。如今，它更多地是关于智能互联产品，您可以在其中看到系统的系统。”

他补充说，这些互联产品可以是汽车零部件或航空航天部件中的软件和电子产品，它们需要像 Aras Innovator 这样能够处理跨平台兼容性的 PLM 系统。 “在电子方面，[汽车中的]线束与其他方面相同，甚至更多。”林德说，连通性是关键。 “您从西门子的举动中看到的，它们直接融入了创作环境。我们专注于流程层面，即启用跨职能、跨学科的能力，并且我们正在开展现场服务。

“我们与 CAD 无关，”Lind 补充道。 “我们从公司拥有许多不同 CAD 工具的角度出发，他们将能够将这些工具整合在一起，并通过数字孪生进入工厂并投入运营。

Lind 说，智能互联产品的复杂性呈指数级增长。 “产品没有能力处理这个问题。真正归根结底的是，大大小小的公司都被打乱了，”他补充道。

1 月，Aras 宣布已从 Infospectrum 收购了 Impresa 维护、维修和大修 (MRO) 软件业务，Aras 表示该业务将提供一套互补的 MRO 功能，以帮助制造商对复杂产品的开发和维护进行数字化转型。该交易使 Aras 能够在单一平台上交付 PLM 和 MRO，并将数字线程扩展到该领域。

Aras 最近宣布，德国汽车制造商宝马集团正在实施 Aras PLM 平台作为其测试数据管理的支柱。该系统将支持汽车制造商在开发的各个阶段对车辆测试和测试结果进行规划、调度、执行和记录。据 Aras 介绍，Aras 系统可实现结果的可追溯性，并将在量产车辆的开发中发挥重要作用。

添加 EDA、衍生式设计和增材制造

在过去几年中，Siemens PLM 极大地扩展了其电子设计自动化 (EDA) 仿真产品组合的广度，于 2016 年 11 月以 45 亿美元收购了电子 CAD/CAM 开发商 Mentor Graphics，最近又收购了 Solido Design Automation Inc.（萨斯卡通， SK) 的金额不详。西门子去年秋天发布了其 Simcenter CAE 仿真软件产品组合的更新，与该公司新的 NX 12 CAD/CAM 更新（包括增材制造模块）几乎同时。

“我们看到客户反馈了许多关键信息。首先，产品中嵌入式电子和软件的持续扩展比以往任何时候都快；曾经将自己归类为机械工程的公司现在发现自己不得不在集成系统主导的世界中竞争，”NX 产品营销高级总监 Paul Brown 说。 “作为 PLM 工具的供应商，我们必须满足这些需求。”

布朗补充说，制造商正在扩大对增材制造的使用，公司希望改进产品以提高性能、减少零件数量或减轻重量。 “这不仅仅是一个制造问题。这是我们必须在从设计到机器的整个生命周期中解决的问题，”他说。

Brown 指出，最新的 NX 工具利用了西门子的融合建模。新的 NX 12 包含新工具，可扩展衍生式设计领域的功能，以融合建模等解决方案和拓扑优化等技术的使用为基础。

“在 NX 产品线中，我们继续提供新的解决方案，例如我们的融合建模技术，使公司能够使用新的建模技术比以往更快地创建复杂的设计。收敛建模还可以帮助使用逆向工程方法进行设计的公司消除将数据转换为可用形式以供下游应用程序处理的耗时元素，”Brown 说。

“生成式建模技术正被我们的客户所接受和期待，让系统帮助提出可以迭代的设计问题的解决方案。利用桌面上不断增长的计算能力来探索更多的设计替代方案，工程师可以采用新的解决方案来解决他们的设计问题，”他补充道。

增材制造的使用增加还使工程师能够在设计中寻找新的解决方案，使用晶格型结构改善轻量化等方法，或减少零件数量并在以更少的材料实现产品目标方面取得收益的新形式根据布朗的说法，诸如减少装配时间之类的事情。 “这些方法与在设计中使用生成技术有关，”他说。

西门子将继续投资增材制造，“无论是从制造支持方面来看，诸如多种材料和纹理等新兴技术，还是在设计方面，都具有格子和支撑结构等功能，”Brown 说。

据西门子称，NX 扩展了 NX 中的新 AM 解决方案，包括新模块、用于 HP Multi Jet Fusion 的 NX AM，该模块已通过 HP 认证并由 Materialise 提供支持，可为 HP Jet Fusion 4200 3D 打印机准备打印作业。据称，NX 模块允许客户在单一软件环境中为 Multi Jet Fusion 打印解决方案开发和管理零件，避免昂贵且耗时的数据转换和第三方工具，并改善从设计到成品的整体工作流程效率。

此外，西门子还在 Simcenter 3D 中开发了用于增材制造工艺仿真的应用程序，该公司称这是帮助制造商通过一次性打印组件实现增材制造工业化的关键工具。这些仿真应用程序是西门子端到端增材制造解决方案不可或缺的一部分。
“增材制造和先进机器人技术等变革性技术为各种规模的制造商获得竞争优势提供了巨大潜力，”Zvi Feuer 说Siemens PLM Software 制造工程软件高级副总裁在一份声明中表示。 “NX 为零件制造商提供了一个集成解决方案，以利用这些强大的技术，创造提高整体业务绩效的能力，并帮助创建一个真正的数字化加工车间。”

让一切顺利

Autodesk Inc.（加利福尼亚州圣拉斐尔）制造和生产行业战略总监 Bob Yancey 指出，PLM 的一个主要问题是如何将其扩展到 PLM 诞生的工程组织之外。 “产品开发不仅仅包含工程，连接从设计到制造生产的数据流对于获得 PLM 的全部价值至关重要，”Yancey 说。 “PLM 帮助制造商确保个人和业务系统接收准确及时的产品开发信息，帮助人们更快地做出更好的决策。”

在整个生命周期中提高数据保真度和流程性能可以显着缩短整体上市时间，Autodesk 客户报告改进了 50% 甚至更高。例如，自在云中实施 Autodesk PLM 以来，Autodesk Fusion Lifecycle 客户 Mesa Labs 的变更流程已从两周缩短到两天，Yancey 说。 “通过将产品数据与 ERP 系统连接起来，实现了 80% 的改进。在 PLM 之前，Autodesk 客户已报告多达 90% 的制造错误是由于信息缺失或不正确造成的，从而造成质量问题和高废品率。”

Yancey 说，另一位客户 Novacentrix 是一家光子固化解决方案的开发商，他们实施了 Fusion Lifecycle 并看到浪费减少了 84%。他说，度假旅馆和住宅制造商 Willerby 将 NCR 从每月 54 个减少到 6 个，BOM 准确率超过 99%，比 12 个月前提高了 20%。

“错误将继续发生，需要做出改变，但使用 PLM 关闭制造、产品开发和企业业务系统之间的循环可以提高公司的学习能力，”Yancey 指出。 “这种学习基于汇总数据 [事实与神话]，并创造了一个持续改进的环境，并确保最佳执行。”

欧特克专注于将设计与下游制造流程联系起来，Yancey 说，产品仿真和制造仿真都是将设计与制造联系起来的一部分。 “欧特克拥有广泛的设计、仿真、制造和数据管理解决方案组合，并且一直处于使用基于云的解决方案在整个分布式产品开发供应链中更好地将设计与制造连接起来的前沿。云已经改变了游戏规则，使各种规模的制造商都可以实现 PLM，消除技术和资源障碍，并通过网络浏览器在世界任何地方提供安全、互联的实时协作。”

Yancey 说，随着 AM、工业 4.0 和物联网、机器学习和人工智能等新兴技术的出现，PLM 的性质和它需要交付的内容正在发生变化。 “PLM 需要超越仅仅归档数据，而是分析数据、从数据中学习以及从数据中[提取] 预测趋势，以利用产品开发过程中现在或将要存在的大量信息。”

航空零部件制造商及 PTC Windchill PLM 软件用户 Elite Aerospace Group (EAG; Irvine, CA) 的 PLM 总监 Stuart Weiler 指出，PLM 最初主要专注于产品数据管理，但随着 AR 的使用，其作用正在扩大. Weiler 最近在一篇题为“PLM，增强现实锐化尖​​端”的文章中谈到了这个主题，制造工程 ，2017 年 3 月。

“我会说最初它只是关于 PDM，”Weiler 说。 “随着时间的推移，[PLM] 已成为唯一的事实来源。但它仍然没有按照它需要的方式集成。”

他说，随着越来越多的制造商使用最新的开放标准，例如 STEP 242，PLM 集成变得越来越容易。 “展望未来，会有很多人使用它——STEP 242 将成为公认的标准。大多数 CAD 系统都可以很好地使用它。”

诸如带有 PLM 的 AR 等较新的工具对全球运营中偏远地区的用户来说是一个福音。 “每个人都需要访问这些信息，”韦勒说。 “PTC 拥有 [Thingworks] Navigate，您不必了解 PLM。您可以在任何地方访问它，这确实是我们需要的趋势。”

Navigate 的最新版本 1.6 为用户提供了“一种物联网仪表板。他们称之为混搭，”韦勒补充道。他补充说，该软件就像系统中所有事物的单一窗格，EAG 刚刚开始使用它的一些 AR 功能。

“我们正在使用一点增强现实，”他说。 “我们的目标是开始在工厂车间使用它。”