借力PLM软件驱动工业物联网落地

最新PLM工具助制造商抢占数字化制造协同设计与可视化前沿

融合产品生命周期管理（PLM）工具的数字化制造方案，蕴藏巨大潜力助制造商最终全面释放工业物联网（IIoT）承诺。近年，PLM方案引入高度逼真可视化（含增强现实AR）的新协同虚拟工具，推动制造业更大程度实现IIoT承诺。

最新PLM产品让制造商利用顶级CAD/CAM/CAE与PLM产品数据管理（PDM）工具，日益部署生成式工程、AR可视化等新设计技术，与高度连接、传感器基础的先进自动化设备紧密链接于产品生命周期链。更多本地部署与云PLM方案现可创建数字孪生，精准连接虚拟世界与工厂物理资产。

此外，面向互联制造的产品软件电子化程度提升，强制开发者创造新方式管理固件与电子内容。

数字化转型

仿真在数字化制造转型中扮演关键角色，主要PLM开发商已全面将高级可视化工具纳入PLM工具箱。

“我们开始驱动更多变革性方案为客户创造价值。当然我们在工具与仿真产品有大量投入，”德州Plano西门子PLM软件首席技术官Jim Rusk说，其开发Teamcenter PLM及相关CAD/CAM/CAE产品。“发现客户寻找生成式工程、电子集成方案、如何从物联网引入产品性能数据，真正利用云与协作实现信息流。”

西门子近年多次大规模仿真收购，2016年11月$45亿收购电子设计自动化（EDA）软件商Mentor Graphics。

“无核心底层工具无法做那些事，”Rusk谈自家CAD/CAM/CAE组件。“PLM居核心角色，电子设计自动化是另一关键部分，得益Mentor收购。我们在如何引入方面迈出大步。客户构建产品不仅有海量机械内容，还含电气与软件，故须带来更多解决方案型能力：生成式工程、集成电子、自动驾驶[车辆]。这些皆为我们推进的解决方案关键要素。”

推动数字化转型的还有制造商以新眼光审视运营，愿改变基础业务实践。“我们打交道的所有公司，无一例外，重制造、高科技、生命科学，皆有数字化转型计划，真正试图根本改变运营方式、重新思考如何向客户交付价值，”Aras Corp.高级副总裁Marc Lind说，马萨诸塞Andover，开发Aras Innovator PLM软件。

“所有公司都有紧迫感迫使业务与运营深度变革。所以不只是技术，而是做生意的方式，”Lind指出。“商业趋势背景下，意味着明天的数字化流程今日不存在，”Lind说。“无开箱即用软件能满足不存在且正涌现的流程与需求。”

视公司而定，转型呈现不同形式结构，Lind补充。“我们与其紧密合作，重新思考流程一直到他们已知、试图达成、[如何]比五年项目快得多地达成。”

数字技术赋能虚拟体验，驱动产业复兴，以全新方式——真实与虚拟——发明、学习、生产、交易，震动社会各界，Dassault Systèmes Enovia营销副总裁Garth Coleman说，马萨诸塞Waltham与法国Vélizy-Villacoublay。

“全球制造实验室里，任何人几小时内能创建智能连接物体，”他说。“初创企业颠覆整个行业，实体老牌企业以服务驱动新商业模式重塑自我。OEM与供应商工程深度数字连接，转型供应链为价值网络。发生的远超‘数字化转型’概念所能解释。”

虚拟世界——允许用户延伸改进现实世界的完整数字生态系统——首次让创新者同时想象、绘图、建模、工程化全新环境，据Coleman。

“数字体验平台是这些虚拟世界的基础设施，将地点、人、想法、方案间距离降为零，赋能思考、学习、行动、交互新方式，”他说。“IDC预测2020年至少55%组织将数字化决定，通过新商业模式与数字化产品服务转型市场、重塑未来。”

“提供深度个性化体验需技术无缝协同，”他续称。此协同中，“真实与虚拟在虚拟体验平台融合，延伸协作至企业内外贡献者完整生态系统：供应商、合作伙伴、客户、潜在客户。这绝非你父亲的PLM！”

引领前行

可视化工具，特别是AR与CAE应用广泛使用，助制造商转型PLM设计工程流程适应工业4.0与IIoT新时代。生成式工程同样加速客户设计、增添优化能力获更好整体结果。

2019年1月西门子发布Simcenter 3D系列仿真应用最新更新，含计算流体动力学（CFD）与有限元分析（FEA）工具。去年收购慕尼黑Comsa Computer und Software GmbH，开发电气系统设计与线束工程软件。Comsa LDorado汽车线束设计工程套件将并入西门子Mentor应用组合。

“见更多兴趣引入前端早期概念工程——真正的系统工程，”西门子Rusk说，客户寻找更早产品需求、参数、仿真模型。汽车界尤自动驾驶，“海量系统工程与电气内容，”Rusk说。“我们要让客户无缝集成那些系统。”

仿真延伸至增材制造应用，属Simcenter 3D一部分，助闭合制造环路，反馈信息绕数字孪生回工厂。

Aras Lind称系统工程新重视层级，特别是基于模型工程，因制造商应对软件赋能设计、电子、传感器。“电气化与自主驾驶让汽车业动荡，航空亦然，”Lind说。“真正全面。”

Aras最新PLM平台新技术含处理变型与选项能力，Lind说，赋能汽车产品机械与软件赋能特性（如电子控制单元ECU等软件项）主要定制选项。“变型水平真正飙升，”他说。“须知芯片刷哪款软件[固件中]，所以软件层面[定制]至VIN级。”

仿真前沿，Aras 2018年9月收购Comet Solutions Inc.获急需功能，新墨西哥Albuquerque开发仿真过程数据管理（SPDM）工具连接仿真用户与企业。现作为Aras PLM订阅一部分提供，其SimApps为厂商无关应用，配合Aras开放方法连接用户与CAD、FEA、网格、0D/1D仿真工具及其他应用，支撑生命周期产品配置与跨学科设计。

“我们谈的一切——MBE与MBSE、数字孪生、工厂定义——一旦有数字配置或模型，你想在真实条件下仿真，”Lind说。“想知这东西能否表现、预期平均故障间隔[MTBF]、如何预判工厂或现场飞机故障。你想能仿真。”

用Comet SimApps仿真流程给Aras客户管理海量仿真数据新工具，Lind指出。“仿真想法也高度专业化，”他说。“同设计一样，实际仿真能力孤立，特定分析类型如显示湍流的FEA/CFD或ESD[静电放电]。太专业化，最大客户要因这些仿真到处冒出，无好方式管理生成数据。”

制造商流程典型含大量增量仿真运行，他说。“非单次运行。改参数、增量、再跑仿真。反复做得海量数据输入，”Lind说，过程可能涉及五至七种不同求解器环境。开放方法也是优势，他说。

“主要仿真提供商倾向围绕自家工具组织。无人说‘来开放方法’。我们让竞争公平。我们跨市场一致管理，你能将跨学科下游程序化。数字孪生仿真在来。现在做的人不多。”

Dassault近期仿真动作含2019年1月宣布合作，嵌入Cognata Ltd.自动驾驶仿真套件至Dassault Systèmes 3DExperience PLM平台。以色列Rehovot开发商Cognata。Dassault称合作将为自动驾驶制造商提供首创方案，在3DExperience平台开发周期内定义、测试、体验自动驾驶。承诺加速全集成自动驾驶开发流程，上路车辆更准更安全。

“与Dassault Systèmes合作将加速自动驾驶开发，使仿真成工程过程无缝集成组件，”Cognata CEO兼创始人Danny Atsmon声明。“仿真介入越早，工程师越易修改自动驾驶各组件、通过虚拟环境测试，看其纳入车辆后面对意外边缘案例如何工作。”

许多公司用计算机仿真在虚拟环境测试新概念，更快工作、确保优化结果后才推产品入现实世界，Dassault Coleman补充。

“仿真加速规划、降本、以更高精度辅助决策，”他说。“这让研究者测试、验证、快速优化设计制造性以减材料；制造安全保护工人；长期维护延长产品寿命；环境影响含最小化总材料消耗、寻找危险材料替代、设计简化回收。”

AR赋能可视化

仿真另一关键技术为AR赋能PLM应用广泛部署，如CAD/CAM/CAE/PLM开发商PTC（马萨诸塞Needham）Vuforia系列。

“PLM持续演进推动制造商数字化转型，”PTC PLM解决方案管理副总裁Francois Lamy说。“事实上，无坚实PLM系统‘整理数字家底’，难集成智能连接能力或获更好洞察分析。”

为改进产品设计共享，PTC收购技术数年后将ThingWorx与Vuforia应用集成进软件。

“我们持续改进PLM组合，使PTC成启动客户数字化转型的PLM厂商，”Lamy说。“我们利用Vuforia——PTC增强现实技术——发布多CAD数据。有AR，建昂贵原型需求近乎消除。共享产品设计AR体验而非实际CAD数据，与外部利益相关者（如供应链）共享宝贵公司IP风险消失。”

PTC ThingWorx Navigate开箱即用基于角色任务的应用，让“不典型交互PLM”的“轻量级”用户更易获所需产品数据，Lamy补充。“客户聚焦构建一致现代数字骨干：流程、数据、系统，融合最先进技术[智能连接产品、智能连接机器、人工智能、增强现实]通过工程、制造、运营、服务、供应链应用实现跨学科协作，”Lamy说。

去夏天，PTC与仿真开发商Ansys Inc.（宾州Canonsburg）宣布合作，通过PTC Creo CAD软件向客户提供Ansys实时仿真。“新方案Creo Simulation Live给工程师快速易用仿真，全集成于CAD建模环境，”Lamy说。“消除设计与仿真往返。模型改动时工程师获设计决策实时反馈，使其更快迭代、更自信设计。”

随时随地访问

制造数据云端访问增强快成常态而非例外，得益于云PLM系统相对纯本地部署版本的固有成本优势。Autodesk云产品Fusion Lifecycle PLM提供高协作环境共享制造数据。

“制造业底层趋势见设计与制造融合，甚至非自造产品客户，”Autodesk全球GTM[上市]业务战略设计高级经理Charlie Candy说。“制造过程视线助客户通过数字与物理快速迭代实验更多、承担更大设计风险来增强创新。同时通过仿真产品性能与制造过程维持更好成本控制与范围。Autodesk在制造技术投入超$10亿连接设计与制造助客户保持领先。”

此趋势对PLM影响是企业需跨更多学科、更早流程连接更多人，Candy说。“竞争差异化，制造商寻求演进工作方式及支撑工具流程。这需要数字化战略。”

他注Autodesk PLM法聚焦五大支柱构成客户数字化战略基石：大规模定制、协作、客户体验、柔性制造、连接服务。“五支柱中协作持续被客户评为最高优先级，”Candy说。“在正确阶段引入正确人员驱动关键决策，定义项目或产品成败。”