數字化制造也可以看作為建立在信息物理系統的基礎上，把設備實(shí)體、生產(chǎn)資源、流程、系統和人員連接起來(lái)，通過(guò)全面信息化轉型，以數據分析生成可執行(actionable)的信息，優(yōu)化制造過(guò)程，實(shí)現智能工廠(chǎng)和新的制造生態(tài)系統。
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智能制造的三鏈模型：制造流程信息化
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作為對制造流程信息化討論的背景，本文給出了智能制造的三鏈模型，也是對制造業(yè)管理流程的數字化提出的三鏈模型。
盡管不同的制造細分行業(yè)，同一細分行業(yè)不同的企業(yè)，這些流程會(huì )有差異，作為一個(gè)概括，可以把重要的流程分為三大鏈：第一鏈，垂直的，是以ERP為首的價(jià)值鏈；第二鏈，水平的，是以PLM為主的知識產(chǎn)權鏈；第三鏈，也是垂直的，是資產(chǎn)鏈。
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?圖2 智能制造的三鏈模型
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智能制造的第一鏈，價(jià)值鏈。
價(jià)值鏈，是回答生產(chǎn)什么、在什么時(shí)候生產(chǎn)、生產(chǎn)多少的問(wèn)題，包括了從產(chǎn)品訂單，到生產(chǎn)計劃、材料與供應、制造、交付與分銷(xiāo)、及更后的客戶(hù)支持的整個(gè)業(yè)務(wù)管理流程，關(guān)注如何優(yōu)化這些環(huán)節，為企業(yè)創(chuàng )造價(jià)值。
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管理流程要解決的問(wèn)題，除了保證成本、效率、質(zhì)量這些傳統生產(chǎn)要素能達到預期的目標之外，還必須縮短交付周期、提高資源效率、和保障可持續性，實(shí)現多品種、小批量柔性制造，快速響應市場(chǎng)需求的變化。
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對大型或高價(jià)值裝備的制造商，在這個(gè)價(jià)值鏈的下游，有這樣的一個(gè)機會(huì )，即如何利用企業(yè)對產(chǎn)品內部技術(shù)的深度把握，采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，在預測性維護和資產(chǎn)績(jì)效管理方面，為客戶(hù)提供增值服務(wù)，不僅為企業(yè)創(chuàng )造新的營(yíng)收來(lái)源，也為企業(yè)的業(yè)務(wù)模式提升轉型，從單一的產(chǎn)品銷(xiāo)售模式向服務(wù)型模式、甚至成效型模式過(guò)渡提供了一個(gè)良好的機遇。
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這個(gè)流程中，我們不僅需要繼續將依賴(lài)于報表式的手工管理方式提升為完全數字化的過(guò)程（至少對部分企業(yè)而言），而且還要關(guān)注如何把所有的環(huán)節無(wú)縫整合，自動(dòng)交互，動(dòng)態(tài)地響應客戶(hù)和市場(chǎng)的需求。
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第二鏈，是以PLM為主的知識產(chǎn)權鏈
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第二鏈，是回答怎樣生產(chǎn)的問(wèn)題，關(guān)注如何優(yōu)化從產(chǎn)品設計，到流程規劃、生產(chǎn)工程、和制造的創(chuàng )新管理流程，如何在越來(lái)越短的周期里推出更多樣的、更為高新和尖端的產(chǎn)品。
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位于價(jià)值鏈與知識產(chǎn)權鏈交叉點(diǎn)的制造執行系統（MES），是將知識產(chǎn)權轉為業(yè)務(wù)價(jià)值的樞紐，它管理的對象是作為制造業(yè)企業(yè)資產(chǎn)的核心的生產(chǎn)能力和資源，對實(shí)現企業(yè)價(jià)值起著(zhù)舉足輕重的作用。MES在生產(chǎn)現場(chǎng)統籌管理生產(chǎn)計劃的執行、設備使用的績(jì)效、產(chǎn)品質(zhì)量的保證、生產(chǎn)過(guò)程的追溯、工人的排班和激勵等多個(gè)方面。它所關(guān)注的是在車(chē)間的場(chǎng)景里如何對生產(chǎn)人員、設備、物料、能源的生產(chǎn)要素，實(shí)現動(dòng)態(tài)的、精準的、優(yōu)化的配置和調度，高績(jì)效、高質(zhì)量、低成本地完成生產(chǎn)任務(wù)。由于其管理對象包括實(shí)體生產(chǎn)資源，MES與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在多個(gè)應用方面相關(guān)性更直接，將與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施相互配合，相互增強。
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智能制造第三鏈，是資產(chǎn)鏈。
主要關(guān)注在裝備部署和投產(chǎn)后，如何優(yōu)化其運營(yíng)和維護，以更低的成本，產(chǎn)生更佳的成效。
這也是在制造業(yè)外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的重要場(chǎng)景，如上文提到的風(fēng)力發(fā)電機、采油設備等等。（當然，對于設備組件制造商，交付的下游是其它的制造商，而不是裝備運營(yíng)商。）
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數字主線(xiàn)
與數字化雙胞胎
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正如價(jià)值鏈一樣，知識產(chǎn)權鏈各環(huán)節之間也需要無(wú)縫整合，讓數據按需要在產(chǎn)品生命周期的過(guò)程中暢通地流動(dòng)，從設計，到制造，到運維，甚至一直到退役報廢回收。簡(jiǎn)單地說(shuō)，數字主線(xiàn)（digital thread）就是這樣一個(gè)使能數據流動(dòng)的連接和融合框架。如在離散制造的MBE過(guò)程中，實(shí)現完全基于三維的設計、仿真驗證、工藝設計、制造和運維的產(chǎn)品全生命周期管理，避免傳統過(guò)程中把三維的設計轉換成二維的工藝，然后再去制造三維的產(chǎn)品這種在中間環(huán)節之間繁瑣和不可靠的轉換。
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在數字主線(xiàn)各個(gè)環(huán)節中所收集有關(guān)產(chǎn)品的數據，如設計規格、描述其幾何形狀、材料、組件和行為的工程模型、仿真驗證結果、工藝規程、每一個(gè)產(chǎn)品實(shí)體在制造過(guò)程中獨有的人、機、料、法，質(zhì)量檢驗等數據、還有部署調試、使用和維護的數據等，構成了產(chǎn)品實(shí)體的在數字模型，也就是通常所說(shuō)的數字孿生，或數字化雙胞胎。
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這個(gè)產(chǎn)品數據模型，不僅僅是一個(gè)靜態(tài)的模型，它反映了每個(gè)產(chǎn)品，或裝備的設計、生產(chǎn)，使用和維護的完整歷史。利用每一個(gè)產(chǎn)品數字孿生的數據模型，可以在其生命周期內通過(guò)仿真，更有效地評估其當前和未來(lái)的性能。這不僅對預測性維護和優(yōu)化運營(yíng)績(jì)效，而且對根據產(chǎn)品使用的數據來(lái)改進(jìn)產(chǎn)品設計和生產(chǎn)工藝都具有十分重要的價(jià)值。
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圖3 數字主線(xiàn)
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整合產(chǎn)品生命周期功能環(huán)節, 集成數據, 建立產(chǎn)品數字模型（數字化雙胞胎）
另外，數字化雙胞胎能夠提供對產(chǎn)品質(zhì)量有效的追溯，特別是當產(chǎn)品因質(zhì)量問(wèn)題需要召回時(shí)，能追溯到影響每一個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量具體因素，因而可以精確的決定召回的范圍，減小召回的成本。
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作為支撐世界經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)縫融合也將促使制造企業(yè)的生產(chǎn)力和生產(chǎn)水平得到進(jìn)一步提升，這是制造業(yè)革命的關(guān)鍵所在，與此同時(shí)，引入互聯(lián)網(wǎng)及數字化技術(shù)，對“中國制造2025”、工業(yè)4.0的重大戰略執行也有更多助力。7月在北京舉行的2016西門(mén)子工業(yè)論壇，再次引發(fā)“中國制造2025”的討論熱潮。
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全球知名的工業(yè)自動(dòng)化公司西門(mén)子，通過(guò)基于“數字化雙胞胎”的數字化企業(yè)解決方案、工業(yè)云等技術(shù)，使得現實(shí)世界與虛擬世界緊密融合，在“中國制造2025”、工業(yè)4.0的關(guān)鍵戰略上迸發(fā)出更強的實(shí)力，幫助中國制造業(yè)提升競爭力。由此，更具現代化氣息的數字化工業(yè)躍然而出，更有活力和效率的數字化工廠(chǎng)點(diǎn)亮視界。
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主要的制造業(yè)管理流程，也就是智能制造的三鏈，不僅在每一流程內部的各個(gè)環(huán)節需要無(wú)縫連接融合，不同流程之間也將更緊密地交叉連通融合。
如MES作為交叉樞紐，把作為價(jià)值鏈業(yè)務(wù)管理流程和作為知識產(chǎn)權鏈的創(chuàng )新管理流程融合在一起。而數字主線(xiàn)則不僅把知識產(chǎn)權鏈各個(gè)環(huán)節打通，而且連貫價(jià)值鏈和資產(chǎn)鏈的環(huán)節，全面收集產(chǎn)品的設計、制造和運維數據，建立產(chǎn)品的數據孿生模型。要實(shí)現這些全面性的互聯(lián)互通，信息互流互用，僅僅依賴(lài)于目前現有的工業(yè)軟件的架構，通過(guò)多個(gè)環(huán)節點(diǎn)到點(diǎn)的相互連接整合，不僅工作量大，而且會(huì )相當脆弱，難以滿(mǎn)足各流程的全面化的互聯(lián)互通。
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數據顯示，在新產(chǎn)品上市比例、設備生產(chǎn)效率、產(chǎn)品交付能力及營(yíng)運利潤率等多個(gè)方面，數字化企業(yè)的指標均遠遠高于傳統制造企業(yè)，數字化為中國制造業(yè)的轉型升級提供了一條切實(shí)可行的路徑。因此，一個(gè)新的系統化的、在架構的層次上的解決方案可以說(shuō)是勢在必行。