本書的作者均來自德國西門子工業軟件公司和西門子中央研究院，是名副其實的建設數字化企業的實戰派，主要執筆人在西門子工作達20年左右，有豐富的工作經驗。
作為世界的工業技術公司和的自動化、工業軟件提供商，西門子在今天已經為“工業4.0”的實現打下了堅實基礎。工業軟件創新將在“工業 4.0”實施中起到決定性作用，尤其在實施產品生命周期和生產生命周期的整合、實現研發與生產的優化等方面。西門子工業軟件公司擁有世界最齊全、應用 最為廣泛的“數字化企業軟件套件”，涵蓋數字化設計、仿真、試驗、制造和執行軟件，在全球擁有700多萬用戶。同時，西門子自身是一個制造業公司，擁有約 300家工廠，涉及中國、德國乃至全球范圍，在產品/工廠全生命周期方面更是精益求精，其中西門子工業自動化產品——德國安貝格 中國成都數字化工廠堪稱 全球樣板。
本著“理論與實踐相結合，科學性與通俗化，系統性與模塊化，前瞻性與可實施性相結合”的原則，本書內容分為愿景篇、方案篇和實踐篇。愿景篇主要包括“工業 4.0”——制造業的未來、企業實施MBD 的實踐與挑戰、西門子MBE 解決方案綜述等內容；方案篇主要闡述基于模型的系統工程、三維產品設計、機電一體化系統工程、全生命周期質量管理、工裝設計、零件工藝、裝配工藝、質量檢 測、作業指導書、制造執行管理、實物樣機測試、MBE 供應鏈和數字化服務管理、復雜產品的構型管理等實踐解決方案；實踐篇包括眾多實際案例的背景、問題解決過程、采取的方案，以及取得的效果，還包括了西門子 自身的樣板工廠介紹。
本書主要受眾是裝備制造業企業的有關領導、負責數字化和自動化的架構師、實施人員，以及研究機構、大專院校，還有對“工業4.0”、“中國制造 2025”、“智能制造”、“數字化制造”、產品全生命周期管理(PLM)、制造操作系統(MOM)或制造執行系統(MES)有興趣的各界人士。
德國“工業4.0”實現組領軍企業 西門子中央研究院、西門子工業軟件解密
西門子數字化工廠全球樣板的實戰經驗和核心技術
國內企業解決“工業4.0”個性化大生產時代如何成功轉型、如何實現生存和發展、如何落地的實戰指南
自2012年以來，全球主要工業國的產業界、學術界、政府對“工業4.0”描繪的宏大愿景迅速達成某種程度的共識，除德國外，中國制定的“中國制造2025”，美國主張的“工業互聯網”，各種相關文章、研討、研究、試驗等令人目不暇接。眾多制造業企業感覺到，在新一輪工業革命中，現有的成功產品、業務模式和市場地位可能無法繼續，急需解決如何在“工業4.0”個性化大生產時代成功轉型、如何實現生存和發展、“工業4.0”如何落地等問題。
“工業4.0” 的必由之路是打造數字化企業，即利用廣泛的無縫連接技術，將數字化產品的使用和運行數據持續反饋給產品創新部門，驅動新的創意產生，并提供無限的創意素 材。有了偉大的產品設計，還需要高效、高質量、靈活和快速地交付產品，所以必須采取一體化的整體思路，在產品創意設計、生產制造、運行使用等方面實行 數字化和自動化，這樣才能快速實現個性化創新到交付的高速迭代，持續滿足客戶的個性化多變需求，儲備強大的可持續發展的競爭力。這正是本書闡述的核心內 容。
實現“工業4.0”是一個長期的進程，需要全產業鏈整體提升：企業轉型為數字化企業、工廠轉型為自組織生產的數字化工廠、產品轉型為數字化產品，并通過自動化、數字化、人工智能技術的深入應用，革命性地提升生產率。其中，建設基于模型的數字化企業(Model Based Enterprise)是每一家裝備制造業企業迎接“工業4.0”時代的必修功課。
西門子工業軟件公司
始終致力于為中國用戶提供經驗豐富的技術與服務，幫助中國企業加快創新產品設計，降低開發成本，提升其市場競爭實力，加速實現數字化制造。” 西門子數字化工廠集團旗下機構Siemens PLM Software是全球經驗豐富的產品生命周期管理(PLM)和生產運營管理(MOM)軟件、系統與服務提供商，擁有900萬套已發售軟件，全球客戶數量達77000家。公司總部位于美國德克薩斯州普萊諾市。Siemens PLM Software與企業客戶充分合作，為其提供經驗豐富的行業軟件解決方案，幫助其通過革命性創新獲得可持續性競爭優勢。欲詳細了解Siemens PLM Software的產品和服務，敬請訪問：
序
致 謝
愿 景 篇
第1章 “工業4.0”——制造業的未來 3
1.1 第四次工業革命——“工業4.0” 3
1.2 中國制造2025規劃 7
1.2.1 中國制造2025的五項重大工程 7
1.2.2 中國制造2025的九大任務 7
1.3 西門子的“工業4.0”實踐 8
1.4 西門子助力中國“工業4.0” 9
第2章 從MBD走向MBE 11
2.1 概述 11
2.1.1 基于模型的工程MBe 13
2.1.2 基于模型的數字化制造MBM 15
2.1.3 基于模型的維護MBS 16
2.2 中國企業實施MBD的實踐與挑戰 20
2.2.1 MBD技術應用狀況 20
2.2.2 MBD技術對產品研發模式的影響 23
2.2.3 MBD實現的挑戰與對策 25
2.2.4 MBD的實施建議 27
2.3 MBD標準規范及在西門子軟件系統中的實現 29
2.3.1 ASME Y14.41簡介 29
2.3.2 ISO-16792簡介 30
2.3.3 GBT 24734-2009簡介 30
2.3.4 基于西門子軟件的MBD規范 32
2.3.5 基于西門子軟件的MBD應用系統 33
2.4 西門子MBE解決方案綜述 43
2.4.1 引言 43
2.4.2 西門子MBE解決之道 44
2.4.3 西門子MBE解決方案 47
2.4.4 西門子MBE解決方案的價值定位 60
方 案 篇
第3章 基于模型的系統工程解決方案 65
3.1 業務挑戰 65
3.2 解決方案 66
3.3 價值定位 74
第4章 基于模型的三維產品設計解決方案 75
4.1 MBD模型定義的挑戰 75
4.2 MBD模型定義的解決方案 76
4.3 價值體現 88
第5章 基于模型的設計分析應用解決方案 90
5.1 設計分析業務挑戰 90
5.2 解決方案 90
5.3 價值體現 92
第6章 基于模型的機電一體化系統工程解決方案 100
6.1 業務挑戰 100
6.2 解決方案 101
6.3 價值定位 106
第7章 基于模型的驗證管理解決方案 107
7.1 驗證管理的業務挑戰 107
7.2 解決方案 109
7.2.1 仿真數據流程管理方案概覽 110
7.2.2 1D系統行為模型數據管理方案 111
7.2.3 3D仿真數據流程管理方案 114
7.2.4 試驗數據流程管理方案概覽 119
7.3 價值體現 124
第8章 基于模型的全生命周期質量管理解決方案 125
8.1 業務挑戰 125
8.2 解決方案 126
8.2.1 Tecnomatix VATM 127
8.2.2 NX CMM 130
8.2.3 尺寸規劃和驗證DPV 133
8.3 價值體現 136
第9章 基于模型的工裝設計解決方案 138
9.1 業務挑戰 138
9.2 解決方案 139
9.2.1 愿景目標 139
9.2.2 系統構架 140
9.2.3 應用場景 149
9.3 價值體現 151
第10章 基于模型的零件工藝解決方案 152
10.1 業務挑戰 152
10.2 解決方案 153
10.3 價值定位 160
第11章 基于模型的裝配工藝解決方案 162
11.1 業務挑戰 162
11.2 解決方案 163
11.3 價值定位 170
第12章 基于模型的數字化制造——質量檢測解決方案 172
12.1 業務挑戰 172
12.2 解決方案 173
12.3 價值體現 178
第13章 基于模型的作業指導書解決方案 179
13.1 業務挑戰 179
13.2 解決方案 180
13.3 價值體現 183
第14章 基于模型的制造執行管理 185
14.1 業務挑戰 185
14.2 解決方案 186
14.3 價值體現 196
第15章 基于模型的實物樣機測試——集成的振動噪聲及疲勞耐久性解決方案 197
15.1 業務挑戰 197
15.2 解決方案 197
15.3 應用領域 201
15.4 價值體現 202
第16章 基于模型的MBE供應鏈管理 204
16.1 業務挑戰 204
16.2 解決方案 204
16.3 價值體現 211
第17章 基于模型的MBE數字化服務管理 212
17.1 業務挑戰 212
17.2 解決方案 212
17.3 價值體現 217
第18章 復雜產品的構型管理解決方案 218
18.1 構型管理概述 218
18.1.1 構型管理的發展史 218
18.1.2 構型管理的名詞和性質 219
18.1.3 構型管理與其他系統的管理 219
18.1.4 構型管理的研究主題 219
18.2 解決方案：業務流程和構型管理方法 220
18.2.1 構型管理業務組成 220
18.2.2 產品結構的建立和層級的劃分 221
18.2.3 產品結構的設計原則 222
18.2.4 構型項的定義 222
18.2.5 有效性和構型管理 223
18.2.6 變更管理 224
18.2.7 產品結構的演變 224
18.3 解決方案：構型在Teamcenter系統中的實現 225
18.3.1 真正的全生命周期平臺 226
18.3.2 的產品配置器 226
18.3.3 符合CMII的更改管理 228
18.3.4 端到端的關聯與追溯 229
18.3.5 MBD模型的單一數據源 230
18.4 效益 231
實 踐 篇
案例一 西門子EWA數字化工廠 235
案例二 中國燃氣渦輪研究院：動力源于內在數據有效管理 241
案例三 黎明公司的新產品開發引入了精益計劃 244
案例四 BAE：加快英國陸軍野戰隊急需的功能強化和緊急變更 247
案例五 Teamcenter助力奇瑞獲取更大市場份額 251
案例六 海爾集團借助Teamcenter加快創新步伐 254
案例七 沃爾沃航空發動機公司利用NX知識驅動自動化技術打造產品優勢 257
案例八 ATK通過標準化的PLM戰略推進MBE能力建設 259
案例九 皮拉圖斯飛機有限公司利用MBD技術實現并行工程 264
案例十 蘇霍伊設計局基于Teamcenter/NX實現的數字化樣機研發模式 266
案例十一 BSH公司PLM應用實踐 270
案例十二 福特汽車公司利用Teamcenter仿真過程管理快速取得成效 277
縮略語 284
機械工業出版社是推廣普及“工業4.0”的“急先鋒”，在國內率先出版了數本“工業4.0”方面的普及性圖書，其旗下華章公司計算機出版中心總編溫莉芳女士獨具慧眼，在為社會各界凝聚“工業4.0”理念、概念、愿景、趨勢等方面的廣泛共識中發揮了獨特作用。由于制造業企業在明確了戰略方向之后，需要的、的、有一定深度的智能制造落地實施指南，所以華章公司策劃了一系列“工業4.0”、“中國制造2025”和智能制造落地的圖書。西門子數字化工廠集團之工業軟件部門的使命是幫制造業企業貫徹實施“西門子數字化企業軟件套件”，引領企業邁進“工業4.0”的歷史進程。因此，西門子公司決定出版這本書，分享西門子公司在“工業4.0”領域的實踐經驗和關鍵技術。
西門子公司認為，以互聯網、物聯網、云計算、大數據、增材制造、新一代機器人、人工智能等為代表的突破性技術給全球制造業帶來了巨大挑戰和機遇，“工業4.0”為我們描繪了宏大的愿景——實現網絡化、智能化、自組織、個性化生產模式，明確了新一輪工業革命的方向，但實現“工業4.0”將是一個長期的進程。
在這一輪工業革命中，眾多制造業企業現有的成功產品、業務模式和市場地位可能無法繼續，如何在“工業4.0” 個性化大生產時代成功轉型，實現生存和發展？一個重要的舉措是打造數字化企業，建立產品、工廠、企業的數字化雙胞胎，即利用廣泛的無縫連接技術，將數字化 產品的使用和運行數據持續反饋給產品創新部門，驅動新的創意產生，并提供無限的創意素材。有了偉大的產品設計，還需要高效、高質量、靈活和快速地交付成 品，所以必須采取一體化的整體思路，在產品創意設計、生產制造、運行使用等方面實行數字化和自動化，這樣才能快速實現個性化創新到交付的高速迭代，持 續滿足客戶的個性化多變需求，儲備強大的可持續發展的競爭力。
應對這一大轉型趨勢，西門子公司的建議是使用“數字化企業軟件套件”。在過去15年中，西門子公司投資超過80億歐元，通過一系列技術的開發、并購和整合，推出了“數字化企業軟件套件”，以幫助企業打造新一代智能創新平臺，建設產品全生命周期的“信息高速公路”。我們堅信，專注戰略、技術和產品的廣度、深度以及豐富的自有資源與合作伙伴資源的西門子公司，能夠在協助“工業4.0”和“中國制造2025”戰略落地這一偉大歷史進程中做出應有的貢獻。
