本书的作者均来自德国西门子工业软件公司和西门子中央研究院，是名副其实的建设数字化企业的实战派，主要执笔人在西门子工作达20年左右，有丰富的工作经验。
作为世界的工业技术公司和的自动化、工业软件提供商，西门子在今天已经为“工业4.0”的实现打下了坚实基础。工业软件创新将在“工业 4.0”实施中起到决定性作用，尤其在实施产品生命周期和生产生命周期的整合、实现研发与生产的优化等方面。西门子工业软件公司拥有世界最齐全、应用 最为广泛的“数字化企业软件套件”，涵盖数字化设计、仿真、试验、制造和执行软件，在全球拥有700多万用户。同时，西门子自身是一个制造业公司，拥有约 300家工厂，涉及中国、德国乃至全球范围，在产品/工厂全生命周期方面更是精益求精，其中西门子工业自动化产品——德国安贝格 中国成都数字化工厂堪称 全球样板。
本着“理论与实践相结合，科学性与通俗化，系统性与模块化，前瞻性与可实施性相结合”的原则，本书内容分为愿景篇、方案篇和实践篇。愿景篇主要包括“工业 4.0”——制造业的未来、企业实施MBD 的实践与挑战、西门子MBE 解决方案综述等内容；方案篇主要阐述基于模型的系统工程、三维产品设计、机电一体化系统工程、全生命周期质量管理、工装设计、零件工艺、装配工艺、质量检 测、作业指导书、制造执行管理、实物样机测试、MBE 供应链和数字化服务管理、复杂产品的构型管理等实践解决方案；实践篇包括众多实际案例的背景、问题解决过程、采取的方案，以及取得的效果，还包括了西门子 自身的样板工厂介绍。
本书主要受众是装备制造业企业的有关领导、负责数字化和自动化的架构师、实施人员，以及研究机构、大专院校，还有对“工业4.0”、“中国制造 2025”、“智能制造”、“数字化制造”、产品全生命周期管理(PLM)、制造操作系统(MOM)或制造执行系统(MES)有兴趣的各界人士。
德国“工业4.0”实现组领军企业 西门子中央研究院、西门子工业软件解密
西门子数字化工厂全球样板的实战经验和核心技术
国内企业解决“工业4.0”个性化大生产时代如何成功转型、如何实现生存和发展、如何落地的实战指南
自2012年以来，全球主要工业国的产业界、学术界、政府对“工业4.0”描绘的宏大愿景迅速达成某种程度的共识，除德国外，中国制定的“中国制造2025”，美国主张的“工业互联网”，各种相关文章、研讨、研究、试验等令人目不暇接。众多制造业企业感觉到，在新一轮工业革命中，现有的成功产品、业务模式和市场地位可能无法继续，急需解决如何在“工业4.0”个性化大生产时代成功转型、如何实现生存和发展、“工业4.0”如何落地等问题。
“工业4.0” 的必由之路是打造数字化企业，即利用广泛的无缝连接技术，将数字化产品的使用和运行数据持续反馈给产品创新部门，驱动新的创意产生，并提供无限的创意素 材。有了伟大的产品设计，还需要高效、高质量、灵活和快速地交付产品，所以必须采取一体化的整体思路，在产品创意设计、生产制造、运行使用等方面实行 数字化和自动化，这样才能快速实现个性化创新到交付的高速迭代，持续满足客户的个性化多变需求，储备强大的可持续发展的竞争力。这正是本书阐述的核心内 容。
实现“工业4.0”是一个长期的进程，需要全产业链整体提升：企业转型为数字化企业、工厂转型为自组织生产的数字化工厂、产品转型为数字化产品，并通过自动化、数字化、人工智能技术的深入应用，革命性地提升生产率。其中，建设基于模型的数字化企业(Model Based Enterprise)是每一家装备制造业企业迎接“工业4.0”时代的必修功课。
西门子工业软件公司
始终致力于为中国用户提供经验丰富的技术与服务，帮助中国企业加快创新产品设计，降低开发成本，提升其市场竞争实力，加速实现数字化制造。” 西门子数字化工厂集团旗下机构Siemens PLM Software是全球经验丰富的产品生命周期管理(PLM)和生产运营管理(MOM)软件、系统与服务提供商，拥有900万套已发售软件，全球客户数量达77000家。公司总部位于美国德克萨斯州普莱诺市。Siemens PLM Software与企业客户充分合作，为其提供经验丰富的行业软件解决方案，帮助其通过革命性创新获得可持续性竞争优势。欲详细了解Siemens PLM Software的产品和服务，敬请访问：
序
致 谢
愿 景 篇
第1章 “工业4.0”——制造业的未来 3
1.1 第四次工业革命——“工业4.0” 3
1.2 中国制造2025规划 7
1.2.1 中国制造2025的五项重大工程 7
1.2.2 中国制造2025的九大任务 7
1.3 西门子的“工业4.0”实践 8
1.4 西门子助力中国“工业4.0” 9
第2章 从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 基于模型的数字化制造MBM 15
2.1.3 基于模型的维护MBS 16
2.2 中国企业实施MBD的实践与挑战 20
2.2.1 MBD技术应用状况 20
2.2.2 MBD技术对产品研发模式的影响 23
2.2.3 MBD实现的挑战与对策 25
2.2.4 MBD的实施建议 27
2.3 MBD标准规范及在西门子软件系统中的实现 29
2.3.1 ASME Y14.41简介 29
2.3.2 ISO-16792简介 30
2.3.3 GBT 24734-2009简介 30
2.3.4 基于西门子软件的MBD规范 32
2.3.5 基于西门子软件的MBD应用系统 33
2.4 西门子MBE解决方案综述 43
2.4.1 引言 43
2.4.2 西门子MBE解决之道 44
2.4.3 西门子MBE解决方案 47
2.4.4 西门子MBE解决方案的价值定位 60
方 案 篇
第3章 基于模型的系统工程解决方案 65
3.1 业务挑战 65
3.2 解决方案 66
3.3 价值定位 74
第4章 基于模型的三维产品设计解决方案 75
4.1 MBD模型定义的挑战 75
4.2 MBD模型定义的解决方案 76
4.3 价值体现 88
第5章 基于模型的设计分析应用解决方案 90
5.1 设计分析业务挑战 90
5.2 解决方案 90
5.3 价值体现 92
第6章 基于模型的机电一体化系统工程解决方案 100
6.1 业务挑战 100
6.2 解决方案 101
6.3 价值定位 106
第7章 基于模型的验证管理解决方案 107
7.1 验证管理的业务挑战 107
7.2 解决方案 109
7.2.1 仿真数据流程管理方案概览 110
7.2.2 1D系统行为模型数据管理方案 111
7.2.3 3D仿真数据流程管理方案 114
7.2.4 试验数据流程管理方案概览 119
7.3 价值体现 124
第8章 基于模型的全生命周期质量管理解决方案 125
8.1 业务挑战 125
8.2 解决方案 126
8.2.1 Tecnomatix VATM 127
8.2.2 NX CMM 130
8.2.3 尺寸规划和验证DPV 133
8.3 价值体现 136
第9章 基于模型的工装设计解决方案 138
9.1 业务挑战 138
9.2 解决方案 139
9.2.1 愿景目标 139
9.2.2 系统构架 140
9.2.3 应用场景 149
9.3 价值体现 151
第10章 基于模型的零件工艺解决方案 152
10.1 业务挑战 152
10.2 解决方案 153
10.3 价值定位 160
第11章 基于模型的装配工艺解决方案 162
11.1 业务挑战 162
11.2 解决方案 163
11.3 价值定位 170
第12章 基于模型的数字化制造——质量检测解决方案 172
12.1 业务挑战 172
12.2 解决方案 173
12.3 价值体现 178
第13章 基于模型的作业指导书解决方案 179
13.1 业务挑战 179
13.2 解决方案 180
13.3 价值体现 183
第14章 基于模型的制造执行管理 185
14.1 业务挑战 185
14.2 解决方案 186
14.3 价值体现 196
第15章 基于模型的实物样机测试——集成的振动噪声及疲劳耐久性解决方案 197
15.1 业务挑战 197
15.2 解决方案 197
15.3 应用领域 201
15.4 价值体现 202
第16章 基于模型的MBE供应链管理 204
16.1 业务挑战 204
16.2 解决方案 204
16.3 价值体现 211
第17章 基于模型的MBE数字化服务管理 212
17.1 业务挑战 212
17.2 解决方案 212
17.3 价值体现 217
第18章 复杂产品的构型管理解决方案 218
18.1 构型管理概述 218
18.1.1 构型管理的发展史 218
18.1.2 构型管理的名词和性质 219
18.1.3 构型管理与其他系统的管理 219
18.1.4 构型管理的研究主题 219
18.2 解决方案：业务流程和构型管理方法 220
18.2.1 构型管理业务组成 220
18.2.2 产品结构的建立和层级的划分 221
18.2.3 产品结构的设计原则 222
18.2.4 构型项的定义 222
18.2.5 有效性和构型管理 223
18.2.6 变更管理 224
18.2.7 产品结构的演变 224
18.3 解决方案：构型在Teamcenter系统中的实现 225
18.3.1 真正的全生命周期平台 226
18.3.2 的产品配置器 226
18.3.3 符合CMII的更改管理 228
18.3.4 端到端的关联与追溯 229
18.3.5 MBD模型的单一数据源 230
18.4 效益 231
实 践 篇
案例一 西门子EWA数字化工厂 235
案例二 中国燃气涡轮研究院：动力源于内在数据有效管理 241
案例三 黎明公司的新产品开发引入了精益计划 244
案例四 BAE：加快英国陆军野战队急需的功能强化和紧急变更 247
案例五 Teamcenter助力奇瑞获取更大市场份额 251
案例六 海尔集团借助Teamcenter加快创新步伐 254
案例七 沃尔沃航空发动机公司利用NX知识驱动自动化技术打造产品优势 257
案例八 ATK通过标准化的PLM战略推进MBE能力建设 259
案例九 皮拉图斯飞机有限公司利用MBD技术实现并行工程 264
案例十 苏霍伊设计局基于Teamcenter/NX实现的数字化样机研发模式 266
案例十一 BSH公司PLM应用实践 270
案例十二 福特汽车公司利用Teamcenter仿真过程管理快速取得成效 277
缩略语 284
机械工业出版社是推广普及“工业4.0”的“急先锋”，在国内率先出版了数本“工业4.0”方面的普及性图书，其旗下华章公司计算机出版中心总编温莉芳女士独具慧眼，在为社会各界凝聚“工业4.0”理念、概念、愿景、趋势等方面的广泛共识中发挥了独特作用。由于制造业企业在明确了战略方向之后，需要的、的、有一定深度的智能制造落地实施指南，所以华章公司策划了一系列“工业4.0”、“中国制造2025”和智能制造落地的图书。西门子数字化工厂集团之工业软件部门的使命是帮制造业企业贯彻实施“西门子数字化企业软件套件”，引领企业迈进“工业4.0”的历史进程。因此，西门子公司决定出版这本书，分享西门子公司在“工业4.0”领域的实践经验和关键技术。
西门子公司认为，以互联网、物联网、云计算、大数据、增材制造、新一代机器人、人工智能等为代表的突破性技术给全球制造业带来了巨大挑战和机遇，“工业4.0”为我们描绘了宏大的愿景——实现网络化、智能化、自组织、个性化生产模式，明确了新一轮工业革命的方向，但实现“工业4.0”将是一个长期的进程。
在这一轮工业革命中，众多制造业企业现有的成功产品、业务模式和市场地位可能无法继续，如何在“工业4.0” 个性化大生产时代成功转型，实现生存和发展？一个重要的举措是打造数字化企业，建立产品、工厂、企业的数字化双胞胎，即利用广泛的无缝连接技术，将数字化 产品的使用和运行数据持续反馈给产品创新部门，驱动新的创意产生，并提供无限的创意素材。有了伟大的产品设计，还需要高效、高质量、灵活和快速地交付成 品，所以必须采取一体化的整体思路，在产品创意设计、生产制造、运行使用等方面实行数字化和自动化，这样才能快速实现个性化创新到交付的高速迭代，持 续满足客户的个性化多变需求，储备强大的可持续发展的竞争力。
应对这一大转型趋势，西门子公司的建议是使用“数字化企业软件套件”。在过去15年中，西门子公司投资超过80亿欧元，通过一系列技术的开发、并购和整合，推出了“数字化企业软件套件”，以帮助企业打造新一代智能创新平台，建设产品全生命周期的“信息高速公路”。我们坚信，专注战略、技术和产品的广度、深度以及丰富的自有资源与合作伙伴资源的西门子公司，能够在协助“工业4.0”和“中国制造2025”战略落地这一伟大历史进程中做出应有的贡献。
