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| 編輯推薦： |
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深度解读机械设备数字化解决方案，助力企业完成智能工厂建设
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| 內容簡介： |
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本书的主题为机械设备的数字化解决方案，共分为 5 章进行介绍：第 1 章为概述，概括介绍数字化工厂的构成及各部分的功能；第 2 章针对机械设备制造环节的数字化展开介绍，内容包含机械概念设计中的数字化应用、西门子机电一体化咨询服务、电气设计中的数字化应用、自动化工程、机械设备虚拟调试、工艺性能虚拟调试；第 3 章针对机械设备使用环节的数字化展开介绍，内容包括生产线数字化生产管理系统、人工智能和工业边缘、工厂及物流系统虚拟调试、扩展现实；第 4 章概括介绍机械设备全生命周期中各阶段的数据共享和操作协同；第 5 章对企业数字化转型提出参考建议，并对西门子生产机械工艺与应用技术中心进行介绍。本书可供从事机械设备制造及相关行业的企业管理者、技术部门负责人了解机械设备数字化解决方案的要点，或供工程技术人员了解数字化解决方案的组成内容和应用场景，也可以作为西门子公司业务推广经理和销售人员的参考用书。
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| 關於作者： |
金鑫，西门子（中国）有限公司数字化工业集团工厂自动化部生产机械应用技术中心组长，在高端机械设备的运动控制领域有丰富应用经验，擅长机械设备的性能提升、性能仿真、解决振动问题，以及和机械设备相关的数字化、人工智能应用。
黄巍，西门子（中国）有限公司数字化工业集团工厂自动化部生产机械应用技术中心组长，有多年生产机械设备的应用开发经验，熟悉西门子自动化及伺服运动控制相关产品以及虚拟调试技术的应用，擅长机械手、塑料、包装等行业的工艺研究和应用开发。
柴尔曼，西门子（中国）有限公司数字化工业集团工厂自动化部生产机械应用技术中心应用顾问，专注于生产机械相关的数字化技术与解决方案，在创新技术咨询与推广方面具有丰富经验，致力于推动工业领域的数字化转型。
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| 目錄：
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序
前言
第 1 章 概述 001
1.1 市场需求推动工业向数字化转型 001
1.1.1 前三次工业革命的产生背景和主要标志 . 001
1.1.2 市场需求和相关技术的发展触发第四次工业革命 . 002
1.2 数字化工厂的概念和基本架构 006
1.2.1 离散型和流程型工业生产 . 006
1.2.2 数字孪生及其优势 . 007
1.2.3 数字化工厂中 IT 和 OT 的融合 . 013
1.2.4 数字化工厂的构成和各部分的功能 . 015
第 2 章 机械设备制造环节的数字化 018
2.1 机械设备制造环节的数字化概览 018
2.2 机械概念设计的数字化应用 022
2.3 西门子机电一体化咨询服务 025
2.3.1 西门子机电一体化咨询服务的工作内容 . 025
2.3.2 西门子机电一体化咨询服务的工作方法 . 028
2.3.3 西门子机电一体化咨询服务的典型行业应用 . 035
2.4 电气设计中的数字化应用 037
2.4.1 提升效率：使用 AML 文件打通电气设计的三个环节 038
2.4.2 选型软件的应用 . 041
2.4.3 安全评估的集成 . 054
2.4.4 控制柜的温升设计 . 067
2.5 自动化工程 069
2.5.1 自动化工程概览 . 069
2.5.2 自动化工程的基础组件—— TIA Portal Openness . 073
2.5.3 自动执行工程任务 . 077
2.5.4 生成 PLC 程序 083
2.5.5 生成人机界面 . 092
2.6 机械设备虚拟调试方案 . 099
2.6.1 机械设备虚拟调试方案结构概览 . 100
2.6.2 物理和运动学模型 . 103
2.6.3 电气和行为模型 . 108
2.6.4 自动化模型 . 112
2.6.5 机械设备虚拟调试解决方案实例 . 113
2.7 工艺性能虚拟调试方案 121
2.7.1 工艺性能虚拟调试方案结构概览 . 121
2.7.2 工艺性能虚拟调试方案与机械设备虚拟调试方案的区别和联系 . 127
2.7.3 工艺性能虚拟调试方案实例 . 128
第 3 章 机械设备使用环节的数字化 136
3.1 机械设备使用环节的数字化概览 136
3.2 生产线的数字孪生及其应用 140
3.2.1 生产线数字孪生及其优越性 . 140
3.2.2 生产线数字孪生应用实例 . 142
3.3 生产线集成和生产线数据透明化 143
3.3.1 生产线通信标准化 . 143
3.3.2 生产线设备程序标准化 . 152
3.3.3 生产线数字化生产管理系统—— 生产管家 159
3.4 生产过程中的优化 168
3.4.1 工业人工智能技术 . 168
3.4.2 工业人工智能在生产过程中的应用 . 171
3.5 预测性维护 175
3.5.1 针对预测性维护的工业边缘计算 . 176
3.5.2 SIMICAS 智维宝 186
3.6 生产过程中的虚拟革新 189
3.6.1 扩展现实技术 . 189
3.6.2 典型应用场景 . 190
第 4 章 数据共享、操作协同及工业云的应用 196
4.1 产品全生命周期的数据共享和操作协同及 Teamcenter 软件的应用 . 197
4.1.1 为什么机器制造企业的数字化需要 PLM 197
4.1.2 西门子 PLM 软件 Teamcenter 功能简介 . 199
4.1.3 Teamcenter 在数字化工厂中的应用案例 202
4.2 工业云在数字化工厂的应用 203
4.2.1 工业云的基本概念、架构及功能 . 203
4.2.2 工业云与数字孪生使机器的设计、制造和运行不断优化 . 206
第 5 章 如何精准和有效地实施数字化转型 209
5.1 从企业的实际需要出发，逐步完成数字化转型 209
5.2 西门子数字化工厂方案的兼容性和可扩充性 212
5.3 西门子生产机械工艺与应用技术中心助力企业数字化转型 215
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| 內容試閱：
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本书的作者主要是来自西门子数字化工业集团工厂自动化部的工程师。我们第一时间接触了西门子针对机械设备提出的数字化解决方案，在工作的过程中，也应用了数字化解决方案。结合自身的应用经验和体会，我们对机械设备数字化解决方案进行解读，形成了本书的主要内容。希望本书能够帮助读者更好地理解机械设备数字化解决方案，并探讨如何将这些技术应用到实际工作中，为中国制造由“大”到“强”贡献一份力量。本书的内容围绕机械设备的数字化解决方案展开，机械设备的生命周期是本书的主线。机械设备的生命周期包含五个阶段，即概念阶段、工程阶段、调试阶段、运行阶段和服务阶段。这五个阶段可以进一步归纳为两个环节，即机械设备的制造环节和使用环节。其中，概念阶段、工程阶段和调试阶段处于机械设备的制造环节，运行阶段和服务阶段则处于机械设备的使用环节。本书第 1、4、5 章是针对机械设备全生命周期的介绍，不针对某个特定环节或阶段。第 1 章为概述，概括介绍数字化工厂的构成及各部分的功能。第 4 章概括介绍机械设备全生命周期中各阶段的数据共享和操作协同。第 5 章对企业数字化转型提出参考建议，并对西门子生产机械工艺与应用技术中心进行介绍。第 2 章和第 3 章分别针对机械设备制造环节和使用环节介绍具体的方案内容及应用场景。第 2 章针对机械设备制造环节的数字化展开介绍，内容包含机械概念设计中的数字化应用、西门子机电一体化咨询服务、电气设计中的数字化应用、自动化工程、机械设备虚拟调试、工艺性能虚拟调试。第 3 章针对机械设备使用环节的数字化展开介绍，内容包括生产线数字化生产管理系统、人工智能和工业边缘、工厂及物流系统虚拟调试、扩展现实。本书没有照搬西门子总部面向全球提出的数字化方案，而是结合中国机械设备制造商的实际情况和本书作者所在部门的行业应用经验，对方案进行了本地化创新，并增加了若干特色内容及应用案例，使方案更加适合在中国落地应用。方案中的生产线数字化生产管理系统生产管家，以及设备智慧运维套件 SIMICAS? 智维宝，都是中国本地研发的数字化方案；西门子机电一体化咨询服务可以针对机械设备整体提出改进建议，其目标在于帮助机械设备制造商提升机械设备的性能，让机械设备运行得更快、更稳；生产机械工艺与应用技术中心是集机械设备创新研发、解决方案验证、数字化场景融合和人才培养为一体的一站式平台，该中心不仅是技术开发与能力提升的实验室，也是西门子创新产品及前沿应用技术的展示平台。特别感谢张春林工程师对我们的帮助，张工从筹划阶段就参与到本书的编写中，并将自己的写作经验倾囊相授，对书稿内容提出了很多宝贵的建议，感谢张工一路帮扶，让我们几个写作新手得以完成这部书稿。感谢西门子公司各级领导对本书出版的大力支持。感谢西门子公司的商务、法务、传播部及知识产权部的同事们，是你们的耐心帮助，使本书得以顺利合规出版。感谢我们的家人，是你们的默默支持与包容，让我们可以安心写作。感谢为本书出版付出辛勤劳动的所有人。由于机械设备数字化解决方案涉及内容较广，对应的数字化技术也在不断发展和创新，加上作者经验有限，书中内容难免会出现错误或不足之处，我们诚挚地欢迎读者提出宝贵的意见。
金鑫 黄巍 柴尔曼
2024 年 6 月
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