2024工厂规划与验证应用白皮书·基于工厂数字孪生的仿真规划，促进精益、创新和绿色

西门子数字化工业软件 SIEMENS DIGITAL INDUSTRIES SOFTWARE 工厂规划与验证应用白皮书 基于工厂数字孪生的仿真规划，促进精益、创新和绿色 制造工程(MFE)团队 2024年3月 西门子数字化工业软件 引 言 "新质生产力"在2024年两会隆重提出，其核心标志是"全要素生产率大幅提升"，特点是"创新"，关键在"质优"，本质是"先进生产力"。当您阅读完本白皮书，就能深深体会到基于西门子Plant Simulation开展"工厂规划与验证"，就是"新质生产力"一种落地方式：其核心标志是"让工厂内全部要素在生产任务驱动下按照工艺要求来平衡协作，大幅提升整体生产效率"，特点是"利用数字孪生空间，让制造工程师低成本尝试与验证各种创新性的生产组织与管理方案"，关键在"遵从精益制造，验证与分析工厂关注的各项指标，找到保障质量最优的最合适方案"，本质是"赋能制造工程师一种先进的数字手段和生产力"。 本书是各行各业典型客户应用"工厂规划与验证"的经验总结，可应用的各种业务场景全面呈现。您不仅能够了解"开展数字化工厂规划与验证"项目的推荐做法与流程，同时还能让您从工厂整体层面，找到"基于工厂数字孪生的仿真规划，促进精益、创新和绿色目标的实现"的手段和路径。让数字精益手段推进精益在您工厂的深度推进。 对于了解西门子Plant Simulation产品的领域专家，您可更深入与全面了解其关键技术与各种能力：基础能力、高级能力、系统优化能力、集成能力、客制化与拓展能力、衍生产品等。为您进一步释放其效能提供无限助力与可能。 最后，希望您记住：西门子Plant Simulation，是业界的标配"新质生产力"；通过离散事件仿真和各种优化算法，实现高效的精益验证；利用工厂数字孪生技术，给您无限的规划创新的数字空间；通过清晰的能耗排放量化，让碳足迹在您的工厂得到精准核算与透明可视。 西门子数字化工业软件 1 目录 一、 推进“新型工业化”，催生精益绿色智能工厂 ..........................................................1 1. 新型工业化向智能、循环目标迈进 ................................................................... 1 1) 市场的需求要求制造业更具灵活性和定制化.............................................. 1 2) 企业对循环经济、可持续发展的持续追求 ................................................. 1 3) 数字化和智能化技术在制造领域的应用 .................................................... 1 4) 人机协同与自动化................................................................................... 1 5) 全球化和供应链的数字管理 ..................................................................... 1 6) 数据驱动决策 ......................................................................................... 1 2. 灯塔工厂是践行精益绿色智能典范 ................................................................... 1 3. 数字精益让精益贯穿工厂生命周期 ................................................................... 2 1) 传统改善方式手段的限制 ........................................................................ 2 2) 传统方式对人员经验的依赖度高 .............................................................. 3 3) 传统方法难以处理大量数据 ..................................................................... 3 4) 传统改进措施缺乏验证手段 ..................................................................... 3 二、 基于工厂数字孪生的仿真规划，促进精益、创新和绿色 ........................................4 1. 离散事件仿真，高效的精益验证 ...................................................................... 4 2. 工厂数字孪生，低成本创新空间 ...................................................................... 4 3. 能耗排放量化，碳足迹可精准核算 ................................................................... 5 4. Plant Simulation，业界标配工具 ..................................................................... 5 5. 工厂仿真可应用的精益改善领域 ...................................................................... 6 三、 开展数字化工厂规划与验证的流程与应用阶段 ......................................................7 1. 开展仿真项目的流程 ....................................................................................... 7 西门子数字化工业软件 2 1) 确定具体的仿真概念和目标 ..................................................................... 7 2) 数据搜集 ................................................................................................ 7 3) 仿真建模 ................................................................................................ 7 4) 仿真计算及优化求解 ............................................................................... 7 5) 结果评估 ................................................................................................ 7 2. 仿真规划的应用阶段 ....................................................................................... 8 1) 价值流分析及仿真帮助制定工厂顶层规划 ................................................. 8 2) 生产过程仿真明确工厂设施需求 .............................................................. 9 3) 物流、仓储及生产管控策略也是重要影响因素 ........................................ 10 4) 工厂的三维可视化更易于与建设过程协同 ............................................... 10 5) 数字化工厂在日常生产过程中持续产生价值............................................ 11 四、 西门子数字化工厂规划与仿真解决方案的关键技术 ............................................. 12 1. Plant Simulation技术特点及能力概述 ............................................................ 12 1) 图形化、模块化建模 ............................................................................. 12 2) 对象库管理和扩展................................................................................. 12 3) 仿真数据及分析工具 ............................................................................. 13 4) 开放性及系统集成................................................................................. 13 5) 内置多种功能强劲的优化工具 ................................................................ 13 2. 生产过程及物流仿真建模能力 ....................................................................... 14 3. 继承NX LineDesigner、FactoryCAD、NX BIM中定义的产线模型 ..................... 15 4. 驱动物料在数字工厂间的流动 ....................................................................... 15 5. 仿真不确定性 ............................................................................................... 16 6. 仿真数据的抽取及专业评价工具 .................................................................... 17 西门子数字化工业软件 3 1) 瓶颈分析（BottleneckAnalyzer） ........................................................... 18 2) 物流密度与方向（SankeyDiagram） ..................