Siemens PLM Software:变革中的产品研发方式

当代表当代最高工业水品的NASA“好奇号”火星探测器同比微缩模型出现在Siemens PLM Software2013中国用户大会现场时，人们除了好奇，也开始感叹工业的进步已经使得工业产品的复杂、精密程度达到了一个空前的程度――这不仅在于其结构的复杂和所涉及学科的丰富，更多地，是对其性能有多变要求的同时，在成本、质量、可持续性和可用性等方面几近苛刻的要求。

“我们的PLM愿景，是为用户提供一个用于生命周期决策的逼真环境，使其能够为所有用户提供直观、透明的环境；能够从多个数据源采集数据并过滤数据；能够用于评估产品全部内容的开放式应用，以及在用户工作的上下文中提供信息。”Siemens PLM Software全球总裁兼首席执行官Chuck Grindstaff在主题演讲如是说。

延伸到车间的设计环境

周所周知，单纯依赖CAD工具的功能提高产品研发效率已经成为历史，企业用户也越来越认识到，提高产品研发效率，需要全面提高设计能力和构建更完整的设计环境。换句话说，设计当中的“智能”不再仅仅是帮助工程师完成单点的设计工作，而是一种类似生物型的、与现实生产贯通的、更适应企业业务流程的系统工程环境：不仅让工程师完全感受不到功能的限制，而且还要在产品研发的整个过程当中，适时地推动研发流程，引领工程师通过系统提供的信息完成不同节点的设计决策。

Chuck Grindstaff在演讲中提到了“4th Generation Design（第四代设计）”的概念。结合Siemens PLM Software一直倡导的产品研发系统工程和HD PLM，很显然，所谓“第四代设计”的重心不再仅仅是设计工具，而是一种以管理为机制的设计环境的构建，是PLM所能提供给应用企业的、与产品研发相关的核心能力的提升――PLM对于产品研发方式的影响正在现实应用当中得到进一步的深化。

与所有的PLM系统提供厂商相同，Siemens PLM Software的产品研发体系系统工程解决方案的核心工具是CAD――NX。2013年初，NX 8.5，其不仅从设计、仿真和制造等各个环节都有了极大的提升，其最大的价值在于，其作为与产品相关所有数据的源头，为Siemens PLM Software所构建的产品研发环境提供了完备的数据基础和应用基础。

与此同时，Siemens PLM Software也在通过在全产品线当中深化应用HD PLM的技术成果，结合收购、整合等方式，有目的地完善其所构建的产品研发环境。其中最引起人们注意的几个收购：Perfect Costing Solutions、KINEO和VISTAGY，以及引起国内业界普遍关注的LMS――2012年11月，Siemens PLM Software以6.8亿欧元收购了比利时软件公司LMS公司。

“从我的角度来看，这是一个很好的合并，”Siemens PLM Software首席数值分析专家Louis Komzsik当被问到收购LMS时如是说。这位被称为“现代Nastran算法之父”的科学家，几乎见证了整个Nastran的发展历史，他仅从产品仿真功能的角度举例说，“LMS有转子动力学的解决方案，Samcef在这方面也有转子动力学的解决方案，但Siemens PLM Software的转子动力学集中在驱动系统的转子，而Samcef的转子动力学倾向于航空应用的角度。因此从系统的角度讲，整合完成后，我们将拥有一个更加完整的产品线。我们希望通过整合和集成，用户就不需要再选择用哪个解决方案去进行仿真分析，系统就可以直接完成选择。”

事实上，收购LMS的用意还不尽于此。

周所周知，传统的设计系统工程工具大多侧重于设计的前端、多在文本和数字模型上进行，所以设计与试验和生产环节是相互分离的。而LMS公司恰恰更加关注工程，其产品尤其强调对物理性能的测试和物理样机的实验，因此通过对LMS的收购，Siemens PLM Software就能够有效联接仿真和测试，增强HD-PLM的信息含量和传递能力，从而为用户提供更加完整的系统工程解决方案，为产品生命周期中的决策提供了一个多专业的、闭环的、基于模型的、从测试到开发的系统工程手段。

这显然会成为Siemens PLM Software所提供的产品研发系统工程区别于其他厂商解决方案的一个亮点。不仅如此，此次用户大会同期，最直接联接虚拟与现实的Tecnomatix也了最新版本：Tecnomatix 11。

在新版本的Tecnomatix 11当中，重点强调了三个方面的功能：制造过程管理（MPM）、制造模拟与验证（MSV）和制造启动和生产 （MLP）。

根据Siemens PLM Software提供的官方资料：在MPM当中，重点关注了制造过程设计与规划、工作指导书、工厂场地布局设计和尺寸公差质量控制方面的功能；在MSV中，主要完成在规划早期发现并纠正问题，以减省变更所致的成本，排除人因操作问题，以优化资本设备投资的收益回报，包括人体仿真与人体工学、机器人仿真与编程、物流与离散事件仿真和质量检测与验证等功能；在MLP当中，Tecnomatix 11重点是解决在生产阶段时未尽完善的决策，主要包括问题的跟踪与预防、虚拟调试、PLM与MES系统集成和成品质量分析。

值得关注的是，Tecnomatix 11改变了以往数据仅仅是从PLM向MES传递的方式，增强了现实与虚拟世界间数据互相流动的能力：在SIMATIC IT（MES）与Teamcenter（PLM）之间，SIMATIC IT不仅可以利用Tecnomatix传递的数据自动创建产品的生产计划，而且可以将采集的数据和问题经由Tecnomatix，反馈回Teamcenter。

第四代设计、产品研发系统工程和HD PLM，都是SiemensPLM Software对于未来工业软件产品在研发领域的一个长期规划。我们能够预见，这将是一盘很大的棋，而目前我们能够看到的是，一个融合程度更深入的设计环境系统工程正在逐步形成。

变化中的产品研发流程管理

作为Siemens PLM Software构建的产品研发体系的基础和平台，Teamcenter是HD PLM最完整的体现者。

Teamcenter产品管理与市场营销副总裁Rohit Tangri在接受专访时谈到了即将要的新版Teamcenter10所表现出的特征：“智能的集成信息、面向未来的体系架构和用户体验”――其对于各个信息系统的整合能力，以及对处于产品研发不同阶段的不同岗位所给予的支撑作用，使得其能够“从大量复杂数据中获取价值，只向用户提供准确决策所需信息”。

事实上，此次Teamcenter10最大的改变是提出了所谓PLM成熟度模型（PLM Maturity Model）――根据企业的业务发展，以及在发展过程中对PLM系统的要求，Siemens PLM Software将其对PLM的应用分成三个层次：Start（开始）、Extend（扩展）和Transform（转型）。

按照这种PLM成熟度模型，Teamcenter10将数据的流动和应用由低到高分为：资源层、企业层、网络层和客户层。

其中，资源层管理所有与产品相关的设计数据与文档，这些数据在接下来的企业层当中得到融合和互相关联，然后进入网络层保存，在这里准备好随时以用户需要的方式提供给最终的用户。

显然，Teamcenter10的这种调整充分得益于以往Siemens PLM Software在全产品当中推行的HD PLM――在此基础上，与产品相关的数据得到集中、整合和关联；同时，这种调整又是对HD PLM推向深入的一种体现。

“我们现在正在做的工作是把PLM软件的底层平台（Platform）和应用（Apps）分开：为用户提供一个最基本的平台，用户可以基于这样一个平台来选择自己需要的应用，从而将数据利用到某一个具体的业务领域，如设计、质量管理、法规管理……这是一个很大的变化，因为用户拿到的PLM产品将不会是以版本的形式来升级，而是通过在平台上增加更多的应用来完善对自身业务的管理。另一方面，平台和应用的分离，也使得针对特定领域和行业的应用可以更容易被开发和应用。”Rohit Tangri说，这种调整除了在资源层和企业层所进行的复杂IT技术实现外，对于用户来讲，最大的改变是不需要再选择Teamcenter的功能模块，而只需提出自己的业务需求即可。

从提供的资料看，新版本的Teamcenter10向用户提供了包括设计管理、流程执行、制造

管理、合规管理、文档管理、需求管理、服务、质量、BOM管理、供应商管理、成本管理和系统工程等在内的16个业务领域选项，用户可以类似OS系统应用APP一样，从中选择“应用”――这是平台和应用带给用户的第一种改变。

平台与应用的分离带给用户的第二个改变，是基于Active Workspace Client（简称AWC）的多种应用模式得到现实应用的技术基础――用户可以通过手机、平板电脑、手提电脑和台式电脑等多种媒介，从完全相同的数据当中调取自己所需要的不同产品信息组合（未来还可能包括其他类型的设备）。“AWC基于HTML5的框架，能够支持各种跨平台应用，因此其调取的内容与所使用的设备无关，无论用户在哪里，无论使用何种设备，都可以接入到这个客户端上，我个人认为这是Teamcenter10带来的亮点之一：我们在不断丰富产品生命周期中的决策环境。” Rohit Tangri说。

平台与应用的分离带给用户的第三个改变，是系统实施应用和部署的模式。Siemens PLM Software为Teamcenter10制定了一种新的“Rapid Start”部署方式――这与PLM成熟度模型有直接的联系。

对于很多中小企业来讲，具有真正成长性的PLM将是保证其能长期持续发展的关键，因此根据企业成长的普遍规律，Teamcenter10目前和将来所提供的应用对应PLM成熟度模型被划分为：Start、Extend和Transform三组。在start层面，Teamcenter10提供了设计、文档管理、BOM管理和流程管理应用；在扩展层增加了需求管理、服务、供应商管理等应用，在业务转型层则涉及到了质量、成本和系统工程等应用。

“从大处着眼、小处着手。这不仅仅适用于中小企业，实施和应用PLM的大部分企业，在刚开始的时候，由于需求、企业规模和成本约束等原因需要一个能够先进行管理的解决方案。但并不意味着企业需要的是一个中小型的、受约束的解决方案。当其业务发展以后，这些应用企业就会需要一个完整的Teamcenter解决方案。所以我们的想法是：刚开始用户只需要实施Start部分，接下来当客户的业务成长到一定程度的时候就需要越来越多的解决方案，希望能支持更多的专业领域和部门业务，那就可以继续增加应用，使用Extend部分。

最后，当决策者的境界达到一定程度的时候，希望摆脱日常事务活动的牵制，开始思考哲理，比如业务要转型、产品要创新，那么就需要第三个层的Transform来满足其需求。这不仅是我们对用户使用PLM系统的一个重新理解，也是企业业务发展的现实，我们希望自己的PLM解决方案符合业务实际并支持业务实际。”赵继政说，业务是复杂的，PLM的实施也是复杂的，Teamcenter所做的变化，都是希望使客户实施和应用PLM的过程变得简单化，希望能够使得用户能够快速、简单地去实施PLM，最快地获得回报。

记者后记

进入Siemens家族已经整整6年时间，Siemens PLM Software一直希望能够成为PLM厂商当中第一个打通虚拟与现实间壁垒的软件提供商，并一直在为之努力。

此次大量“仿真”产品和功能被引入产品研发体系当中，可以看出，两者的融合正表现出更多的可能性：在保证各自特色和领先性的前提下，彼此协同和融合的方式更加科学和现实，这应该是Siemens公司关于“工业软件”战略方向的一个新的进展。具体到产品和应用，随着HD PLM的进一步推进，与产品相关的数据得到了最大程度的统一和关联，Teamcenter此次的调整可谓水到渠成，而且云计算、移动应用等作为应用于前后端的新技术，也都变得顺理成章了。

“现代Nastran算法之父”Louis Komzsik采访实录

CAD杂志：以往因为软硬件性能的限制，算法可能会显得比较重要。现在有更多的云计算，大数据处理……在这种情况下，算法到底对CAE产品的重要意义在哪里？

Louis：算法所体现的意义取决于我们如何去定义它，假定研究一些数值，提供一些方法来支持这个软件，那么，只要我们涉及到CAE，它就会一直很重要。目前我们使用了很多年的算法正在进行着一些转变，尤其是像您提到的与现在的硬件相关的算法，几何建模是算法改进的一个重要原因。那么，CAE算法的演变就由简单结构发展成了连续体的复杂结构。我最开始研究CAE的时候，大概是一九七几年的时候，那时哪怕做一个汽车的分析也是像小杆一样把它连起来，杆件用弹簧来连接，那个时候做的模型就是这样完成的，现在对于模型的描述越来越详细。总结一下，算法还是CAE的灵魂。

CAD杂志：我们现在市场上看到的CAE产品很少对自己的灵魂进行改进，大部分改进都是针对应用，因此算法的发展没有像以往那样跨越式的迈进，慢了下来。您认为这是技术发展的必然，还是说算法这种科学的客观规律呢？

Louis：有两点，一方面可能是算法现在已经很好了，还有一方面，算法即使改变了，也不是那么容易被看见。你的这个观点看得很对，为什么能看到这些易用性方面的提升呢？很多时候是为了让设计工程师的一些需求也能够使用这些高级的工具。我在这个行业干了40年，在40年前如果有人用CAE的话，就是“大师”。举一个例子，现在如果一个设计人员想设计一个桌子，这个设计人员可以不用懂任何算法，也可以优化这个设计。我们现在的情况是被几何或者是建模在驱动着，我和我的几个同事的想法是让“分析”离开“方法”。我们现在正在做一些研究，就是希望看看能不能直接从几何的角度得以分析，大家都知道描述几何的样条曲线，描述样条曲线可能会给我们带来直接在几何上做分析的机会。现在这种想法还是在“婴儿阶段”，现在已经有一个名字了，叫“等几何分析”。这是我现在研究的一部分。