电子产品的智能制造

提供集成 PCB 和机械流程的完全数字化策略

高层摘要

本白皮书介绍了通过在 Siemens Digital Industries Software 产品系列中引入Mentor Graphics 实现电子产品制造的一种革新性方法。文中介绍了一种完全数字化策略，可支持印刷电路板 (PCB) 和机械设计与制造，同时整合了整个产品生命周期（从构思和生产到客户再到反馈）。目前，对新产品的需求正以前所未有的速度增长，在这样的消费环境下，本方法可将产品上市时间缩短多达50%，将开发成本降低 25% 之多，并可实现卓越的产品品质。

摘要

本白皮书介绍了旨在为消费品和工业产品、家用电器、制造服务、汽车及交通运输、航空航天和国防以及半导体设备等电子产品制造商设计的产品开发策略。

各行各业的公司都竭力满足客户在加速引入新产品 (NPI)、提供卓越品质的个性化与定制化产品，以及实现互联网连接等方面的需求。制造商在努力满足这些需求时，还必须管理错综复杂的全球供应链和当今日趋复杂的先进设计与制造规范。

为了应对这一充满挑战的环境，我们为您提供了 “电子产品的智能制造” 战略，其核心是一个融合了 PCB 设计与机械流程的集成平台，同时针对当今智能产品的工程、制造与交付整合了所有相关领域。这是一种数字化发展战略， 涵盖从 PCB 设计和车间优化到将客户反馈融合到新设计的所有内容。

电子产品的智能制造代表了 Siemens Digital Industries Software 称之为数字化企业的全新制造运营模式，因为我们已专门针对客户需求进行了调整。我们相信它是目前最全面的平台，而我们自己的工厂对该平台的部署也应验了我们的想法。

本白皮书将介绍什么是电子产品的智能制造、与传统产品开发方法相比其所具备的优势，以及 Siemens 的这一战略可以帮助企业取得成功的原因。

制造商在当今的消费类电子产品环境下面对巨大挑战

作为电子设备的使用者，无论是新款智能手机发布、在假期享受全新视频游戏平台，还是某款能够改善健康的可穿戴设备上市，我们都可以体会到当时的兴奋之情。电子产品的突破性创新来势迅猛，我们对此翘首以盼。

消费者对此发展充满信心，兴奋不已。但电子产品制造商的想法却可能会较为复杂。虽然有可能在这个市场上大获全胜，但所面临的竞争挑战却也令人望而生畏。

客户不仅希望更快推出新设备，还想从几十个选项中挑选一个定制版本。最终，他们会希望厂商提供个性化的设备， 即便他们现在还没有提出这类需求。渐渐地，他们还会希望新设备可以通过互联网连接到所有其他设备。

此外，他们还将期待获得完美的品质。在这个可以随时在社交媒体对产品发布负面评价的时代，负面影响可能如病毒般迅速扩散，一个小故障或一次重要发布的延迟都有可能会使产品胎死腹中。

对制造商的现实意义

当电子产品制造商致力于满足当今的市场需求（快速推出 新产品、高品质期待、个性化 / 定制化、互联网连接等）时， 制造商必须应对以下问题：

产品和流程更加复杂

诸如 3D 打印、知识自动化 / 数字助理、大数据 / 数据分析和高级机器人等新技术层出不穷，大大提高了创新能力并加快了制造流程的速度。虽然这些技术具有显著的优势， 但也增加了产品和产品制造流程的复杂性。

周期时间压力

现如今的上市时间都非常短，很难提前证明制造流程是否适用，而产量增加要求加速生产周期，几乎不容出错。

从大规模生产转向大规模定制困难重重

当前制造系统的灵活性欠佳，无法支持大规模定制。

数据和文档要求严格

合规性证明对于在汽车和医疗等行业开展业务至关重要， 该证明同样适用于对于高质量和标准化要求严格的原始设备制造商 (OEM)。

全球化对劳动力资源和物料补充的影响

制造地点的选择已变得愈发复杂，因为一些低成本地区无法满足产品需求和 / 或成本预期的增长。当提供低成本劳动力的地方不再具有成本效益，并且当运输成本抵销了劳动力所节省的成本时，利润率就会下降。全球采购可以节省成本，但也使优化物料补充变得更加困难。

目前行业采取的应对方式

大部分电子产品制造商都已将数字化 1 应用到产品开发流程的各个阶段。其中包括以下一个或多个解决方案：

● PCB 组装和测试集成规划与管理

● 产量增长、虚拟设计和流程验证测试管理与执行

● 具有综合布局与仿真的生产优化

● 用于高级零件和模具制造的模型驱动流程

● 用于 PCB 合同制造的供应商协同

● 用于成品组装和车间连接的制造执行系统  (MES)

很显然，数字化能够优化规划并加速验证产品替代方案， 从而提高制造运营的成效与性能。然而，CEB Global（现为 Gartner）的研究表明，到目前为止，数字化尚未对利润产生预期的影响。

在 2017 年开展的一项调查中，该公司发现他们所接触的高管当中，有 80% 都在采用某种数字化方案，但也有 44% 的人表示，在数字化上的投资并未提高净利润。

Gartner 认为，“数字化的成功不仅依赖于拥有最先进的技术，更取决于是否拥有适用的操作系统”。“经营能力、激励措施和运营模式对数字化能否取得成功所产生的影响是数字技术变化的 15 倍。”

“ 数字化的成功不仅依赖于拥有最先进的技术，更取决于是否拥有适用的操作系统。”

还需要做些什么

要想发挥数字化的全部潜力，就需要采用新的制造运营模式。在 Siemens，我们将这一模式称为数字化企业，这是一款集成式平台，针对当今智能产品的工程、制造与交付整合了所有相关领域。

数字化企业主要基于两个概念，即数字线程和数字化双胞胎。

数字线程

数字线程是一条可将所有参与者与产品设计、构建和支持方面的信息联系起来的信息链。协同主干系统（例如Teamcenter? 软件）通过所有相关学科、应用程序、工具和系统编制数字线程。

数字化双胞胎

这是产品（数字化产品双胞胎）或其制造过程（数字化制造双胞胎）的虚拟模型，具有高度精确的特点。这些模型用于在构建产品或设计制造运营之前模拟真实情况，目的是尽可能在软件中进行优化，从而以相对较低的成本评估多种假设情况。

由于可以从数字线程获得信息，数字化双胞胎可以不断更新，以达到最高的精确度。例如，可以采集客户反馈，将其应用到未来产品的设计和测试中。同样，通过从现实制造流程中收集信息，也可以改进制造仿真，让制造流程更加高效。数字化双胞胎也是捕获和复制制造业最佳实践的绝佳方式。

为什么会出现电子产品的智能制造？

电子产品的智能制造是 Siemens Digital Industries Software 为电子产品制造商量身定制数字化企业的一种方式。电子产品的智能制造战略是将 Mentor 并入 Siemens 产品系列的结果，我们的后续工作是将两家公司的解决方案合并为一个可为您创造价值的集成式综合平台。

多年来，西门子一直致力于端到端的机械流程。Mentor 则为印刷电路板行业提供解决方案，涵盖从设计到制造的电子流程。

来源：上海诺宇晟信息技术有限公司