數字(zì)化(huà)工厂以(yǐ)産品全生(shēng)命周期(qī)的(de)相關(guān)數據(jù)为(wèi)基礎，在(zài)計(jì)算機(jī)虛拟环(huán)境中(zhōng)，对(duì)整个(gè)生(shēng)産过(guò)程進(jìn)行仿真(zhēn)、評估和(hé)優化(huà)，並(bìng)進(jìn)一(yī)步擴展(zhǎn)到(dào)整个(gè)産品生(shēng)命周期(qī)的(de)新(xīn)型生(shēng)産組織方(fāng)式。是(shì)現(xiàn)代(dài)數字(zì)制造技術(shù)與(yǔ)計(jì)算機(jī)仿真(zhēn)技術(shù)相結合的(de)産物(wù)，同(tóng)时(shí)具有(yǒu)其(qí)鮮明(míng)的(de)特(tè)征。它(tā)的(de)出(chū)現(xiàn)給(gěi)基礎制造業注入(rù)了(le)新(xīn)的(de)活力，主(zhǔ)要(yào)作(zuò)为(wèi)沟(gōu)通(tòng)産品設計(jì)和(hé)産品制造之(zhī)間(jiān)的(de)桥梁(liáng)。

數字(zì)工厂構建原因(yīn)

在(zài)当今激烈的(de)市(shì)场(chǎng)競争中(zhōng)，制造企業已經(jīng)意(yì)識到(dào)他(tā)们(men)正(zhèng)面(miàn)臨着巨大(dà)的(de)时(shí)間(jiān)、成(chéng)本(běn)、質(zhì)量等壓力。在(zài)設計(jì)部(bù)門(mén)，CAD & PDM系(xì)統的(de)應(yìng)用(yòng)獲得了(le)成(chéng)功。同(tóng)樣(yàng)，在(zài)生(shēng)産部(bù)門(mén)，ERP等相關(guān)信(xìn)息系(xì)統也(yě)獲得了(le)巨大(dà)的(de)成(chéng)功，但在(zài)解(jiě)決“如(rú)何制造→工藝設計(jì)”这(zhè)一(yī)關(guān)鍵环(huán)节(jié)上(shàng)，大(dà)部(bù)分(fēn)國(guó)內(nèi)企業還(huán)沒(méi)有(yǒu)實(shí)現(xiàn)有(yǒu)效的(de)計(jì)算機(jī)輔助管(guǎn)理(lǐ)機(jī)制，“數字(zì)化(huà)工厂”技術(shù)則是(shì)企業迎接21世紀挑戰的(de)有(yǒu)效手(shǒu)段(duàn)。

數字(zì)化(huà)工厂集成(chéng)了(le)産品、过(guò)程和(hé)工厂模型數據(jù)库，通(tòng)过(guò)先(xiān)進(jìn)的(de)可(kě)视化(huà)、仿真(zhēn)和(hé)文(wén)档管(guǎn)理(lǐ)，以(yǐ)提(tí)高(gāo)産品的(de)質(zhì)量和(hé)生(shēng)産过(guò)程所(suǒ)涉及(jí)的(de)質(zhì)量和(hé)動(dòng)态性(xìng)能(néng)：

提(tí)高(gāo)盈利能(néng)力

• 提(tí)高(gāo)規劃(huà)質(zhì)量

• 缩短(duǎn)産品投産时(shí)間(jiān)

• 交流透明(míng)化(huà)

• 規劃(huà)过(guò)程标(biāo)準化(huà)

• 勝任的(de)知識管(guǎn)理(lǐ)

• 虛拟現(xiàn)實(shí)仿真(zhēn)技術(shù)

主(zhǔ)要(yào)环(huán)节(jié)

主(zhǔ)流市(shì)场(chǎng)觀點(diǎn)認为(wèi)，數字(zì)化(huà)工厂主(zhǔ)要(yào)涉及(jí)産品設計(jì)、生(shēng)産規劃(huà)與(yǔ)生(shēng)産執行三(sān)大(dà)环(huán)节(jié)，數字(zì)化(huà)建模、虛拟仿真(zhēn)、虛拟現(xiàn)實(shí)/加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）等技術(shù)包(bāo)含在(zài)其(qí)中(zhōng)。

1. 産品設計(jì)环(huán)节(jié)——三(sān)維建模是(shì)基礎

在(zài)産品研发設計(jì)环(huán)节(jié)利用(yòng)數字(zì)化(huà)建模技術(shù)为(wèi)産品構建三(sān)維模型，能(néng)夠有(yǒu)效減少(shǎo)物(wù)理(lǐ)實(shí)體(tǐ)樣(yàng)機(jī)制造和(hé)人(rén)員重(zhòng)複勞動(dòng)所(suǒ)産生(shēng)的(de)成(chéng)本(běn)。同(tóng)时(shí)，三(sān)維模型涵蓋着産品所(suǒ)有(yǒu)的(de)幾(jǐ)何信(xìn)息與(yǔ)非(fēi)幾(jǐ)何制造信(xìn)息，这(zhè)些(xiē)屬性(xìng)信(xìn)息会(huì)通(tòng)过(guò)PDM/cPDM(産品數據(jù)管(guǎn)理(lǐ)/协同(tóng)産品定(dìng)義管(guǎn)理(lǐ))这(zhè)種(zhǒng)統一(yī)的(de)數據(jù)平台(tái)，伴随産品整个(gè)生(shēng)命周期(qī)，是(shì)實(shí)現(xiàn)産品协同(tóng)研制、産品從設計(jì)端到(dào)制造端一(yī)體(tǐ)化(huà)的(de)重(zhòng)要(yào)保證。

例如(rú)，美(měi)國(guó)波音(yīn)公(gōng)司在(zài)其(qí)737-NX和(hé)787的(de)設計(jì)制造中(zhōng)，利用(yòng)數字(zì)化(huà)建模技術(shù)，不(bù)但有(yǒu)效缩短(duǎn)了(le)研制周期(qī)，大(dà)幅降低(dī)了(le)研制成(chéng)本(běn)，而(ér)且(qiě)通(tòng)过(guò)PDM/cPDM，有(yǒu)效實(shí)現(xiàn)了(le)産品設計(jì)與(yǔ)制造环(huán)节(jié)的(de)信(xìn)息协同(tóng)，從而(ér)大(dà)幅提(tí)高(gāo)了(le)生(shēng)産效率。

2.生(shēng)産規劃(huà)环(huán)节(jié)——工藝仿真(zhēn)是(shì)關(guān)鍵

在(zài)生(shēng)産規劃(huà)环(huán)节(jié)，基于(yú)PDM/cPDM中(zhōng)所(suǒ)同(tóng)步的(de)産品設計(jì)环(huán)节(jié)的(de)數據(jù)，利用(yòng)虛拟仿真(zhēn)技術(shù)，可(kě)以(yǐ)对(duì)于(yú)工厂的(de)生(shēng)産線(xiàn)布(bù)局(jú)、設備配置、生(shēng)産制造工藝路(lù)徑、物(wù)流等進(jìn)行預規劃(huà)。

虛拟仿真(zhēn)技術(shù)廣泛應(yìng)用(yòng)于(yú)汽車、船舶及(jí)其(qí)他(tā)大(dà)型設備制造过(guò)程中(zhōng)。例如(rú)，大(dà)衆汽車公(gōng)司旗(qí)下(xià)斯柯达(dá)捷克(kè)工厂，即采用(yòng)西(xī)門(mén)子的(de)Tecnomatix，利用(yòng)虛拟仿真(zhēn)工藝路(lù)徑規劃(huà)，来(lái)減少(shǎo)實(shí)際生(shēng)産線(xiàn)調整改進(jìn)所(suǒ)需要(yào)花費的(de)成(chéng)本(běn)。

3.生(shēng)産執行环(huán)节(jié)——數據(jù)采集實(shí)时(shí)通(tòng)

这(zhè)个(gè)环(huán)节(jié)的(de)數字(zì)化(huà)，體(tǐ)現(xiàn)在(zài)制造執行系(xì)統（MES）與(yǔ)其(qí)他(tā)系(xì)統之(zhī)間(jiān)的(de)互聯互通(tòng)上(shàng)。MES與(yǔ)ERP、PDM/cPDM之(zhī)間(jiān)的(de)集成(chéng)，能(néng)夠保證所(suǒ)有(yǒu)相關(guān)産品屬性(xìng)信(xìn)息從始(shǐ)至(zhì)終(zhōng)保持(chí)同(tóng)步，並(bìng)實(shí)現(xiàn)實(shí)时(shí)更(gèng)新(xīn)。

瑪莎拉蒂的(de)Bertone工厂即采用(yòng)上(shàng)述技術(shù)實(shí)現(xiàn)Quattroporte與(yǔ)Ghibli两(liǎng)款不(bù)同(tóng)車型的(de)全自(zì)動(dòng)生(shēng)産與(yǔ)組裝(zhuāng)，據(jù)不(bù)完全統計(jì)，産能(néng)提(tí)升(shēng)幅度(dù)高(gāo)达(dá)两(liǎng)倍以(yǐ)上(shàng)。

典型應(yìng)用(yòng)

數字(zì)化(huà)工厂的(de)集成(chéng)，首先(xiān)需要(yào)強(qiáng)大(dà)的(de)界面(miàn)和(hé)數據(jù)库系(xì)統，将不(bù)同(tóng)複雜层(céng)次(cì)之(zhī)間(jiān)和(hé)不(bù)同(tóng)運作(zuò)功能(néng)領域之(zhī)間(jiān)的(de)實(shí)際數據(jù)和(hé)模块(kuài)進(jìn)行聯合使用(yòng)，常見(jiàn)的(de)應(yìng)用(yòng)有(yǒu)：

• 布(bù)局(jú)規劃(huà)與(yǔ)仿真(zhēn)——布(bù)局(jú)确認與(yǔ)優化(huà)

• 零(líng)件(jiàn)流的(de)静(jìng)态分(fēn)析與(yǔ)動(dòng)态仿真(zhēn)

• 裝(zhuāng)配过(guò)程平衡

• 複雜的(de)物(wù)流操作(zuò)仿真(zhēn)

• 機(jī)器人(rén)及(jí)複雜運動(dòng)仿真(zhēn)

• 零(líng)件(jiàn)加工仿真(zhēn)

• 人(rén)力資源仿真(zhēn)

• 人(rén)機(jī)工效仿真(zhēn)

• 生(shēng)産物(wù)流系(xì)統仿真(zhēn)

• 控制软(ruǎn)件(jiàn)測試仿真(zhēn)

• 生(shēng)産動(dòng)作(zuò)控制仿真(zhēn)

“數字(zì)化(huà)工厂”貫穿整个(gè)工藝設計(jì)、規劃(huà)、验(yàn)證、直(zhí)至(zhì)車間(jiān)生(shēng)産工藝整个(gè)制造过(guò)程，在(zài)實(shí)施过(guò)程需要(yào)注意(yì)系(xì)統集成(chéng)方(fāng)面(miàn)的(de)問(wèn)題(tí)，“數字(zì)化(huà)工厂”不(bù)是(shì)一(yī)个(gè)独立的(de)系(xì)統，規劃(huà)时(shí)，需要(yào)與(yǔ)設計(jì)部(bù)門(mén)的(de)CAD/PDM系(xì)統進(jìn)行數據(jù)交換，並(bìng)对(duì)設計(jì)産品進(jìn)行可(kě)制造性(xìng)验(yàn)證（工藝評审），同(tóng)时(shí)，所(suǒ)有(yǒu)規劃(huà)還(huán)需要(yào)考慮工厂資源情(qíng)況。所(suǒ)以(yǐ)，“數字(zì)化(huà)工厂”與(yǔ)設計(jì)系(xì)統CAD/PDM和(hé)企業資源管(guǎn)理(lǐ)系(xì)統ERP的(de)集成(chéng)是(shì)必須的(de)。同(tóng)时(shí)，“數字(zì)化(huà)工厂”還(huán)有(yǒu)必要(yào)把(bǎ)企業已有(yǒu)的(de)規劃(huà)“知識”（如(rú)工时(shí)卡(kǎ)、焊接規範等）集成(chéng)起(qǐ)来(lái)，整个(gè)集成(chéng)的(de)底部(bù)是(shì)PLM構架。

同(tóng)时(shí)，类似于(yú)PDM系(xì)統和(hé)ERP系(xì)統，每个(gè)企業都有(yǒu)自(zì)己的(de)流程和(hé)規範，考慮到(dào)很多(duō)人(rén)都在(zài)一(yī)个(gè)环(huán)境中(zhōng)协同(tóng)工作(zuò)（工藝工程师(shī)、設計(jì)工程师(shī)、零(líng)件(jiàn)和(hé)工具制造者(zhě)、外包(bāo)商、供應(yìng)商以(yǐ)及(jí)生(shēng)産工程师(shī)等），随时(shí)会(huì)創建大(dà)量的(de)數據(jù)，所(suǒ)以(yǐ)，“數字(zì)化(huà)工厂”規劃(huà)系(xì)統也(yě)存在(zài)客戶化(huà)定(dìng)制的(de)要(yào)求，如(rú)操作(zuò)界面(miàn)、流程規範、輸出(chū)等，主(zhǔ)要(yào)是(shì)便于(yú)使用(yòng)和(hé)存取等。

數字(zì)工厂依靠于(yú)三(sān)維掃描技術(shù)提(tí)供的(de)數據(jù)基礎，三(sān)維掃描技術(shù)也(yě)因(yīn)它(tā)快(kuài)速、精準、完整、非(fēi)接觸式等優勢被(bèi)汽車制造業等工業行業廣泛應(yìng)用(yòng)。泰来(lái)三(sān)維在(zài)數字(zì)工厂領域可(kě)提(tí)供工厂改造、工厂搬遷、現(xiàn)狀調查、虛拟安(ān)裝(zhuāng)、工厂數字(zì)化(huà)逆向方(fāng)針(zhēn)建模、智能(néng)工厂4.0等項目服(fú)务。