“數(shù)字化工廠”貫穿工廠的整個(gè)工藝設(shè)計(jì)、規(guī)劃、驗(yàn)證等制造過程， “數(shù)字化工廠”不是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，需要與設(shè)計(jì)部門的CAD/PDM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝可行性驗(yàn)證，同時(shí)所有規(guī)劃還需要考慮工廠資源情況，所以，“數(shù)字化工廠”與設(shè)計(jì)系統(tǒng)CAD/PDM和企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP的集成是非常有必要的。“數(shù)字化工廠”還可以把企業(yè)已有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集成起來。數(shù)字化工廠解決方案，能夠幫助制造企業(yè)縮短產(chǎn)品上市周期、降低產(chǎn)品研發(fā)成本、消除信息不對(duì)稱所造成的成本與效率損失、提高生產(chǎn)線配置與布局效率、降低生產(chǎn)線潛在故障與風(fēng)險(xiǎn)、減少生產(chǎn)制造過程中的不確定性等。
數(shù)字化工廠的主要環(huán)節(jié)與關(guān)鍵技術(shù)
產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)——三位建模是基礎(chǔ)
在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)利用數(shù)字化建模技術(shù)為產(chǎn)品構(gòu)建三維模型，能夠有效減少物理實(shí)體樣機(jī)制造和人員重復(fù)勞動(dòng)所產(chǎn)生的成本。同時(shí)，三維模型涵蓋著產(chǎn)品所有的幾何信息與非幾何制造信息，這些屬性信息會(huì)通過PDM/cPDM (產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理/協(xié)同產(chǎn)品定義管理)這種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，伴隨產(chǎn)品整個(gè)生命周期，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品協(xié)同研制、產(chǎn)品從設(shè)計(jì)端到制造端一體化的重要保證。
經(jīng)歷了多年的發(fā)展，數(shù)字化建模技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，數(shù)字化建模技術(shù)的應(yīng)用始于航空航天領(lǐng)域，由于對(duì)產(chǎn)品和零部件的精度、質(zhì)量、加工工藝有著比其他行業(yè)更加苛刻的要求，航空航天工業(yè)讓數(shù)字化建模技術(shù)的效用得以充分發(fā)揮。至今使用三維設(shè)計(jì)軟件的全三維建模技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普及。
生產(chǎn)規(guī)劃環(huán)節(jié)——工藝仿真是關(guān)鍵
在生產(chǎn)規(guī)劃環(huán)節(jié)，基于PDM/cPDM中所同步的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，利用虛擬仿真技術(shù)，可以對(duì)于工廠的生產(chǎn)線布局、設(shè)備數(shù)量、生產(chǎn)工藝流程、物流配送等進(jìn)行仿真模擬，通過仿真模擬進(jìn)行分析、評(píng)估、驗(yàn)證，對(duì)于不合理的地方及時(shí)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，減少后續(xù)生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)對(duì)于實(shí)體系統(tǒng)的更改與返工次數(shù)，從而有效減低成本、縮短工期、提高效率。
虛擬仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車、船舶及其他大型設(shè)備制造過程中。利用虛擬仿真工藝規(guī)劃，來減少實(shí)際生產(chǎn)線調(diào)整改進(jìn)所需要花費(fèi)的成本。
生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)——數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)通
早期的數(shù)字化工廠，其實(shí)并不包含生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)，但隨著制造業(yè)企業(yè)具體實(shí)踐與應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)字化工廠的概念開始向覆蓋產(chǎn)品整個(gè)生命周期的全價(jià)值鏈拓展與延伸，作為將產(chǎn)品從設(shè)計(jì)意圖轉(zhuǎn)化為實(shí)體產(chǎn)品的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，生產(chǎn)執(zhí)行無疑應(yīng)該是數(shù)字化工廠的關(guān)鍵一環(huán)。
這個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)字化，體現(xiàn)在制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）與其他系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通上。MES與ERP、PDM/cPDM之間的集成，能夠保證所有相關(guān)產(chǎn)品屬性信息從始至終保持同步，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新。
如果某一款產(chǎn)品的零部件或原材料發(fā)生變化，PDM/cPDM和MES中的數(shù)據(jù)信息會(huì)同步變化，MES會(huì)自動(dòng)調(diào)整制造解決方案，有效避免了傳統(tǒng)制造企業(yè)由于信息無法及時(shí)傳遞和同步所造成的誤工。借助RFID（無線射頻識(shí)別技術(shù)），MES還能夠?qū)ιa(chǎn)線上的產(chǎn)品零配件進(jìn)行識(shí)別和路徑規(guī)劃，從而實(shí)現(xiàn)柔性化的混線生產(chǎn)，大幅提高生產(chǎn)效率。
