数字化工厂的框架与落地实践
数字化工厂正在闪现迷人的色彩，其光芒吸引了制造业的注意力。然而耀眼辉光之中，很多企业也被各种相互矛盾和相互纠缠的概念弄得无所适从，渴望能够拥有一个洞开一切的神器。而数字化工厂的确犹如一道有着清晰轨迹的光路，它正指引着那些走向理解智能工厂和工业4.0的必经之路。
数字化工厂的定义
虽然国内外对数字化工厂的研究越来越多，但是对于数字化工厂的定义却没有统一的定论。目前存在两种数字化工厂的定义，一种是广义的，一种是狭义的。
广义数字化工厂
以生产产品或提供服务的制造企业为核心企业，以及相关联的成员，包括核心制造企业、供应商、软件系统服务商合作伙伴、协作厂商、客户、分销商、银行等，是其生产与经营过程中所有信息数字化的动态联盟。
狭义数字化工厂
以制造资源、生产操作和产品为核心，以产品生命周期数据为基础，应用仿真技术、虚拟现实技术、实验验证技术等，使产品在生产工位、生产单元、生产线以及整个工厂中
的所有真实活动虚拟化，并对加工和装配过程进行仿真、试验、分析、优化的一种集成组织方式。
笔者倾向并采用的概念为狭义的数字化工厂。实际上，这也符合工厂企业的实际认知。数字化工厂将产品信息数字化、过程信息数字化和资源物料信息数字化，并将这三种数字化流进行有效结合，是真实工厂的制造过程（包括设计、性能分析、工艺规划、加工制造、质量检测、生产过程管理和控制）在计算机上的一种映射。
数字化工厂、智能工厂与工业4.0
工业4.0的官方说法文字太多。简单说，工业4.0有两个维度：技术维度就是物联网和服务在制造业的应用，而商业维度就是用户驱动。其两大主题也为读者所耳熟能详，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
数字化工厂和工业4.0之间隔着一个智能工厂的距离。
关于工业4.0的阶段和实施先决条件，北航刘强教授说过一段话，提到了非常经典的“三不要原则”。第一，不要在不具备成熟的工艺下做自动化，工艺如果不成熟，就最好先做生产线，这是工业2.0解决的问题。第二，不要在管理不成熟的时候做信息化，这是工业3.0解决的问题。第三，
不要在不具备网络化和数字化的基础时做智能化，这是工业4.0解决的问题。
数字化本身其实就是智能的一部分，是一个入口；而智能工厂是在数字化工厂的基础上融合物联网技术和各种智能系统等新兴技术于一体，从而提高生产过程的可控性、减少生产线人工干预。
数字化工厂是智能工厂的落脚点，而智能工厂又是工业4.0的基础和落脚点。只有实现了数字化工厂，才有可能实现工业4.0。
数字化工厂的路径
数字化工厂是在信息集成的基础上，对研发、制造、管理等各个环节进行全面的过程集成，构建数字化工厂是一项艰巨并且复杂的系统工程。而任何复杂系统工程的实施都离不了系统建模、系统仿真、系统分析和优化，同样数字化工厂也不能例外。
首先要全面了解数字化工厂，建立数字化工厂的模型和参考架构，然后需要有一套完整的方法论、工具和流程对数字化工厂的各个阶段进行建模、规划、分析和优化。
图4的参考架构是笔者研究参考了众多工业4.0框架体系后提出的针对企业的数字化转型框架模型，重点是根据当前企业现状从管理咨询维度和IT信息化维度，分解智能制造时代数字化车间、数字化工厂和数字化企业的层级关系，面
向落地和实施。
随着现代制造对产品开发的要求不断提高，以及产品逐步转向多品种、小批量的订单模式，企业内各系统之间的统一性与有效整合问题就逐渐浮出水面。
目前大多数企业面临的是对原来工厂从基础信息化与
自动化向数字化改造的问题。无论是建新厂还是改造老厂，首先要面对的问题就是数字化工厂的规划，而每一家企业所处的阶段都不尽相同，这就需要梳理企业现状，量身剪裁出合身的数字化工厂规划蓝图。如图5所示，数字化工厂的建设X轴代表着技术水平，Y轴代表着管理水平。管理水平从基础管理、标准化管理一直到集成化管理、智能化管理。技术水平从基础IT与自动化，到业务流程变革，再到系统集成，最后实现CPS。企业可以根据自身所处的阶段，重点关注本阶段需要重点去推进的事情，做到2.0补课，3.0普及，4.0目标。
在数字化工厂的建设过程中，有了细致周密的数字化规划蓝图，就拥有了数字化工厂建设的基点和指南针。接下来就应该选择最合适的技术，这里特别注意不是指最先进的技术，先进的技术并不一定能在企业数字化建设中发挥最大的效用，需要根据企业自身功能和用途需求合理决策。在信息化程度还比较低的企业，RFID技术的使用不见得比条码技术更实用。
制造业的数字化工厂建设是一个大的系统工程，并非几天、几个月就能建设好并投入使用的，需要一个较长的实施周期，不能跨越式建设。每个阶段都是以前一个阶段为基础逐步推进的，而且很多问题并不是技术上的问题，而是管理、组织方式、观念变革等方面的问题。
这是对管理者真正的考验。管理者需要痛下决心，付出勇气和耐心。这同时也对数字化工厂的咨询顾问提出了非常综合的高要求：他们需要了解企业管理，懂技术实现，懂生产运营等等。员工的士气也是一个重要考量因素。这是一个学习型的渐进过程，企业管理者、员工和咨询顾问三方都必须深浸其中，才能推进全面的数字化建设。
数字化工厂规划核心要素
数字化工厂建设的核心要素可以归纳为工厂装备数字化、工厂物流数字化、设计研发数字化、生产过程数字化，如图6所示。通过这四个方面的建设，数字化工厂带动产品设计方法和工具的创新、企业管理模式的创新。工业4.0和数字化工厂的相关技术将促进产业链和价值链的分工重组，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的业态和合作形式，形成自动化、信息化、一体化、精益化、集成化的数字化工厂。在四要素中，工厂装备数字化是数字化工厂建设的前提和基础，为设计、研发、生产等各个环节提供基础数据的支持。工控产品，如PLC、伺服电机、传感器等
仍然是数字化工厂不可或缺的部分。
在此基础上，工厂物流能够从被动感知变为主动感知，实现透明、安全和高效，包括产品运输过程跟踪、运输车辆跟踪定位、物料出库、物料配送上线等。
更加重要和经常被切断的环节，来自上游的设计。通过设计研发数字化，从而实现设计、工艺、制造、检测等各业务的高度集成，包括CAD/CAPP/CAE/CAM/PLM的集成，虚拟仿真技术、MDB模型的应用，产品全生命周期管理等。
生产过程的数字化主要是利用数字化的手段应对更复杂的车间生产过程管理，这其中最重要的是制造执行系统MES的建设以及MES与ERP/PLM和车间现场自动化控制系统的交互。MES在智能制造领域的作用越来越明显。
MES既是一个相对独立的软件系统，又是企业信息传递路由器，汇集市场与服务、产品设计、MRP/ERP、供应链等信息，并转化为详细的生产作业指令，从而实现复杂产品制造过程生产现场的管理与控制。MES向上承接ERP下达的生产计划以及PLM经过仿真验证的产品BOM，向下衔接车间现场SCADA控制系统，弥补了ERP与车间过程控制之间的真空，实现了工业4.0所强调的垂直方向上的集成以及贯穿价值链的端到端工程数字化集成。
数字化工厂的标杆
西门子工业软件大中华区技术总经理方志刚先生用图8
非常清晰地表达了一个数字化工厂的完美嬗变过程和日益
成形的工业4.0工厂建设足迹。
全球最负盛名的数字化工厂是西门子安贝格工厂，我们需要去那里学习什么呢？
这张图耐人寻味地表达了三十年的发展历程。从1982
年开始引入车间管理系统起，到RFID的引入，到数据优化的管理，到工艺路线管理系统。这是一个蝶变的过程，也是一个持续改善的过程。这座外观与工人数量基本维持原状、连生产面积都未增加的工厂，三十多年一直向着一个光芒之地在自我进化。那个光芒之地，正是我们心目中的工业4.0圣地。在这个演化过程中，该工厂的产能较26年前提升了8倍，每年可生产约1200万件Simatic系列产品，按每年生产230天计算，差不多平均每秒就能生产出一件产品。
而西门子成都工厂作为安贝格的姊妹工厂，是西门子在德国之外的首家数字化企业，也是西门子在全球第三个工业自动化产品研发中心。从2011年10月，西门子与成都市政府双方签署投资协议，到2013年9月，工厂正式建成投产。从签署协议到全部建成只用了不到三年的时间。
西门子安贝格工厂的30年是先驱的探索，西门子成都工厂的3年是在安贝格工厂30年经验和技术积累基础上的厚积薄发。沿着标杆工厂的建设足迹，我们会发现，做到这个高度不可能是一蹴而就的，需要在最佳实践的基础上科学
规划，摒弃浮躁，脚踏实地，不断前行。
数字化实训工厂建设方案 为了适应当前职业教育发展的需要，深化教学改革，我校需要从根本上转变过去教学计划中的传统意识，来满足企业对人才的要求。从目前我校实际教学情况上来看，受传统教育思想的影响很深，重理论，轻实践比较普遍，以致教学内容，形式不能适应当前实际需要。具体体现在几个方面：知识传输体系上仍然求全求深；理论教学与实践教学的比例上仍偏重前者；教学方式方法上仍在很大程度上采用传统模式。这些都直接影响了对学生动手能力的培养。 职业教育的发展改革要从劳动市场的实际需要出发，坚持培养生产一线的高素质的劳动者，以能力为本位，培养学生综合职业能力，我们需要采用一些先进的教育模式和方法，来努力满足企业岗位要求。数字化实训工厂技术是当前企业发展的方向，是技术工人必须应用的技能。而目前我校没有与之对应的相关教学手段。当务之急，我们迫切需要一套数字化实训工厂的教学模式和方法，通过软件平台建设带动学生和老师的教学改革，通过案例和软件教学来推动实践教学，改变过去一味讲理论教学方式，通过做产品理解理论知识，让学生学到实际应用技术和技能。 一、建设目标： 把现代化的无纸化的企业生产模式引入学校，真实模拟现代企业的生产经营场景，利用信息化技术，再现企业生产过程，打造一个真实的数字化实训工厂。建立数字化设计制造体验中心以及现代化车间，建立起数字化设计制造及教学管理平台。从而实现教学、实训的全数字化。为职教人才培养模式及教学改革、“双师型”师资队伍培养创造平台。 数字化实训工厂模型：
二、建设内容： 实训设备和场地按企业生产要求组织建立重现企业流程的信息化运行平台，实训项目结合学校的设备配置状态，针对实训教学的特点，重现企业生产场景。实训项目按照企业真实角色和流程组织。 在数字化实训工厂里面，通过建立的数字化设计平台、数字化工艺平台、数字化网络制造平台和数字化管理平台，使学生体验企业产品的整个生命周期的过程。 实现从报价到获得产品订单的流程。从订单开始，启动报价流程，实现销售与设计人员的协同。 实现产品设计流程。通过设计主管、项目经理、设计人员的角色分工以及设计、校对、审核、批准直至归档的流程管理，体现出产品从概念设计、三维产品设计、二维工程图出图、有限元分析等各个环节。 实现产品的工艺设计流程。从定义工艺模板开始，完成机加工、数控加工等工艺的编制与工艺流程的管理，以及生产过程需要的派工单、检验卡的定义与使用。统计各种工艺数据。 实现数控设备的联网，结合视频监控，形成对生产现场设备运行状态、设备运行参数和设备现场环境的实时监控。可以在局域网上任意一个经过授权的计算机终端上查看生产现场的设备运行状态。
加快数字化工厂建设步伐，追赶未来制造 ——中益机械两化融合综述（二） 三、2018年度数字化工厂技改项目 （一）项目背景 当前公司效益良好，订单量不断增多，但是交货速度总是跟不上，月准时交付率徘徊在72%左右。通过调研分析，存在以下问题：首先，公司拥有数控机床、加工中心、滚齿机等加工设备196套左右，其中加工中心19台，数控车间60台，滚齿车间117台。在目前的情况下，无法得知每台设备的运行效率，设备完工数量靠检验员人工数据录入，而且很多时间都是产品加工完了再开派工单，检验员通过派工单录入完工数量。数据上报存在严重的滞后性，从而也影响到生产计划排产。由于存在有些设备满负荷运行，有些设备却是停机状态，管理人员无法直观地、及时地获取现场设备运行情况。而在计划排产方面，由于没有数据支撑，只能根据订单的金额及交货日期进行粗糙式排单。 其次，机代码重复使用效率不高，分布式存储在不同的地方。有些机代码需要在电脑上编写，然后使用U盘等工具拷贝至数控设备上，甚至一些重要机密的机代码只被个别编程员掌握，这些机代码没有服务器存储，随着编程员的离职而不知去向。机代码的修改之后的新版本与老版本之间没有形成关联式管控，往往只是直接在原文件上编辑或者另外存为以日期作为区别的新版本文件。当出现多次更改之后，也同时保存了多份文件。
再次，公司有一条农用密封盖半自动化产品检测线，为提高检测效率须改造为全自动数字化检测线，另外还需研发农用变速箱、汽车正时链轮两条数字化检测线。 （二）项目目标 通过三界新厂的数控、加工中心、滚齿车间的MES项目实施，实现设备机联网，可视化管控设备运行状态，三界新厂的月准时交付率至少提高到92%。 （三）项目需求 1、功能要求 （1）设备运行状态监控。可以通过现场大屏幕的方式，按照每个车间的设备现场摆放顺序布局电子屏，实时查看每台设备的运行状态。屏幕需显示如下信息：每台设备的当前运行状态（运行、停机、待机、调试），每台设备的实时可用率（加工时间/计划时间），每台设备的实时产量和加工进度，设备总利用率（运行/全部数量）。PC 端：能够统计每个设备的OEE，提供每台设备的时序图、主轴转速、主轴倍率、主轴负载、当前程序版本号。每个设备的历史产量、加工任务、加工用时、合格率等。 （2）报警管理。实现设备故障报警提示功能，当机床出现严重故障导致机床停止运行时，通过金蝶云之家消息推送给设备管理人员。 （3）生产管理 实现与中益MES系统进行数据集成，主要功能如下：MES系统提供工单信息给机联网系统，工单信息包含工单编号、生产批号、规
数字化工厂建设方案v2
数字化实训工厂建设方案 为了适应当前职业教育发展的需要，深化教学改革，我校需要从根本上转变过去教学计划中的传统意识，来满足企业对人才的要求。从目前我校实际教学情况上来看，受传统教育思想的影响很深，重理论，轻实践比较普遍，以致教学内容，形式不能适应当前实际需要。具体体现在几个方面：知识传输体系上仍然求全求深；理论教学与实践教学的比例上仍偏重前者；教学方式方法上仍在很大程度上采用传统模式。这些都直接影响了对学生动手能力的培养。 职业教育的发展改革要从劳动市场的实际需要出发，坚持培养生产一线的高素质的劳动者，以能力为本位，培养学生综合职业能力，我们需要采用一些先进的教育模式和方法，来努力满足企业岗位要求。数字化实训工厂技术是当前企业发展的方向，是技术工人必须应用的技能。而目前我校没有与之对应的相关教学手段。当务之急，我们迫切需要一套数字化实训工厂的教学模式和方法，通过软件平台建设带动学生和老师的教学改革，通过案例和软件教学来推动实践教学，改变过去一味讲理论教学方式，通过做产品理解理论知识，让学生学到实际应用技术和技能。 一、建设目标： 把现代化的无纸化的企业生产模式引入学校，真实模拟现代企业的生产经营场景，利用信息化技术，再现企业生产过程，打造一个真实的数字化实训工厂。建立数字化设计制造体验中心以及现代化车间，建立起数字化设计制造及教学管理平台。从而实现教学、实训的全数字化。为职教人才培养模式及教学改革、“双师型”师资队伍培养创造平台。 数字化实训工厂模型：
二、建设内容： 实训设备和场地按企业生产要求组织建立重现企业流程的信息化运行平台，实训项目结合学校的设备配置状态，针对实训教学的特点，重现企业生产场景。实训项目按照企业真实角色和流程组织。 在数字化实训工厂里面，通过建立的数字化设计平台、数字化工艺平台、数字化网络制造平台和数字化管理平台，使学生体验企业产品的整个生命周期的过程。 实现从报价到获得产品订单的流程。从订单开始，启动报价流程，实现销售与设计人员的协同。 实现产品设计流程。通过设计主管、项目经理、设计人员的角色分工以及设计、校对、审核、批准直至归档的流程管理，体现出产品从概念设计、三维产品设计、二维工程图出图、有限元分析等各个环节。 实现产品的工艺设计流程。从定义工艺模板开始，完成机加工、数控加工等工艺的编制与工艺流程的管理，以及生产过程需要的派工单、检验卡的定义与使用。统计各种工艺数据。 实现数控设备的联网，结合视频监控，形成对生产现场设备运行状态、设备运行参数和设备现场环境的实时监控。可以在局域网上任意一个经过授权的
数字化工厂 数字化工厂（DF）以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。 数字化工厂（DF）是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。[1] 1数字化工厂由来编辑 在设计部分，CAD 和 PDM系统的应用已相当普及；在生产部分，ERP等相关的信息系统也获得了相当的普及，但在解决“如何制造→工艺设计”这一关键环节上，大部分国内企业还没有实现有效的计算机辅助治理机制，“数字化工厂”技术与系统作为新型的制造系统，紧承着虚拟样机（VP）和虚拟制造（VM）的数字化辅助工程，提供了一个制造工艺信息平台，能够对整个制造过程进行设计规划，模拟仿真和治理，并将制造信息及时地与相关部分、供应商共享，从而实现虚拟制造和并行工程，保障生产的顺利进行。
“数字化工厂”规划系统通过同一的数据平台，通过具体的规划设计和验证预见所有的制造任务，在进步质量的同时减少设计时间，加速产品开发周期，消除浪费，减少为了完成某项任务所需的资源数目等，实现主机厂内部、生产线供给商、工装夹具供给商等的并行工程。 数字化工厂（DF）是企业数字化辅助工程新的发展阶段，包括产品开发数字化、生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化。除了要对产品开发过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真，使生产系统在投入运行前就了解系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量、工期等，为生产过程优化和网络制造提供支持。 2数字化工厂内涵编辑 德国工程师协会定义：数字化工厂（DF）是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，包含仿真和3D/虚拟现实可视化，通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。 数字化工厂（DF）集成了产品、过程和工厂模型数据库，通过先进的可视化、仿真和文档管理，以提高产品的质量和生产过程所涉及的质量和动态性能： ●提高盈利能力
数字化工厂建设的总体目标 每个企业所处的竞争环境、内部资源能力、产品、工艺的不同，数字化工厂的设计目标、重点不尽相同。对于制造企业来说，数字化工厂设计的一般目标如下： 将现代管理理论精益生产、敏捷制造、网络化协同制造、智能制造理论与最新信息技术、自动化技术、网络通信、信息物理系统、大数据、云计算等技术深度融合。通过一系列工业软件，构建由智能设计、智能产品、智能经营、智能生产、智能服务、智能决策组成的智能工厂。在信息物理系统（CPS）支持下，实现客户需求、产品设计、工艺设计、物料采购、生产制造、进出厂物流、生产物流、售后服务整个价值链上的横向集成，企业内部的设备与控制层、制造执行层、经营管理层、经营决策层的纵向集成。以及产品生命周期过程中，从研发、工艺、设计，制造、包括运维、服务等等这些链条里面这个端到端之间形成互联互通跟数据的连续传递，即端到端的集成。最大限度地缩短产品研发设计周期、采购和生产周期,构建柔性、高效、低成本、高质量的制造运营体系。提高产品的创新能力、个性化设计制造能力、供应链管控能力、生产制造能力、服务能力等企业可持续发展的核心竞争能力。从而实现： 工厂管理数字化 有了信息化的支撑，各层面的管理工作都将有巨大的变化。通过建设企业内部的各个业务系统管理系统，让它们最大限度地发挥效率。通过完善企业内外部的联系，不断调整自己适应外部需求的能力。从企业管理入手将经验性的管理向规范化管理转变，无论是车间内部管理、专业条线管理还是财务管理、行政等管理都将实现数字化提升。 生产过程数字化 随着信息化集成系统的开发建设，无论是生产计划及落实过程、物资消耗过程、质量控制过程还是设备管理和保障过程的每个环节都将通过计算机流程来实现。在实现过程中首先经过的是业务流程的梳理，将梳理流畅的流程用计算机程序来实现，使一个提高效率的过程又是一个规范操作的过程 决策支持数字化 随着信息化系统的建立，数据分析应用的开展，最终这些生成的数据和指标是提供给领导做企业发展决策的依据。包括企业日常生产经营的主要指标，同时提供这些指标的历史数据，并提供了多种分析工具可以方便的进行数据的对比分析功能。因此为领导提供决策支持的平台是信息化发展的一个重要作用。实现决策支持数字化，就是在领导层面建立起一个经营决策系统。
数字化工厂规划 newmaker 来源：Ringer 三维实时虚拟模型技术不仅在汽车车型开发方面扮演了重要的角色，它还在工厂规划方面帮助许多汽车制造商节省了大量的时间和成本。这项技术可以帮助汽车制造商在某一车型真正投入生产前就对生产环节进行优化和评估。 在工厂及生产线规划阶段，通过三维实时虚拟现实可视化技术，工厂内的所有设施、生产线、设备等都可以仿真。参与工厂建设的相关人员可以通过3D眼镜对工厂及生产线进行评估。与此同时，工厂的规划还可以同产品开发一同进行，这样可以在最短时间内提高产量并缩短产品上市的时间。 奥迪公司一直以来都积极推进数字工厂技术的应用。奥迪A4 Avant和Q5就采用了同一底盘平台，采用标准的流程，而且共用模具和夹具。“如果不采用数字工厂软件对模具和夹具等进行规划，这两款车根本无法在同一平台上生产，因为它们几乎没有相同的底盘零部件，”奥迪公司制造工程副总裁Arne Lakeit指出。通过生产线的共享，数字工厂规划增加了车型生产的灵活性，这样可以针对市场需求随时对产量进行调节。 戴姆勒-克莱斯勒采用三维虚拟现实技术进行工厂的设计。 计算机建立的虚拟模型通过美国视觉投影系统供应商Christie提供的设备进行投影放大， 设计人员可以对工厂设计进行直观的评估。 在整个流程包括从产品到生产再到服务中都采用数字工具的话，究竟可以帮助汽车制造商节约多少成本？Lakeit保守估计大约可以节省30%的成本。“如果在整个流程中IT的投入约占全部投资的10~15%，那么可以带来约15%的成本节省，”Lakeit说。“事实上，目前有些工作只能通过数字工具来完成，比如三年前我们就无法在生产前对驾驶舱进行操作性的评估和验证。”
数字化工厂技术发展与展望 摘要：制造业对一个国家的经济和政治地位至关重要,以及它在21世纪工业生产中的决定性的地位和作用，很多国家尤其是美国等西方发达国家都把制造业发展战略列为重中之重。随着各种现代制造技术与软件系统产生、研究与实践的不断深入，“数字化工厂”(MPM)技术与系统也就应运而生了，“数字化工厂”技术与系统作为新型制造技术与系统，是制造业迎接21世纪挑战的有效手段。本文通过对数字化工厂技术的关键技术及其发展趋势进行讨论，可以为在国内应用推广数字化工厂技术提供参考。 关键词：数字化工厂虚拟制造仿真技术 1 数字化工厂的概念 制造技术已从物质形式的制造向信息制造转变，产品中知识信息的价值占据越来越高的比例，这不但反映在产品本身，而且体现在产品的整个生命周期，特别是生产制造环节，随着信息技术的发展，不断出现了新的制造理念和制造系统，如FMS、CIMS、敏捷制造和网络化制造等。这些技术从制造的现实出发，对制造过程中产生的数据进行数字化，并对它们进行加工处理，产生相关信息，在制造系统中进行存储和交换，并直接应用于对生产过程的管理和控制，进一步可对信息进行分析加工产生相关知识，使制造系统的“智能”得到提高，通常把这种生产方式称为数字化制造。另一方面，随着仿真技术的发展和虚拟现实技术的产生，另一种概念的数字化工厂随之产生，这个工厂生存于数字信息世界，在真实工厂或生产过程还没有开始前，这个工厂在虚拟空间中运作，对真实工厂进行虚拟现实的仿真，提供优化的结果，这是现在数字化工厂主要研究和应用的内容[1]。 作为数字化与智能化制造的关键技术之一，数字化工厂是现代工业化与信息化融合的应用体现，也是实现智能化制造的必经之路。数字化工厂借助于信息化和数字化技术，通过集成、仿真、分析、控制等手段，可为制造工厂的生产全过程提供全面管控的一种整体解决方案。早在2000年前后，上汽、海尔、华为和成飞等制造企业均已开始着手建立自己的数字化工厂。近年来，随着国际竞争的不断加剧和我国制造业劳动力成本的不断上升，对设备效率、制造成本、产品质量等环节的要求不断提高，离散制造业中以汽车、工程机械、航空航天、造船为代表的大型企业已越来越重视数字化工厂的建设[2]。 数字化工厂最主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”，如图1所示为从工艺设计到产品设计的数字化仿真图。以前产品设计完成后，没有一个科学的转化渠道，仅仅凭借工艺人员、制造工程师和管理人员的经验知识进行生产工艺安排、生产计划制订，然后直接投入制造系统进行制造，对出现的问题只有在生产过程中解决。
数字化工厂的构建 郭兆祥游冰 机械工业第六设计研究院有限公司 【摘要】本文阐述了数字化工厂的相关概念,综述了制造企业通过工厂设计与建造、产品设计、制造工艺设计、产品仿真、虚拟试生产等多个环节的数字化，实现“按订单生产”模式的转变。 【关键词】数字化工厂工艺规划仿真优化 1引言 围绕激烈的市场竞争，制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量、产品差异化等压力。如何快速适应市场的变化，实现从“以产定销”到“按订单生产”模式转变？数字化工厂提供了较为理想的解决方案。 2 数字化工厂概述 数字化工厂是BIM(建筑信息模型)技术、现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。 2.1数字化工厂 2.1.1数字化工厂的概念 数字化工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、优化和重组的新的生产组织方式。它是在设计建造阶段，建立全面、详实的信息，包括材料、工艺、设备运行管理等全生命周期的信息档案数据库，利用BIM(建筑信息模型)技术指导建筑物、构筑物及设备的科学使用和维护，为信息化、标准化管理提供数据基础平台，加上CAD、EEP、MEP等应用管理系统，实现工厂控制系统内部数字化信息的有效传递，既链接了生产过程的各个环节，又与企业经营管理相互联系，进而把整个企业数字化的资金信息、物流信息、生产装置状态信息、生产效率信息、生产能力信息、市场信息、采购信息以及企业所必须的控制目标都实时、准确、全面、系统地提供给决策者和管理者，帮助企业决策者和管理者提高决策的实时性和准确性以及管理者的效率，从而实现管理和控制数字化、一体化的目标。 2.1.2数字化工厂的优势
数字化工厂的构建 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
数字化工厂的构建 郭兆祥游冰 机械工业第六设计研究院有限公司 【摘要】本文阐述了数字化工厂的相关概念,综述了制造企业通过工厂设计与建造、产品设计、制造工艺设计、产品仿真、虚拟试生产等多个环节的数字化，实现“按订单生产”模式的转变。 【关键词】数字化工厂工艺规划仿真优化 1引言 围绕激烈的市场竞争，制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量、产品差异化等压力。如何快速适应市场的变化，实现从“以产定销”到“按订单生产”模式转变？数字化工厂提供了较为理想的解决方案。 2 数字化工厂概述 数字化工厂是BIM(建筑信息模型)技术、现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。 2.1数字化工厂 数字化工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、优化和重组的新的生产组织方式。它是在设计建造阶段，建立全面、详实的信息，包括材料、工艺、设备运行管理等全生命周期的信息档案数据库，利用BIM(建筑信息模型)技术指导建筑物、构筑物及设备的科学使用和维护，为信息化、标准化管理提供数据基础平台，加上CAD、EEP、MEP等应用管理系统，实现工厂控制系统内部数字化信息的有效传递，既链接了生产过程的各个环节，又与企业经营管理相互联系，进而把整个企业数字化的资金信息、物流信息、生产装置状态信息、生产效率信息、生产能力信息、市场信息、采购信息以及企业所必须的控制目标都实时、准确、全面、系统地提供给决策者和管理者，帮助企业决策者和管理者提高决策
数字化工厂建设之路
目录 1.引言 (3) 2.数字化工厂的框架简介 (3) 2.1. 实现基础装备数字化 (4) 2.2. 实现生产过程数字化 (4) 2.3. 实现分析应用数字化 (4) 2.4. 实现工厂管理数字化 (5) 2.5. 实现决策支持数字化 (6) 3.建设数字化工厂道路上的几点体会 (6) 3.1. 统一规划、统一管理 (6) 3.2. 技术的合理运用 (7) 3.3. 层层推进，追求实效 (8) 3.4. 系统本身要扁平 (8) 3.5. 以“应用”促“建设” (8)
【摘要】随着集团公司信息化工作的不断深入开展，上海卷烟厂作为一个生产制造环节，依托信息化建设，在生产制造和管理上都发生了巨大的变化。本文回顾这些年所取得的成绩，提出了建成“数字化工厂”的目标，就“数字化工厂”的框架作了简单阐述，并结合建设过程中的难点，要点谈了自己的体会。 1.引言 根据“工业化推动信息化，信息化促进工业化”的整体思路，上海卷烟厂的信息化建设始终紧密围绕生产制造主线，并逐浙成为我厂建设成为“最具竞争力卷烟制造工厂”目标的重要支撑之一。这些年的信息化建设是从各个层面不断推进，已经对我们的生产过程和日常管理带来了巨大的变化，但在各个系统不断扩展、功能不断增强的同时，我们也认识到无论是信息系统、业务系统还是管理分析系统他们各自有自己实现的目标，而这些目标由于是各个时期提出，同时又都是站在各自特定的角度，从整个烟厂的角度看显得缺乏全局性，因此我们觉得有必要通过梳理。首先明确信息化建设最终实现的一个系统性的目标，而这个目标既不是对原有各目标的否定，也不是简单的叠加，而是一种整合、一种优化、更是一种提升。 在回顾和总结这几年信息化建设的状况的基础上，我们通过积极探索较高起点的创新与实践，充分考虑现有业务管理和工厂今后发展的需要，体现实用性、适用性原则，提出了建设“数字化工厂”的目标。 2.数字化工厂的框架简介
数据化时代，信息对各行各业的影响巨大，充分掌握信息就掌握了市场的发展方向。面对激烈的市场竞争，制造业企业已经能够意识到来自时间、成本、质量等各方面的压力，如何及时适应市场的快速变化，对数据信息的掌握显得尤为重要，而数字化工厂的建立有望为企业适应激烈的市场竞争提供解决方案。 一、数字化工厂的概念 数字化工厂是BIM(建筑信息模型)技术、现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。 数字化工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、优化和重组的新的生产组织方式。它是在设计建造阶段，建立全面、详实的信息，包括材料、工艺、设备运行管理等全生命周期的信息档案数据库，利用BIM(建筑信息模型)技术指导建筑物、构筑物及设备的科学使用和维护，为信息化、标准化管理提供数据基础平台，加上CAD、EEP、MEP等应用管理系统，实现工厂控制系统内部数字化信息的有效传递，既链接了生产过程的各个环节，又与企业经营管理相互联系，进而把整个企业数字化的资金信息、物流信息、生产装置状态信息、生产效率信息、生产能力信息、市场信息、采购信息以及企业所必须的控制目标都实时、准确、全面、系统地提供给决策者和管理者，帮助企业决策者和管理者提高决策的实时性和准确性以及管理者的效率，从而实现管理和控制数字化、一体化的目标。
二、数字化工厂的优势 数字化工厂利用其工厂布局、工艺规划和仿真优化等功能手段，改变了传统工业生产的理念，给现代化工业带来了新的技术革命，其优势作用较为明显。 1、预规划和灵活性生产：利用数字化工厂技术，整个企业在设计之初就可以对工厂布局、产品生产水平与能力等进行预规划，帮助企业进行评估与检验。同时，数字化工厂技术的应用使得工厂设计不再是各部门单一地流水作业，各部门成为一个紧密联系的有机整体，有助于工厂建设过程中的灵活协调与并行处理。此外，在工厂生产过程中能够最大程度地关联产业链上的各节点，增强生产、物流、管理过程中的灵活性和自动化水平。 2、缩短产品上市时间、提高产品竞争力：数字化工厂能够根据市场需求的变化，快速、方便地对新产品进行虚拟化仿真设计，加快了新产品设计成形的进度。同时，通过对新产品的生产工艺、生产过程进行模拟仿真与优化，保证了新产品生产过程的顺利性与产品质量的可靠性，加快了产品的上市时间，在企业间的竞争中占得先机。 3、节约资源、降低成本、提高资金效益：通过数字化工厂技术方便地进行产品的虚拟设计与验证，最大程度地降低了物理原型的生产与更改，从而有效地减少资源浪费、降低产品开发成本。同时，充分利用现有的数据资料（客户需求、生产原料、设备状况等）进行生
探索数字化工厂建设之路 【摘要】随着集团公司信息化工作的不断深入开展，上海卷烟厂作为一个生产制造环节，依托信息化建设，在生产制造和管理上都发生了巨大的变化。本文回顾这些年所取得的成绩，提出了建成“数字化工厂”的目标，就“数字化工厂”的框架作了简单阐述，并结合建设过程中的难点，要点谈了自己的体会。 【关键词】数字化数字化工厂信息化信息系统网络计算机 1.引言 根据“工业化推动信息化，信息化促进工业化”的整体思路，上海卷烟厂的信息化建设始终紧密围绕生产制造主线，并逐浙成为我厂建设成为“最具竞争力卷烟制造工厂”目标的重要支撑之一。这些年的信息化建设是从各个层面不断推进，已经对我们的生产过程和日常管理带来了巨大的变化，但在各个系统不断扩展、功能不断增强的同时，我们也认识到无论是信息系统、业务系统还是管理分析系统他们各自有自己实现的目标，而这些目标由于是各个时期提出，同时又都是站在各自特定的角度，从整个烟厂的角度看显得缺乏全局性，因此我们觉得有必要通过梳理。首先明确信息化建设最终实现的一个系统性的目标，而这个目标既不是对原有各目标的否定，也不是简单的迭加，而是一种整合、一种优化、更是一种提升。 在回顾和总结这几年信息化建设的状况的基础上，我们通过积极探索较高起点的创新与实践，充分考虑现有业务管理和工厂今后发展的需要，体现实用性、适用性原则，提出了建设“数字化工厂”的目标。 2.“数字化工厂”的框架简介 企业信息化建设是加快企业现代化步伐的必然趋势，是企业走向开放和竞争市场的必经之路。上海卷烟厂作为卷烟制造环节，通过实现“基础装备数字化”、实现“生产过程数字化”、实现“生产管理数字化”、实现“决策支持数字化”和实现“分析应用数字化”，最终将我厂建设成为数字化工厂。我们认为“五化”目标是实现“数字化”工厂的具体标志，是对各项目标的具体细分，是数字化工厂的具体内涵。 2.1实现基础装备数字化 企业信息化的前提是构建安全、快速的系统平台。目前我厂由计算机主机平台、网
数字化工厂内容 数字化工厂的具体内容应该是建立一个以三维虚拟炼厂为基础的集成管理平台，集成工程设计、生产运营、机动设备、环保安全等各种动态静态数据，运用三维可视化技术，提供企业资产信息全生命周期管理、具备高度可配置化应用的系统，是对企业信息管理系统的扩充应用。在物理资产从产生、运营到退役的全过程中，提供资产信息的工程设计、数字资产移交、整合与生命周期管理、技改变更、运行维护、动态展示、信息查询和模拟演示，能够为规划、设计、施工、运营等部门提供准确数据支持的管理环境。 1 三维数字化工厂的关键技术 1.1数字化建模技术 需要建立装置设备模型、生产环境模型、工艺模型以及生产管理模型等。三维数字化工厂是建立在模型基础上的综合应用管理系统，所以数字化建模是数字化工厂的基础。 1.2优化仿真技术 在数字化建模的基础上，对生产系统装置设备布置、三维数字化工厂技术在中石油炼化企业中的应用加工能力、加工路线等各方面进行动态仿真和优化。 1.3虚拟现实技术 文本信息、图表和二维图纸很难满足数字化炼厂的需求。随着三维技术发展，具有沉浸性的虚拟现实技术，使用户能身临其境地感受装置的设计建造过程和生产加工过程，使用户对现场工艺的了解更全面、更准确、更便捷。 1.4软件之间的重组和集成 数字化工厂软件模块之间以及和其他软件模块之间的信息交换和集成。 1.5应用工具 产生虚拟环境的工具集、各种数据转换工具、设备控制程序的生成器、各种报表的输出工具等。 2 三维数字化工厂的特点 2.1直观 最自然、全景式、实体化、融合的三维虚拟现实工作环境，如实地描述和反映设备的实体关系，基于角色的用户界面，满足不同用户需求。
数字化工厂的框架与落地实践 数字化工厂正在闪现迷人的色彩，其光芒吸引了制造业的注意力。然而耀眼辉光之中，很多企业也被各种相互矛盾和相互纠缠的概念弄得无所适从，渴望能够拥有一个洞开一切的神器。而数字化工厂的确犹如一道有着清晰轨迹的光路，它正指引着那些走向理解智能工厂和工业4.0的必经之路。 数字化工厂的定义 虽然国内外对数字化工厂的研究越来越多，但是对于数字化工厂的定义却没有统一的定论。目前存在两种数字化工厂的定义，一种是广义的，一种是狭义的。 广义数字化工厂 以生产产品或提供服务的制造企业为核心企业，以及相关联的成员，包括核心制造企业、供应商、软件系统服务商合作伙伴、协作厂商、客户、分销商、银行等，是其生产与经营过程中所有信息数字化的动态联盟。 狭义数字化工厂 以制造资源、生产操作和产品为核心，以产品生命周期数据为基础，应用仿真技术、虚拟现实技术、实验验证技术等，使产品在生产工位、生产单元、生产线以及整个工厂中
的所有真实活动虚拟化，并对加工和装配过程进行仿真、试验、分析、优化的一种集成组织方式。 笔者倾向并采用的概念为狭义的数字化工厂。实际上，这也符合工厂企业的实际认知。数字化工厂将产品信息数字化、过程信息数字化和资源物料信息数字化，并将这三种数字化流进行有效结合，是真实工厂的制造过程（包括设计、性能分析、工艺规划、加工制造、质量检测、生产过程管理和控制）在计算机上的一种映射。 数字化工厂、智能工厂与工业4.0 工业4.0的官方说法文字太多。简单说，工业4.0有两个维度：技术维度就是物联网和服务在制造业的应用，而商业维度就是用户驱动。其两大主题也为读者所耳熟能详，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。 数字化工厂和工业4.0之间隔着一个智能工厂的距离。 关于工业4.0的阶段和实施先决条件，北航刘强教授说过一段话，提到了非常经典的“三不要原则”。第一，不要在不具备成熟的工艺下做自动化，工艺如果不成熟，就最好先做生产线，这是工业2.0解决的问题。第二，不要在管理不成熟的时候做信息化，这是工业3.0解决的问题。第三，
数字化工厂发展现状及趋势 摘要：目前，将数字与智能制造作为关键技术应用到数字化工厂，是现代工业化与信息化融合的应用体现，也是实现智能化制造的必经之路。打造数字化工厂，是当前工业企业变革、突破的重要手段。本文对数字化工厂发展现状及趋势进行了初步的研究，通过具体实例，分析了数字化工厂的特点，应用现状并展望了数字化工厂的发展趋势及其决定性意义。发展数字化工厂对制造企业提升生产力，实现生产智能化和有效管理，推广数字化工厂的建设和发展，搭建智能制造技术和数字化工厂相结合的交流平台，为我国传统产业转型升级、工业与信息化深度融合的战略发展要求，都有着关键性的意义。 关键词：数字化工厂；虚拟仿真；数字制造；智能管理；产业转型升级 一、引言 现代工业经历了机械化、电气化革命，未来的第三次工业革命必然以机、电、信息相结合的智能化制造革命。《经济学人》2012年4月发表的《第三次工业革命：制造业与创新》专题报告中阐述了目前由技术创新引发的制造业深刻变化，其中，数字化与智能化的制造技术是“第三次工业革命的核心技术”。 作为数字化与智能化制造的关键技术之一，数字化工厂是现代工业化与信息化融合的应用体现，也是实现智能化制造的必经之路。数字化工厂借助于信息化和数字化技术，通过集成、仿真、分析、控制等手段，可为制造工厂的生产全过程提供全面管控的一种整体解决方案。早在2000 年前后，上汽、海尔、华为和成飞等制造企业均已开始着手建立自己的数字化工厂。今年来，随着国际竞争的不断加剧和我国制造业劳动力成本的不断上升，对设备效率、制造成本、产品质量等环节的要求不断提高，离散制造业中以汽车、工程机械、航空航天、造船为代表的大型企业已越来越重视数字化工厂的建设。 二、数字化工厂的研究热点 根据在范围、阶段、视角上的关注点存在差异，对于数字化工厂也有不同提法，比如可视化工厂（Visual Factory）、智慧工厂（Smart Factory）、智能工厂 图1典型数字化工厂提法的主要业务范围 （Intelligence Factory）、数字化制造（Digital Manufacturing）、虚拟工厂（Virtual Factory）等。各个概念在关注点上也存在不同程度的交集，如智能工厂和数字化制造的交集就是以智能装备为核心的制造工艺过程智能化，特别是对制造装备本
智能制造之路系列文章 顶层设计：解读数字化工厂顶层设计与规划 北京天拓小编导读：无论身处工业2.0还是3.0阶段，许多企业在怀揣智能工厂梦想的同时，却往往尚未形成清晰的思路及举措。随着“工业4.0”的热潮从德国涌向全球及“中国制造2025”的实施，越来越多的制造企业正决意将未来制造的愿景变为现实，以期在数字化引领的工业变革中尽早谋篇布局，但越来越多的企业在智能制造之路上却不知道从哪里开始，如何正确的实现数字化工厂。天拓四方（https://www.doczj.com/doc/4f2634304.html,）作为智能制造整体解决方案专家，深耕制造业15载积累了丰富的实战经验，推出智能制造之路系列文章。本篇文章重点解读数字化工厂顶层设计与规划，为制造企业数字化工厂顶层设计与规划提供参考。 1.数字化工厂是迈向智能工厂的基础 制造业存在三大需求—提高生产效率、缩短产品上市时间、增加制造的灵活性。然而在传统的制造条件下，要同时满足这三大需求并不容易，企业通常得牺牲灵
活性来提升生产效率和缩短产品上市时间。制造企业要同时满足这三大需求，保障并提升产品质量，智能制造是制造企业发力方向。 数字化工厂是迈向智能工厂的基础，数字化工厂是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。 图1智能制造之路 2.数字化自评和诊断是数字化工厂规划的依据 智能制造离自己到底有多远？企业到底处在何水平？这是许多制造企业非常关心的一个话题。智能制造虽已成为制造企业转型共识，但对其概念和内涵还未有统一的认识，尤其是对智能制造的发展路径还未明确，却不知道如何部署智能制造，制造企业在实施智能制造战略时如何确定最终目标，如何整体策划、分步实施还缺乏有效的指引。工业4.0能力成熟度模型可以帮助企业明确工业4.0的现
数字化工厂建设之路 【摘要】随着集团公司信息化工作的不断深入开展，上海卷烟厂作为一个生产制造环节，依托信息化建设，在生产制造和管理上都发生了巨大的变化。本文回顾这些年所取得的成绩，提出了建成“数字化工厂”的目标，就“数字化工厂”的框架作了简单阐述，并结合建设过程中的难点，要点谈了自己的体会。 1.引言 根据“工业化推动信息化，信息化促进工业化”的整体思路，上海卷烟厂的信息化建设始终紧密围绕生产制造主线，并逐浙成为我厂建设成为“最具竞争力卷烟制造工厂”目标的重要支撑之一。这些年的信息化建设是从各个层面不断推进，已经对我们的生产过程和日常管理带来了巨大的变化，但在各个系统不断扩展、功能不断增强的同时，我们也认识到无论是信息系统、业务系统还是管理分析系统他们各自有自己实现的目标，而这些目标由于是各个时期提出，同时又都是站在各自特定的角度，从整个烟厂的角度看显得缺乏全局性，因此我们觉得有必要通过梳理。首先明确信息化建设最终实现的一个系统性的目标，而这个目标既不是对原有各目标的否定，也不是简单的叠加，而是一种整合、一种优化、更是一种提升。 在回顾和总结这几年信息化建设的状况的基础上，我们通过积极探索较高起点的创新与实践，充分考虑现有业务管理和工厂今后发展的需要，体现实用性、适用性原则，提出了建设“数字化工厂”的目标。 2.“数字化工厂”的框架简介 企业信息化建设是加快企业现代化步伐的必然趋势，是企业走向开放和竞争市场的必经之路。上海卷烟厂作为卷烟制造环节，通过实现“基础装备数字化”、实现“生产过程数字化”、实现“生产管理数字化”、实现“决策支持数字化”和实现“分析应用数字化”，最终将我厂建设成为数字化工厂。我们认为“五化”目标是实现“数字化”工厂的具体标志，是对各项目标的具体细分，是数字化工厂的具体内涵。 ２．１实现基础装备数字化 企业信息化的前提是构建安全、快速的系统平台。目前我厂由计算机主机平台、网络平台、数据库平台等所组成的系统平台为信息的传递建成了一条信息“高速公路”。计算机的广泛使用已经成为全体管理人员和机台操作人员日常工作的工具。我厂各类计算机已经遍布全厂各个生产和管理部门，同时通过使用各类先进的软件来支撑我们的各个系统的实现，除了软硬件外最重要的基础工作是人要具备的数字化素质和能力我们认为只有在硬件、软件和人员几方面都具备了数字化的条件才是工厂全面实现数字化的前提。２．２实现生产过程数字化 随着目前业务集成系统的开发建设，无论是生产计划及落实过程、物资消耗过程、质量控制过程还是设备管理和保障过程的每个环节都将通过计算机流程来实现。在实现过程中首先经过的是业务流程的梳理，将梳理流畅的流程用计算机程序来实现，使一个提高效率的过程又是一个规范操作的过程，依托上海卷烟厂生产指挥系统的建设和公司产销集成系统的建设最终我厂生产过程数字化。 ２．３实现分析应用数字化 数据的意义要通过分析应用来实现，我们将分三个层次具体展开： ●实现现场分析应用数字化： 用现场的实时数据采集和分析系统建立现场挡车工人的分析应用层。 对于关键质量特性值以及相关的参数计算ｃｐｋ和编制实时的控制图可以使挡车工对现场生产情况进行实时监控，这类控制图将在上位机进行开发实现，通过实时数据处理，实时反应生产情况的波动；对重要采集的工艺参数以趋势图方式提供趋势分析，使管理人员能对其的发展趋势有所了解，更易对遇到的问题进行处理。在现场质量控制方面，利用检测仪器的自动采集，将自检数据和产品检测数据实时在机台电脑上反映，通过绘制控制图等方式让挡车工能及时了解产品质量波动情况。 ●实现日常管理分析应用数字化：
中国版工业4.0的基本思路是什么？与德国工业4.0相比，有哪些差别？中国版工业4.0在资本市场上又将带来哪些投资机会？今天我们就此问题进行探讨。 2015年3月5日李克强在两会政府工作报告中首次提到“中国制造2025”，该报告中指出，要实施“中国制造2025”，坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国。 据媒体报道，全国政协财经委员会副主任李毅中3月4日在政协分组讨论中表示，由工信部牵头制定的《中国制造业发展纲要(2015~2025)》规划即将上报国务院。该规划被称为中国版工业4.0规划，重点实施领域为新一代信息技术产业、生物医药与生物制造产业、高端装备制造产业、新能源产业。 工业4.0的理念最早是由德国在《德国高技术战略2020》中提出来的国家发展战略，据了解，该战略为德国当时定的十大未来项目之一，由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，在德国工程院、费劳恩霍夫协会、西门子公司等建议和推动下形成，并已上升至国家级战略。
那么，中国版工业4.0的基本思路是什么？与德国工业4.0相比，有哪些差别？中国版工业4.0在资本市场上又将带来哪些投资机会？本期视点我们就此问题进行探讨。 1什么是中国版工业4.0 关于中国版工业4.0，工业和信息化部部长苗圩在接受采访时表示，中国工程院1 50多名专家花了一年半时间进行战略论证的基础上，又花了一年多时间制定了“中国制造2025”规划纲要。这个规划大体需要用三个十年左右的时间，完成中国从制造业大国向制造业强国的转变。“我们也提出了分三步走的战略，‘中国制造2025’也就是三步走第一个十年的行动纲领，有路线图也有时间表。” 苗圩说，待国务院审批通过发布后，工信部还要组织工业行业认真宣贯这个纲要。这个纲要的主要内容大致是几个方面：第一是强调创新驱动，第二是质量为先，第三是绿色发展，第四是结构优化，第五是人才为本。通过实施规划纲要，为后两步走奠定好的基础。通过这十年的功力，使中国能进入全球制造业的第二方阵。 “工业4.0”战略的核心是CPS(Cyber-Physical-System)网络物理系统，CPS通过人机交换接口实现和物理进行的交互，使用网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。 通过CPS系统实现人、设备与产品的实时连通、相互识别和有效交流。从而构建一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式。工业4.0是个社会系统工程，不是某个孤立的点，而是一个封闭的环。如下图所示：
数字化工厂建设的收益 建设数字化工厂的好处多多，我们仅仅从一个维度介绍数字化工厂的好处：提高数字化工厂经营过程的能见度。 建立数字化工厂，可以提高4个方面的能见度： 第一，实现物料和物料流动状态的能见度 建立数字化工厂，可以极大的提高物料和物料流动过程的能见度和供应商的需求可视化 利用SRM（供应商关系管理系统）可以方便地实现供应商与工厂之间的物料需求状态，尤其是电子、机械设备、服装等组装类企业，工厂可以及时地把相关物料需求，实时同步发布至供应商处，同时将工厂的即时库存、可用库存状态同步至供应商，让供应商可以或许更多的物料需求信息，从而做好供应商自身工单的优先序和排程计划安排。 同时，供应商也可以把自身的库存、发货、送货的状态转换为发运状态，使得工厂可以同步、实时清晰送料状态，以提高齐套状态的透明度。 第二，实现库存状态能见度 利用WMS（仓库管理系统）的库存实时、动态信息，可以为S&OP（销售和运作计划）、MRP（物料需求计划）、工单发料等提供即时信息，确保独立需求、相关需求的准确。 第三，实现工序工单的优化投放能见度 利用ERP（企业资源计划）的生产工单和销售订单、MES（制造执行系统）的设备状态和工序报工，APS（高级计划和排程）可以实现满足客户交期（最高库存和安全库存）的前置条件下，根据TOC（约束理论）瓶颈管理理论，实现瓶颈资源效率最大化、有效产出最佳化和生产成本（惩罚成本）的最小化，从而实现客户满意度、资源效率最大化的目标。 数字化工厂建设，唯有通过工序工单的优化投放，才可以发挥出数字化工厂信息系统的最佳效率。所以，APS高级计划和排程是数字化工厂的核心软件，是真正起到辅助决策作用的核心软件。 第四，经营过程和经营结果（资金、库存、有效产出、准交率等）能见度充分利用ERP、MES、APS的相关数据，可以利用数据平台（IGN等），工厂可以自主开发或委托开发与工厂业务相一致的BI（商业智能）系统，将经营和管理过程透明化、可视化： 1)实时呈现物料流动状态：原材料在途、在库、WIP（在制品）、半成品、 产成品在库、产成品在途、产成品应收等 2)与实物流相对应的资金状态 3)产能负荷及瓶颈产能的负荷状态，承诺交期的展望 4)生产过程的相关信息：安全、质量和生产效率（人均效率、万元薪资有 效产出、资源有效产出等） 5)按天计算的有效产出趋势图、订单负荷图等等 全景式、全时域地呈现工厂的运行状态，以数字化透明方式呈现经营过程和结果，甚至用仿真的方式实现CPS。