隨著 “工業4.0”的熱潮從德國涌向全球及“中國制造2025”的實施，制造企業競爭日趨激烈，人口紅利逐漸消失、產品復雜程度越來越高、消費者需求更加多元化等等是所有制造企業面臨的難題，在這樣的背景下，數字化工廠技術應運而生。數字化工廠是智能制造和工業4.0、中國制造2025實現的必由之路，數字化工廠是邁向智能工廠的基礎。

數字化工廠是以產品全生命周期的相關數據為基礎，在計算機虛擬環境中，對整個生產過程進行仿真、評估和優化，從根本上減少工藝開發時間，縮短產品上市周期，降低制造企業的成本，提高制造企業的市場競爭力；是現代數字化制造技術與計算機仿真技術的結合的產物，同時具有鮮明的特征，給基礎制造業注入了新的活力。

下面以重慶長安為例來介紹下，制造數字化驅使下，迪基透（簡稱DGT）實施的數字化工廠：

自2014年起，重慶長安汽車股份有限公司便提出由傳統工廠邁向智能工廠，全面實現長安工業4.0的戰略目標，至今項目已經進行到三期。

DGT作為國內最具影響力的數字化工廠解決方案的供應商，為長安汽車提供基于西門子Tecnomatix平臺的數字化工廠解決方案已全面應用于汽車沖壓、焊接、涂裝、總裝這四大工藝中，應用范圍涉及到產品設計、生產規劃與生產執行三大環節，包括虛擬仿真、虛擬調試、虛擬現實、點云掃描等技術。

工藝規劃

在Process Designer的基礎上進行三維可視化工藝協同設計、流程管理、文檔管理、工藝/產品變更管理、資源管理等工作，顯著提高了工藝設計和工藝管理的效率和質量，Process Designer的主要相關內容有：

1、標準化建設：建立標準工藝庫、標準工時、資源庫（包括焊槍庫、機器人庫等）、客戶化標準定制等一系列標準，通過工藝知識的積累及傳承，實現標準化工廠的建設；

2、定制化開發：在數字化工廠實施過程中，陸續開發了各種工具，如PDM系統集成接口、工藝規程批量轉換工具、工藝輸出文檔、焊點提取工具等，大幅提升了工藝人員的工作效率；

3、生產線布局：在虛擬環境中對生產線布局方案設計進行驗證，完善并優化總體布局方案，縮短現場整改時間，節省大量后期改造費用；

4、其他模塊：通過線平衡分析、焊點自動分配、MTM工時分析等工具的使用縮短工藝規劃時間、提高工藝規劃質量；

虛擬仿真

虛擬仿真是在Process Simulate軟件提供的三維虛擬環境中，對裝配過程、機器人、人機工程等進行規劃，通過仿真結果分析方案中存在的問題，并及時進行調整和優化，減少生產執行環節的更改，從而有效降低成本、縮短工期、提高效率。

裝配仿真：在虛擬環境中模擬裝配工藝過程，提前發現裝配過程中存在的干涉、裝配順序不合理等問題，優化裝配工藝，提升裝配效率；

機器人仿真：在虛擬環境中，規劃機器人的運動軌跡，輸出可達、無干涉、滿足節拍要求等條件的機器人程序，大幅提高工藝規劃效率；

人機工程：通過模擬人工任務，優化工廠作業區域的布局和驗證手工裝配的可行性，保證在工藝加工過程中工人的視野不被遮擋、作業空間方便工人操作、作業范圍在肢體可達到的范圍，還可以利用軟件中強大的分析工具對人體姿態、人體受力、能量消耗等人體工程學進行分析，避免工人受傷害的風險，創建符合人體工程學要求的人工任務。

虛擬調試

虛擬調試技術是汽車制造行業目前尖端的技術之一，它結合了前期3D建模，模擬，機器人離線調試，電氣調試等所有部分，在虛擬環境下進行集成，可以真實地體現集成時的所有情況。達到驗證檢查機器人邏輯和電氣程序的目的，極大節省現場調試時間。

虛擬調試是在連接仿真模型與物理的PLC、HMI和機器人等自動化設備的基礎上，實現控制邏輯與機械設備的虛實通信，對生產系統進行預調試；

目前，通過在多個項目中應用虛擬調試技術實現如下效益：

1、構建、優化虛擬集成工作流程，攻克多項虛擬集成技術難題；

2、制定多項數字化虛擬集成相關標準；

3、在集成前發現問題并解決，極大程度上解決了虛擬集成技術現場的集成隱患，節省現場調試時間近1/3。

虛擬現實

利用Process Simulate VR模塊功能，把VR技術與數字化仿真模型進行虛實互聯，模擬虛擬現實分析的過程，可以為虛擬實現車間機器人及自動化設備等加載過程模擬研究，并通過虛擬現實眼鏡對場景進行分析和驗證。

通過虛擬現實技術在虛擬環境中可實現：

1、控制三維動態仿真模型的運行，并對運行軌跡、可達性等進行分析；

2、對仿真模型的機器人及自動化設備進行移動、搬運等操作；

3、對仿真模型的機器人及自動化設備進行標注、測量、分析；

4、多角度、不同細節進行評審。

點云技術

結合Tecnomatix軟件可以將工廠激光掃描的點云和仿真技術緊密地融合，利用掃描設備將對象掃描成點云，可直接導入到Process Simulate中，從而更緊密地將顯示工廠與虛擬工廠結合，不斷地優化和仿真確認得到最佳的工廠設計方案。

通過點云技術我們可以縮短傳統的資源建模時間和對資源位置、外形進行快速校準和響應，通過導入的點云數據PS可進行仿真驗證模擬，避免了由于傳統數據缺失或者不準確導致的重建數模而拉長周期和仿真源頭錯誤。

利用掃描技術能夠根據現有的數據來規劃制造廠的布局，同時考慮工廠的結構、現有資源等，并避免出現問題，對工廠改造具有及其重要的作用。

結束語： 基于Tecnomatix平臺的數字化工廠解決方案提供了從工藝方案規劃到制造過程驗證的完整解決方案。

通過統一數據平臺實現生產線、裝配單元以及工藝過程的設計、規劃、方案驗證及詳細的設計和仿真、優化，并保證信息及時更新、交流和共享。

數字化工廠技術會為未來制造行業帶來新的生命與活力。