在如今這個產品繁多、競爭激烈的時代，如何提高資金流轉的效益、如何縮短新產品從研發到上市的時間、如何在銷售領域延伸人性化的服務，是整個工業領域面臨的挑戰。因為對于制造業來說，時間就是金錢，個性就是優勢。

虛擬三維技術在制造行業的運用為解決這些問題提供了鑰匙，數字化工廠——這一嶄新的概念，如同一片讓人豁然一亮的藍海，展現于眼前。對于傳統的工業制造業來說，它或許意味著一場新革命。

很多企業已經開始采用了數字化工廠的解決方案：美國國家航空航天局采用數字化工廠來仿真、分析太空船中的儀器在衛星飛行過程中環境的變化；波音公司采用數字化工廠大幅度降低飛機成本、縮短設計與制造時間、減少產品缺陷；海爾集團采用數字化工廠可以實現500種洗衣機的“按單生產”；康佳集團通過數字化工廠，減少了90%的手工操作錯誤，透明的研發過程節約了30%的產品研發費用。

柔性化生產

Otto是德國寶馬汽車公司一名普通銷售員，他的工作是在慕尼黑的寶馬旗艦店為客戶推薦各種車型與服務，并接受客戶訂單。

作為汽車銷售，Otto最大的感受是，客戶對個性化定制的要求越來越高，原先按流水線統一生產的車很難滿足客戶的需求。比如，這位客戶想要這種顏色的車體配那種形狀的大燈，下一位客戶想要的又是另外的車體顏色配另外的動力系統。

數字化工廠為Otto更好地服務客戶提供了幫助，基于數字化工廠所提供的柔性化生產能力使Otto對顧客的承諾能快速實現。這些年在激烈的競爭下他不僅沒有感到太大的壓力，業績還一直穩中有升。

寶馬公司在2002年啟動了一項戰略，即現在為公司內部所熟知，也被公司領導高度重視的DMF。DMF是一種“數字化制造”戰略，寶馬計劃通過實施其降低產品開發及制造的總體成本，也提高柔性化生產的能力。它的目標是打破汽車行業內普遍存在的 “品牌-生產線”的一一對應關系，這意味著，不同的品牌、類型及款式的寶馬汽車都可以根據需要使用混線模式裝配。從理論上講任何一家寶馬工廠都可以生產任何型號和系列的寶馬汽車。

人們對商品尤其是消費品的需求是日新月異的，市場也越來越被細分。1950年，寶馬能夠生產的車型不超過10種，而50多年后的今天，寶馬擁有的車型超過1032種，并且這種多樣化、靈活生產的趨勢將進一步擴大。

數字化工廠平臺可以將工廠及其相關價值鏈上的廠商用統一的平臺聯系起來，比如，汽車工業中的汽車音響、座椅、車燈等。除了生產標準品外還可以根據客戶訂單生產定制化產品，所用的生產時間與標準品不相上下。當汽車銷售員根據客戶要求向工廠下訂單時，供應商也會得到一份相應的原料采購訂單，自動化的物流系統可以將裝配所需的原料自動送到裝配員的手上。

不僅是寶馬，很多汽車產商都將數字化工廠引入自己的平臺。奇瑞汽車公司也是數字化工廠的用戶。它有大約2萬名員工，生產車型達12種，涵蓋乘用車、SUV和公交巴士。近兩年來，公司銷量大幅增加，躋身于國內汽車廠商的前列。為了在高速發展的中國汽車市場上獲取更大的市場份額，奇瑞公司期望通過數字化工廠實現從“以產定銷”到“按訂單生產”模式轉變，加強汽車定制化，以提高客戶的滿意度。

去年9月，投資10億人民幣的“全數字化”新奧迪總裝車間在長春正式建成投產。車間 占 地81,610平方米，是國內首個全數字化工廠。

這個全數字化工廠在剛性的生產線上也實現了柔性生產的需求，滿足著來自全國各地不同的訂單要求。在多數人看來，一汽-大眾僅生產奧迪A6、A4、Q5三大系列車型，但他們不知道的是，根據動力總成的不同、電氣系統配置的不同、顏色的差異，目前這三大系列產品已經演變出1000多個品種。

“全數字化”新奧迪總裝車間采用了大量與德國同步的計算機技術，生產全線使用了數字化控制和管理，具有更高的生產精度和生產效率，并真正實現了100%的柔性化生產。高程度的柔性化生產能力已經將經銷商的訂單與零部件供應商、物流系統、生產線鏈接在一起，供應商要按照奧迪的要求，在27分鐘內可以將不同車型的零部件送到相應的車位上。

柔性化生產能力還體現在如下方面：生產過程中車身吊具采用了可升降剪式EHB技術，通過交叉機械機構，能夠使得吊具在0.12—4.5米高度上的任意位置根據需要自由變換?？梢造`活升降的吊具一方面極大地方便了不同工位對于安裝高度的不同要求，生產效率得到提高，設計也更加人性化，減少了工人不必要的勞損動作；另一方面車身吊具的可調節能力也是不同車型混線生產的技術基礎，是柔性化生產的重要組成部分。

更短的生產周期

對于制造業來說，時間就是金錢，效率就是生命。一款手機如果晚上市一周，對于企業來說很可能就損失慘重。

如何縮短產品的生產周期呢？答案是：數字化工廠。它能在產品制造上打通虛擬與現實，為制造廠商贏得寶貴的時間。

寶馬公司當年實施DMF的目標之一就是：大幅縮短新產品開發時間，從原來的大概60個月縮短到30個月左右，并且減少重復開支，包括耗時耗材的樣車裝配。

數字化工廠之所以能縮短生產周期，節約開發費用，進行“精益生產”，是因為它能夠根據市場需求，實現產品設計、制造工藝設計、產品仿真、虛擬試生產等多個環節的數字化，在無需投資制作樣品的情況下，也可以模擬未來產品，并預見生產這件產品時可能遇到的問題，這可以最大限度上節約研發的時間和費用。

世界排名第6、歐洲排名第2的標志雪鐵龍集團也在為實現數字化生產而努力，它一直是實施3DPLM/（3D產品生命周期管理）這一新業務流程的先驅。集團的經理們很早就懂得必須將各開發流程聯合起來，對產品全生命周期進行管理，才能縮短新產品的開發過程，提高新產品的質量，降低新產品的成本。

正是這一信念導致了標志雪鐵龍集團 INGENUM項目的產生，IN－GENUM項目的主要目標是建立虛擬的車輛平臺，在此信息平臺上所有來自擴展企業的產品、工藝流程和資源等信息均可進行虛擬管理和集成。

為了便于實施協同開發的環境，標志雪鐵龍集團決定采用核心3D建模工具來設計整輛汽車。最初，集團用的是CADDS來設計車身，用IBM-達索系統公司的CATIA設計動力系統。后來，集團發現使用CATIA作為一套完整的3D建模方案更加高效。

這種環境由虛擬產品數據庫組成，在這個環境中設計人員可以設計并管理自己的零件，同時還可對裝配中的所有零件與自己設計的零件進行協調。這樣，設計員就可以在整個裝配環境下設計自己的零件，從而縮短產品開發周期。

這個數字樣機環境還使綜合性技術工程師可以在開發過程的早期階段就虛擬地檢查零部件幾何尺寸是否協調一致，通過3D可視技術還可檢查零件之間的干涉情況。

考慮到標志雪鐵龍集團汽車的多樣性，集團對協同設計環境又進行了提高。由于各種不同的零件和裝配件可以構成不同型號的汽車，因而在虛擬產品數據庫中必須有零件的配置。

有了這些基礎，標志雪鐵龍集團已經建立起所謂的“虛擬平臺”，它使用戶能在集中精力完成自己任務的同時，還能與其他用戶、部門共享設計結果而不受地理限制。

INGENUM項目的第二個里程碑是，標志雪鐵龍集團決定與其供應商共享此“虛擬平臺”，以求在整個企業內取得縮短設計周期的效果。IN－GENUM項目的最終目標是建立數字化工廠。

不僅汽車制造產商，在航空制造領域，數字化生產也幫助其縮短產品生產周期。IBM公司與法國達索系統集團曾宣布空客公司已經選用DELMIAV5機器人數字化制造方案，對新的空客飛機用到的機器人裝配線進行仿真。這個戰略方案能夠使空客公司優化設計、縮短制造周期、降低成本、加快產品上市時間。該方案的第一個受益項目是A400M，它將用CATIAV5完成設計、由DELMIAV5完成仿真。

而據統計，美國波音公司在Boe－ing777~787和洛克希德馬丁公司在F35研制過程中，采用數字制造與傳統方式相比，縮短了1/3的研制周期，降低50%的研制成本，開創了航空數字化制造的先河。

數字背后的品質

數字化生產除了提供柔性化服務、縮短產品制造周期、節約生產成本之外，還能提供傳統工業生產所無法提供的高端品質。

在奧迪的全數字化工廠里，生產流程里的安全性被最大限度地保障。以螺栓為例，一輛車80%以上的連接是靠螺栓，在“全數字化”工廠里有一套專門的螺栓聯網系統，把每個關鍵力矩，都按照大眾康采恩的統一標準記錄并連接到一個網絡，并記錄在專門的服務器上。記錄包括螺栓擰緊的時間、擰緊之后的最終力矩、合格的公差范圍等。

如果某個螺栓不合格，相關設備首先會報警。如果員工沒有發現設備報警，不合格品流到下一個工位，在每一線最終質量檢測工位上，員工只要用專用的掃描儀掃一下整車的識別號，不合格的部件依然會被檢測出來。即便在這一關也被疏忽了，最后系統也不會給這兩整車打合格證，因為最后系統還要查整車數據庫中所有的螺栓是否正確、被擰緊，所有加注的液體是否按照合格的量加注了。

在全數字化工廠里，質量控制完全是通過IT系統來實施，人為的疏漏或者遺忘幾乎都無隙可鉆，影響不到整車的質量。

在奧迪的全數字化工廠里，人們將看不到氣動扳手和電動扳手，取而代之的是靈敏扳手。靈敏扳手不僅控制擰緊力矩，同時也是力矩傳感器和力矩加轉角傳感器。這是德系車獨有的，用來保證螺栓的擰緊質量。

螺栓擰緊時刻的數據也會反映到服務器上統一備案。一汽-大眾將把這個數據保存15年，即在這輛車的生命周期內，所有生產過程的質量控制數據是可查的。

不僅僅是螺栓的扭矩，電器件的連接、液體的加注量、密封性等都由數字化控制并有數字化記錄。

在奧迪的數字化工廠里，物流系統的管理也十分先進。新奧迪總裝車間通過數字化的物流管理體系、龐大的物流超市，打造了一個井然有序的零部件物流供應體系。物流超市中存放小尺寸零件的部分采用了國際最先進的PicktoLight管理系統，物流人員只需通過掃描裝配單，貨架上的指示燈就能夠自動提示需要分揀的零部件儲存位置，確保了零件分揀、供應過程的“零錯誤”。而通過有序高效的數字化物流，新奧迪總裝車間的生產線邊準時化供貨零件儲備周期僅2小時，超出時限的零件被運走，保證了生產環境的整潔，生產效率進一步提高。

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