摘 要 为解决产品设计、生产规划与制造之间的不确定性，提高生产系统的可靠性，人们提出了数字化工厂概念，文章从概念和技术两个层面叙述了数字化工厂的实现方式，并对数字化工厂的结构与生产仿真等技术的进行了分析研究。最后，以汽车生产制造企业的数控加工车间应用为例，提出了相应的数字化生产设计设想，实现对数字化工厂概念的拓展，为数字化工厂的进一步应用提供思路借鉴。

　　当今时代，产品的更新换代与设計周期日益缩短，各企业也纷纷加速响应市场需求，生产能力与生产效益不断提高。随着信息技术与互联网的不断发展，制造技术已经从物质形式制造向智能制造转变。采用最快的速度、最低的成本推出高质量的产品来占领市场，才有可能让企业处于不败之地[ 1 ]。虽然许多企业不断引进新的生产系统，但是由于缺乏有效的集成，生产车间高度自动化设备与管理系统并没有效地合，与此同时建造一种数字化的

　　工厂可以对制造过程中的数据进行数据化，就像是连通所有数据的一座桥梁，并通过设定好的程序对这些数据进行交换、加工、处理，直接对生产过程进行管理和控制[2]。减少产品生产过程中的错误，提升生产的效率，达到机器控制机器的生产效果，节省了大量的人力，降低了生产所需的成本，从而提升了产品的市场竞争力。

　　想了解数字化工厂应该先了解什么叫做数字化，所谓数字化，是将各种形式的信息转化为适当的数字化模型，对于计算机来说是转化为二进制代码（用0和1表示），从而引入计算机内部进行统一处理。数字化的基础是计算机技术，随着以计算机为核心的数字化技术在制造业的应用（利用计算机将复杂多变的声音、图像数字化），才有了数字化工厂的概念。数字化工厂是指以产品或服务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，因此数字化工厂又被称为“虚拟工厂”。数字化工厂是对整个生产系统进行设计、优化，通过网络对各组分进行相关业务数据以及信息的交流，从而实现虚拟制造，利用实际运作中的信息，通过设定好的程序调整生产过程中可能出现的失误，实现实际运作的数字化。

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　　数字化工厂有狭义和广义之分，狭义数字化仅仅是指工厂生产过程数字化，而广义数字化是更加全面的数字化，包括前期的市场需求数字化、产品设计数字化、生产加工数字化、企业管理数字化等。整个数字化工厂系统就形成了对实际企业的虚拟映射，以最快的时间满足客户的需求，提高产品的质量和生产过程所涉及的质量和动态性能，从而更好地投入市场

　　为便于概念的理解，本文主要以广义的数字化工厂为例进行结构分析。广义数字化工厂包括一切与制造有关的活动过程，主要包括原料供应、制造企业、销售部门，基本结构如图1所示。

　　原料供应：为制造企业提供原料的环节，需要原料供应商提供各种原材料、半成品、零件等。这里通过虚拟技术将可能花费的费用进行分析，通过网络技术选取最廉价的材料，并虚拟供应，分析可能出现的问题进行解决。

　　制造企业：进行虚拟管理，调整人才分布状态、设备功效等，以保证生产能够以最快最好的效益进行，防止因为客观原因导致