1.1.5 數(shù)字化工廠的發(fā)展趨勢(shì)

雖然CAD與PDM等專(zhuān)注于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)軟件自誕生至今已有幾十年的歷史，但在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，由于缺乏科學(xué)有效的數(shù)據(jù)協(xié)同管理手段，研發(fā)設(shè)計(jì)階段所產(chǎn)生的產(chǎn)品數(shù)據(jù)與信息，無(wú)法與后續(xù)生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)同步共享，僅能通過(guò)負(fù)責(zé)生產(chǎn)的工作人員的經(jīng)驗(yàn)判斷來(lái)安排生產(chǎn)，由信息不對(duì)稱(chēng)而造成的一切問(wèn)題，只能被動(dòng)應(yīng)對(duì)與處理，不僅嚴(yán)重影響實(shí)際生產(chǎn)效率，還需承擔(dān)由此產(chǎn)生的額外成本損失。這種產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)與信息脫節(jié)所引發(fā)的種種問(wèn)題，是制造業(yè)的痛點(diǎn)。

如今，制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，客戶(hù)需求多樣化、制造工藝日益復(fù)雜、市場(chǎng)對(duì)質(zhì)量與效率的要求不斷提升，傳統(tǒng)制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型，制造生態(tài)鏈分工細(xì)化，使得傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式遇到極大的挑戰(zhàn)。多品種、小批量、快速、透明的生產(chǎn)訴求，使得越來(lái)越多的制造企業(yè)認(rèn)識(shí)到，需要以更短的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期、更快的產(chǎn)品迭代速度、更高的生產(chǎn)效率與更靈活的生產(chǎn)方式來(lái)應(yīng)對(duì)。因此，殘酷的生存現(xiàn)狀使得越來(lái)越多的制造企業(yè)進(jìn)行工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

事實(shí)上，制造業(yè)從未停止使用信息化手段嘗試解決這些問(wèn)題，其中比較著名的解決方案，包括20世紀(jì)80年代提出的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS），但在企業(yè)的具體實(shí)踐當(dāng)中，限于成本與技術(shù)瓶頸問(wèn)題，尤其是限于機(jī)制問(wèn)題，實(shí)施后收效甚微，有些甚至無(wú)果而終。

20世紀(jì)90年代末，基于虛擬制造技術(shù)的數(shù)字化工廠解決方案逐步發(fā)展起來(lái)。它利用數(shù)據(jù)協(xié)同管理、三維建模、虛擬仿真等數(shù)字化技術(shù)，以及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造階段的數(shù)據(jù)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)到實(shí)際生產(chǎn)制造之間數(shù)據(jù)與信息的協(xié)同與集成，從而填補(bǔ)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造之間的鴻溝，同時(shí)在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中對(duì)物理制造系統(tǒng)與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真，使生產(chǎn)制造過(guò)程能夠在生產(chǎn)線實(shí)際布局前，在數(shù)字虛擬空間內(nèi)提前驗(yàn)證、調(diào)整與優(yōu)化。

實(shí)踐證明，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(chēng)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(guò)程中的不確定性等。

正如北京航空航天大學(xué)劉強(qiáng)教授于2015年提出的“智能制造三不要”所描述的那樣：

1）不要在落后的工藝基礎(chǔ)上搞自動(dòng)化——工業(yè)2.0必須先解決的問(wèn)題。

2）不要在落后的管理基礎(chǔ)上搞信息化——工業(yè) 3.0 必須先解決的問(wèn)題（需以建立在現(xiàn)代管理基礎(chǔ)上的信息化為前提）。

3）不要在不具備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)時(shí)搞智能化——工業(yè) 4.0 必須先解決的問(wèn)題（需夯實(shí)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)）。要實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0，必須先構(gòu)建智能工廠，而要構(gòu)建智能工廠，必須先打造數(shù)字化工廠，數(shù)字化工廠是走向智能制造與實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0愿景的必由之路。

近年來(lái)，數(shù)字化工廠逐漸成為國(guó)內(nèi)外制造業(yè)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，具體的實(shí)踐與應(yīng)用也實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，但是業(yè)內(nèi)對(duì)數(shù)字化工廠含義的解讀卻是千差萬(wàn)別的，至今也沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。

創(chuàng)設(shè)情景③

請(qǐng)學(xué)生查閱資料，了解數(shù)字化工廠中常用的數(shù)字化管理系統(tǒng)有哪些，各有什么作用，填寫(xiě)表1-1-1學(xué)生要從一點(diǎn)一滴的小事做起，樹(shù)立腳踏實(shí)地、精益求精的大國(guó)工匠精神。