1.1.3 數字化工廠的特征

和傳統工廠相比，數字化工廠的顯著特征是：在“人、機、料”之外多了數字虛體（計算機、網絡、軟件、模型、報表和圖形等的組合）。三體智能制造理論有助于理解數字化車間。在傳統車間中只存在二體，即意識人體和物理實體，而沒有三體中的數字虛體和數字化工廠最為顯著的特點。意識人體是指車間管理人員和生產人員，以及這些人的知識、技能、經驗和智慧等構成的意識與行為；物理實體是指設備、物料、產品、工裝、工位和場地等對象以及它們形成的生產能力。車間活動就是人體用意識和行為操作或操縱實體來完成生產任務，人的腦力和體力就是生產條件的組成部分，也就是說，人體和實體同樣處于生產回路中（見圖1-1-2）。

圖1-1-2 生產回路

按照上述生產方式，人需要勞心勞力，而且效率低下。如果機器、物料等實體具有人的智能，就可以將人類從繁重的體力或腦力勞動中解放出來，而且生產效率、產品質量等都會得到極大提升。計算機尤其是軟件技術的發展提供了這種可能性。雖然無法將人腦接在物理實體（如機器）上，但可以建立與物理實體對應的數字虛體（軟件、模型、數據等），將人的知識技能、經驗和智慧植入數字虛體中，用數字虛體代替大部分腦力，指揮物理實體完成“體力”工作，這個過程就是智能制造（見圖1-1-3）。

圖1-1-3 智能制造

模仿上述智能制造的定義，可以通俗地定義：數字化車間=傳統車間+車間數字虛體。車間數字是傳統車間中的實體和行為在數字空間的映射。實體映射包括“人、機、料”的數字化表現，表現形式有圖片、表格、視頻、虛擬現實（VR）、數據類以及XML文件等。行為映射是根據采集的生產過程數據推演到的生產過程動態場景。如果數據足夠多，就可以想象數字化車間是虛、實兩個版本鏡像車間，這也被稱作“數字孿生”（Digital Twins）車間。數字孿生車間由四部分組成，即物理車間、虛擬車間、車間服務系統、車間孿生數據，如圖1-1-4所示。

圖1-1-4 數字孿生車間