面向智能生產(chǎn)的幾個(gè)概念：

　　一、虛擬制造

　　數(shù)字化設(shè)計(jì)與數(shù)字化制造都屬于數(shù)字制造的概念范疇。所謂數(shù)字制造，是指在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體等支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶(hù)需求，迅速收集資源信息，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能仿真以原型制造，進(jìn)而快速生產(chǎn)出滿(mǎn)足用戶(hù)性能要求的產(chǎn)品的整個(gè)制造過(guò)程。

　　也就是說(shuō)，數(shù)字制造實(shí)際上是在對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化的描述而建立的數(shù)字空間中完成產(chǎn)品的制造過(guò)程。

　　2. 數(shù)字孿生

　　數(shù)字孿生(digital twin: a physics-based digital modeling approach)一詞由美國(guó)密歇根大學(xué)的Michael Grieves于2003年在他講授的PLM(產(chǎn)品全生命周期管理)課程上引入，并且于2014年在其撰寫(xiě)的 Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication 白皮書(shū)中進(jìn)行了詳細(xì)闡述。美國(guó)國(guó)防部、PTC公司、西門(mén)子公司、達(dá)索公司等在2014年接受了“Digital Twin”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，并開(kāi)始在市場(chǎng)宣傳中使用。

　　數(shù)字孿生的定義，是以數(shù)字化方式為物理對(duì)象創(chuàng)建的虛擬模型，模擬其在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為。通過(guò)搭建整合制造流程的數(shù)字孿生生產(chǎn)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃到制造執(zhí)行的全過(guò)程數(shù)字化，將產(chǎn)品創(chuàng)新、制造效率和有效性水平提升至一個(gè)新的高度。數(shù)字孿生從虛擬制造、數(shù)字樣機(jī)等技術(shù)上發(fā)展而來(lái)，現(xiàn)在已經(jīng)拓展到智能制造、設(shè)備故障預(yù)測(cè)以及產(chǎn)品改進(jìn)等多個(gè)領(lǐng)域。建立數(shù)字李生的初衷是為了描述產(chǎn)品設(shè)計(jì)者對(duì)一類(lèi)產(chǎn)品的理想定義，用于指導(dǎo)產(chǎn)品的制造、功能分析、性能推測(cè)等。

　　然而，產(chǎn)品在制造過(guò)程中由于加工、裝配誤差等因素，使得真實(shí)情況與數(shù)字孿生長(zhǎng)時(shí)間不能保持完全一致，其有效性受到了明顯限制。

　　隨著物聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多科學(xué)、多物理量、多尺度的仿真過(guò)程越來(lái)越精確。以飛行器為例，將物理世界的參數(shù)通過(guò)傳感器重新反饋到數(shù)字世界，完成仿真驗(yàn)證和動(dòng)態(tài)調(diào)整已經(jīng)成為可能。

　　在工程設(shè)計(jì)和模擬過(guò)程中，產(chǎn)品的數(shù)字孿生(即產(chǎn)品研發(fā)階段的數(shù)字定義模型MBD)可以幫助公司分析和優(yōu)化產(chǎn)品在實(shí)際操作條件下的性能。

　　在工廠及生產(chǎn)線過(guò)程引入數(shù)字孿生，在沒(méi)有建造之前可以進(jìn)行仿真和模擬，并將真實(shí)參數(shù)傳給實(shí)際的工廠建設(shè)，有效減少誤差和風(fēng)險(xiǎn);待工廠和生產(chǎn)線建成之后，日常的運(yùn)行和維護(hù)通過(guò)數(shù)字孿生進(jìn)行交互，能夠迅速找出問(wèn)題所在，改進(jìn)操作監(jiān)控及資產(chǎn)管理，提高工作效率。數(shù)字孿生成為“工業(yè)4.0”成功的關(guān)鍵技術(shù)。

　　3. 智慧工廠

　　根據(jù)通用電器智慧工廠(brilliant factory)的理念，通過(guò)數(shù)字主線驅(qū)動(dòng)智慧工廠，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本、提高產(chǎn)量，在產(chǎn)品生產(chǎn)階段縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率、減少設(shè)備死機(jī)時(shí)間，在供應(yīng)鏈優(yōu)化和服務(wù)階段減少庫(kù)存、提高市場(chǎng)的可預(yù)測(cè)性等。

　　智慧工廠/數(shù)字化工廠概念首先由美國(guó) ARC顧問(wèn)集團(tuán)(ARC Advisory Group)于2006年提出，智慧工廠/數(shù)字化工廠實(shí)現(xiàn)了以制造為中心的數(shù)字制造、以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造，并考慮了原材料、能源供應(yīng)、產(chǎn)品銷(xiāo)售的銷(xiāo)售供應(yīng)，提出從工程(面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)和技術(shù)支持)、生產(chǎn)制造(生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng))和供應(yīng)鏈這3個(gè)維度描述。