數字化產品設計的另一個里程碑則是為復雜產品，如汽車、飛機及其他復雜裝配等建立起一個完整的數字模型。這才是在產品制造出來之前，通過建立虛擬產品來驗證實物概念真正的開始。與此同時，所有的設計或制造信息對單一存儲庫的需求就成了今天的產品數據管理系統。這些以產品概念為開始并通過設計和制造取得發展的一整套生命周期領域形成了PLM的基礎。目前，PLM技術和應用擴展到了生產系統、工廠車間操作、供應鏈及服務和維護。

了不起的“數字化工廠”

　　“數字化工廠”貫穿整個工藝設計、規劃、驗證、直至車間生產工藝整個制造過程，在實施過程需要注意系統集成方面的問題，“數字化工廠”不是一個獨立的系統，規劃時，需要與設計部門的CAD/PDM系統進行數據交換，并對設計產品進行可制造性驗證（工藝評審），同時，所有規劃還需要考慮工廠資源情況。所以，“數字化工廠”與設計系統CAD/PDM和企業資源管理系統ERP的集成是必須的。同時，“數字化工廠”還有必要把企業已有的規劃“知識”（如工時卡、焊接規范等）集成起來，整個集成的底部是PLM構架。

　　過去的工廠是根據研發出來的產品設計方案來決定生產流程，并按序生產，一旦產品發生變化，工廠里的一切都需要改變。數字化工廠的模塊化設計改善了這種情況，你只需要隨時調出設計圖，修改或虛擬某一個工藝段，就可以在不影響其他工藝段的情況下完成改變，甚至可以不花一分錢虛擬出整個生產流程，并看到其中可能存在的問題。

　　目前，大多數開始實施數字化工廠的企業都是對時間和快速變化要求很高的行業，如汽車、航空航天、電子、機械/模具設計、消費品等等。世界上很多工業強國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。

　　“數字化工廠”技術與系統作為新型的制造系統，為制造商及其供應商提供了一個制造工藝信息平臺，使企業能夠對整個制造過程進行設計規劃，模擬仿真和管理，并將制造信息及時地與相關部門、供應商共享，從而實現虛擬制造和并行工程，保障生產的順利進行。在汽車行業，數字化工廠更是發揮著重要的作用。從產品設計到制造開始的工作轉換是汽車開發過程中最關鍵的步驟之一，“數字化工廠”規劃系統可以通過詳細的規劃設計和驗證預見所有的制造任務，在提高質量的同時減少設計時間，從而加速汽車開發周期；并且還可以消除浪費，減少為了完成某項任務所需的資源數量等。此外，“數字化工廠”規劃系統通過統一的數據平臺，實現主機廠內部、生產線供應商、工裝夾具供應商等的并行工程。　　數字化工廠利用其工廠布局、工藝規劃和仿真優化等功能手段，改變了傳統工業生產的理念，給現代化工業帶來了新的技術革命，其優勢作用較為明顯。通過數字化工廠的建立，信息可以全部覆蓋，各方面的信息都能控制，使得各個環節都處于最優狀態，以此來保證企業的核心競爭能力。

　　自工業革命以來，工業化的齒輪運轉的越來越來快，數字化工廠的實現無疑給這個大齒輪加上了更多的潤滑油。它不僅帶來了技術上的改變，而且生產中的高度透明化、自動化還將帶來眾多管理和觀念上的改變。我們非常期待著數字化工廠、數字化生活、數字化城市的未來。

　　先進的“虛擬制造”技術

　　虛擬制造是一種新的制造技術，它以信息技術、仿真技術和虛擬現實技術為支持。虛擬制造技術涉及面很廣，諸如環境構成技術、過程特征抽取、元模型、集成基礎結構的體系結構、制造特征數據集成、多學科交駐功能、決策支持工具、接口技術、虛擬現實技術、建模與仿真技術等。其中后3項是虛擬制造的核心技術。

　　由于國內外市場競爭日益加劇，科學技術發展迅速，產品更新換代速度加快及人們對產品多樣化的需求增加，使得機械制造業向多品種小批量生產方式發展。因此，縮短產品開發周期成為決定制造業競爭力的首要因素。而虛擬制造技術被認為是加速新產品開發的有效手段，它能很好地解決制造業的TQCS難題，虛擬制造技術對制造業將是一次新的革命，它的廣泛應用意義是深遠的。

　　虛擬制造在工業發達國家，如美國、德國、日本等已得到了不同程度的研究和應用。在這一領域，美國處于國際研究的前沿。福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車的開發中已經大量應用虛擬制造技術，大大縮短了產品的發布時間；波音公司設計的777型大型客機是世界上首架以三維無紙化方式設計出的飛機，它的設計成功已經成為虛擬制造從理論研究轉向實用化的一個里程碑。

　　虛擬制造(VM)作為一種哲理、一種制造策略為制造業的發展指明了方向。它可以全面改進企業的組織管理工作，提高企業整體運作及全面最優決策的效能和市場競爭力。實施虛擬制造可以打破傳統的地域、時域的限制，通過Internet實現資源共享，變分散為集中，可實現異地設計、異地制造，從而使產品開發能以快速、優質、低耗響應市場變化。通過分析設計的可制造性，利用有效的工具和加工方法來支持生產，可以大大提高產品的質量和穩定性。企業不再需要投入大量的設備和儀器，從而避免了不必要的設備閑置，可充分利用其他企業的先進設備和儀器進行生產，能很好地解決一些中小企業資金短缺的難題。  　在工業自動化領域，隨著應用和服務向云端運算轉移，資料和運算位置的主要模式都已經被改變了，由此也給嵌入式設備領域帶來顛覆性變革。如隨著嵌入式產品和許多工業自動化領域的典型IT元件，如制造執行系統(manufacturingexecutionsystems；MES)以及生產計劃系統(productionplanningsystems；PPS)的智慧化，以及連線程度日漸提高，云端運算將可提供更完整的系統和服務，生產設備將不再是過去單一而獨立的個體。但將孤立的嵌入式設備接入工廠制造流程，甚至是云端，其實具有高度的顛覆性，必定會對工廠制造流程產生重大的影響。一旦完成連線，一切的制造規則都可能會改變。

　　包括體系結構、控制方法以及人機協作方法等，都會因為控制系統網路化，而產生變化，如控制與通信的耦合、時間延遲、資訊調度方法、分散式控制方式與故障診斷等，都使得自動控制理論在網路環境下的控制方法和演算法，都需要不斷地創新。

　　此外，由于影像、語音信號等大資料量、高速率傳輸對網路頻寬的要求，對控制系統網路化，更構成嚴厲的挑戰。因為工業生產流程不容許一點點差錯，網路傳遞的封包資訊不能有一點點漏失，而且網路上傳遞的資訊非常多樣化，哪些資料應該先傳(如設備故障訊息)，哪些資料可以晚點傳(如電子郵件)，都要靠控制系統的智慧能力，進行適當的判斷才能得以實現。

　　工業通信無線化工業通信無線化也是當前智慧工廠探討比較熱烈的問題。根據專家分析，到2014年，全球工廠自動化中的無線通訊系統應用，將每年增加約40%。隨著無線技術日益普及，各家供應商正在提供一系列軟硬體技術，協助在產品中增加通信功能。這些技術支援的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax。

　　然而，在增加無線連網功能時，晶片及相關軟體的選擇極具挑戰性，包括優化性能、功耗、成本和規模，都必須加以考慮，更重要的是，由于工廠需求不像消費市場一樣的標準化，必須因應生產需求，有更多彈性的選擇，最熱門的技術未必是最好的通信標準和客戶需要的技術。

　　工廠的未來

　　隨著國內外經濟環境的變化，當前的中國制造業面臨著前所未有的挑戰。為適應市場競爭的加劇，近年來，中國制造業正在經歷著重要的轉變，企業的大批量生產向按市場或客戶要求柔性生產轉變，設計和控制系統各自獨立向設計和控制系統集成一體轉變，可以預見的是這些轉變將推動自動化技術的發展及應用進入新的發展階段。

　　智能化是未來制造業的發展方向,智能制造技術是在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、擬人化智能技術等先進技術的基礎上，通過智能化的感知、人機交互、決策和執行技術，實現設計過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術和智能技術與裝備制造過程技術的深度融合與集成。專家系統技術可以用于工程設計，工藝過程設計，生產調度，故障診斷等。也可以將神經網絡和模糊控制技術等先進的計算機智能方法應用于產品配方，生產調度等，實現制造過程智能化。  數字仿真可使機械人系統于規劃階段了解系統的效益，“數字工廠”則是計算機輔助規劃領域另一個代名詞，2002年起亞洲區的日本、韓國、臺灣便開始積極導入此技術應用于自動化系統的整合，而“數字工廠”可于于計算機中確認機械人的動作、夾治具干涉、設備連動、安全關系等等，使系統達精益階段才進行投資，而“數字工廠”這樣的創新技術除了可以應用于新機械人系統外，也可用于運轉中的機械人系統，而其概念則為整合“自動化”、“精益工程”、“數字工廠”三大領域，使自動化系統發揮最大的效率。

　　未來工廠在制造環節的人力投入將越來越少，“無人工廠”里安裝有各種能夠自動調換的加工工具。從加工部件到裝配以至最后一道成品檢查，都可在無人的情況下自動完成。這個成功必將進一步加快整個制造業的“工廠自動化”進程。無人工廠能把人完全解放出來，而且能使生產率提高一二十倍。無人工廠是未來制造業工廠的一種發展方向。