2 基于虛擬仿真技術的數字化模擬工廠
數字化模擬工廠是數字化工廠技術在制造規劃層的一個獨特視角。基于虛擬仿真技術的數字化模擬工廠是以產品全生命周期的相關數據為基礎，采用虛擬仿真技術對制造環節從工廠規劃、建設到運行等不同環節進行模擬、分析、評估、驗證和優化，指導工廠的規劃和現場改善。
由于仿真技術可以處理利用數學模型無法處理的復雜系統，能夠準確地描述現實情況，確定影響系統行為的關鍵因素，因此該技術在生產系統規劃、設計和驗證階段有著重要的作用。正因為如此，數字化模擬工廠在現代制造企業中得到了廣泛的應用，典型應用包括：
(1)加工仿真，如加工路徑規劃和驗證、工藝規劃分析、切削余量驗證等。
(2)裝配仿真，如人因工程校核、裝配節拍設計、空間干涉驗證、裝配過程運動學分析等。
(3)物流仿真，如物流效率分析、物流設施容量、生產區物流路徑規劃等。
(4)工廠布局仿真，如新建廠房規劃、生產線規劃、倉儲物流設施規劃和分析等。
通過基于仿真模型的“預演”，可以及早發現設計中的問題，減少建造過程中設計方案的更改。韓國三星重工利用DELMIA軟件建立了完整的數字化造船系統，建立了虛擬船廠，可在虛擬環境下模擬整個造船過程。這套系統預計每年為企業減少730萬美元的開支。通過模擬仿真技術能夠迅速發現在持續運行的過程中出現的問題，而如果想要在現實的系統中發現這些問題，需要長期測試，花費高昂的成本。
南車青島四方機車采用虛擬仿真技術對高速列車生產環境進行了建模，并實現了建模裝配仿真及物流仿真，減少了因零件返工配送不足造成的停工現象，減少了因工藝欠佳導致的裝配干涉產品返工的問題。三一重工開發了OSG技術的三維工廠布局規劃平臺(VR Layout)，在集團內部首次應用于其寧鄉產業園的工廠布局規劃，縮短了工廠建設周期，并節省了因設計缺陷產生的成本，如圖2所示。2011年，國內各工程設計院已逐步開始采用數字化工程設計及規劃技術來輔助規劃和建設新工廠，降低工程設計與規劃風險。
圖2 三一重工生產線規劃中的物流仿真
在仿真工具方面，工廠仿真領域的相關技術基本被國外產品壟斷，如達索公司的Delmia/Simulia、Siemens公司的Technomatix和PTC公司的Ployplan等。這些產品的特點在于與其同公司CAD/PLM系列產品的緊密集成。用于制造領域的仿真軟件還有很多，如用于裝配仿真的EM Assembly、DMU，用于公差分析的3DCS、eM—TolMate等，用于車間物流仿真的Plant Simulation、Quest、Flexsim、Witness、Automod等。目前相關產品都在向三維模型方向發展，使得這些仿真工具展現方式更加靈活，分析功能更加強大。
