數字化就是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據,再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型,把它們轉變為一系列二進制代碼,引入計算機內部,進行統一處理,這就是數字化的基本過程。計算機技術的發展,使人類第一次可以利用極為簡潔的“0”和“1”編碼技術,來實現對一切聲音、文字、圖像和數據的編碼、解碼。
各類信息的采集、處理、貯存和傳輸實現了標準化和高速處理。數字化制造就是指制造領域的數字化,它是制造技術、計算機技術、網絡技術與管理科學的交叉、融和、發展與應用的結果,也是制造企業、制造系統與生產過程、生產系統不斷實現數字化的必然趨勢,其內涵包括三個層面:以設計為中心的數字化制造技術、以控制為中心的數字化制造技術、以管理為中心的數字化制造技術。
在數字化技術和制造技術融合的背景下,并在虛擬現實、計算機網絡、快速原型、數據庫和多媒體等支撐技術的支持下,根據用戶的需求,迅速收集資源信息,對產品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規劃和重組,實現對產品設計和功能的仿真以及原型制造,進而快速生產出達到用戶要求性能的產品整個制造全過程。
數字化制造中“制造”有兩種理解,一種是狹義的數字化制造,即是指應用CAX、PDM/PLM、DFX等系統,圍繞產品,從設計開始(包括概念設計、詳細設計)到整個加工制造過程(如工廠布局、生產線平衡安排,工廠生產過程如何與產品設計階段集成等)。另一種理解是廣義的制造,還包括企業經營管理活動,即是圍繞著產品的全生命周期開展的活動。
在這個活動中包括兩條主線,一條是圍繞產品設計、研發、加工制造等過程,一條是從管理的角度,包括從經營管理、生產計劃、生產調度、車間布局、財務等方面。因此,廣義的數字化制造是通過信息技術來改善和提升制造企業的工業信息化水平,所以我認為數字化制造可以說是工業信息化的代名詞。
虛擬制造與數字化制造涉及的對象相同,主要區別在于側重點不一樣。虛擬制造以數字化為基礎,是在計算機上實現實際制造的本質過程,著眼于認識制造的本質規律。虛擬制造強調的是對制造活動進行建模,進而通過對模型的仿真以支持和提高制造活動的決策與預測水平。數字化制造則是強調將制造過程的信息轉變成計算機能夠識別的信息并進而進行加工和處理,以支持制造過程的各種活動。相比虛擬制造,數字化制造的內容更廣泛。
無論提到的兩化融合、數字化制造還是智慧工廠、工業4.0,它們都是當今工廠發展的潮流和趨勢,他們有著共同的核心理念:信息化數字化貫通各個環節,打破了產品設計和制造之間的“鴻溝”,實現產品生命周期中的設計、制造、裝配、物流等各個方面的功能,降低設計到生產制造之間的不確定性,從而縮短產品設計到生產的轉化的時間,并且提高產品的可靠性與成功率。數字智造是現代工廠信息化發展的另一個新階段,更是智慧工廠的高度概括。除了信息化數字化的生產,數字智造更進一步強調設備與設備之間的智能感應,實現自動分析、推理、決策、控制的功能。
通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。數字智造這一概念更是直觀地反映出工廠生產發展的兩大趨勢——數字化和智能化,這和工業4.0所指引的工業方向是一致的。
實際上數字化制造所涉及的領域很廣,特別是從工業化與信息化融合的角度來看,任何制造企業都在應用數字化制造技術。在應用的過程中遇到困難也比較多,從大的方向來講,一方面來自企業自身的困難,即對數字化制造重要性的認識不夠。從工業化向信息化推進過程中,數字化制造是企業的必由之路,是企業應對激烈市場競爭的武器。
如果制造企業從高層領導到技術人員到操作人員都能夠充分認識到這一點,就能以一種積極主動的態度應用數字化制造技術,并將其作為自己必須掌握的一種手段,那么就會大大加速數字化制造的推進。
另一方面數字化制造技術的適應性,企業需要相對成熟的數字化制造解決方案,但信息化尚處在一個不斷發展的階段,且信息化的核心技術和產品大部分是被國外掌握,具有自主知識產權或符合中國國情的信息化產品難以抗衡。
許多企業在發展過程中不得不對信息化重復投資,以適應版本的升級、換型,甚至推倒重來。在圍饒加速“中國創造”的理念下,如何在數字化制造、虛擬制造等領域充分發揮我們的“后發優勢”,包括如何提高信息化技術應用的水平,需要大家共同努力。