工控摘要：數(shù)字化工廠（DF）以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進行仿真、評估和優(yōu)化，并進一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。
　　
　　數(shù)字化工廠之目標為事先產(chǎn)出未來之制造計劃，目標是預(yù)先以數(shù)字化的方式篩選各項規(guī)劃方案的效果，降低未來之風(fēng)險提升成功率。而其實數(shù)字工廠的技術(shù)可以整合各種數(shù)字模型和方法（CAD/CAM/CAE），藉此完成產(chǎn)品之開發(fā)、設(shè)計*化、生產(chǎn)制造*化的大部分工作。
　　
　　數(shù)字化工廠（DF）是企業(yè)數(shù)字化輔助工程新的發(fā)展階段，包括產(chǎn)品開發(fā)數(shù)字化、生產(chǎn)準備數(shù)字化、制造數(shù)字化、管理數(shù)字化、營銷數(shù)字化。除了要對產(chǎn)品開發(fā)過程進行建模與仿真外，還要根據(jù)產(chǎn)品的變化對生產(chǎn)系統(tǒng)的重組和運行進行仿真，使生產(chǎn)系統(tǒng)在投入運行前就了解系統(tǒng)的使用性能，分析其可靠性、經(jīng)濟性、質(zhì)量、工期等，為生產(chǎn)過程優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)制造提供支持。
　　
　　而有了數(shù)字工廠的技術(shù)，就能在蓋廠或完成生產(chǎn)系統(tǒng)前，就在計算機上構(gòu)思未來生產(chǎn)運轉(zhuǎn)的面貌。為了達到這個目標，必須采用計算機輔助軟件進行所有廠房、產(chǎn)品組件、機械工具、治夾具、輸送系統(tǒng)甚至是作業(yè)人員的幾何設(shè)計，還需要有系統(tǒng)仿真的隨機概念以及生產(chǎn)流程3D可視化軟件技術(shù)的配合，下圖則為太陽能面板搬運之仿真示意圖。
　　　　為何我們需要數(shù)字仿真?
　　
　　1.過于復(fù)雜的系統(tǒng)，而使用簡單的數(shù)學(xué)公式或經(jīng)驗法則無法獲得解答時。
　　
　　2.計劃建立的系統(tǒng)屬于高成本或長時間，存在高風(fēng)險之現(xiàn)象，而為降低風(fēng)險，可利用仿真先行確認系統(tǒng)之可行性。
　　
　　3.已存在之系統(tǒng)需進行改造，但因停機調(diào)整成本過高，導(dǎo)致項目時程很短，此時則可利用仿真確認項目流程或步驟，藉此降低風(fēng)險。
　　
　　4.確認未知的風(fēng)險。
　　　　數(shù)字化工廠之成功案例
　　
　　汽車市場的者TOYOTA汽車的“生產(chǎn)規(guī)劃”一向集中于日本設(shè)計，其中包含產(chǎn)能及生產(chǎn)線規(guī)劃，而TOYOTA位于各地的制造工廠只有生產(chǎn)之功能，而當(dāng)新的車型要導(dǎo)入開發(fā)時，各地區(qū)的工程師必須前往日本去了解并且檢討新車型的制造方法，但嶄新的現(xiàn)代的數(shù)字技術(shù)可將數(shù)據(jù)儲存于網(wǎng)絡(luò)上分享給各地的工程師，而進一步利用數(shù)字仿真技術(shù)來實現(xiàn)“制造導(dǎo)向之設(shè)計”的方法，而英國的工程師得以于“設(shè)計階段”時，便利用仿真技術(shù)于計算機中仿真未來的作業(yè)之情境，其中包含人工及自動化作業(yè)，而藉此使生產(chǎn)達到*化的模式。
　　　　至于仿真的范疇則包含制造流程、制造工具設(shè)備及人員作業(yè)及訓(xùn)練等，仿真檢討的過程中，這些資料可以回饋給日本的工程師，TOYOTA日本總部還是有之控制權(quán)，而透過數(shù)字的技術(shù)可使來往日本與英國的次數(shù)縮短，這不只是單純的代表旅費成本縮短，這也表示整個由設(shè)計到制造流程的時間縮短。
　　
　　未來自動化的趨勢
　　
　　中國臺灣與大陸的人力成本增加是不變的趨勢，而隨著設(shè)備售價逐漸降低，未來將形成一個黃金交叉點，屆時為降低人力成本支出時將開始大量的采用自動化設(shè)備，加上中國大陸已成為重要的一個市場，以往利用廉價勞工的方式不在，加上安全法規(guī)及勞工意識抬頭，這都將影響企業(yè)的生產(chǎn)策略轉(zhuǎn)向自動化方向發(fā)展，而在不久的將來中國臺灣與大陸都將開始大量的采用自動化系統(tǒng)。
　　
　　自動化機械人系統(tǒng)的選擇必須追求效益前提，如果只有單機系統(tǒng)很難發(fā)揮綜效，而*的機械人系統(tǒng)必須整合周邊的系統(tǒng)，其中包含物流、生產(chǎn)流、信息流的問題，否則自動化將淪為的玩具，至于安全、作業(yè)性、維修方便性等也是考慮的重點，也就是未來自動化系統(tǒng)的采購將不在只是單機而會朝系統(tǒng)整合的方向進行。
　　　　計算機輔助規(guī)劃（Computer-AidedProduction-Engineering簡稱CAPP）則是*的解決方案，數(shù)字仿真可使機械人系統(tǒng)于規(guī)劃階段了解系統(tǒng)的效益，“數(shù)字工廠”則是計算機輔助規(guī)劃領(lǐng)域另一個代名詞，2002年起亞洲區(qū)的日本、韓國、中國臺灣便開始積極導(dǎo)入此技術(shù)應(yīng)用于自動化系統(tǒng)的整合，而“數(shù)字工廠”可于于計算機中確認機械人的動作、夾治具干涉、設(shè)備連動、安全關(guān)系等等，使系統(tǒng)達精益階段才進行投資，而“數(shù)字工廠”這樣的創(chuàng)新技術(shù)除了可以應(yīng)用于新機械人系統(tǒng)外，也可用于運轉(zhuǎn)中的機械人系統(tǒng)，而其概念則為整合“自動化”、“精益工程”、“數(shù)字工廠”三大領(lǐng)域，使自動化系統(tǒng)發(fā)揮zui大的效率。