随着时代的发展和我国各级政府的大力支持，国内的智能化制造浪潮趋势明显，许多企业已经建立或者正在建设数字化工厂和数字化车间，这也是我国从“中国制造”迈向“中国智造”的一大标志。那么，什么是数字化工厂？数字化工厂的建立有哪些好处呢，如果不是专业人士我们很多人对这一块可能还比较陌生，今天就和大家一起来看一下。
一、数字化工厂的概念。
数字化工厂（DF）以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。数字化工厂（DF）是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。
二、数字化工厂的好处
关于数字化工厂的好处，真的是太多了，今天我们就从数字化工厂在企业的生产经营过程中对于提高数字化工厂经营过程的能见度这个方面来看看有哪些好处。
建立数字化工厂，可以提高4个方面的能见度：
第一，实现 物料和物料流动状态的能见度
建立数字化工厂，可以极大低提高物料和物料流动过程的能见度：
1、供应商的需求可视化
利用SRM（供应商关系管理系统）可以方便地实现供应商与工厂之间的物料需求状态，尤其是电子、机械设备、服装等组装类企业，工厂可以及时地把相关物料需求，实时同步发布至供应商处，同时将工厂的即时库存、可用库存状态同步至供应商，让供应商可以或许更多的物料需求信息，从而做好供应商自身工单的优先序和排程计划安排。
同时，供应商也可以把自身的库存、发货、送货的状态转换为发运状态，使得工厂可以同步、实时清晰送料状态，以提高齐套状态的透明度。
第二，实现 库存状态能见度
利用WMS（仓库管理系统）的库存实时、动态信息，可以为S&OP（销售和运作计划）、MRP（物料需求计划）、工单发料等提供即时信息，确保独立需求、相关需求的准确。
第三，实现 工序工单的优化投放能见度
利用ERP（企业资源计划）的生产工单和销售订单、MES（制造执行系统）的设备状态和工序报工，APS（高级计划和排程）可以实现满足客户交期（最高库存和安全库存）的前置条件下，根据TOC（约束理论）瓶颈管理理论，实现瓶颈资源效率最大化、有效产出最佳化和生产成本（惩罚成本）的最小化，从而实现客户满意度、资源效率最大化的目标。
注：数字化工厂建设，唯有通过工序工单的优化投放，才可以发挥出数字化工厂信息系统的最佳效率。所以，APS高级计划和排程是数字化工厂的核心软件，是真正起到辅助决策作用的核心软件。
第四，经营过程和经营结果（资金、库存、有效产出、准交率等）能见度
充分利用ERP、MES、APS的相关数据，可以利用数据平台（IGN等），工厂可以自主开发或委托开发与工厂业务相一致的BI（商业智能）系统，将经营和管理过程透明化、可视化：
1、实时呈现物料流动状态：原材料在途、在库、WIP（在制品）、半成品、产成品在库、产成品在途、产成品应收等
2、与实物流相对应的资金状态
3、产能负荷及瓶颈产能的负荷状态，承诺交期的展望
4、生产过程的相关信息：安全、质量和生产效率（人均效率、万元薪资有效产出、资源有效产出等）
5、按天计算的有效产出趋势图、订单负荷图等等
全景式、全时域地呈现工厂的运行状态，以数字化透明方式呈现经营过程和结果，甚至用仿真的方式实现CPS。
三、建设数字化工厂必要步骤
如何建设好的数字化工厂，不仅需要有足够的预算，更需要科学的规划和设计，一般做好数字化建设，必须要依据以下步骤：
第一，信息系统的规划和设计
很多的工厂会购置很多的独立的信息系统，如CRM（客户关系管理系统）、PLM（产品寿命管理系统）、ERP（企业资源计划）、HR（人力资源）、QMS（质量管理系统）、OA（办公自动化）等，但是因为没有做好顶层设计，系统的集成性差，而且软件的选型、上线程序均不科学，造成很大的资金、时间和人力资源浪费。
所以，要做好数字化工厂建设，必须做好信息化的规划和设计，至少包含以下内容：
1、信息系统未来3-5年的总体方向和目标（与公司战略相匹配）。
2、硬件系统的整体设计，包括网络架构、网络安全、储存系统的整体设计。
3、软件系统总体设计和子系统的、子系统供应商要求和上线逻辑顺序。软件系统的总体规划和设计非常重要，很多工厂（某些软件系统供应商也极力推荐）喜欢一体化软件：将CRM、PLM、ERP、APS、MES、WMS、SRM、BI、OA选用统一供应商一体化软件。我并不赞同做这样的选择，理由如下：
1）如此选择的话，意味着这家供应商必须是非常强悍实力的供应商，能力超强。目前中国还没有这样的供应商出现，有的估计是忽悠。
2）系统的耦合性太强了，为整个系统的更新造成了极大的困扰。一个客户因为在ERP（企业资源计划，单账户）系统中做了很多的开发，需要升级到多组织ERP系统时，就非常麻烦了。如何是多个子系统的集成，则各个系统的迭代和更新会容易很多，很容易使用到更加先进的子系统。
第二，上线好ERP这个数据平台
很多人认为智能制造时代，ERP不重要了，有系列文章抢到ERP的平台作用（一共是16论）。确实，就目前而言，MRP是独立需求、相关需求间最好的方法，除MRP还有什么可以替代，目前最新的关于独立需求、相关需求的技术DDMRP（需求驱动的MRP），还是在MRP的基础上优化。
实现业务-财务一体化的ERP，也是标准成本、实际成本、应收/应付、存货核算和总账的唯一选择，是不能规避的信息系统。
所以，ERP是所有信息系统的基础，是不可避免的基础，必须做好，做扎实。
第三，选择专业的MES系统
在ERP的基础上，选择专业的MES系统成为关键。MES的行业特征比较明显，如机械加工行业，偏重加工过程的管理，工序报工、道具管理、在制品管理是关键。电子行业的电子料防呆、物料齐套是关键。汽车零部件行业的数据追溯（批、件）是核心，不同的行业需要不同的MES解决方案，而且MES的供应商也各不相同：自动背景的、数据采集和物料网、ERP软件厂商、精益生产顾问转型等等，供应商不同、行业不同面向的客户也不同。
第四，一定要上APS并选择合适的供应商
目前的MES软件，一般不包含两个MES的核心功能：详细排程、工序工单分派，但是且这两个功能才是工厂运行的关键：确定工序工单的优化投放，实现客户交期满足和内部有效产出、资源效率的最大化。
“详细排程”、“工序工单分派”的功能有更加专业的APS高级计划和排程软件实现，所以，一般情况下ERP、MES上线后，高复杂性、高变动的工厂业务场景，必须要有APS高级计划和排程的实施和上线，才可以实现发挥ERP和MES的有效作用。
要选择一个好的APS高级计划和排程，可以从以下几个方面判断：
1、选择国外相对成熟软件系统是一个简单的选择
国内号称有APS高级计划和排程软件的MES公司非常多，但是基本上不是太靠谱，因为真的懂生产计划和排程的专家、精益生产顾问均不懂，更何况要开发一个满足DBR、JIT排程的软件并不容易，其启发算法和引擎开发，尤其是配置型的软件更加不易。
2、选择国外软件时，要注意是全厂统一工序排程、还是需要分别排程的。
如果是厂级、车间工序分级排程的，软件的优化效果会比较差，最好不要选择。
3、建模和优化的便捷性。复杂场景如果需要手工建模和迭代、优化是代码来做的，则APS高级计划和排程的系统适应性不好，未来工厂业务状态的更新会对系统的优化会有困难，需要在选择中注意。
工厂选择APS高级计划和排程时，最好选择【参数化建模】、【配置化优化】的APS高级计划和排程系统，确保可以得到长期使用。
四、小结
数字化工厂的益处是显而易见的，但是科学建立数字化工厂是一个长期、持续的过程，为此工厂必须做好以下准备：
1、长期、持续建设的观念
建立科学的数字化工厂，是一个长期的过程，千万不要有暂时、短期就可以建设的思想，是建设是长期、收益也是长期的，是核心竞争力的一部分。
2、预算和投资的概念
建设数字化工厂是一个长期的投资，而不是成本，千万不应该具备短期内收回的观念，而是长期、持续投资的一部分。
做好投资预算，工厂需要有三点考虑：
其一，是资金预算，是基于规划期内的资金预算
其二，是时间预算，是几年才可做成数字化工厂，不是几个月，不是1-2年
其三，是人才预算，建设数字化工厂，不仅仅是信息系统供应商的事情，更是工厂本身的事情，不仅需要具有专业水平的IT队伍，更是需要工厂领导层、管理层、操作层的身体力行，亲自参与建设、使用和维护，数字化工厂才会是长治久安。
3、数字化工厂要真做而不是为了展示
数字化工厂设计现在不做，未来还是要做，今天不做明天还是要做，是迟早要做的事情，需要确定的是，何时开始做？先做那个部分？投入多少预算？但是，做数字化工厂，千万别因为有政府补贴提前做、规模过大、水平过高地做，这样的话，往往做不好，做不到位或者浪费了时间、费用和人力资源，从而伤害数字化建设的宝贵的热情、资金和时间。
存在即合理，在经济快速发展的今天，数字化工厂在许多企业的生产实践中被证实是科学、高效、实用的。现在是数据化、信息化的时代，现代企业的发展离不开数据化工厂，数据化工厂的建立会使企业行的更快走的更稳。但是数字化工厂的建设是任重而道远的，并不是一蹴而就，需要企业和专业人员不断的研究并量身打造适合企业发展的战略规划，才能让企业和数字化相结合，谋求更好的发展。
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