2030的未来工厂

张曙

(同济大学现代制造技术研究所 上海 20092)

0 引言

从福特流水生产线开始的大量生产方式在20世纪60年代达到了顶峰，促使美国成为全球经济的领导者。日本丰田公司的丰田英二和大野耐一考察美国汽车制造业后提出精益生产的理念，克服了大量生产方式的产品单一和体制僵化的缺点。精益生产之所以称之为“精益”，是因为丰田生产方式与美国大量生产相比，所有的投入都更精、效益更高，无论人员、生产设备、生产空间、设计周期几乎仅需一半，同时将生产管理水平提高到一个新的高度，其精髓是消灭浪费、不断改进[1-3]。半个世纪以来，精益生产的理念被全球制造业广泛接受，它的基本原则至今仍然具有指导意义。

继精益生产以后，美国里海大学Lacocca研究所于1991年发表了《21世纪制造企业战略》的研究报告，提出以敏捷制造和虚拟组织来应对日本和欧洲的竞争[4-6]。引发了对下一代制造的生产模式、方法和技术的探讨。

20世纪90年代美国自然科学基金会资助了“下一代制造”研究项目，面对全球化的大趋势，保住美国的领先地位，提出全面集成和基于科学的制造[7-8]。21世纪初，欧共体根据欧洲面临美国堵截中国追赶的局面，开展了“制造未来” 多国合作研究，聚焦于有竞争力的、可持续发展的、高附加价值的制造[9]。

近年来，信息通信技术的迅速发展，无线通信、万物互联、人工智能等技术正在打造一个全新的、智能化的“新摩登时代”。新的工业革命将力求避免和减少前几次工业革命带来的负面影响：例如，资源浪费、污染环境、气候异常、生态恶化。新工业革命追求更高的资源效益、更大的生产柔性和更高的生产效率，创造更多的价值，不是为智能而智能。新工业革命的终极目标是改善人类生存条件，通过工业企业的转型升级，为人们提供更多的福祉和更高的生活质量。

面临新的挑战，各国政府纷纷抢占发展机遇，德国提出工业4.0[10-11]，我国出台《中国制造2025》[12]，日本提出社会5.0[13]，美国的再工业化[14]，其共同的特点是迈向智能化制造。因此，关于智能化未来工厂的讨论日渐浮出水面，引起学术界和企业界广泛的关注。

1 未来工厂的构思

未来工厂是一个不断演变的动态概念，不同年代有不同的理解和内涵。本文将其定格在从现在开始到2030年，作者认为10年后的工厂将发生本质性的转变，将具有如图1所示的6方面功能和特征。

图1 未来工厂的特征

1) 全面集成的数字设计和制造。数字化是大趋势，但直到目前为止，产品的几何设计、性能设计和制造过程的数字化之间缺乏必要的接口和相互关联，存在不少断点和隔断。只有实现贯穿生命周期的全面集成之后，才能在产品没有生产出来之前，通过仿真“使用”虚拟的产品，才能保证产品投入生产时，首件就是性能、价格和质量都符合要求的产品。

2) 智能化的过程和设备。在机床加工的过程中产生大量数据，传统的制造过程和设备没有数据采集器，这些数据无法加以利用。随着设备智能化、大数据和物联网的发展，机器与机器、机器与人可以通信，通过云平台能够自动响应制造过程设备工作状态的变化、设备故障维修以及刀夹具的实时管理，自动优化生产进程，提高设备利用率，缩短生产周期。

3) 迈向以科学为基础的制造。传统的制造是基于在物理世界经验的制造，加工过程许多现象的出现和变化不知道为什么。随着建模和仿真技术的发展以及人们对材料、制造过程的微观和宏观的相互作用认识越来越深刻，可以在虚拟世界里通过数学模型优化制造过程，把“不可知”转变为“可知”和可预测。

4) 信息物理生产系统(CPPS)。CPPS是信息物理系统(CPS)在生产领域的应用。通过智能感知、分析、预测、优化及协同等技术手段，使计算、通信和控制三者有机融合与协作，将所获取的各种信息与对象的物理特征相结合，形成虚拟空间与实体空间深度融合、实时交互、互相耦合、及时更新，在虚拟空间中构建实体生产系统的镜像，实现生产系统的自主智能化。

5) 集成化的跨企业管理。随着工业互联网的出现，使工厂的资源共享、互联运作成为可能，进一步发展成为你中有我、我中有你、相互依存的利益共同体，形成跨部门、跨企业的集成化的管理模式，所有决策都是从所有联盟企业和供应链全局角度作出的。

6) 柔性的分散网络化制造和运作。实体工厂的具体地理位置已经无关紧要，通过云平台、共享数据库和鲁棒的通信设施，打造产能共享云平台。用户可以将闲置产能公示于产能平台，有需求的用户无需购买设备即可快速获得制造能力。通过柔性的分散网络化制造，产能提供方可以利用闲置产能获得收益，产能需求方可以以较低的成本获得制造能力。双方通过分享获得利益最大化。在这种情况下，网络安全和知识产权保护将成为关键。

欧共体2016年在“地平线2020”项目框架下，开展了《未来工厂》的研究项目[15]，认为当前欧洲制造业面临4大挑战和机遇，借助5种技术和赋能的优势，在6个领域开展研究和创新，才能够继续保持欧洲制造业的领先地位，如图2所示。

图2 欧共体《未来工厂》项目的重点研究领域

该项目认为，欧洲制造业的优势、面临的挑战和机遇有以下4个方面：

1) 个性化的高端产品。欧洲不仅有西门子、空客、奔驰、拜耳等著名大企业，还有为数全球最多的中小型隐形冠军企业，能够提供高质量、高附加值、具有竞争力的和智能化高端产品。

2) 经济的可持续性。欧盟是欧洲国家抗衡美国的经济联盟，制造业是欧洲经济和国际贸易的基础。面对贸易保护主义的抬头和关税壁垒，欧洲工业企业如何保持领先地位遇到前所未有的挑战。

3) 社会的可持续性。社会稳定是经济发展的前提，欧盟大多数国家是高福利国家，面对老龄化、难民问题、劳资关系等一系列社会问题，对制造业的发展必然产生一定的影响。

4) 环境的可持续性。欧盟国家历来重视环境保护，在推行绿色制造和发展可再生能源方面不遗余力，获得了显著成效，但也为此付出了相应的经济代价。

面对挑战和机遇，欧盟凭借其技术优势，对未来工厂注入新活力，实现传统制造业的转型升级。该项包含以下6个研究和创新领域：

1) 先进制造工艺过程，新材料和现有材料的创新工艺过程。例如激光加工、增材制造、碳纤维加工、超硬材料加工、微加工、超精密加工等。

2) 自适应和智能化的制造系统。在部件和系统两个层面创新的智能制造装备，包括机电一体化、控制和监控系统。

3) 数字虚拟和资源高效的工厂。建模、仿真和预测。工厂设计、数据采集与管理、工厂运营和计划，从实时运作到长期规划的优化方法。

4) 协同、移动和集成的企业。单个企业已经“孤掌难鸣”，难以响应市场的网络变化，需要若干企业联合起来构建网络化的工厂和动态供应链及其集成。

5) 以人为中心的制造。未来工厂绝非无人工厂，而是需要更高层次的知识型的劳动者，人-机通信、人-机协同、密切配合，在新的技术环境中进一步提高人在工厂中的决策作用。

6) 聚焦用户需求的制造。将用户纳入从产品和工艺设计直到与制造有关服务的价值链中，产品在功能上体现客户的需求，用户能够了解制造过程和质量保障体系，工厂能够监控产品的运行。

未来工厂是传统工厂智能化的转型升级，大致历经6个层次，如图3所示。

图3 未来工厂发展的6个层次

在工业3.0阶段，主要是计算机化和自动化，机器人的广泛应用和自动化生产线仅仅是智能制造的基础，而非终极目标。

进入工业4.0阶段后，第一步是可视化，可视化是将设备状态和工厂运作情况以图表的形式实时显示出来，所有的数据和信息都可以看得见。

第二步是工厂各部门的信息是透明的，有关人员可以实时共享，获得最新的数据，知道来龙去脉，易理解，易沟通。随着工业互联网和大数据的应用，对设备的健康状态和工厂运作可以进行预测，对可能出现的干扰有预案，防患于未然，做到“事先诸葛亮”，掌握主动权。

最后，希望能够根据工厂的实际运行状态，达到自优化、自适应的理想境界，实现能够“无忧无虑”运行的工厂。

2 未来工厂是互联共生的工厂

未来工厂通过云平台可以通过互联实现网络化制造已无悬念，但“互联”是一种技术可能性和解决方案，不是最终目的。互联为未来工厂打造新的生态圈，为共享知识和物质资源提供了可能性。

应该指出，“互联”是指企业之间通过互联网进行数据交互、信息沟通和协作热线，是短期的协同关系。而“共生”是指在同一云平台上进行长期的、相互依存、互通有无的利益共享伙伴。

例如，传统工厂把员工作为劳动力资源按照工厂的日程安排从事智力和体力劳动，形成属于工厂的知识，如产品图纸、工艺规程、质量管理体系和生产管理制度，是固化的、看得见的。

未来的互联共生工厂员工不是依附工厂的一种人力资源，而是独立的价值创造参与者。未来工厂将实行柔性工作制，工作时间和天数允许个人安排，来自个人的知识，包括个人的智慧、创意、诀窍等…，融入工厂的知识，这些动态的、隐式的知识将使工厂产生巨大的活力[16]，如图4所示。

图4 未来工厂的知识源

可以设想，未来的互联共生工厂大致将会有4种不同模式：

1) 超级连接的工厂：具有复杂的动态供应链和价值网络中已经形成中心的大型联网企业(或数字平台)。

2) 自主管理的工厂：复杂的、优化的、具有可持续发展能力的制造企业(或数字平台)。

3) 产品-服务协同的工厂：在高知识含量工厂群体中的相互提供数据驱动产品-服务工程(或数字平台)。

4) 小型数字化工厂：聚焦于具有共同使命的、但信息化程度较低的中小型企业，实现可持续制造的数字化。

以大型企业为中心的网络开始形成，未来可从相互协作发展为共生。技术成熟度较高，已经形成一个中心，有一定的依存度，实施的难度较小。反之，自主工厂、小型数字化工厂和有特长的产品和服务工厂以及目前相互依存度不大，利益相关不紧密的中小型企业实现互联共生的难度较大。

互联共生工厂发展路径大体历经5个步骤：①信息技术应用，②信息安全，③规则和制度，④大数据，⑤云平台建设，如图5所示。

图5 互联共生工厂的4种模式

互联共生工厂云平台是一种共享经济的Saas服务平台，各种形式的服务提供者、APP开发者和供应商，为互联共生工厂提供不同服务，群体逐渐扩大，服务内容日渐丰富，如图6所示。

图6 互联共生服务平台

从图中可见，互联共生工厂通过云平台还可以进行供应链和能源利用的优化。

众所周知，工厂的运行有4个要素：①员工，②物料，③资产，④技术。传统的工厂运行模式是每个企业都需要具备这4个要素，每种要素的有效利用率必然相对低下。

互联共生工厂通过资源共享众包平台可以对工厂运行的4个要素进行相互调剂，发挥生产资源的社会效益最大化[16]，如图7所示。

图7 互联共生工厂的资源共享平台

3 未来工厂是基于模型的企业

3.1 从基于经验的制造迈向基于科学的制造

传统工厂是基于经验的制造，产品设计虽然大多采用了3维CAD，但主要是几何模型，各种有限元建模和仿真的应用还不普及，况且不同的分析软件所建立的模型往往不能够相互通用和无缝连接。

未来工厂将有关分析软件集成为“基于模型的设计(model based design-MBD)”，提供完整的、全生命周期通用的CAD模型，如图8所示。

图8 未来工厂是基于科学的制造

从图中可见，根据概念设计和产品定义构建的、含有产品几何信息和全部性能信息的、能够全生命周期共享的3维CAD将上传到云平台，供后续制造工程、生产规划、加工制造、使用和维修使用。

这个目标能不能实现呢？困难重重。因为当前制造工程的许多环节还没有数字化。工艺规程、工夹具设计、数控编程、检验规范和程序的依据是图纸，只有两维图纸上才标注有完整的尺寸公差。工程师将3维模型转换成两维图纸不仅费时费力，往往出错。更加重要的是：产品图纸是固化的、静态的产品信息，因此有关各单位、各部门难以保持产品信息同步更新。成为迈向互联共生工厂的“拦路虎”，不仅对工程设计数字化是一种障碍，对加工制造、物料采购和质量管理也带来很多问题，如图9所示。企业各部门迫切希望：随时都能获得完整的、最新的和准确的产品信息。

图9 两维图纸是“拦路虎”

打通从产品设计到使用维护的整个过程数字化，需要引入两个概念：数字进程和数字双胞胎。

3.2 数字线程和数字双胞胎

由于在人工更新制造文档过程中浪费了大量时间和成本，促使领先制造商开始从纸面流程过渡到基于3D模型的可交互的数字文档。智能制造环境要求一个动态的协作过程, 产品数据可以在设计、制造、供应商之间无缝隙地流动。确保每个需要的人能够随时随地获得最新的、正确的生产信息和工艺数据。数字化的无纸制造的优势是投入生产的延迟少, 废品和返工少, 产品质量更稳定, 交货时间更短。

从图8可见，未来工厂是借助不断建模和仿真优化运作的。其场景是从概念设计开始，工厂运行每一步的所有信息和数据都输入模型，实时进行优化，预测和指导下一步如何做，然后对实施的结果进行分析，是否达到预期，并将出现的问题反馈，构成闭环，修改模型，直到偏离数值处于允差范围之内。这样从CAD/CAE开始、一步步走过产品全生命周期的各个阶段、直到报废为止。

这个数字化的过程称为数字线程(digital tread)，“线”是指以3D模型从概念设计到产品的运行和服务贯穿产品生命周期各个阶段的数字化连成一条线。“程”意味不断前进，在生命周期演变过程中不断丰富模型的数字内涵。在整个过程中，设计部门的职责不仅限于传统的、提供图纸的任务，而是承担产品全生命周期的最初数字模型的构建和维护，孕育了产品数字模型的生命。

数字线程必须在全生命周期中使用某种共同语言，才能交互。例如，在概念设计阶段，就有必要由产品工程师与制造工程师共同创建能够共享的动态数字模型(包含工艺信息的3维 CAD模型)。据此模型生成加工制造和质量检验等生产过程所需可视化工艺、数控程序、验收规范等，不断优化产品和过程，并保持实时同步更新。这些都是在计算机上和云平台运行的，是虚拟制造世界，所以软件定义一切，称之为基于模型的工程(model based engineering-MBE)[17-19]。

车间根据虚拟加工优化后的模型进行生产和质量控制(物理世界的活动)，是从虚拟制造世界走进现实的大门。 最终交付给客户的不仅是物理产品，还有虚拟模型—数字双胞胎[20-21]，如图10所示。

图10 数字线程和数字双胞胎

从图中可见，产品生命周期是从产品设计开始到产品报废的整个时间域，是时间概念。数字线程是产品生命周期中数字模型在虚拟世界里的演变过程。数字双胞胎是产品制造出来后才出现的，也就是说数字双胞胎(digital twin)是物理产品在虚拟世界的镜像。与物理产品形影不离，伴随一生。

产品在使用运行过程中产生大量数据，借助云端对模型进行分析，实时优化，提供物理对象下一步如何运作的信息，如图11所示。

图11 数字双胞胎的概念

可以设想，不久的将来，当航空公司接收一架飞机的时候，将同时验收一套详细的数字模型。当真实飞机飞行时，虚拟的飞机(数字双胞胎)通过传感器实现与真实飞机飞行状态完全同步，如机翼受力状态、应力和应变等。真实飞机每次飞行后，数字双胞胎根据结构现有情况和历史载荷记录，及时分析评估是否需要维修，能否承受下次飞行任务的载荷。驾驶员、维修人员和设计工程师皆可查阅有关架次飞机的历史数据和现有状态，保证飞行安全，防范于未然。换句话说，未来的航空器生命周期管理是可预测的、集成化和完全个性化的。

综上所述，数字线程能有效地评估系统在其生命周期中的当前和未来能力，在物理过程和产品开发之前, 通过仿真的方法及早发现系统性能缺陷，优化产品的可操作性, 可制造性, 质量控制，以及在整个生命周期中应用模型实现可预测维护。

简言之，数字线程具有4种闭环功能：前馈(根据模型预测未来)，分析(满足性能要求否)，反馈(当前状态怎么样)，修正模型(下一步如何做)，是产品全生命周期的数字化。

“双胞胎控制(twincontrol)”是欧共体Horizon 2020框架计划的一个关于未来机床和加工过程的项目，是数字双胞胎概念的具体应用。通过集成各种仿真模型把影响加工过程的不同要点，包括在生命周期中越来越重要的机床能效和运维模型，运用系统概念和方法使模型更加接近现实的性能和更加准确的评价能力[20-21]，如图12所示。

图12 欧共体的“双胞胎控制”研究项目

从图中可见，在现实的物理世界里机床制造商设计和制造机床，然后交付给用户使用。与此同时，机床制造商也将根据机床特征数据、技术数据和加工工艺在虚拟世界里构建机床结构、进给驱动、数控系统、加工过程、机床状态和能耗模型，进行实时仿真，并将结果提供给用户，预测机床加工、机器部件的未来状态。用户在机床使用过程中，将试验数据和加工过程的监测数据反馈到云端的模型再进行仿真后，机床用户即可获得机床状态优化、机床性能预测、机床维修计划、补偿和控制的信息。

该项目由德、法、英和西班牙4国的11家科研院所参与，2015年10月启动，为期3年，分为虚拟机床、虚拟加工过程、监测和数据管理3个方向和9个子项目。

数字双胞胎除应用于机床性能评价外，还可用于机床健康状态的监测，实施预测型维护。美国辛辛那提大学开发了智能维护系统(intelligent maintenece system-IMS)[22]，其原理如图13所示。

图13 机床健康状态和watchdog代理

从图中可见，在物理世界运行的机床和生产系统会产生大量数据，从大数据中可以提取设备或部件的各种特征，如发热、振动等，借助watchdog代理对部件、设备和生产线的状态进行分析，在虚拟世界中建立性能衰退模型和故障风险雷达图，优化设备维修作业。

数字双胞胎通过“时间机器”，在关键时间点采集数据，并对历史记录进行比较，以提高预测的准确性。对分布在不同地点的机器群进行监控相似性识别，发现机器健康衰退的个别异常现象，在故障地图上找到故障点[23]。

美国国家标准技术研究院(NIST)与工业界和高等院校合作建立了智能制造系统试验基地, 以促进“数字线程”技术的应用。试验基地包括3部分：计算机辅助技术(CAx)实验室, 制造技术实验室和网设施。CAx实验室配备完整的商品软件工具, 用于设计、制造、检验、数据管理、验证和确认。制造实验室拥有各种数控机床 (如铣削和车削中心) 和精密检测设备 (如坐标测量机器和数字千分尺)、生产管理系统(如MES系统)以及数据采集系统，如图14所示。

图14 NIST的数字线程试验基地

2016年美国STEP Tools、MTConnect和波音公司在“未来飞行博物馆”举办数字双胞胎演示。机床在波音Ronton工厂加工零件，将加工过程的数据发送给数字双胞胎服务器。在48 km外演示现场与会者可通过客户端观看加工实况直播和数字双胞胎演示。4 800 km外的波音总部可对机床下达加工计划并与其他数字双胞胎服务器协调。

数字双胞胎服务器接收加工过程的数据，生成“双胞胎”，同时以100 Hz刷新。通过AP238协议提供各种智能加工服务，如CAD/CAM、工艺参数选择等。通过AP242协议按公差要求进行在加工过程中间虚拟测量，并可在CMM最终检验。在智能电视、电脑、平板或手机上可通过HTML5文件进行系统优化。数字双胞胎演示系统的结构如图15所示。

图15 数字双胞胎的演示

4 2030后的工厂

2017年世界经济论坛发布《未来生产的塑造—4个不同的展望》白皮书[23]，提出未来生产的6个驱动力和影响因素和4个可能出现的不同场景，如图16所示。

图16 未来生产的6个驱动力和4个场景

从图中可见，对未来生产的推动力有：① 技术发展和创新，是极其重要的，但不是唯一的；② 政策和法规的影响；③ 世界经济、贸易、投资；④ 自然资源和可持续性；⑤ 人力资本，劳动者的素质；⑥ 消费者喜好和趋势。

工厂在迈向未来的征途中，可能出现4种不同的场景：①面对变革不知所措，企业生产一片混乱；②战略失误，生产遭到破坏，企业倒闭；③决策不当，缺乏远见，企业发展停滞不前；④抓住机遇，转型升级，实现可持续发展。

综上所述，作者认为，2030年未来工厂的具有的特征如下[24-25]：

1) 客户参与设计，量身定制个性化的产品，客户不仅可以选择产品的不同模块，构建独一无二的属于自己的产品，还可以在虚拟世界里，在产品没有制造之前使用产品，获得亲身体验。

2) 传统的流水生产线将从车间消失，取而代之是柔性制造岛或者快速可重构的柔性生产线。不同的产品有不同的工艺流程，载有待加工的智能小车，停靠不同的制造岛，完成必要的工序。也可以根据加工工艺过程的需要，快速更换某一台设备，组成新的生产线。

3) 机器人与人在车间的开放空间协同一起工作。机器人将集成有视觉、触觉和力传感器，不再需要关闭在安全防护栏内，不会造成对工人的伤害，称之为协同机器人(Cobot)。

4) 新的制造工艺，如增材制造、激光加工的应用日益广泛，新工艺不仅改变了产品的加工方法，还给产品设计师打开了新的创新空间。例如，航空发动机喷油嘴，传统的结构需要好几个零件，借助增材制造可以合并成一个零件，一次加工完成，简化产品的结构，缩短加工周期。

5) 智能化的车间物流，能够自动进行路径规划，按照生产现场的实际情况，实时按需准时送达，必要时，由智能无人机派送急件。

6) 增强现实和虚拟现实技术的应用。例如，在装配、检验等人工工位，借助眼镜或头盔，可以将工作指示投影到实体上。

2030年未来工厂将普遍使用的若干典型技术如图17所示。

图17 未来工厂的技术

图18是奥迪汽车公司对未来智能化工厂的设想。对于未来的生产模式，奥迪的想法无疑具有颠覆性。装配线已不复存在，井然有序的流水作业也不再适用，车间布局将采用制造岛形式。平板运输机器人(小车)，即所谓的无人驾驶运输系统(driverless transport systems)，在地板表面移动，“搬运”着各种尚未装配完成的汽车：接近出厂的豪华敞篷跑车、某款电动SUV的白车身，还有一辆刚刚结束喷漆的时尚小轿车……，将它们停靠到不同制造岛，由机器人完成不同的装配作业。这座工厂中你会看到奥迪的所有车型，但却已经找不到两辆完全相同的汽车[27]。

图18 奥迪公司未来工厂的概念

今天，两辆奥迪Q5的不同可能只在于颜色或者方向盘的设计，但个性化的整台汽车才是未来生产的终极目标，主要部件的选型、内饰设计，车轮和车灯，甚至车内座椅都是按照车主的身形度身定制的。经销商们配备能够读取客户“身材尺码”的三维扫描仪，他们将得到的信息发送至生产现场，3D打印机随即便会按照数据生产出一个个独一无二的座椅。

在奥迪的智能工厂里，无数运输机器人看似混乱无序，而实际上，每台机器人都在遵循更高层次的逻辑运行，它们的目标都是奔赴各自的下一个“站点”(station)——智能制造岛。

“混乱”运输的背后是所有设备的实时数据交换和通信。系统能够计算出待装配车的“要求”，譬如是要安装车灯还是座椅。或者发现某个制造岛处于空闲状态，就会自动驶向那里，完成其他作业。

像机场一样，工厂的运行由生产指挥塔控制，它是一个庞大的数据中心，知道每台机器处于何种状态，知道每辆汽车和每个零部件处于何处，它们现在在做什么，下一步应该做什么。

5 结语

“未来工厂”永远在路上，随时代变迁内涵会有所不同，但从未来视角审视当前工厂存在的问题，探讨可能发展的方向和变革措施，去创造未来是永恒的话题。

精益生产的精髓是消灭浪费和不断改进，至今仍然具有现实指导意义，数字化的精益生产流程可视化，透明易理解，能实时反映工厂运作。

未来工厂不仅是技术的变革，环境和人，商业模式和供应链，工厂的组织形态都是在动态变化之中，平台化、协同化是大趋势。

互联共生是未来工厂的重要特征，是新的业务模式和相互依存的利益共同体，主要体现在资源(物质和知识)的共享和众包。

未来工厂是基于模型的企业，从基于经验的制造迈向基于科学的制造，借助数字线程打通产品全生命周期的数字化，构建数字双胞胎，通过建模和仿真优化生产过程，在虚拟世界里制造产品，规划生产流程，在没有生产出来之前，“制造”和“使用”产品，发现问题，加以改进。

驱动工厂发生变革不仅是技术和创新，还有诸多经济和社会因素，根据企业本身面临的问题和条件抓住机遇迎接挑战制定发展战略，才能转型升级，实现可持续发展。

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