在产品研发部门，基本上实现了3D CAD产品设计；生产现场大量采用自动化设备（现场总线、PLC等）；但是，在时间消耗最长的生产规划部门，设计手段却较为落后。传统的制造工艺均是以二维图纸为基础，过份依赖规划人员的经验水平，不能及时发现工艺规划中的错误，且与设计处于串行的工作模式，这样导致工艺规划处于一个信息孤岛，自动化程度低，产品研制周期长，成本高，不能满足现代工艺制造的需要。因此，数字化制造解决方案定位在于提升工艺设计部门的核心能力、弥合制造鸿沟.

数字化制造需要实现工艺设计全过程的管理、数据分析和工艺流程的验证，更重要的是为企业生产提供快速、准确的统一数据源——MBOM。同时，在产品设计过程中考虑产品的可制造性、可装配性和可维护性，在满足产品性能与功能的条件下改进产品的结构，使设计出来的产品可以保证低成本，同时高效、快捷地进行加工、装配和后期服务支持。

具体来讲，数字化制造应涵盖如下功能：

1、实现产品、工艺和资源数据的集约化管理

将企业的工程数据组织在一起，保持产品-工艺-资源数据之间紧密地逻辑关联关系，使得产品数据无需在多个系统中多次存储，并能为整个企业所共享使用。同时，保证企业工程数据的一致性和唯一性，任何的工程变更都能及时反映给使用者，所有使用者都能方便的获取与自己工作相关的最新数据，企业也能够在每一个工程阶段实时的产生最新的情况报告和评估

2、实现3D工艺规划

充分利用“数字样机”的三维数据，实现基于三维数据信息的3D工艺规划，进行零件的加工、装配等3D工艺及仿真、验证；而且，在进行各种工艺规划、仿真和验证的同时，可以生成3D图形化的工艺文档和过程演示视频，使工艺方案的评审更具有直观性和科学性。

3、实现对生产过程的真实反映

建立一个完整的3D数字工厂（厂房）环境，并结合人机工程，将虚拟的人体模型放置到数字工厂环境当中，进行人机工效的评估。同时，进行人员流、物流以及生产线的分析、模拟，从而真实反映产品从零件到装配，从工位、流水线到工厂各尺度的生产过程，直观分析产品的可制造性、可装配性、可拆卸性和可维护性，并生成相关的分析报告，为企业的决策提供支持。

4、支持并行工程

使制造部门的工作人员可以及早参与到产品的研发中去，与设计人员并行的开展工作，从而使得在设计过程中能够充分的考虑零件的工艺特性、部件的可装配性和产品的可维护性等因素，帮助企业拥有“面向制造的设计（DFM）”和“面向维护的设计（DFA）”的能力。

在设计阶段，如何基于虚拟产品进行分析和校核，提前发现设计问题；

产品设计完成后，如何对产品进行必要的虚拟仿真，来尽量减少实验验证的次数；

涉及多学科、多物理场及多变量的设计模型，如何自动进行优化来得到最优设计方案；

仿真涉及的数据及流程如何管理，企业的仿真经验如何积累；

有别于其它的分析软件，数字化仿真解决方案是以模型仿真和优化为核心，并结合产品研发的整个流程所形成针对各个阶段的一套解决方案。它与数字化制造、数字化设计共同构成了现代制造业的先进数字化研发平台。

完整的数字化仿真解决方案主要具有以下特点：

1、设计CAE分析

a. 分析和设计共用同一平台，实现CAD与CAE模型的无缝连接；

b. 设计变更后，分析模型可以自动更新；

c. 利用知识工程功能，建立分析模板，可用于产品快速分析验证；

d. 设计阶段即引入CAE分析，会大大减小产品研发周期，提升产品品质。

2、专业CAE仿真

a. 对于非线性问题，具有非常明显的优势。其非线性处理功能涵盖材料非线性、几何非线性和边界条件非线性等各种非线性问题；

b. 提供更多的单元类型，让用户有更多的选择余地，并更能深入反映细微结构现象和现象间的差别。除常规结构外，可以方便地模拟管道、接头以及纤维加强结构等实际结构的力学行为；

c. 提供更多的材料模型，包括材料的本构关系和失效准则等。除常规的金属弹塑性材料外，还可以有效地模拟高分子材料、复合材料、土壤、岩石和高温蠕变材料等特殊材料。提供灵活强大的用户自定义接口，用户可以使用Fortran语言来开发自己的材料模型；

d. 提供更多的接触和连接类型，在接触面上，还可以考虑摩擦和阻尼的情况；

e. 疲劳和断裂分析功能，概括了多种断裂失效准则，对分析断裂力学和裂纹扩展问题非常有效；

f. 隐式和显式求解器无缝集成，用户可以根据实际得情况，灵活得选择求解器，并且方便的在两种求解器之间进行转化。

3、多学科优化

a. 可实现多目标权衡、数据挖掘及多学科优化；

b. 普通的优化设计无法预知实际生产过程中加工误差、材料变异，以及产品工作的真实环境等各种不确定性对整机性能的影响，从而导致最终产品实际工作时性能的不稳定性和不可靠性。因此用户不仅需要确定性优化工具提高产品的性能，还需要在设计阶段就充分考虑到各种不确定性，提高产品的质量(可靠性、稳健性)；

c. 提供试验设计，用于系统地研究设计空间的性质；

d. 提供多种优化算法，用于在众多方案中选取最优方案；

e. 提供近似模型，用数学模型代替耗时的仿真模型，提高效率；

f. 提供质量工程，考虑设计变量的不确定性，用统计学的方法获取可靠，稳健的设计；

g. 提供多学科、多物理场及多目标的联合优化仿真平台，用于得到最优化的产品设计。

4、仿真生命周期管理

a. 管理庞杂、分散于各个工程师手中的不同仿真软件得到的仿真数据，并可对仿真数据进行有效追溯；

b. 保存成熟的仿真流程，并将其推广至相关仿真团队；

c. 实现多专业多学科协同仿真；

d. 将仿真分析与整个设计流程进行更进一步的有效整合。

三维虚拟体验

所谓三维虚拟体验，就是延伸三维虚拟产品的应用广度，在概念设计，产品报价，市场营销，内部技术交流，技术出版物编写，用户培训等各阶段以三维为媒介，让上下游的交流变得形象生动，减少歧义的一种技术实现方式。三维虚拟体验平台具有一系列强大的针对桌面、网络和移动终端的编辑和发布的应用程序，借此实现上述应用。

完整的三维虚拟体验解决方案主要包含以下内容：

1.三维技术出版物

l在传统方式下，用户使用手册、维护维修手册等技术出版物往往在设计完成后才开始编写。要想缩短产品的开发周期，势必要在设计同时并行开展工作。但技术出版物中会包含大量的数模图片，一旦数模发生变更，就需要重新截图，手册需要进行修改，非常耗时费力。我们期望有一种方法，既可以满足并行工作，又能够在数模修改后，手册进行自动更新。

l传统的工艺操作手册等技术出版物都是文字加图片的模式，内容经常是晦涩难懂，容易造成操作工人在理解上的偏差，如果将三维数模做成拆装分解动画，工艺流程动画等，并附上注释，这要比厚厚一叠的产品技术文档更容易让人理解，同时也能成为针对新员工的产品培训资料。

2.沉浸式虚拟现实仿真

l在设计评审阶段，项目经理和工程师需要一个沉浸式的虚拟现实环境，戴上立体眼镜和感应手套，身临其境的走进产品内部，去观察每一个细节角落，检查机构件是否能正常工作。

l好的产品要靠好的营销手段，企业可以将三维虚拟产品搬上门户网站，采用先进的渲染、声音、动画、物理效果引擎来创建具有逼真效果的交互式用户体验。以汽车为例，用户登录网站就如同走进了汽车4S店，可以360度查看，更换油漆颜色；可以操作车门、天窗，车灯的开关，进入驾驶或后排位置进行查看等等。

3、虚拟三维购物环境

l对于快速消费品行业来说，产品的外观是一项重要因素。企业需要用消费者的眼光来审视产品的受欢迎程度。在产品概念阶段，可能有多款不同外观的产品效果图，企业可以营造一个虚拟的三维在线购物环境，在虚拟货架上陈列各种不同外观的待研发产品，将点击率最高的那一款产品定为产品的最终造型。

l对于品牌经销商和零售商来说，可以借助虚拟在线三维购物环境来决定货品的最佳摆放位置，来指导实际商场的货品布局。对于B2C网站来说，也可以借助三维购物环境，提供给客户不同的网购体验。