1.1.3 数字化工厂的特征

和传统工厂相比，数字化工厂的显著特征是：在“人、机、料”之外多了数字虚体（计算机、网络、软件、模型、报表和图形等的组合）。三体智能制造理论有助于理解数字化车间。在传统车间中只存在二体，即意识人体和物理实体，而没有三体中的数字虚体和数字化工厂最为显著的特点。意识人体是指车间管理人员和生产人员，以及这些人的知识、技能、经验和智慧等构成的意识与行为；物理实体是指设备、物料、产品、工装、工位和场地等对象以及它们形成的生产能力。车间活动就是人体用意识和行为操作或操纵实体来完成生产任务，人的脑力和体力就是生产条件的组成部分，也就是说，人体和实体同样处于生产回路中（见图1-1-2）。

图1-1-2 生产回路

按照上述生产方式，人需要劳心劳力，而且效率低下。如果机器、物料等实体具有人的智能，就可以将人类从繁重的体力或脑力劳动中解放出来，而且生产效率、产品质量等都会得到极大提升。计算机尤其是软件技术的发展提供了这种可能性。虽然无法将人脑接在物理实体（如机器）上，但可以建立与物理实体对应的数字虚体（软件、模型、数据等），将人的知识技能、经验和智慧植入数字虚体中，用数字虚体代替大部分脑力，指挥物理实体完成“体力”工作，这个过程就是智能制造（见图1-1-3）。

图1-1-3 智能制造

模仿上述智能制造的定义，可以通俗地定义：数字化车间=传统车间+车间数字虚体。车间数字是传统车间中的实体和行为在数字空间的映射。实体映射包括“人、机、料”的数字化表现，表现形式有图片、表格、视频、虚拟现实（VR）、数据类以及XML文件等。行为映射是根据采集的生产过程数据推演到的生产过程动态场景。如果数据足够多，就可以想象数字化车间是虚、实两个版本镜像车间，这也被称作“数字孪生”（Digital Twins）车间。数字孪生车间由四部分组成，即物理车间、虚拟车间、车间服务系统、车间孪生数据，如图1-1-4所示。

图1-1-4 数字孪生车间