图3 列出了目前国际上一些重要的制造业数字化软件提供商，按照所提供的数字化制造解决方案的完整性，可将它们分为以下四类：

(1) 领先的PLM/ERP 软件提供商。它们能够为多种工业应用提供服务，但目前没有太关注数字化制造概念，也没有推出相应的数字化制造解决方案，这类企业位于区域1。

(2) 数字化制造点方案(point solution)提供商。它们仅能提供数字化制造中一些离散的点应用，比如工艺规划、生产系统建模仿真、mes 等等，这类企业位于区域2。

(3) 相对完整的数字化制造方案提供商。它们能够提供针对某些特定工业应用领域的解决方案，但由于没有自己的PLM 平台，因此难以提供多元服务，这类企业位于区域3。

(4) 完整的数字化制造解决方案提供商。它们有市场领先的PLM 产品，所提供的数字化制造解决方案不但产品齐全、功能完善、集成性好，而且能够为汽车、航空、电子等多种行业应用量身定制，这类企业位于区域4，目前全球具备这样特征的软件提供商只有美国的ugs 公司和法国的dassault 公司(说明：ptc 公司收购polyplan 之后，也有了自己的数字化制造解决方案，但polyplan 和windchill 的整合还待时日)。

图3 数字化制造解决方案提供商

一套针对汽车行业的数字化制造解决方案必须体现汽车制造的特点，它着眼于改进整个汽车制造流程，涵盖从动力系统到车身毛坯、涂装到最终装配及车间平面布置、一直到供应商与系统管理的所有功能。下面对ugs 公司和dassault 公司的数字化制造解决方案作一个简单的介绍。

ugs 公司是PLM 领域的全球领先者，它提供的tecnomatix 平台是一套完整的数字化制造解决方案，其构建基础是开放式的PLM，即teamcenter 主构架，它由零部件制造、装配规划、资源管理、工厂设计与优化、人力绩效、产品质量规划与分析、生产管理等核心模块构成。针对汽车行业的tecnomatix 解决方案的结构如图4 所示。

图4 ugs 公司的tecnomatix 数字化制造解决方案(汽车行业)

合理的车间布局是保持长期盈利能力、生产流程耐久性和柔性以及可维护性的基础，在三维环境下通过对象模块的方式进行工厂设计不但形象直观，更能够充分描述和利用信息，对存储需求和物流设备进行评估，从而优化设施布局，以获得更高的生产线和物流绩效。

三维化的工厂设计和布局优化——

tecnomatix 解决方案包含了针对汽车全套工艺的辅助规划设计功能：白车身、总装、发动机、冲压、涂装以及零部件供应商的工艺规划。

汽车全套工艺的规划设计——

(1) 白车身工艺解决方案(empower carbody)。主要解决白车身焊接工艺规划和焊装生产线的规划问题。该方案实现了：a) 多用户和多作业点的白车身工艺规划。用户首先创建白车身制造过程的分层次描述，根据工艺逻辑、流程及定义的业务、制造资源和产品零部件间的关系生成电子工艺表，然后将焊接点分配到相应的操作和资源中，使用系统资源库中的标准机器人、夹具、焊接或喷枪等设备工具，在二维环境中规划点焊接或喷漆工艺；系统也能跟踪和管理产品设计变更情况，核定其对制造工艺的影响。b) 设计、优化和离线编程。从系统资源库中自动选择焊枪，通过剖面功能核验焊枪；通过进行机器人路径三维仿真，检查碰撞情况、核对可达范围及优化周期时间；通过离散事件过程仿真分析生产线性能，包括产量和资源利用情况、瓶颈查找及缓冲大小；最后自动生成机器人和可编程逻辑控制程序及作业指导书。c) 整个企业内的信息交流。提供并允许用户读取存贮在系统中的各种自定义生产报告、成本估算、培训材料及工艺仿真。整车厂、生产线建造商及承建商都能在一个以内容为中心的协同环境下合作，最终形成一个发展与改良的连贯循环。

(2) 总装工艺解决方案(empower assembly)。主要解决总装生产线的工艺规划、多车型混线生产中的制造管理、总装物流优化和按定单排产等制造工艺问题，完成人员模拟、生产线平衡和时间流程的规划。该方案实现了：a) 多用户和多作业点的装配工艺规划。用户首先创建总装过程的分层次描述，根据工艺逻辑、流程及定义的业务、制造资源和产品零部件间的关系生成电子工艺表，借助系统资源库中的集装箱、堆装架及传送器等设备工具，在二维环境中进行总装工艺规划，然后评估制造装配时间、项目投资和制造成本，平衡生产线，并对包括产量、资源利用情况在内的装配线性能进行分析。b) 设计、优化和记录车间文档。支持从装配顺序分析到装配工作站的详细三维设计，实现对复杂的机器人和人工作业的三维仿真，如汽车座椅、仪表板和挡风玻璃插入、人体工程学分析以及工作顺序、执行时间优化等。通过离散事件工艺仿真实现对不同订单和产品组合的生产规划，并对生产线性能、资源利用、瓶颈查找和缓冲区大小等进行优化。进行加工程序的离线编程并为装配线工人和供应商生成作业指导书。c) 整个拓展企业内的信息交流。允许用户读取贮存在系统中的各种自定义的生产报告、成本估算、培训材料及工艺仿真。这样当引入新型产品和品种时，就能轻易实现实时更新。整车厂可将制造信息传给供应商，好像在一个企业内进行交流。

(3) 机加工工艺解决方案(empower machining)。主要解决发动机机加工生产线的工艺规划、加工策略优选、刀具和工装卡具优选、nc 仿真和生产线平衡等问题。该方案实现了：

a) 加工线规划。即在考虑到所有可用和现有的机械和加工线组件的情况下，规划出一条完整的发动机生产线。首先利用三维cad 数据，自动或手工定义出零部件的加工特征及层次，然后自动从系统知识库、最佳方法库中选择合适的操作和工具，并在考虑加工时间、切割工具和切除余量成本的基础上，估算出所选择作业的成本，最后比较和分析各种生产线方案的性能，包括加工生产线产量、资源利用、在建工作、缓冲利用及瓶颈情况。b) 工程和工艺优化。即根据机械规格来分配作业，设计出有效、平衡的加工生产线。该模块能生成单独的nc 路径并计算出每一套特征及其作业的加工周期时间；通过运行nc 路径的三维仿真，找出该零部件与机械夹具之间的碰撞情况，分析加工余量并优化周期时间，优化后的程序以nc 程序格式自动下载到机器上；生成离散事件仿真模型，向用户提供生产线的动态透视图，辅助分析产量、在建工作、资源利用及缓冲大小情况。c) 拓展企业的交流。用户可借助web进行交流、评审和共享制造工艺信息。整车厂、生产线建造商及承建商能在一个协同环境下合作，最终形成一个开发与改良的连贯循环。

(4) 针对零部件供应商的解决方案(empower forautomotive suppliers)。该方案用于制造供应商全部作业活动与信息的管理，它能无缝集成在一套开放式制造数据平台上，满足供应商对更加有效地实现报价、投产和制造执行过程以及成功保持与整车厂的良好合作关系的需求，它涵盖了供应商所有的制造阶段：提议、设计、验证设计、验证生产、开始生产、执行和投放。该方案实现了：a) 为汽车供应商提供完整的规划方案。从生产立项、方案选择、产品和工艺设计到投产和生产的整个制造过程生命周期中，设计、核实和优化制造过程和生产体系并进行归档的工作都可在集成的规划环境中完成。web 工具允许拓展企业内管理和分发所有相关信息。b) 文档记录、交流及协作。存储在开放式制造平台上的电子工艺表是一个中央信息存储库，可以使传统的各个独立部门进行协同作业。web 工具使用户可以远程进行文档记录、交流、评审和共享制造工艺信息。供应商、整车厂、生产线建造商及承建商可以在一个以内容为中心的协同环境下合作。c) 物流和物料管理分析与优化。empower仿真工具使汽车供应商能够建模、仿真和优化所有主要的物流作业，包括物流、产量分析、瓶颈查找和及时与按需要量运送货物。d) 质量管理。empower quality 是定义、分析、测量和控制形位公差信息的完整方案。在过程的各环节中，它能最大程度地降低生产变动、减少工程变更、削减返工量及使生产与装配符合设计。

(5) 其它工艺模块。冲压工艺模块解决冲压生产线的运动机构分析和干涉检查问题；喷漆模块作为喷涂工艺设计工具，它处理整个喷涂工艺过程，从机器人运动路径的设计、覆盖参数和厚度的确定、直到仿真并把优化的程序下到生产线。

在生产线实际运行之前，利用工厂的三维布局模型和零部件的工艺规划结果，结合离散事件仿真理论，在虚拟环境下对车间的生产过程进行仿真分析，从而实现：a) 验证工艺方案的可行性，并对工艺方案进行优化；b) 消除瓶颈并确定潜在产量，平衡生产节拍，合理安排工序； c) 检查人机工程学的合理性。d) 对复杂的制造物流系统进行模拟优化，如瓶颈分析缓冲区尺寸定义、制造能力评估、生产计划安排等。

制造过程仿真分析——

提供制造执行系统(MES)的功能，以实现：a) 在汽车的批量生产过程中，合理安排生产计划；b) 通过实时数据采集机制对生产过程进行监视和控制，迅速处理异常情况；c) 跟踪生产过程中的每个环境，追溯物料流动、在制品状况和产品谱系；d) 实现和erp 系统的信息集成。

生产管理——

在实际生产之前，模拟三维数字原型的制造过程，验证零部件配合公差，进行公差链优化，并通过多元分析工具预测制造流程中出现制造偏差的范围和原因，从而减少偏差给质量、成本和时间带来的负面影响；在实际生产过程中，在线收集质量数据，并以图形方式在整个企业内共享，这样，质量改进团队就可以及时获取并利用这些信息。

质量规划和分析——

利用teamcenter manufacturing 制造支持平台，将产品、工艺流程、资源、工厂和生产过程数据进行集中管理，这样一方面实现了数据的共享和快速访问，消除了不一致性，另一方面也易于实现和PDM系统、erp 系统的信息集成。制造数据经过分析处理后形成制造知识，通过对制造知识的重复利用，可以缩短变型产品开发时间，并实现对制造过程的持续改进。

制造数据和制造知识的管理——

法国dassault 公司为客户提供了一整套数字化设计、制造、维护以及数据管理的PLM平台，delmia 解决方案作为其中的“数字化制造”平台子系统，它的重点是通过前端cad系统的设计数据并结合制造现场的资源，通过三维图形仿真引擎对整个制造、维护过程进行仿真和分析，得到可视性、可达性、可维护性、可制造性以及最佳性能等方面的优化数据，它建立于一个开放式结构的产品、工艺与资源组合模型(ppr)上，此模型使得在整个研发过程中可以持续不断地进行产品的工艺生成和验证。demia 的体系结构包括：面向制造过程设计的dpe；面向物流过程分析的quest；面向装配过程分析的dpm；面向人机分析的human；面向虚拟现实仿真的envision；面向机器人仿真的robotics；面向虚拟数控加工仿真的vnc；面向系统数据集成的ppr navigator 等。

汽车制造行业是delmia 在全球重要的客户类型，通过多年的经验积累，目前已经形成了包括面向汽车制造“四大工艺”在内的较为完整的数字化制造解决方案。

到目前为止，国内还没有一家软件公司能推出自己完整的、高端的数字化制造解决方案。capp 软件是主要的低端产品，它一般基于二维平台，具备对工艺数据的管理和工艺文件的编辑功能，但不能对工艺过程进行仿真分析，也不能进行工厂、生产线、工作单元等的布局设计。少量领先企业也在进行一些数字化制造高端应用的研发探索，比如：

(1) caxa 公司推出了caxa v5 mpm(制造过程管理)模块，它着眼于改进产品制造过程的管理和控制，具有定单管理、生产计划管理、工艺设计、车间生产管理等功能。

(2) 开目公司在二维capp 平台的基础上，扩充了三维capp 模块，以实现简单的三维加工工艺设计和三维装配工艺设计。

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