工業革命經歷了電氣化、機械化改革，到了第三代以機、電、信息相結合的智能化制造革命。數字化與智能化的制造技術是“第三次工業革命”的核心技術。
數字工廠的本質是實現信息的集成，其建設過程主要涉及到設計、施工和運維三個階段，需要應用到數字化建模、施工模擬、虛擬現實/加強現實（VR/AR）等技術。
1. 設計階段——三維建模是基礎
在數字化工廠設計階段利用BIM技術構建三維數字 化模型，優先建立起完整的、與實際情況壹致的建築工程信息庫，減少 工程建設後續階段信息傳遞成本。三維模型涵蓋的所有的幾何信息與非幾何信息，伴隨著數字化工廠建設整個生命周期，是數字化工廠實現從設計到運維階段壹體化建設和後期數字化移交的重要保證。
2.施工階段——施工模擬是關鍵
在施工階段，利用施工模擬技術，可視化、分析、跟蹤數字化工廠建設流程，包括運輸規劃、臨時工作甚至項目實際成本，改進施工進度計劃，做好項目施工進度和成本管理 。
3.運維階段——數據集成實時通
在運維階段，通過協同工作平臺將設計、施工階段的數據集中在平臺中，實現跨部門、跨區域協同與數據互聯互通，保證所有建設信息從始至終保持同步，並實現實時更新，為後續數字化移交打下堅實的基礎。
三維數字化工廠建設涉及的專業和軟件非常多，下面，我們以業內最為全面的 Bentley三維數字化工廠解決方案為例，壹起來看下三維數字化工廠建設需要用到哪些軟件。
Bentley三維數字化工廠針對工廠行業工程設計的需求，提出了覆蓋數字化工廠設計 / 施工 / 運維的全生命周期的解決方案。
全新的數字化三維設計流程包括最初的項目立項中，明確項目的規模及數字化所要實現的目標。然後在進行整個項目的分解區塊化，確定項目人員分工，制定項目制度規章，指定相應的時間節點等工作任務。在進行三維設計操作前還要指定好統壹的項目交付的標準樣式，如統壹的制圖環境，統壹的標準，統壹的模板等。
進入到詳細設計階段，采用各專業並行設計的流程，采用同壹坐標系來進行三維並行設計。如工藝專業：確定主要管道及設備的參數，通過二維設計工具 OpenPlant PID 來快速繪制系統工藝流程圖，並把屬性信息傳遞給三維建模工具 OpenPlant Modeler 來進行三維的詳細建模階段，並利用參考命令工具，和其他專業的三維設計內容（OpenBuilding Designer, Bentley Raceway and Cable Management, ProStructures 等）無縫的相互參考協同作業，並行設計。最終的成果可以通過自動生成的管道軸測圖，材料清單，平立剖面圖來進行交付，並為施工階段提供全方面的數字化模型技術支持。
整個過程通過 ProjectWise 來管理整個的設計、協同、交付過程，並通過 Navigator 對所有的過程進行動態瀏覽，碰撞校審。對最終的成果可利用 LumenRT 來進行最合理的渲染和動畫展示。
通過 Synchro 可實現施工過程可視化模擬、施工進度計劃、高級風險管理、同步設計變更、供應鏈管理以及造價管理。
壹、工藝設計產品系列：OpenPlant 系列產品工具
（ PID, Modeler, Isometric Manager, Orthographics Manager, Support Engineering ）
1. 智能工廠設計與自動化的可交付成果
工藝流程設計可以快速創建智能工廠設計使用管道與閥門和儀表圖元及接線，和設備驗證項目管道規格。三維工廠模型建立基於元件庫和等級庫，能自動生成施工交付文件如管道軸測圖，平立剖圖和支吊架詳圖。通過統壹管理和優化對最終交付圖紙達到最小化的手動修改。
2. 靈活性，多專業設計
OpenPlant 允許妳利用壹組通用的軟件在三維建模，生成工藝管道和儀表原理圖，創建廠區平立剖圖和管道軸測圖，同樣還有支吊架詳圖設計和裝配。妳可以使用設計工具在壹個獨立的環境中運行或是部署在在全球各地辦公,這樣妳就可以在妳需要的時候隨時訪問到它們。增加項目團隊合作的環境，允許團隊在線或離線的不同形式壹起工作。
3. 數據的壹致性和精確性
OpenPlant 方便維護最終的 P&ID 和 3D 模型在施工安裝，運維階段的實時更新。提供豐富的工程數據在整個項目生命周期中包含組件標記信息的智能軸測圖，包括元件的標簽信息、位號，制造項目代碼和材料等。
4. 與其他軟件的互操作性
與其他產品的互操作性上包括 Bentley 的結構產品 ProStructure 和電氣產品 BRCM，以及通過ProjectWise 允許在多專業在工廠中更多有效地進行協同設計。利用 OpenPlant 的靈活的軟件環境部署，通過軟件使用 ISO 15926 和i-models 開放數據模型也可以實現與第三方軟件數據模型的互通。
5. 項目有效的管理能力
通過訪問控制管理、狀態跟蹤、有效的數據交換來驅動項目團隊的高效性。嚴格控制所有可交付工作內容,不管是通過文件還是組件管理整個項目工作。其可見性還可以在整個工廠設計中通過創建項目範圍的報告迅速生成。
二、電儀專業橋架設計工具 Bentley Raceway and Cable Managerment (BRCM)
BRCM 可同時設計橋架和電纜系統。BRCM 是第壹個也是唯壹壹個集成布置，走線，材料統計的系統，可節省時間和降低成本。可利用概念設計和詳細設計的自動設計流程快速跟蹤下壹個項目。通過使用智能三維模型來減少碰撞，確保間距，並且得到準確的偏移來防止工程建設延期。
滿足通信，控制，電力電纜敷設的需求
SubStation/OpenPlant Electrical 變電及發電設計中國工具包
三、建築專業設計工具 OpenBuilding Designer（OBD）
1. 提高協作能力
OBD 建築設計是壹個多專業組合的專業協同設計軟件，這其中包含了建築設計結構、建築暖通、建築電氣等模塊在設計流程和實踐中，這使得構建團隊改善和促進合作的方式通過在壹個統壹的設計環境***享的壹組工具和工作流，使解決問題更加容易。
2. 在轉移信息和修訂過程中減少浪費的時間
由於 OBD 的互操作性和可伸縮性，可以集成內容的大小、類型、或格式。用更少的時間花在修訂和轉移信息上和用更多的時間花在設計上，它不僅能夠支持小型項目，也能夠運行大型項目，所以妳可以將妳的模型用在妳需要的場合上。
3. 通知設計與決策
自動生成信息豐富的可交付的成果，從中反映了建築師最新的設計信息，妳可以清楚地溝通設計意圖。通過交付標準化的驅動方式，可交付的成果與強大的可視化功能相結合，可以快速識別有效的模型信息而不是工作信息，這樣妳就可以做出最好的設計決策。
4. 能夠更快的應對客戶的需求
OBD 提供強大的設計建模環境，對於復雜的幾何建模都能夠勝任。此外，OBD 具備異形體快速建模的能力，從方案設計模型到詳細設計模型，都可以輕松應對，幫助設計人員應對各種可能遇到的情況。
5. 依據建築性能評估實際能耗
OpenBuilding Designer 可以幫助您評估實際的建築能耗並據此生成逼真的可視化效果。通過多種建模及場景模擬， 探索 並確定最明智的設計方案。可以完成日光高度、斜度、照度及陰影的分析，並可以依據碰撞檢查功能解決實際的建模沖突問題。
四、結構專業設計工具 Prostructures（Proconcrete/ProSteel）
Proconcrete：
1. 減少生產時間：靈活和用戶友好的三維建模鋼筋混凝土結構，開放式的工作環境。準確的項目設計生產減少錯誤和遺漏，因此減少生產時間。快速、方便和靈活的建模和強大的功能，模型任何鋼筋混凝土精度可達到 100% 的形狀參數。當具體改變尺寸，鋼筋按要求自動調節。
2. 提高效率：在用戶預定義的三步過程中簡化繪圖標準。利用MicroStation 技術“動態查看”，妳的團隊可以很容易為計劃、章節、細節和立面生成 2D 繪圖輸出。妳可以清楚地傳達設計意圖，提高效率，並通過這個簡單的完成“錯誤最小化”的工作。
3. 提高準確性：報告，進度，工程量是基於模板，很容易定制公司或項目標準。減少因數量不準確而造成的風險。
4. 材料表直接鏈接到三維模型，因此材料清單是準確且可靠的。
5. 準確的數據***享：與其他專業***享項目信息，並允許在多環境的情況下，最小化後的數據通過結構數據精確***享到整個項目團隊。
ProSteel：
1. 減少生產時間：ProSteel 業界領先的鋼結構建模能力提供了壹個靈活的，開放的、用戶友好的三維建模環境。它還包括參數化建模能力，以產生準確的項目設計順序減少錯誤和遺漏，從而減少生產時間。快速、方便、靈活和強大的建模功能標，準鋼目錄提供方便用戶定制，參數化建立常見的物體如鋼樓梯、欄桿和梯子。
2. 提高效率：基於 3D 模型，可以自動創建精確的 2D 文件，如輸出圖紙和材料清單，使您和您的團隊提高效率。每壹個梁和列的個人圖紙輸出和包括從所有方面（頂部，側面）直接連接到 3D 模型的意見。
3. 提供最佳方案選項：幾乎所有的東西都可以定制形狀、材料的描述，包括對信息元素輸出多種樣式的材料清單（BOM）和數據庫。這使得 ProSteel 非常靈活開放的能力以滿足產品個人的要求。此外，在詳細設計階段之前，工程師可以調查多種方案，並提出最經濟的選擇給客戶。
4. 降低風險：對於文檔和構件通過動態版本更新和狀態管理提升質量控制，並自動更新屬性狀態到整體項目文檔和管控版本，能在設計決策階段降低並規避風險。
5. 項目組間數據的準確***享：通過三維結構模型能夠與結構分析模型和設計應用軟件的交互，從 Bentley 的 RAM 和STAAD 導入到 Revit 和 Tekla。ProSteel 可以生成發布到數控機床的文件，制造業使用這種工藝通過使用計算機來控制機床，用於制造加工。此外，妳可以用 iModel，OBD 和 IFC 格式，SketchUp 文件，DWG 文件來進行數據交互。
五、總圖/場地專業設計工具 OpenRoads
1. 融合地質數據，利用測繪數據，實景模型和其他的地形數據，創建和分析地形模型。豐富的模板庫，創建場地模型，優化開挖設計，靈活的道路模型設計，創建地下管網模型。
2. 利用測繪數據、實景模型和其它的地形數據，可與所有主流品牌的數據采集設備進行數據交換，幾乎可以處理所有的數據源：如原始數據、ASCII 測站/偏距/高差、ASCII XYZ。可以處理不同來源的勘測數據，降低昂貴的、多余的數據轉換。支持照片、點雲生成的實景模型。
3. 創建和分析地形模型。勘測數據、ASCII 文件、MicroStation 2D/3D 圖形和數字標高圖均可用作數據來源創建三角網。大量的分析工具，其中包括坡度、標高等分析工具。
4. 創建場地模型。允許對不同的設計方案進行快速的瀏覽，並能通過功能強大的場地模型工具對設計進行可視化的編輯。Site模塊最大的優勢在於它能夠很容易的建立和修改設計。拖放式的編輯功能，可大幅的提高工作效率。
優化開挖設計。功能強大的可視化工具，能夠迅速展現設計成果。可用於工程項目的快速評估，從而選取最優的設計方案。
六、結構分析專業工具 STAAD.Pro
STAAD.Pro 是壹個全面集成的有限元分析和設計解決方案 ， 包括良好的用戶界面 、可視化工具和國際設計規範。用於分析受靜力載荷、動力響應、土壤結構相互作用或風力、地震及移動載荷影響的幾乎所有結構類型，目前在全球近百個國家中已超過160,000 家用戶。
STAAD.Pro 具有壹系列高級分析功能，包括線性靜力分析、反應譜分析、時程分析、纜索分析、推覆分析和非線性分析，為您的工程團隊提供了壹個可擴展解決方案，隨時滿足項目的各項需求。
無論設計結構時采用何種材料以及何種規範，STAAD.Pro 都可以幫助您輕松滿足設計需求，這包括美國、歐洲（包括歐洲規範）、北歐、印度和亞洲的規範，甚至還可以滿足 AASHTO、ASCE52、IBC 和美國鋁材規範等特殊規範。目前的 STAAD.Pro 中文版本已經支持中國的鋼結構規範（GB50017），荷載規範（GB50009）以及抗震規範（GB50011）。
STAAD.Pro 是獲得 ISO9001 認證的軟件，並且完全達到了核工業嚴格制定的軟件驗證標準（10CFR Part 50、10CFR 21 及 ASME NQA-1-2000）。
七、管道應力分析工具 AutoPIPE
AutoPIPE 是壹套全 Windows 界面的管道分析軟件，其主要是計算當壹管道系統受到靜荷載及動荷載時，系統所承受的容許應力、力和力矩及位移量。AutoPIPE 可以分析各種復雜管道系統：如地下埋管分析，波浪荷載，水錘效應，FRP/GRP 管道以及管道於鋼結構之間的協同分析。AutoPIPE 同時具備面向對象的圖形技術和動態表單的輸入及輸出，並且有機的結合。此外高階的分析能力是其他軟件無法比擬的。
1.獨壹無二的直覺式使用界面
直覺式的使用界面在管道系統的建立及修改方面可以節省許多的時間。在圖形上點取壹點，妳就可以隨時插入、修改或者刪除壹個管件，支撐或壹個載荷。對模型的任何壹步操作後，應力分析模型都會實時的更行。
除了標準的圖形輸入界面外。AutoPIPE 也提供 Grid 表單式的輸入。兩種輸入方式可以同時作用，及時更新。在表單裏，各種管件和荷載可分別歸類於不同的表格並可以依大小（如管徑或長度）來排序，這樣妳就可以快速檢驗輸入的數據是否正確。此外 AutoPIPE 具備 99 次撤消/恢復功能，可以實時恢復先前的錯誤操作。
2.高階分析功能
AutoPIPE 提供獨特的功能，包括地下管道、海上 FPSO 平臺、海底管道分析以及動態荷載、非線性約束等，此外 AutoPIPE 也具備局部應力計算、時程分析、流體瞬間變化及安全閥計算、管架縫隙及摩擦力計算、夾套管計算及提供 25 種管道規範。
3.圖形化顯示分析結果
結果分析後，妳可以點去圖形上的任壹物件來讀取它的應力、變形、力和力矩。此外 AutoPIPE 會以顏色來表示管道的應力分布，讓妳很快的知道超出容許應力的部分，以節省讀取大量報表的時間。AutoPIPE 提供超過 500 種的荷載組合，妳可以過濾、排序及顯示最大的結果值並以表單的方式顯示於屏幕之上。
八、實景建模 ContextCapture
使用 ContextCapture，您可以快速為各種類型的基礎設施項目生成最具挑戰性的反應現實環境的三維模型。而這壹切，都源自您拍攝的普通照片。不需要昂貴的專業化設備，您就能快速創建細節豐富的三維實景模型，並使用這些模型在項目的整個生命周期內為設計、施工和運營決策提供精確的現實環境背景。
您不必在專業采集設備和相關培訓方面投入很多時間和成本，就能經濟實惠地開發精確的實景網格。您可以使用普通相機拍攝的超過 100 億像素的照片輕松生成三維模型，獲得精細的細節、銳利的邊緣和幾何精度。
九、可視化渲染軟件 LumenRT
擁有 Bentley LumenRT，您無需成為計算機圖形專家，便可將數字化栩栩如生的特性與基礎設施模擬設計整合，為項目利益相關方創造震撼的視覺效果。這壹革命性的實時可視化工具不但可供 AECO 行業的專業人士輕松使用，還能制作極其精美並易於理解的可視化文件。使用 Bentley LumenRT 您可以：
十、施工可視化 4D Synchro
SYNCHRO 提供具有高度數據互用性的數字技術，推動建築行業從傳統的二維規劃和獨立的工作流演變為高度協作和高效的四維可視化規劃和 VDC 項目管理流程。
SYNCHRO 專門提供單個技術解決方案來創建您的方法，並精確可視化、分析、編輯和跟蹤您的整個項目，包括項目進度和臨時任務。該可視化和數據豐富的環境有助於所有團隊成員參與到清晰可見的流程中，以從招標、施工、調試直至移交優化各個類型的施工項目，因此就可以持續改進、消除浪費和增加價值。
十壹、協同平臺 ProjectWise
Bentley 公司提出工程生命周期管理的概念，ProjectWise CONNECT Edition 正是基於此概念而產生，它把項目周期中各個參與方集成在壹個統壹的工作平臺上，改變了傳統的分散的交流模式，實現信息的集中存儲與訪問，從而縮短項目的周期時間，增強了信息的準確性和及時性，提高了各參與方協同工作的效率。
ProjectWise CONNECT Edition 工程內容管理及協同工作平臺技術服務合同，通過此平臺可以希望達到的目標可以概括為：
全球化已經改變了我們的工作方式，讓我們有機會與全球各地的人們展開項目協作。ProjectWise Design Integration 軟件能夠幫助您在地理上分散的團隊間搭建連接人員與信息的橋梁，以便管理、查找和***享 CAD 和地理空間內容、項目數據以及業務文檔。
使用 ProjectWise Design Integration，您可以確保緊密集成的多專業工作流程管理，從而加快項目文檔的***享和重復使用，並可利用可追蹤功能支持閉環流程，以縮短工期和推進項目。
通過在分散的團隊間實現全球工作***享，簡化您的設計工作流。打破地理和技術上的界限，確保每個人都能查找、***享和重用項目信息、工程數據和通信內容，積極參與團隊協作。
— 在不同的組織間安全地***享文件
— 定義可以查看和編輯項目內容的用戶
— 使用 Microsoft Active Directory 管理用戶身份驗證
— 控制組、用戶和文檔層級訪問
— 在 ProjectWise 管理的 PDF 內啟用數字簽名
避免數據丟失、版本控制問題以及電子郵件、FTP 和其他非受管通信的延遲。利用優化的可靠性和可追蹤功能，創建並管理進行中的工程 項目。借助項目信息管理功能，您可以降低未經授權訪問的風險，並消除冗余數據。
— 集成 CAD 設計應用程序
— 提供多種格式的文檔
— 為文檔和工程內容創建索引
— 使用強大的搜索功能查找文檔和內容
— 創建並管理文件版本
— 追蹤文檔在整個生命周期內的所有變更
— 管理所有參考文件和關系
— 從 ProjectWise Explorer 當中即可查詢到與當前所選 DGN/ DWG 文件存在參考關系的所有關聯文檔
— 查找參考了任意給定工程圖文件的所有文件
— 在檢出主 CAD 文件時自動訪問所有連接的參考文件