随着中国制造2025的提出,信息技术与制造技术的进一步融合引发了新一轮技术变革,以数字化工厂技术和智能车间为核心的生产过程智能化逐渐成为制造业创新驱动、转型升级的基础,进一步提升需要融合虚拟环境下的工艺设计、车间布局、工艺验证以及车间物流等部分于一体的数字化工厂虚拟建模方法。高速列车转向架作为复杂产品系统的代表之一,其结构复杂、装配精度高,装配质量和效率影响着列车的全生命周期。本文以转向架装配工厂为例,构建了装配工艺、装配过程和生产系统相互关联的数字化工厂模型,并在此基础上进行干涉分析、人机工程分析和装配线仿真分析,并采用改进启发式方法对整条装配线进行了平衡优化,最后验证了优化的有效性。本文主要研究成果如下：(1)针对缺乏虚拟环境下集成工艺设计、车间布局、工艺验证以及车间物流各部分的数字化工厂虚拟建模方法,提出构建装配工艺规划、装配过程仿真和生产系统相互关联的数字化工厂模型建立方法,详细介绍了转向架数字化车间模型中各层级的建立步骤。(2)在转向架数字化车间模型的基础上,进行了干涉分析,为转向架制动系统装配过程设计了简易工装,提高了装配定位的稳定性；在装配过程仿真模型基础上进行了人机工程分析,在工人安装制动软管工艺过程中设计了一个简易工作台,提高了工人操作舒适性和装配质量；在装配线仿真分析中,对整条装配线进行了仿真分析,发现其工位利用率存在着较大差异,生产过程存在瓶颈。(3)在装配线仿真分析的基础上,对转向架装配作业单元从工艺合理性的角度出发进行划分,绘制了装配作业优先图,结合工厂制定的标准装配作业指导书确定各单元的作业时间,采用改进启发式方法对装配线进行平衡优化,建立优化仿真模型,对比可知优化效果明显,基本实现了装配线一个流生产。