德国工程师协会对于数字化工厂的定义是：数字化工厂（Digital Factory，DF）是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，包含设计、仿真和3D/虚拟现实可视化，通过连续的、不中断的数据管理集成在一起。数字化工厂集成了产品、过程和工厂模型数据库，通过先进的可视化、仿真和文档管理，提高产品的质量和生产过程所涉及的质量和动态性能
“数字化工厂”贯穿工厂的整个工艺设计、规划、验证等制造过程， “数字化工厂”不是一个独立的系统，设计规划阶段，需要与设计部门的CAD/PDM系统进行数据交换，并对设计产品进行工艺可行性验证，同时所有规划还需要考虑工厂资源情况，所以，“数字化工厂”与设计系统CAD/PDM和企业资源管理系统ERP的集成是非常有必要的。“数字化工厂”还可以把企业已有的生产数据集成起来。数字化工厂解决方案，能够帮助制造企业缩短产品上市周期、降低产品研发成本、消除信息不对称所造成的成本与效率损失、提高生产线配置与布局效率、降低生产线潜在故障与风险、减少生产制造过程中的不确定性等。
数字化工厂的主要环节与关键技术
产品设计环节——三位建模是基础
在产品研发设计环节利用数字化建模技术为产品构建三维模型，能够有效减少物理实体样机制造和人员重复劳动所产生的成本。同时，三维模型涵盖着产品所有的几何信息与非几何制造信息，这些属性信息会通过PDM/cPDM (产品数据管理/协同产品定义管理)这种统一的数据平台，伴随产品整个生命周期，是实现产品协同研制、产品从设计端到制造端一体化的重要保证。
经历了多年的发展，数字化建模技术已经相当成熟，数字化建模技术的应用始于航空航天领域，由于对产品和零部件的精度、质量、加工工艺有着比其他行业更加苛刻的要求，航空航天工业让数字化建模技术的效用得以充分发挥。至今使用三维设计软件的全三维建模技术在制造业的应用已经相当普及。
生产规划环节——工艺仿真是关键
在生产规划环节，基于PDM/cPDM中所同步的产品设计环节的数据，利用虚拟仿真技术，可以对于工厂的生产线布局、设备数量、生产工艺流程、物流配送等进行仿真模拟，通过仿真模拟进行分析、评估、验证，对于不合理的地方及时进行调整与优化，减少后续生产执行环节对于实体系统的更改与返工次数，从而有效减低成本、缩短工期、提高效率。
虚拟仿真技术广泛应用于汽车、船舶及其他大型设备制造过程中。利用虚拟仿真工艺规划，来减少实际生产线调整改进所需要花费的成本。
生产执行环节——数据采集实时通
早期的数字化工厂，其实并不包含生产执行环节，但随着制造业企业具体实践与应用的发展，数字化工厂的概念开始向覆盖产品整个生命周期的全价值链拓展与延伸，作为将产品从设计意图转化为实体产品的关键环节，生产执行无疑应该是数字化工厂的关键一环。
这个环节的数字化，体现在制造执行系统（MES）与其他系统之间的互联互通上。MES与ERP、PDM/cPDM之间的集成，能够保证所有相关产品属性信息从始至终保持同步，并实现实时更新。
如果某一款产品的零部件或原材料发生变化，PDM/cPDM和MES中的数据信息会同步变化，MES会自动调整制造解决方案，有效避免了传统制造企业由于信息无法及时传递和同步所造成的误工。借助RFID（无线射频识别技术），MES还能够对生产线上的产品零配件进行识别和路径规划，从而实现柔性化的混线生产，大幅提高生产效率。
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