数字化设计与制造技术范文

导语：如何才能写好一篇数字化设计与制造技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：农业机械；数字化技术；制造技术；应用

在信息时代背景下，传统农业逐渐向数字农业发展，数字农业主要指将工业技术和数字信息技术进行有机结合，使农业各对象可视化表达的目标得以实现，能够为农业机械制造过程提供可靠的依据和支持，对提高农业生产水平有较大的积极作用。下文首先对数字化设计与制造技术进行概述，其次对两者在农业机械上的应用进行阐述，以期为农业机械制造企业提供一定参考。

1数字化设计与制造技术简述

数字化设计与制造技术主要指使用计算机硬件、软件和网络环境对相关产品的设计，分析，装配以及制造等过程进行全面模拟，能够为实际生产过程提供可靠的依据。在农业机械设计及生产中应用数字化设计与制造技术具有如下优势：农业机械产品开发能力有所提升；产品研制周期明显缩短；农业机械开发成本有所降低；能够最大程度的实现初期设计目标，可以提高农业机械制造企业的市场竞争力，同时可以为其带来更多的经济效益。

2农业机械数字化设计与制造技术应用分析

数字化设计与制造技术包括多种先进的技术，下面对几种常用的技术进行说明：其一，对CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM进行说明。前四种分别指计算机辅助设计，计算机辅助工程，计算机辅助工艺过程设计及计算机辅助制造，以上工具的合理应用对提高产品开发效率及效果有较大的积极影响；其中PDM技术能够对产品相关的数据和信息、人及各类组织等进行有效管理，使分布环境中数据共享的目标得以实现，同时为异构计算机环境提供了相应的应用平台。其二，对异地协同设计进行说明。其主要指在有网的环境中能够对相应产品进行定义、建模、产品分析、设计、数据管理和产品数据交换，使用其对多人、异地产品协同开发提供了便利条件。其三，对虚拟设计及制造进行说明。使用仿真、建模及虚拟现实技术等可以对产品的模型进行合理构建，在构建完成后工作人员可以对产品的性能，可装配性以及可加工性等方面的问题进行发觉，在经过分析后可以及时采取合理措施进行调整，进而提高产品设计合理性，为后期制造过程奠定坚实的基础；其四，对并行设计进行说明。并行设计主要指使用并行工程模式进行产品开发和制造，其对以往串行式产品开发模式存在的缺点进行弥补，在农机产品开发初期能够对后期实际需求进行更多的考虑，进而使产品研发效率较高，且研发效果较好。下面笔者对智能CAD技术在农机产品设计中以及数字化制造技术在高科技农业机械开发中的应用进行分析。

2.1智能CAD技术应用分析

第一，智能CAD技术在农机产品设计中的应用分析。工作符号推理是农业机械设计过程中的重要内容，传统CAD技术在符号推理方面存在一定的缺失，智能CAD技术能够对其存在的缺失进行弥补，在使用智能CAD技术后农业机械设计过程中信息利用率有所提升、重复设计情况明显减少且产品研发时间明显缩短，能够在短时间内完成农机产品的设计工作，进而可以为农业机械制造企业带来更多的经济效益。第二，参数设计在农机产品设计中的应用分析。农业机械设计过程具有型号、种类较多以及受季节影响较大的特点，为了更好的保证设计和合理性及效率在实际设计过程中可以对视力推理模块化参数设计及变量设计进行合理应用，并且在使用后能够对智能CAD技术使用中存在的问题进行最大程度的规避，为设计方案的合理性提供更多的保障。第三，装配模型在农机产品设计中的应用分析。装配模型其属于支持概念设计和变型设计中的一种，其主要指构建相应零部件的几何模型，在构建完成后结合装配信息对设计意图，产品原理以及功能等进行诠释，能够让工作人员尽快领悟设计意图，进而能够尽快展开生产。

2.2数字化制造技术在高科技农业机械开发中的应用

数字化制造技术在我国农业机械设计及制造中得到广泛应用，在实际应用过程中可以使用数控及虚拟技术等对农业机械产品的虚拟样机进行制造，为实际生产过程提供了一定的有利条件。下面对使用三维CAD技术设计农机产品虚拟样机的流程进行说明：其一，使用参数设计、变型设计等技术对相关产品的三维CAD模型进行构建，通过模型的构建能够实现所有零部件模式化的目标；其二，根据相关数据和信息对二维工程图进行构建；其三，使用各类分析原理对模型进行分析，将其同三维装配体设计进行有机结合；其四，将三维CAD模型作为主要依据对PDM结构体系进行合理构建；其五，工作人员严格按照虚拟样机的要求对三维CAD产品进行制作，与此同时对开发体系进行合理构建；其六，对三维虚拟样机进行监测和试验，通过以上两过程可以准确的发现虚拟样机存在的问题，在经过分析后可以采取有效措施进行处理，从而对虚拟样机具有较高的合理性进行提升。

3结束语

通过上文可知在农业机械研发及生产过程中对数字化设计及制造技术进行合理应用对缩短研发时间及提高产品质量有较大的积极作用，为此农业机械制造企业需要对数字化设计及制造技术产生足够的重视，根据自身实际情况和时展的需求对其进行分析和研究，不断的扩大应用范围，使农业机械研发及实际生产过程向数字化、智能化技自动化的方向发展，加快农机制造企业的发展速度。

引用：

[1]陈英姿.农业机械数字化设计与制造技术的应用[J].农家科技（下旬刊）,2015(10):305-305.

[2]吴发辉.农机数字化设计与制造技术的研究与应用[J].南方农机,2016,47(7):50,71.

[3]任晓光,刘佳.农业机械数字化设计技术研究与展望[J].河北农机,2014(2):33-33,34.

篇2

但是，目前各类工科院校的教学工作与学生就业需求普遍存在结构性矛盾。一方面，学生的专业知识与企业就业需求技能不匹配，学生毕业后不能快速适应企业实际工作的要求。另一方面，传统教育的内容与先进的现代化设计制造模式脱节，学校缺乏符合现代先进制造业需求的数字化教学和实训环境。因此，在高新技术条件下，如何运用现代化技术提高实训设备的技术含量；如何运用信息技术进行教学和管理；如何使教学更贴近高科技企业的实际，更适应迅猛发展的高新技术对人才的要求，是摆在高等院校面前亟待解决的课题。

随着新技术的应用，压缩了传统课程的教学课时（机械制图），而大量增加近年来流行的先进机械设计和制造技术的教学课时 , 结合现代教学理念，我们提出建设数字化现代设计制造教学管理平台，能够完全模拟企业的工作流程，培养出符合现代制造技术要求的高级人才。

1 建设数字化现代设计制造教学平台的意义

1.1 反映现代网络制造技术的全貌及前沿，提升训练层次

数字化现代设计制造教学平台与传统的金工、电子、数控实习基地，从其任务与功能、教学手段到人员构成均有了极大的改变。不应是传统制造工艺的训练，还应包括现代制造工艺的训练；不应只是工艺方法及工艺过程的训练，还应包括对信息、材料、通信、控制、环保等其它生产要素的了解，及对整个生产过程的全面掌握，并且能不断跟踪新技术、新工艺，及时向学生进行宣传，使学生能了解制造领域的前沿动向。

1.2 打造真实企业环境，让学生在学校就了解并掌握企业的生产流程

数字化现代设计制造教学平台不仅是理论联系实际，吃苦耐劳的思想作风的训练，也应该是团队精神、创新意识的训练；它不仅有操作技能、实践能力的训练，也应该有经济、质量、市场意识培养的训练。因此按照企业的工作流程，把企业的工作模式抽象成为教学平台，用这种方式来培养我们的学生，从设计环节，工艺环节、加工环节体会和了解企业的生产管理和产品加工已是当务之急。

1.3 提升先进实训设备之间的有机联系，匹配现代工厂的管理模式

在数字化现代设计制造教学平台上，学生可以在机房进行产品的设计、建模、生成工艺路线及仿真的过程。保证每个学生一台计算机，也就是说每个学生都可以进行产品的制造周期的训练，学生仿真完毕，经老师检查合格后，可以生成代码，通过数字化设计制造实训教学平台的网络传输功能，传到机床设备或是从设备上直接从服务器上读取传输数据，达到远程制造或是在线制造，真正把现代设计制造落到了实处。

2 数字化现代设计制造教学平台的建设思路

第一步，模拟典型制造企业数字化设计制造过程，建立真实的教学环境

实际上今天企业的工作流程，从二维CAD，三维CAD及分析，到工艺的编制，到制造，及数控车间网络DNC管理，都是逐步采用信息化管理。

数字化教学管理平台就是按照企业的工作流程，把企业的工作模式抽象成为数字化的网络制造教学平台，用这种方式从设计环节，工艺环节、加工、管理等各个环节来培养学生。同时在实训教学过程中把设计工作，制造工作，生产几个环节所有信息都记录下来，串行流程改成并行流程，形成数字化设计制造教学的信息流，并在教学过程中贯彻。

第二步，数字化现代设计制造教学平台信息库的建设

作为教学的信息化，实际上就是将教学各个环节的信息流管理起来，把教学经验，实操经验记录保留下来。数字化设计制造教学平台信息库（图1）的建设就是关联学校的教学重点和企业工作流程，全面连接各个课程知识点，学生就业可以对自己有一个比较全面认识，清楚自己特长和不足，以便能清楚工作定位，增强工作面试时信心，敢于接受挑战。

在数字化现代设计制造教学平台信息库的建设过程中，其中可以开发具有本校特色的：

1）教案（教学计划、教学课件、课时日志、教学大纲）——帮助学校进行专业/课程/教学规划；2）教材——组织院校老师开展教材编写，找到合适学校发展、适合学生的教材；3）课件——协助老师制作课件，帮助学校降低教学难度，便于教学成果的积累和交流；4）题库——统一出题、标准答案、统一评分标准；5）科研——打造国家精品课程；总结教学经验，创造条件，完成在专业学报/期刊论文的发表；与企业/研究院所进行项目合作，承接外协任务；6）创新大赛——建立创新设计平台，支持创新设计大赛；7）学术活动——参加在全国各地定期、不定期组织的相关学术研讨活动，传递最新行业动态和技术发展状况信息；

在信息库的建设中它可以随时扩充、随时度量、随时替代、随时共享并具有时效性、可扩散性等特点。

第三步，数字化现代设计制造教学平台的实施。

数字化教学平台涵盖了企业研发设计、工装设计、工艺编制、数控编程、技术管理、生产制造、生产管理、设备维护、质量检验等岗位所使用的信息化工具，通过模拟企业生产环境，可以让学生在设计、制造的学习中将理论知识和工程实践相结合，体验企业中的从订单、设计、工艺、加工生产及管理全过程，理解各部门之间的相互关系，理解部门间如何协同工作，增强学生的感性认识，培养企业急需的团队合作精神，使学生能够快速胜任就业后的工作环境，适应企业岗位调动。

通过数字化现代设计制造教学平台的实施，可以达到以下效果：

1）模拟了企业的设计、工艺、制造、管理，让学生在学校教学中就能够了解到企业的工作流程；2）学生教学过程中，按照企业的流程给学生分配了角色权限，让学生在学校就按照企业的工作模式得到实训；3）学生在教学过程中，对企业的设计软件及设计内容、工艺软件及内容、编程软件等都得到了良好的应用，并且了解其相互间的数据传递关系；4）老师把每届学生编制的作业有效管理起来，有序的共享和管理。应用的时候直接调出，成熟的经验可以直接继承和利用；5）不同班级的学生实训后，大量重要的数据需要进行备份处理，例如：机床参数、数控代码等系统自动备份，可以方便教学资源的积累。利于评估；6）安全方面：作业统一存放在教学平台服务器上，数据安全，利于数据集成和再利用。另外，给学生按人员、角色、产品、机床、格式等设置不同的权限；7）实现监控及信息采集，可以适时了解机床的工作状态，提高数控设备的机床利用率并拥有应付设备故障的能力。采集信息包括：人员信息、代码信息、刀具信息、机床信息；8）学生加工的零件的变形设计及作业的更改，能够有效而安全的控制由此产生的同一加工文档和代码的不同版本。目前老师依靠各班级来区分不同版本的加工文档；9）应用先进系统能够将教学效率提高，将原有的课件、教案教学资源管理起来，有效利用，有效管理。提高教学效率；10）先进的企业已应用了PLM系统，数字化实训基地教学平台的应用使学生在学校就掌握了企业的数控车间信息化系统应用场景，拓展了人材培养方向，增加了学生就业率；11）通过管理软件为学校的信息化建设搭建一个信息共享的平台（权限、流程、统计汇总、下游集成等）；12）便于教材的规范化标准化统一管理。

3结论

数字化现代设计制造教学平台使学生在学校就能够体会到企业的工作环境；该平台提供的软件为机械课程的教学提供帮助，降低教学难度，提高学生的学习兴趣，帮助学生更深刻的掌握专业知识和原理；能够使学生掌握企业常用的工具软件，就业后能迅速上手工作；能够提供相应的权威考试认证，增加学生就业砝码；该平台还具有良好的创新特性，启迪学生的创造性思维，提高综合素质。数字化设计制造教学平台在学校的应用，将改变教学管理，教学工具，教学手段，解决教学难点，缩短课程安排时间，增强实践教学，提升教学效率，促进师资建设和教学理念的变革，帮助和促进学校实现以先进制造企业就业需求为目的学生培养目标。

参考文献

[1]胡青.以实习教学构建创新人才成长平台——实习教学改革的实践与探索[J].黑龙江高教研究，2003(4)：149-150.

篇3

关键词数字化设计与制造 课程体系 人才培养

1 数字化产品开发技术已成为现代制造业不可缺少的技术手段

制造业是一个国家的支柱产业，制造业的发展水平直接反映出国家经济和科技的发展水平。以信息技术为主导的现代科学技术的迅速发展，推动了制造业和数字化产品开发技术的快速发展，使传统的制造业面临巨大挑战。

传统的产品开发过程采取串行设计模式，从产品设计、样机试制到经过改进再投产，导致新产品开发的周期较长，缺乏市场竞争力。而现代制造业则借助数字化产品开发技术实现了从设计、制造全过程的并行设计模式，尽可能采用数字化三维数据模型取代原来的物理原型，从而缩短新产品开发周期，加快上市速度。

2 传统教学模式与相关课程体系亟待改革

目前许多高校机械工程学科在数字化产品开发系列技术方面存在较多问题，主要表现在：原有的传统教学模式是以常规机械设计制造流程为主线，课程体系的设置重理论轻实践，各单元技术之间存在很大的脱节与重复现象，没有形成完整的课程体系。

数字化设计与制造环境下的现代制造业，正逐步普及以三维cad技术为核心的数字化产品开发模式，这便要求机械类专业的人才培养目标、课程体系设置与之相适应。在充分调研的基础上，提出将原有课程体系调整为：“以综合素质培养为核心、创新教育为主线、以数字化产品开发技术为手段、拓宽基础、加强工程实践能力培养”。

3 数字化产品开发技术涉及的主要内容

数字化产品开发技术集成了现代设计制造过程中的相关先进技术，可分为：数字化设计、数字化制造、数字化管理等三大模块，各模块涉及的单元技术如图1所示。

图1数字化设计技术相关单元技术

上述各项单元技术贯穿于产品设计、分析、制造、使用等全过程，是一项多学科的综合技术。以三维cad/cae/cam为核心的数字化产品开发技术已成为新产品开发不可缺少的现代技术手段。

4 数字化设计与制造环境下课程体系的设置

机械设计制造及其自动化专业属于工程应用型专业，人才类型分成应用研究型和技术应用型。技术应用型人才主要是应用知识而非科学发现，其知识结构应围绕现代制造业的实际需要进行设置，拓展基础、注重实践。在对重庆市众多制造类企业（国营、民营；大、中、小型）进行广泛调研的基础上（涉及汽车整车制造厂、汽车零部件公司、摩托车制造企业、装备制造业），并参照全国其他高等院校本专业的培养计划，结合我校的实际情况，本专业方向人才培养目标为高素质应用型高级专门人才。

4.1 机械设计制造及其自动化专业课程体系

机械设计制造及其自动化专业课程体系的设置，应该建立在“机械设计技术基础”、“机械制造技术基础”以及“机电系统集成技术”三大平台之上，并以数字化设计制造技术为特色、注重培养学生技术应用能力，强化综合实践与工程训练。机械设计制造及其自动化课程体系框图如图2所示。

图2机械设计制造及其自动化课程体系框图

整个课程体系由理论教学、实践环节以及课外社会活动实践等三大部分构成，其中理论教学按课程的性质可分为：公共基础课、学科基础课、专业主干课以及专业方向选修课等四大类（图2中只列出少部分课程）。

4.2 体现数字化设计与制造技术特色的实践性环节

从课程体系中可以看出，综合实践性环节在整个课程体系中占有十分重要的地位，图3为实践性环节所涉及的主要内容，从中可以看出，数字化设计与制造技术在整个实践环节中占有突出显要的位置，并且四年不间断。

在大一年级开设的“工程图学课程实践”、“计算机辅助绘图（二维）”实训中，要求学生用autocad软件完成减速器的测绘，使学生得到最基本的数字化设计基本训练；在“金工实习”环节，除进行车、铣、磨、钳工以及铸造、焊接等常规的加工方式外，重点强调数控机床、加工中心、线切割机床等设备所采用的数字化制造方式给传统制造业所带来的巨大变革。

在大二年级开设的“三维cad应用实训”综合实践是数字化设计与制造技术最核心、最基础的组成部分，通过高端三维cad\cae\cam一体化软件——ug nx5的学习，学生应掌握实体建模、曲面设计、钣金设计、装配、工程图等模块，为后续环节打下坚实基础；在“机械设计基础”课程设计环节中，除完成以齿轮减速器为主体的一般机械传动装置的设计过程外，同时要求学生必须完成该减速器的三维建模、虚拟装配及简单的机构运动分析；在“电子工艺实习”中，除完成收音机的装配调试以外，同时要求学生用“protel电路图绘制软件”完成收音机的整张电路图。

图3集中性专业实践环节

在大三年级开设的“机械制造技术基础课程设计”中，除常规内容以外，同时要求学生采用capp软件完成该零件的计算机辅助工艺规程编制，并且用三维cad软件采取自顶向下的装配建模方法完成整套夹具的三维设计；在“计算机辅助制造实训”综合实践环节中，要求学生掌握数控自动编程的原理、方法，并熟练运用ug nx5软件中的cam模块，完成一个中等复杂程度带异形曲面零件的数控铣削自动编程，并实际加工操作。在“计算机辅助工程分析”综合实训环节中，要求学生掌握有限元分析的基本原理、方法，并基本掌握利用adams软件对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。

在大四年级开设的“逆向工程综合实训”，与其它实践环节相比较，所涉及的范围及综合性则显得更加突出，从概念设计到效果图、油泥造型到三坐标扫描、点云数据处理到曲面设计及实体建模、快速原型制造，通过该实训环节，强化学生在数字化设计与制造环境下进行新产品快速开发的实施流程。在“产品数据管理综合实训”实践环节中，要求学生掌握数字化管理技术所涉及的领域，并熟练使用国产caxa v5 pdm软件的使用方法。在整个课程体系中，依据不同的专业方向特点设置了相应的“专业实训环节”。诸如在模具设计与制造方向，其专业实训环节则是“注塑模具cad/cae/cam”综合实训，主要学习ug nx5软件中的moldwizard注塑模具设计模块以及的moldflow流动分析模块的使用；在毕业设计环节，若毕业设计题目为工程设计类型，则要求学生必须完成一定工作量的三维设计。

5 近三年应用型人才培养的探索实践

近三年来，机械工程学院在重视理论教学的同时强化实践环节对学生能力的培养，学生的综合素质得到显著提高。并积极组织学生参加全国及重庆市的各种学科竞赛，如：在第二届全国机械创新设计大赛中获得三等奖一项、第三届全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛荣获四个单项二等奖、第一届全国大学生工程训练综合能力竞赛重庆赛区三等奖二项、2009年度全国三维数字化创新设计大赛（简称3d大赛）重庆赛区二等奖两项等较好成绩。与此同时，学院作为国家制造业信息化三维cad教育培训基地，近三年培训学生达五百人。

参考文献

[1]曹建树.应用型本科“cad/cam”课程的教学改革与实践.实验室研究与探索,2010.5.

[2]刘炎,罗学科.机械设计制造及其自动化专业本科教育多层次人才培养模式探索[j].煤炭高等教育,2008.1.

[3]熊志卿.机械制造专业应用型人才培养方案的改革与实践.南京工程学院学报（社会科学版）,2007.9.

篇4

【关键词】 飞机 数字化 柔性装配

1 引言

传统的飞机装配采用刚性工装定位、手工制孔连接、基于模拟量传递的互换协调检验方法和分散的手工作坊式生产。自20世纪 80 年代以来，随着计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）技术、计算机信息技术、自动化技术和网络技术的发展，数字化技术在现代飞机制造中得到了广泛的应用，飞机制造进入了数字化时代。

在数字化技术的推动下，飞机装配技术快速发展，形成了现代飞机的数字化柔性装配模式。数字化柔性装配模式具体表现为：在飞机装配中，以数字化柔性工装为装配定位与夹紧平台，以先进数控钻铆系统为自动连接设备，以激光跟踪仪等数字化测量装置为在线检测工具，在数字化装配数据及数控程序的协同驱动下，在集成的数字化柔性装配生产线上完成飞机产品的自动化装配。

2 飞机装配生产线特点

一般机械制造中的装配线是指人和机器的有效组合，通过将生产中的输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备等进行有机组合，从而满足多品种产品的装配要求，充分体现了设备灵活性。装配生产线的应用，提高了生产效率缩短了制造周期，但自动化生产线的成本较高，主要用于批量生产，如在汽车行业。

但飞机产品型号多、批量少的特点使得飞机装配生产线需要在具有一般机械产品装配生产线的特点基础上，还应具有一定的柔，这样同一生产线既能用于同型号同批次，又能适用于同型号改进改型系列机型的飞机产品装配，从而满足了装配生产线对产品产量的要求，可充分发挥其优势，实现现代飞机产品的精益制造。

与国外发达国家相比，我国现代飞机柔性装配生产线技术无论在研究层面还是应用实践层面都存在较大的差距，主要表现在：

(1)现有的产品设计模式和产品特征没有充分考虑产品柔性装配技术的应用需求，不适应柔性装配生产线的发展要求。

(2)基于MBD的数字化装配工艺规划与管理技术缺乏系统研究和应用。工艺设计手段还停留在二维工艺设计和表述为主的水平，存在与数字化产品设计不衔接、设计周期长、返工量大、需要实物验证和示教性差等诸多问题，大量制造依据信息以工艺文件形式分离存在，管理混乱，不能满足柔性装配生产线可视化装配、无图制造的发展要求。

(3)数字化检测技术严重滞后。

大量采用专用工装、标准量具等模拟量设备进行产品的测量与检验，测量效率低、精度差，不能满足柔性装配生产线快速精确测量、在线质量控制的需求。

3 数字化柔性装配生产线内容及关键技术

通过研究国外数字化装配技术的发展状况，结合飞机装配及其生产线的特点，可得出构建新一代飞机数字化柔性装配生产线必须包括以下内容及关键技术：(1)面向装配的数字化产品并行设计，为实现柔性装配、敏捷制造提供前提和基础；(2)数字化三维装配工艺设计与仿真系统，实现整个装配过程中数字量传递；(3)数字化柔性工装系统，实现工装快速响应、快速重构以及数字化定位；(4)先进的连接设备及技术（包括柔性制孔技术、自动钻铆技术、电磁铆接技术等），保证装配质量和效率，实现装配过程的自动化；(5)数字化测量检验系统，实现装配过程中的精确测量和协调装配，装配完成后的精确检验；(6)数字化装配生产线辅助装备及管理，建立数字化柔性装配生产线集成管理系统，实现从产品设计、工艺、装配、检验和现场管理各装配生产环节信息的高度集成和移动生产线的自动配送物流管理。

上述各项内容在实际应用中互相联系、互相支撑，通过将其整合和集成，可构建现代飞机的数字化柔性装配生产线，实现现代飞机产品的数字化、柔性化、自动化装配。

数字化三维装配工艺设计与仿真系统是实现飞机数字化装配模式、构建飞机数字化装配生产线的软件基础，现代飞机整个装配过程都是建立在数字化工艺设计的基础之上的，只有采用基于单一产品三维数字量模型的数字化工艺设计方式，为整个装配过程从源头上提供数字量数据基础，基于数字化装配的柔性装配生产线才有可能真正实现。

数字化柔性工装系统、先进连接设备及技术、数字化测量检验系统是实现数字化柔性装配生产线的硬件基础。通过数字化装配工艺设计仿真系统得到的数字量数据必须由数字化的工装及设备来执行，才能保证整个装配过程的全数字量传递，从而实现整个装配生产线的数字量协调。

4 结论与展望

当前国内军机产品的数字化设计与零件制造技术发展迅速，但是装配技术作为飞机制造的关键还停留在二、三代机的制造水平，与其他军机制造技术相比严重滞后，已成为军机型号快速研制和生产的瓶颈。数字化产品定义取代二维工程图样已成为必然趋势，零件精准制造技术的快速发展为实现飞机柔性装配提供了必要的前提，新一代飞机长寿命、隐身、高可靠性、低成本快速研制的需求对数字化柔性装配生产线的应用提出了迫切要求。

(1)发展应用柔性装配生产线是现代飞机制造业大势所趋，通过发展应用柔性装配生产线，可大幅度提高产品装配质量和效率，是现代飞机产品制造的显著特点。

(2)通过发展柔性装配生产线，可促进数字化柔性装配技术的发展和应用，从而解决现有装配技术难以满足新一代飞机长寿命、隐身和高可靠性等要求的瓶颈问题。

(3)通过发展柔性装配生产线，可建立飞机柔性装配多系统异构测量平台和集成检测系统，形成数字化装配模式下的新质保体系和产品检测机制，从而解决现有模式下测量手段简单、无法实现空间大尺寸动态测量，测量数据手工记录，与产品设计和工艺规划系统脱节，难以保证装配的高精度与产品及工艺的完整性等关键技术难题。

综上所述，在国内发展应用数字化柔性装配生产线势在必行，但应充分利用前期研究工作基础，围绕数字化装配技术的发展趋势和生产线的迫切需求，根本上改造传统的设计体系、制造体系、技术体系和管理体系，实现流程再造、资源整合和生产组织调整，从而构建现代飞机数字化柔性装配生产线。

参考文献:

篇5

【关键字】制造业数字化，第三次工业革命，江苏

一、第三次工业革命的新技术解读

第三次工业革命的一个重要概念是“制造业数字化”。但“制造业数字化”不是一个全新的概念，在现今的大批量生产方式下就存在制造业数字化。一般来说，设计部门应用支持产品设计和工艺设计的各种图形库、数据库和CAD软件在电脑中产生数字化产品的图样、设计文件和工艺文件，完成产品开发过程的信息化，这就是产品设计的数字化。这一方式在现今的制造业中已经被广泛使用。而第三次工业革命角度下的“制造业数字化”与传统所说的“制造业数字化”在产品设计数字化这一块是相同的，它们的区别在于与产品设计的数字化结合的制造过程所用生产工具不同。为了显示区别，本文把传统模式下的“制造业数字化”称为“制造业自动化”，第三次工业革命下的“制造业数字化”称为“制造业数字化”。

（一）“制造业自动化”的生产工具。在现今的生产模式下，与产品设计的数字化结合的是精密数控装备。具体来说，是将数字化设计产生的数字化模型从电脑里导入数控机床中，机床可以根据数字模型把一个复杂的产品按照程序从毛坯加工到成品。这一过程称之为制造过程的数字化。这样的制造业数字化仍是传统模式的制造业生产方式。即需要先加工零部件再进行组装。生产成本的降低建立在标准化批量生产的基础上。 先进制造业跨国公司通过零部件的标准化、产品模块化以及在全球构建价值网络从而降低成本，获得竞争优势。

（二）“制造业数字化”的生产工具。在第三次工业革命的视角下，与产品设计数字化结合的是快速成型技术。它不需要模具，也不需要切削打磨等一系列过程。而是通过使用粉末状原料，逐层叠加塑形进行制造。这样就大大降低原料用量，大幅降低生产成本。而且这种添加剂型制作流程对规模要求不高，无需生产线。特别适合个性化定制、小批量制作。 这会大大降低中小型企业和个人创业者的进入门槛，生产组织结构可以变得更灵活，更能适应需求的变化。这就带来了一场新的产业革命，生产将从大规模生产线方式再次转化为“家庭作坊式”的生产，从集中生产转为分散生产，从标准化制造转向个性化制造。由此带来的结果是，市场竞争结构发生改变。

二、“制造业数字化”对江苏的影响

（一）江苏要素成本的比较优势可能被削弱。

长久以来，江苏的经济发展主要依靠参与国际分工，加入全球价值链，以人力资源与环境的低价提供获得比较优势来吸引外资。但第三次工业革命的快速成型技术使得小规模的分散式生产成为制造业发展方向。大规模生产的比较优势弱化，要素成本的比较优势也就弱化了。

（二）外资回流可能使江苏省经济发展丧失部分资本动力。

对外资的引进与利用是江苏省经济发展的一个重要动力。但随着第三次工业革命的到来，直接从事生产的劳动力会不断下降，劳动力成本占总成本的比例会越来越小，传统的以廉价劳动力取胜的制造业将发生根本性变化。与此同时，发达国家拥有新型制造装备技术和生产能力，重新获得了在技术密集型和资本密集型方面的比较优势。曾经为寻找低成本要素而从发达国家转出的制造业有可能重新回流，制造业重心向发达国家偏移，外资会流向发达国家，参与发达国家的“再工业化”。

（三）大型企业将面临更大的市场转型压力。

第三次工业革命解决了个性化定制的技术问题。这要求生产者要贴近消费市场，也使得工厂生产转向个体生产，即创意设计者能够从网络上获取产品设计的程序和模板，并借助快速成型设备，将创意瞬间转化为个性化产品，使得创新者瞬间转变为制造者，制造业企业的主要业务将是研发、设计、IT、物流等，主要的环节不再是传统的生产。生产者卖的既是服务，又是产品，分工生产转向融合生产，制造业与服务业之间关系变得越来越密切，产业边界渐趋模糊。大型企业一方面失去了规模优势，另一方面由于结构庞大，对市场反应的灵敏度也比不上小型新兴企业，在未来的竞争中会处于不利地位。

三、江苏产业升级对策

（一）加强研发、大力推进“制造业的数字化”。

新工业革命的核心是“数字化”制造，因此拥有新型制造装备技术和生产能力至关重要。3D打印机现在的应用范围还不广，并没有进入产业化阶段。这是因为3D打印机技术还没有完全成熟，只能在某些产业的某些领域内应用，传统的制造模式目前还是主流。但毫无疑问，3D打印机代表了未来制造业方向，江苏一定要把握这个先机，集中精力突破制造业“数字化”的关键技术，如3D打印机技术、新材料技术，促使制造业从传统的自动化走向数字化。

（二）加强信息平台建设。

个性化制造的要求生产者拥有对消费者的快速响应能力，实现生产与消费的无缝对接。因此，在制造业与服务业的边界变的模糊，两种产业开始融合的未来社会中，信息将扮演越来越重要的作用。江苏应该以现代信息技术为引领，建立供各类市场主体和获取各种信息的技术平台，实现信息交流的畅通，适应第三次工业革命对市场供给与需求对接的更高要求。

（三）积极开展人才储备。

第三次工业革命不仅要求先进制造技术及与其配套的研发人员能够站在技术创新的前沿，而且对生产现场的工人提出了由简单劳动向技能型劳动和知识型劳动提升的要求。江苏应该适应未来制造业对人才的新要求，加快开展有利于前沿技术突破的科研体制改革、有利于知识型员工培养的教育体制改革。积极打造人才高地，引进高层次人才，培育适应第三次工业革命需要的人力资本优势。

参考文献：

篇6

关键词：数字化；设计；农机；应用

1关于数字化设计技术

数字化设计是随着计算机在各个行业应用和辅助下而诞生的一门新型技术，因此，数字化设计技术的核心和发展，其实是以计算机信息处理技术在数字领域的升级与应用为依托（如压缩与编码）。CAD（计算机辅助设计）就是最早应用在设计与制造行业中的数字化技术，而且涵盖非常广泛，有效推动了设计技术的应用与升级，也在很大程度上拓宽了数字化设计技术的应用领域。[1]数字化设计技术的关键是以打造呈现产品形态的信息平台为基准，借此生成以计算机为核心的数字化模型，然后再将其渗透到产品开发的各个环节，从而实现不需要再借助实物模型就可以完成产品开发的目标。其核心优势主要体现在如下几个方面。

1.1优化设计的实用性与消解缺陷

不同的设计环节，会对产品生出不一样的定义，具有很大的不确定性；而且各个类型的定义模块在彼此转化时，非常容易造成数据的流失。这就造成数字化设计会形成定义产品的单一模型，但这种单一性会随着信息密集程度的改变而导致产品模型也随之发生转化，如全信息化模型和集成类产品模型的差别。对数字化设计而言，这其实是一种有效的技术辅助，从而让设计更具针对性与有效性。但同时，因为数字化设计的概念还是过于抽象，所以会在制造环节存有不足之处,需要反复修改和测试。这会加大成本的耗损，并拉长了产品上市的时间。为此，需要在制造实物模型之前，先进行大量且有效的仿真分析与测试，不断消解设计缺陷。

1.2优化数字化设计合作

对于所有的设计工作者而言，一个产品项目的设计与开发，必须结合不同小组的特色与优势来进行科学化的分工协作。唯有这样，才能实现技术优势的全面整合，共同搭建出更加完善和具有可行性的数字化制造模型，以此提高设计和开发的效率。

1.3减少对实物模型的依赖

数字化技术的应用，让设计越来越脱离了对实物模型的依赖，并且可以通过仿真技术的不断测试和分析，将设计中存在的缺陷尽可能地剔除，从而达到制作出与设计要求最匹配的实物模型。这将大大缩减产品的开发成本，提高设计的成功率与效率。

2数字化设计技术在农业机械设计中的应用

2.1行业竞争推动数字化技术的普及

随着社会的进步与发展，农业机械设计越来越希望让消费者具备更多的选择性。因此应用创新和减少故障发生率，成为优化农业机械产品设计的必经之路。为了降低常见故障的发生，在设计时就必须采取相应的改进方法，并提前进行仿真推演与测试，一旦验证了改进方法的有效性，就能将制造与生产环节的成本纳入可控范围，极大地增强了企业在同类农业机械产品中的竞争力。于是更多的农业机械制造企业为了赢得市场，就会加大在设计环节的创新投入来获取消费者的认可。农业机械行业采用以数字化技术为支撑的决策模式，相继开发出了知识型数据库，进一步加大了整个行业对数字化设计技术的应用程度。

2.2在普及中优化了虚拟化现实技术

数字化技术应用的普及和升级，加快了农业机械产品设计向虚拟化现实技术的转化，并通过融入和吸收诸如多媒体与3D图形新形态，让设计者在进行产品设计时拥有了更为真实的多维体验，也让用户能对产品的性能有了更具体的视觉感受，极大地优化了产品性能和提高了上市成功的概率。特别对于农业机械这种相对复杂的产品，设计意图与应用效果之间会存在很大的差距。虚拟化现实技术的出现，不仅有效解决了农业机械的设计与应用两个环节无法实现无缝对接的难题,而且优化了针对农业机械的设计周期长、内部结构复杂等问题的处理办法，让农业机械的产品性能通过模拟性应用来进行验证，然后再根据验证情况着手进行改进。在设计目标完成后，便可让目标用户来对产品结构和性能进行模拟应用评估，并从他们口中得到最有效的反馈建议，使产品在上市后就能获得用户的极大认可。目前农业机械设计，首先是借助CAD系统形成模型，再将其导入虚拟环境中，以此提高设计的可视化程度。其次是利用VR-CAD（虚拟现实-计算机辅助设计）系统帮助设计者在虚拟化的环境中进行设计。但我国在虚拟化技术层面的研究还处于相对滞后的阶段，仍需对更为系统和完善的研究理论与应用方案进行深入探索。

2.3加强数字化设计的协同性

农业机械生产企业既要参与市场竞争，同时又要实现跨企业的协同合作，以满足客户越来越个性化的定制需求。因此协同化设计同样成为农机企业生存与发展的重要经营手段，并可能成为整个行业创新发展的重要方向。为了从浩瀚的技术信息与零件资源中找到有效的资讯，就必须对搜索技术加以优化。比如某个服务器存储了上百万的零件信息，而且还在不断成级数增加。农机企业在进行新产品设计时，就要对需要的零部件的参数和性能进行搜索，并且探讨怎样才能匹配到有效的供应商客户端。随着数字化设计技术在农业机械领域应用影响的不断扩大，设计者、供应商与制造商之间，必须在设计端就要开展深入的协同合作，才能借助各自的资源与软件技术优势，实现新型农业机械产品的不断升级，并从设计和制造两个环节不断提升产品的国际竞争力和生产效率，并确保达到最佳的制造品质。

3农业机械数字化设计技术的创新之处

农业机械本身属于制造业的范畴，产品种类齐全且复杂，优势是国内外的市场需求体量非常巨大。近年来，我国企业将数字化技术应用于大型农业机械的研究与开发，其力度越来越大。通过引进更多的工程技术和仿真技术来对产品性能进行设计和检测，希望能借此不断优化产品结构和性能。对今后的研发趋势应多关注如下几个重点。

3.1强化产品的创新思维

以往产品创新只是针对少数用户，根据他们的需求对产品原有技术做一些优化，在局部功能上改善和某些实用操作上升级，进而满足他们的需求。而今后的农业机械设计将更加重视产品的原始创意设计，将以克服人们农艺作业上的困难和满足人们对生产力提升的需求（含潜在的需求）为创新点，通过对某一需求市场的分析，并在得到评估和确认后进入到技术层面的匹配性论证，然后对具体产品设计中的各种难题逐一筛选与解除，进而切入到制造环节各种元件的经济技术指标的分析、供应商设备和配件的优选和确认，以及更细化的加工流程的取舍和确认。

篇7

[关键词] 数字化；车间；系统；军工；制造

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 17. 035

[中图分类号] F270.7；TP315 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）17- 0059- 03

数字化制造是传统的制造业依托高性能计算机、网络等高新技术，实现对产品需求分析、产品设计、零件加工制造、产品质量检验以及整个生命周期的数据信息管理、过程控制[1]。数字化车间可以有效降低生产成本、缩短产品研制周期，解决军工制造企业传统生产模式中的瓶颈问题。

1 对军工特色数字化车间的思考

1.1 数字化车间概述

数字化车间是指以制造资源、生产操作和产品为核心，将数字化的产品设计数据，在现有实际制造系统的数字化现实环境中，对生产过程进行计算机仿真优化的虚拟制造方式[3]。数字化车间将传统车间的生产系统、工艺设计系统、质量信息系统以及其他管理系统信息集成为DNC、ERP、MES系统，形成自动化制造体系， 实现产品的设计、工艺、管理、制造一体化，提高企业生产效率，缩短制造周期，降低生产成本，对企业有非常重要的意义。

1.2 军工生产企业打造数字化车间的必要性

（1）军工企业产品具有批量小、种类多、结构复杂、生产交付节点严格等特点[4]，产品依据车间制造能力进行路线划分、资源配置，产品零件分散到各个车间、工位，这对车间的零件调配、设备使用的灵活性提出了更高要求，车间信息不畅通，就会导致生产计划不能按时完成，生产质量也得不到保证，融入信息化技术可以实现产品、物料、工装、刀具等实时数据采集，相关人员通过终端系统可以掌握产品生产、工装、设备的使用情况。

（2）军工企业接收紧急任务。军工制造车间可能突然接收一些产品的紧急生产任务，在传统的制造模式下只能停止现有的生产任务，打乱了原有的生产计划安排。引入先进的制造信息平台，可以根据现在车间的生产情况及生产设备的占用情况进行分析，及时准确地评估插入任务对其他生产任务的影响，通过对生产工序进行拆分、合并、外协加工等排产调整，优化车间配置资源，在影响原有生产计划最小的情况下完成插入任务。

（3）军工企业产品要求质量具有可追溯性。军工产品零件质量要求具有可追溯性，传统操作方式是将数据人工记录，这种方式耗时且容易出错；引入条码扫描机、触摸屏、视频系统等信息采集方式后，将每件产品每道工序产生唯一条码，只需扫描条码，即可调出零件相关数据，为相关人员提供动态数据，实现零件可追溯性。

（4）军工企业制造资源利用率低。每个产品生产涉及现场操作人员、物料准备、设备准备、刀具准备等，传统制造模式由于信息不够畅通，使部分设备、工装闲置，而另外一些任务排满；通过信息化手段可提高车间现场资源利用率及资源优化配置，管理人员在最短的时间内通过大屏幕、PC终端等显示设备掌握生产现场的情况，以便做出准确的判断，采取有效措施，保证生产任务的顺利完成。

（5）军工企业技术文档管理难度大。车间技术文档、产品文档资料多，且很多为秘密材料，管理难度大，需要引进信息化技术进行管理，实现技术文档资料版本的严格控制及方便工人查询浏览。军工企业传统制造模式已经满足不了需求，亟需引进信息化手段、打造数字化车间来解决矛盾。

2 数字化车间构造

2.1 数字化车间的整体构架

数字化车间是一个庞大的具有信息化特点的制造系统，是基于传统制造业与信息化技术平台建立起来的，其整体框架如图1所示。

2.2 数字化车间的模块分析

数字化车间以MES生产执行系统为核心，充分利用ERP、PDM等平台，依据车间自身特点，搭建系统应用的软硬件平台，实现设计、工艺、制造一体化的数字化生产模式，数字化车间打造基于以下信息化平台。

2.2.1 数字化车间MES系统

数字化车间打造MES系统，改变了制造企业传统的单一信息采集方式，通过动态采集产品在制造过程中设备占用情况、生产进度、完成质量等数据，并对数据进行整合、分析，形成整体解决方案，确保将信息准确、及时地反馈给相关人员，为任务排产、决策提供依据。

2.2.2 数字化车间生产管理平台

生产管理系统如图2所示，生产计划下达到车间后，车间工位生产信息采集系统将工位资源数据反馈给ERP系统，通过物料计划计算后，生产计划员根据将生产任务下达给相关的工艺、设备管理、物料管理人员，相关人员根据任务的优先级进行准备，生产计划员根据生产计划进行派工，系统具有生产过程监视以及生产调度指挥功能。调度系统的高效运作，避免了车间资源的浪费，缩短了型号产品的研制生产周期。

2.2.3 制造资源管理平台

制造资源管理模块流程如图3所示。通过数据库建立资源库将可以管理制造资源如刀具、设备、工装等，工艺人员可以根据需要添加、删减资源库中的内容，也可以及时查找各种工序需要的机床、刀具、量具相关数据以及占用情况，计划员也可通过数据库核算产品制造消耗和占用资源的成本。

2.2.4 物料配管模块

产品生产过程中需要大量物料、工装等，由于车间制造现场空间、资源有限，需对现场物料、配套产品及使用工具等物件进行严格控制管理，建立物料配给管理机制，根据生产计划查询物料需求计划，并及时调整；通过网络终端查询库房库存情况，利用电子标签捡货系统指引快速取货，能够利用条码扫描终端自动记录物料信息，保证了库房物料信息的实时性与准确性。

3 结 论

通过对数字化车间的阐述及对军工企业特点的分析，论述了传统军工企业引进信息化技术打造数字化车间的必要性。数字化车间通过建立MES系统，提高了车间信息交流的畅通性和设备使用的灵活性。通过建立IPT协同设计系统，使得产品研制效率提高，缩短了产品研制周期。通过建立数字化生产管控系统，显现了管控系统对生产计划调整、任务监督、资源调配的便利性；建立物料配管模块，提高了物料、工装、产品管理管控工作的效率；建立质量管理模块，通过先进的检测、记录设备使产品质量可方便快捷追溯。

主要参考文献

[1]吕琳，胡海明.浅谈数字化制造技术[J].机电产品开发与创新， 2009（1）：87-88.

[2]洪建胜.数字化车间环境下的MES应用[J].中国制造业信息化：应用版，2007（9）：51.

[3]李铁钢.钣金件数字化制造数据集成技术[J].河南科技，2013（3）.

篇8

关键词:逆向工程 模具数字技术

中图分类号:文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00

目前,模具的设计与制造与逆向工程技术结合的非常紧密,这正是模具设计与制造技术的发展方向。

1逆向工程技术

逆向工程技术是近几年迅速发展起来的一门新兴学科,也称反求工程。它包括形状反求、工艺反求和材料反求。但目前逆向工程技术研究较多的是基于零件实物样件的几何模型的反求,即从已有的物理模型或实物零件产生相应的CAD模型,进而对其进行改进设计和制造。在市场竞争更加激烈、产品技术含量不断提高、制造周期不断缩短的今天,逆向工程技术已越来越受到人们的重视。

2逆向工程及其实现过程

逆向工程常用于仿制过程。即必须对实物进行三维数字化处理,数字化手段包括传统测绘和各种先进的测量方法,将获得的三维离散数据作为初始素材,借助专用的曲面处理软件和CAD/ CAM系统构造实物的CAD模型,输出NC加工指令或用STL文件驱动快速成型机制造出产品或原型。

3三维数据的采集

在逆向工程中,准确、快速、全面地获取实物的三维几何数据,即对物体的三维几何形面进行三维离散数字化处理,是实现逆向工程的基础。数据的采集是指采用某种测量方法和设备测出实物各表面的若干组点的几何坐标,可以有多种方式进行数据采集。在表面数字化技术中,根据测量方式的不同可以将数据采集方法分为接触式和非接触式两大类。传统方法就是以三坐标测量机(CMM)为代表的接触式,也是实际工程中常用的方式,精度相对精确,但易于损伤测头和划伤被测零件的表面。

4逆向工程技术的应用

不同类型的数字化点,不管是人工测出的低密度数字化点,还是自动测出的数以百万计的数字化点,一旦这些数字化点在屏幕上显示出,设计人员可直观地交互建立起模型的特征线,这些特征线由设计人员选取一定顺滑精度的数字化点生成。由这些网络曲线作为曲面片的边界,软件自动生成与数字化点非常接近的顺滑曲面。最后,由专门的检测功能模块把所生成的曲面与所采集的数字化点进行比较。曲面自动重建的操作步骤:

(1)数字化点显示。多角度显示模型能使设计人员及时发现测量工作的精确程度。以数字化点为基础直接生成的模型能显示遗漏区域,以及不准确的数字化点,以便确定是否要重新测量数字化点。

(2)数字化点编辑。所有数字化点须经筛选或自由顺滑处理,以去除杂散点。从而提高数字化点精度。也可手工操作去除或加入数字化点。

(3)建立线框模型。以交互方式定义模型的特征线,使设计人员直接由设计的一组数字化点来完成,而没有必要一点一点地选取。

(4)曲面的生成。由线框模型生成一组曲面,面与面之间过渡约束(如曲线的相切、连续性等)由设计人员定义。这些曲面片被自动覆盖互数字化型面上,以尽可能与测出的数字化点相吻合。

(5)校核。CAD模型建好后,必须与实物模型进行比较,校核时自动件计算数字化点与生成曲面间的距离,结果以颜色级度偏差的形式显示,颜色的变化以距离的大小而变化。

(6)集成一体化。曲面自动重建模块可与曲面造型功能模块结合起来,随时为设计人员提供模型的设计、修改和曲面重建的强大设计功能。在现代工业生产中,大多数的工业产品需要使用模具,模具工业已经成为工业发展的基础。根据国际生产技术协会的预测,21世纪机械制造工业零件粗加工的75%,精加工的50%都需要通过模具来完成。 模具作为一种高附加值的技术密集产品,它的技术水平已经成为衡量一个国家制造业水平的重要评价指标。

5模具CAD/CAM系统专用化程度不断提高

随着模具工业的飞速发展以及CAD/CAM技术的重要性被模具界的广泛认可,近年来CAD/CAM开发商投入了很大的人力和物力,将通用CAD/CAM系统改造为模具行业专用的CAD/CAM系统,针对各类模具的特点,推出了宜人化、集成化和智能化的专用系统,受到了广大模具工作者的好评。

可在统一的系列环境下,使用统一的数据库,完成产品设计,生成三维实体模型,在此基础上进行自动分类,生成凸、凹模并完成模具的完整结构设计,能方便地对凸、凹模进行自动NC加工。

面向模具制造的模具总装设计专家系统,可自动为复杂注塑模、吹塑模创建模具结构及抽芯机构、自动产生分模面,加工信息被自动封装,并可直接输出到PowerMILL模块,自动产生加工程序。

6面向模具企业的CAD/CAE/CAM技术的系统集成方案

随着模具工业的科技进步和国际竞争的日益激烈,模具业对CAD/CAM系统的要求也从单纯的建模工具变为要求支持从设计、分析、管理和加工全过程的产品信息管理集成化系统。近几年来,有不少研究单位和公司都开发了面向模具企业的CAD/CAE/CAM系统集成方案,表现出较高的实用水平。

如上海交通大学国家模具工程中心在数字化制造、系统集成、反向工程、快速原型/模具以及计算机辅助应用技术等方面已形成了全方位解决方案的能力,能够提供模具开发与工程服务的业务,全面地提高模具企业的水平和产品质量。又如浙江大学旭日科技开发公司,能为企业提品设计、三维造型与NC编程、逆向工程、三坐标测量、模具设计与分析、技术培训以及模具CAD/CAE/CAM技术开发的全方位技术支持。北航海尔软件有限公司推出的CAXA品牌系列CAD/CAE/CAM软件也能够为用户提供有关模具工程的全方位解决方案。值得注意的是,国际著名的CAD/CAM技术集团正在努力把数字化分析产品集成到CAD/CAM平台中。由于数字化分析产品广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗设备和重型机械等领域。

制造商要求通过减少物理样机,提高产品质量来降低成本并加速产品上市,这种需求在模具制造业中尤为突出。因此在设计过程中加强前期的分析仿真,将有助于缩减对物理样机的需求量,并提高数字化设计的灵活性。有助于用户不断开发新产品,同时降低成本,缩短将产品推向市场的时间。因此,在模具CAD/CAM技术中集成数字化分析技术,获得完善的CAD/CAE/CAM解决方案,是目前的一个重要发展方向。

数字化产品开发应用技术它已经能覆盖从概念设计、详细设计、工程分析、数控加工、虚拟制造模拟到产品维护等各个产品开发和生产的流程。数字化产品开发应用技术的核心为三维计算机软件辅助设计。再配合产品数据管理系统 ( PDM ) ,制造业开始实施基于数字化技术的,完全优化的产品开发和制造流程。

近十年来,数字化技术在机械工程领域的应用技术不断推陈出新,新的技术的应用,推动企业以更快的速度推出更创新的产品,同行的回应又兴起新一轮的市场竞争。数字化和网 络技术正把这种循环的速度加快到人们想象不到的节奏。从使用图板到计算机二维绘图,从三维设计到电子样机,由数字化工艺流程设计到数字化制造,整个数字化产品开发技术逐步发展而成为数字化企业的核心。

参考文献:

[1]刘伟军.逆向工程―原理方法及应用.机械工业出版社,2008年10月.

[2]张荣清.模具设计与制造.高等教育出版社,2003年8月.

篇9

关键词：数字化；人机协同；加工；制造；通信

一、数字化技术与自然人结合

数字化技术与自然人在车间生产中各有特点。数字化技术能够对车间内的控制信息、设备信息、库存信息等进行管理和控制，但是缺乏灵活性，而人却能够随机应变。将数字化技术控制的各种设备和数据通过无线通信网络传到自然人的数字化设备，自然人通过数字化设备能够全面的掌握车间的运行状态。

二、数字化人的特点

因为数字化设备与自然人结合后，人成为车间内的移动控制者，他能够不断地来回移动，对正在运行的设备状况进行随时监控，也能够对产品加工工艺进行调整。车间内采用的无线局域网技术，使得人的这种移动控制成为可能。软件上车间各种信息应能快速反映到数字设备上，并按照人的操作发出指令，控制设备。

数字设备功能多，体积小，因此集成是必然的选择。硬件上要集成多种芯片，包括WIFI、蓝牙等通信芯片，还包括存储器、处理器、其他模块和各种接口、电池、显示器等。软件上要与上层工作站通信，发送各种信息，与设备通信，这么多功能都要集成在一款软件之内，占用资源要小，功能要齐全。

人在车间内要能够监控所有运行设备，但现在企业内加工设备往往五花八门，因此兼容性是非常重要的，也是非常难以实现的。其原因第一个是不同厂家的设备运行模式不同，要想兼容就要研究所有的通信协议，然后才能通信，从而获取设备的信息并进一步控制设备，单就这一步已经极为困难；第二个，不同时期的设备控制方式是变化的，新的设备容易通信，旧的设备通信难度大。

另一个问题是操作问题，大量的各种设备，操作方式不同而且操作复杂，加之各种信息，使得实际上的操作任务是很繁重的，如果人机界面操作不简易，那么很难完成所有任务。因此人机界面的易操作性非常重要，好的人机界面会给操作带来便捷，从而提升工作效率。

三、以数字化设备为主导的人机协同制造

1.运行模式

数字化设备管理系统能够对车间进行监控，但人脑的决策和判断同样重要而且无法为数字化系统实现。人不再是具体的操作加工设备，而是根据设备状况，对工艺、物流等进行安排和调整。数字化设备与人的结合，对设备之间的组合、加工工艺的规划、数控加工程序、刀具工具的使用做出具体安排，并实时监控。

2.以数字化设备人机协同制造的特点

传统加工制造，所有的任务、工艺、操作都由管理层设定，下达到生产现场，这个过程中，最上层是办公室里负责设计和工艺的管理层，下面设备层只是命令的执行者，这是绝大部分的数字化制造中都采用的模式。

在新的加工制造模式中，上面的被颠覆，由于数字化设备连接了管理层和现场设备层，因此设备层的操作人员同样是车间的管理者，并且由于操作人员更接近生产设备，可以直接观察生产现场的状况，因此对于车间的直接控制其效果还要优于上面的管理层。

传统车间，产品的设计人员一般在技术部门，而现场的操作人员则完全按照计划完成加工任务，这使得加工中如果出现问题就无法及时的修补，带来时间和经济上的损失。新的加工模式很好地解决了以上问题，生产工艺的制定者是身处生产第一线的操作数字化设备的人员，这样的工作人员通过对数字化设备监控车间，发现问题能及时处理，消除了设计人员和操作人员间的距离，减少了处理问题的时间，提高了生产效率。

数字化设备与人的结合，最大限度地弥补了数字化设备和自然人各自的缺点，发挥了二者的长处和优点，最大限度的使得通信技术和人的判断得以结合，为新一代的生产制造模式提供了良好的平台，是新型制造技术发展的重要方向，一部分已经为现代企业所采用，其余的也必将成为制造业未来发展的潮流之一。

参考文献：

[1]雷源忠.我国机械工程研究进展与展望[J].机械工程学报，2009（5）：1―11.

篇10

我国机床发展整体大而不强，低端产品多、价值低，高端产品少，很多企业还停留在“模仿”“仿造”阶段，就像当年日本发展的初期。很多关键部件不过关，数控系统主要依赖于进口，提升产品质量的难度很大。企业创新能力差，信息化程度低，产品成熟度偏低，制造成本高，更无理论性、战略性、方向性研究，是我们制造业的通病。把信息技术融于机床产品和企业管理的水平很有限，尤其是把现代信息技术融于数控产品，而研发并制造出高精尖产品就更差，所以我国机床的产品自动化、智能化、信息化、集成化程度都偏低。

此外关键零部件及核心运行部件的技术水平、运行速度、产品精度、可靠性、稳定性差，整体机床制造工艺水平与质量比较低。

影响国产数控机床质量的关键性指标一可靠性与国外产品相比明显偏低，直接影响了国产数控机床的竞争力。例如，国产数控机床的平均无故障工作时间小于300小时，远低于国外高档数机床平均无故障工作时间2000小时，而国际标准为800小时。

因生产制造工艺、过程控制等因素，国产数控机床的几何精度和工作精度单机生产质量远高于批量生产质量，很难实现数控机床的大批量高精度生产，从而不能有效占领市场。

无论从产品功能、制造过程控制，还是知识管理与创新、整体企业管理与服务水平来讲，我国机床产业的信息化水平都还很低，难以设计和制造出高端产品，实现“高、精、尖”数控机床的技术突破，无法有效提升企业升品牌内涵和企业核心竞争力。利用信息技术在设计、制造、管理、服务、运作等方面不断实现创新与突破，向一体化、服务化、集成化综合方案供应商型企业发展，是制造业长期发展适应市场的重要手段。

注重基础理论研究，加强创新能力建设，全面融入信息技术，用高端制造业代替简单制造业、技术密集型代替劳动密集型，发展高端数控机床产品，是企业在本轮产业结构调整与升级时的必经之路。

企业转型从产品与服务入手

首先，提高产品的可靠性和稳定性（增加可靠性、破坏性实验），融入信息技术（信息塔、智能化、网络化、集成化等技术），深入研究用户需求，从而设计和制造出更符合国家重点扶持行业及特殊用户需求的高端产品、高附加值产品。

第二，提升对用户及产品的服务化水平，建立企业内外一体化、数字化、集成化运作与服务支持系统，形成从单一供应产品的生产商，到包括研发设计、生产制造、管理资讯、企业运作环境与系统建设、两化融合及软件服务在内的制造业综合解决方案供应商。

企业转型升级面临的急迫问题是创新和人的问题，即确立企业发展战略与理念后，怎样培养和管理高素质的人来利用最重要的信息技术，实现产品、管理和运作的不断创新问题。

信息化技术是解决产业转型升级最重要的手段和方法。无论是产品研究与创新，还是制造与工艺，管理与服务，无处不在。企业只有通过两化融合才能实现真正的转型与升级。

信息化建设的管理与技术难点

从管理方面来看：首先是实现管理创新难，信息化建设是一个在管理与技术上不断实现创新并前进的过程，是管理与技术交融统一的集合体，只有管理创新跟上数字化运行环境发展要求，才能更好地开展信息化的各项工作。

其次，是数据管理难，由于装配制造业企业普遍存在标准化、基础化、个人信息化水平低等因素，尤其是国营企业、老企业，这一矛盾更为突出。

再者，知识更新难，由于信息化对每一位员工综合素质要求较高，无论是在技术操作层面，或管理操作层面，都要跟上并适应数字化企业运作模式的具体要求，并要不断学习新的信息技术和新的管理思想，而固守原有旧观念、旧习惯、旧知识，又是每一员工难以接受和使用新系统、适应新环境的主要障碍。

从技术方面来看：首先是系统集成难，由于现有国内外数字化软件产品，是依据不同业务分为孤立的系统来设计和实施的，数据不能共享，事后集成统一，事倍功半，投资大、失败多，尤其是财务管理软件，直接与企业静态制造数据脱节，无法形成信息流与资金流的集成和统一，不能适应数字化的产品开发及管理对快速设计和创新设计的要求，更不能满足未来企业数字化对信息技术及产品的需求。

其次，从软件实施方法来看，所有信息化项目，都是在软件实施后，再来消除信息孤岛，解决数据唯一共享。再者，信息化项目实施边界不清，需求多变，也是信息化项目实施周期长、成本高，不易成功见效的主要原因。

实现两化融合的关键点

企业信息化就是要解决市场经济条件下的T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）问题，从某种意义上说，企业信息化就是对企业数据集合进行数字化设计、实施、应用及管理。只有解决好带有制造成本数据的工艺数据和产品数据，使之在设计和生产经营中成为唯一共享数据，并在设计、生产、销售、管理等活动中成为唯一数据源和唯一标准，才能在企业进行生产经营活动时发挥出信息化的具大作用。

所以，建立集研发、制造、管理及过程控制为一体的数字化企业运作模式，利用信息技术来不断实现企业管理创新，提升企业核心竞争力，是企业信息化发展战略面临的首要问题。而解决带有成本数据的产品数据与工艺数据的集成，和它在整个企业内外数据中的唯一共享问题，又是现代装配制造业信息化的核心问题。