数字设计与制造技术范文

导语：如何才能写好一篇数字设计与制造技术，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。

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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.

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（沈阳工程学院机械学院，辽宁沈阳110136）

摘要：数字化设计制造是技术应用型本科机械电子工程专业的核心职业能力，我院在人才培养方案中以数字化设计制造工程能力培养为主线，首先以典型企业的岗位能力需求为基础，构建了理论教学、实践教学、素质教育的三大课程群体系结构，提出了在教学中实施综合课程改革的探索性实践方法，通过改革使学生的工程能力得到了提高。

关键词 ：数字化设计制造；课程群；工程能力培养；课程改革

DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.04.025

中图分类号：G642.4文献标识码：A文章编号：1671—1580（2015）04—0054—02

基金项目：辽宁省教育科学“十二五”规划立项课题“以数字化设计制造为主线的卓越工程能力培养”（编号：JG14DB280）。

收稿日期：2014—11—19

作者简介：李铁钢（1973— ），男，辽宁沈阳人。沈阳工程学院机械学院，高级工程师，副教授，在读博士，研究方向：先进制造技术及教学。

当代机械工程领域迈进了数字化制造的时代，在产品制造活动的全生命过程中利用数字化的信息实现产品和制造活动的表达、组织和运行，数字化制造大大地提高了产品的质量和企业的生产经营效率。企业的数字化制造水平和应用能力已经成为企业的核心竞争力。

应用型本科院校机电专业的人才培养特色是“工程教育，职业取向”，培养的学生是既不同于普通高等教育的研究型人才，也不同于高职高专院校的技能操作型人才，而是具有够用的机械和电子专业理论知识，一定的人文、科技和艺术素质，较强创新精神的高等应用型机械工程领域的复合性应用型人才。从就业反馈来看，企业认为学生的理论泛泛而实践技能不足，理论与当代的企业技术脱轨，就业后工作适应能力差，需要经过相当长时间的培训和培养才能胜任岗位。因此，需要改革人才培养方案和课程，以数字化设计制造的综合工程能力为主线、基于企业实践培养人才。

一、以数字化设计制造为主线的培养方案规划

基于我校机械专业近几年的就业和定向培育就业客户群调研，我院总结形成了企业的岗位能力需求指标，并分解指标，形成知识体系，根据知识体系修改了培养方案。

沈阳工程学院为以工为主的培养技能应用型人才的地方高校，办学战略依托电力行业，服务先进装备制造行业和现代服务业，培养创新应用型人才。机械电子工程专业主要培养德、智、体、美全面发展，较系统地掌握机械制造及自动化、计算机应用、自动控制和电子技术应用等复合型的专业知识，以机床数控系统的应用与开发，机电一体化产品的设计、调试和管理等能力为特色的机械电子工程领域高级应用型人才。

课程群规划遵循“三面向、三服务”的理念，即面向学生就业、面向企业界、面向未来，课程改革要服务于职业能力需求、服务于工程实践能力培养，理论课程要服务于实践课程。

我院综合美国ABET工程专业认证的标准和企业需求确定了机电专业工程素质能力的培养包含自然人文能力、工程应用能力、机械产品设计能力、机械产品制造能力、机械设备控制能力和企业实践能力等模块。课程群体系要体现“理实交融、分为层递进”的原则，分为基本技能层次、提高应用层次和综合创新层次三大类。

二、课程群建设方法

（一）以课程群为基础，结合教师科研，组建教学科研团队，争创精品课程。建立同典型企业的校企密切合作关系，按照典型企业的数字化生产流程规划工程软件，软件分必修和选修两部分，对于必修课程，学生必须掌握；而选修课程，学生可课后自学。必修软件有AUTOCAD、UG、ANSYS和Matlab，选修软件有机械工程师、Amesim、VERICUT、CAXA工艺图表、PC DMIS、VNUC、Autoform、Geomagic Qualify和Imageware等。在工程软件课程体系中，AUTOCAD主要培养学生的机械和电子平面制图能力，在机械制图与CAD课程中学习，在机械原理、机械设计、机械测绘、机械原理课程设计和机械设计课程设计中应用；UG主要培养三维设计和数控编程能力，在三维设计基础、CAD/CAE技术与应用和数控加工工艺与编程中按模块讲授，在模具设计与制造、数控加工工艺与编程课程设计和机械装备课程设计中应用；Matlab主要培养数学分析和控制系统分析能力，在高等数学、线性代数和机电工程控制基础中学习，在机电一体化系统课程设计、机械工程测试技术和液压与气压传动课程设计中应用；ANSYS主要培养有限元分析能力，在工程力学和CAD/CAE技术与应用中学习，在材料成形技术和CAD/CAE实训中应用。

（二）贯彻工程软件培养，注重对必修软件的系统培训，安排好自学选修软件的知识点，规划好各课程中软件的知识点讲授和知识的递进，以使学生掌握数字化设计制造能力。比如：对于数字化制造能力的培养，重点培养数控机床的加工能力，在三维设计基础课程中讲授UG软件的基本操作和三维实体造型；在模具设计和制造课程中讲授模具的三维设计；在机械制造装备设计课程中讲授夹具的设计；在机械制造技术基础课程中讲授CAXA工艺图表软件编制数控加工工艺规程；在数控加工工艺与编程课程中讲授利用UG软件编制数控程序；在先进制造技术课程中讲授利用VERICUT软件进行数控程序加工仿真，利用PC DMIS软件生成数字化测量程序，利用Geomagic Qualify软件进行检测结果分析，最后这些技能在独立实践环节数控加工工艺与编程课程设计中得到全面应用。学生利用前述这些工程软件，从产品的图纸出发，独立分析并设计数控加工工艺规程，编写数控加工程序，分组加工零件并检测。

（三）为体现数字化设计和制造能力培养，对课程群的能力体系进行分解，得到详细的能力和目标矩阵。设置40周的独立实践环节，包括课程设计、实训、实习和毕业设计，侧重综合问题的解决，体现工程实践性和创新性，培养学生的企业实践技能，使其能够综合应用专业知识进行产品的数字化设计和制造，解决实际工程问题。突出实践教学的地位，实践教学不仅仅是理论教学的演示、验证和补充，还是工程能力培养的决定性环节，培养目标的实现应以能否从事生产实践作为评判基准。加大专业化、数字化设计制造素质教育，对于

取得相关学科证书的学生将给予学分加分或课程减免的激励，

包括数控车床和铣床的中级工和高级工操作等级证书、制图员证书、三维设计证书、数控工艺员证书、各种省级以上相关比赛证书等。

此类课程也可以帮助学生考取职业资格等级证书，增加就业资本。

（四）加强数字化设计制造教学资源库建设，选择企业经典案例进行课件、图片、动画等教学资源的信息化建设；加强虚拟实验室建设，建造虚拟材料成型实验室、虚拟数控加工仿真实验室和网络化制造实验室等。在进行数字化教学资源建设和虚拟实验室建设中吸收学生参与，既激发了其学习的兴趣，又锻炼了其数字化设计和制造能力。

（五）加大教材建设，特别是综合实践类教材，编写反映企业数字化设计制造技术的教材，对企业的典型零件和流程进行凝练，形成具有代表性的教学案例。教材应言简意赅，图例形象，还要便于进行启发性教学，便于课后思考和进一步的知识扩展。

（六）开放数字化设计制造相关实验室。将数控机床实验室、CAD/CAM实验室开放，接受课外实验和创新制作，提高学生的学习能动性。利用好教务网络教学平台，将数字化设计和制造的教学资源放到网络上，开展网络答疑，增加与学生间的互动，利用当代大学生的信息获取手段促进其学习兴趣的提高。

［

参考文献］

［1］陈冰.理实一体化教学在数控专业中的实践与应用［J］.职教论坛，2007（6）.

［2］陈文杰，任立军，张林等.新加坡理工学院基于CDIO模式的项目教学改革［J］．职业技术教育，2009（35）.

［3］胡志刚，任胜兵，吴斌.构建基于CDIO理念的一体化课程教学模式［J］．中国高等教育，2010（22）.

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关键词：数字化车间；智能制造；纺机专件

中图分类号：TH164 文献标志码：A

On Promoting Intelligent Manufacturing of Textile Machinery Accessories with the Construction of Digitalized Workshop

Abstract： The paper introduces the overall structure of digitalized workshop for intelligent manufacturing. It suggests that the construction of digital application platform should play equal emphasis on carrying out business process based on model manufacturing and numerically-controlled manufacturing of machine parts based on model technology. It also analyzes the structure and main functions of enterprise information network and its connection with digitalized workshop.

Key words： digitalized workshop； intelligent manufacturing； textile machinery accessories

随着“中国制造2025”的出台，经纬纺机榆次分公司在跻身全国首批200家两化融合管理体系认证企业之列的同时，按照以智能制造推进企业制造转型升级的思路，对纺机专件产品智能制造数字化车间进行了系统性打造，力争通过智能制造项目的实施，实现纺织专件制造的全面提升。

1智能制造数字化车间的总体架构

以罗拉产品为例，智能制造数字化车间总体架构如图1所示。

总体架构设计分企业层、车间层、控制层、设备层等4级模型，第一级企业层主要以PLM、ERP为数据平台，集成应用有CAD、CAE、CAPP、CAM、虚拟制造、过程仿真等；第二级车间层主要以MES为数据平台，集成功能有计划排程管理、生产调度管理、库存管理、采购管理、设备管理、刀具管理、工装管理、质量管理、成本管理、人力资源管理、看板管理、生产过程控制等；第3级控制层和第4级设备层以网络DNC为数据平台，包括控制层的过程控制系统、数据采集系统与设备层的数控机床、机器人（机械手）、输送系统、工业识别系统、工业控制系统、仪器仪表分析系统等。4级模型是建立在工艺流程、车间布局、产能优化模拟仿真的基础之上，遵循基于模型定义MBD（Model-Based Definition）的数字化设计与制造方法。

2智能制造数字化车间各平台的功能建设

2.1数字化应用平台的建设

数字化应用平台的建设围绕基于模型的制造执行业务流程和基于模型技术的零件数控加工制造两个方面进行重点打造。

2.1.1基于模型的制造执行业务流程（图2）

在PLM中完成产品、工艺、工装设计与验证后，对产品EBOM与工艺PBOM发送的ERP系统进行主计划编制，形成生产工单与物料BOM，再发送到PLM和MES系统；PLM系统接收到生产工单与物料清单后，与对应版本的产品和工艺数据组合，形成制造工作包，下发到MES系统；MES系统接收到生产工单和制造工作包后，进行生产排程和物料准备，然后下发到工作中心，进行生产制造、产品检验及数据采集，必要时进行现场问题反馈和超差品处理，最终将数据返回PLM系统，将计划完工和物料消耗等数据返回ERP系统。

2.1.2基于模型技术的零件数控加工制造

基于模型技术的零件数控加工制造的打造要通过后置处理产生数控程序（NC）代码，NC代码在PLM平台中进行版本控制和文件管理，通过PLM与DNC的紧密集成，实现基于模型技术的数控加工编程的输出与加工机床的连接。数控程序的管理是将其挂接在工艺结构上的数控工序下，基于工序对象实现版本控制，在统一的流程控制下实现数控程序下发和回传。

各种信息的交互实现如下。

（1）数控程序传输到数控机床：工艺人员根据流程指令可选择程序（系统自动保证最新流程中版本），通过DNC接口下发到相应数控机床。

（2）在数控机床上查看和首件试切：机床上操作者即可查询到可下传的NC程序列表。NC程序通过同MES系统关联化管理，机床操作者可以直观查看执行具体工序内容、每个工序使用的NC程序，根据需要可以查看工序三维模型和尺寸要求。

（3）回传数控程序：对NC进行验证和确认之后，通过DNC接口回传确认过的数控程序，扫描到数据回传之后，通知相关工艺员，工艺员确认之后将程序挂接到相应的工艺结构树下。

（4）DNC系统可以将NC程序文件直接提供给机床控制器。借助车间连接，机床操作员可直接访问生产数据。操作员可通过作业编号或工作数据包标示符找到生产所需的正确数据文件，包括NC程序、刀具清单、设置表和图纸。

2.2 信息网络平台的搭建及其功能

2.2.1 企业信息网络架构（图3）

图3中上层为企业局域网，覆盖了公司产品研发、生产经营、销售采购、质量、人力资源、财务等各职能部门和生产车间，由50多台服务器作为数据服务平台；下层为车间设备层DNC网络，与数控机床、机械手、输送系统、工业识别系统、工业控制系统、仪器仪表分析系统及管理人员客户端等实现连接，并通过网络交换设备连接公司局域网。

2.2.2 信息网络平台的主要功能

（1）基于PLM平台的集成化系统

在统一的平台上实现需求的解析和确立、功能架构、逻辑设计、物理设计及系统验证，实现系统驱动的产品开发，使企业可以从整体上把握价值链的上下游系统。通过设计流程，可早期全面理解产品，使各个部门都能对整个系统有一个全面的了解，企业可以利用所掌握的知识来更好地权衡影响具体设计、制造、销售、采购和服务决策的各种因素。

（2）专业CAE分析

通过与数字化生命周期管理和数字化产品开发的紧密集成，能够在一个可视的三维环境中访问最新的已经配置好的设计数据、产品结构、要求、规格、变更单和其它相关的信息，进行全面配置管理和产品结构管理，以协调CAD模型、CAE模型以及过程，管理实际分析数据，并与实际设计数据和实际制造数据相匹配和关联。

（3）基于模型的全生命周期质量管理

在产品设计阶段，直接从模型中提取数模和进行尺寸建模，通过仿真产品的制造和装配过程预测产品的尺寸质量和偏差源贡献因子，实现模型中公差分配的优化。在工艺规划阶段，实现基于实体模型三维标注驱动的智能化离线编程与虚拟仿真，有效准确地传递尺寸设计信息，确保数字化测量路径规划与虚拟仿真验证结果的可靠性与唯一性，为输出高质量零缺陷的执行程序提供有力支持。在产品生产阶段，通过对实时生产质量信息跟踪、分析和，帮助管理人员及时发现生产过程中的质量问题，通过对制造数据的深度关联分析，寻求问题的根本解决方案，同时将产品开发过程中制造质量和设计质量挂钩，形成企业质量管理的闭环。

（4）基于模型的零件工艺

以产品三维模型为基础，工艺设计和CAM编程基于产品设计数据，并且通过工艺与产品、制造资源的关联实现设计与制造过程中关键元素的有机结合；以制造特征为内在因素构建结构化的工艺结构，为下游ERP、MES系统做数据准备；基于产品三维模型的工艺设计过程是工艺仿真验证的基础，通过对工艺资源进行三维建模，实现产品加工和装配的仿真验证；三维实体造型的工艺展现形式使工艺表达形式更为直观，手段更为丰富，对于车间工人操作更加具有现实意义；面向产品设计的编程，识别零件特征与公差要求，基于典型零件和特征的模板化编程，可以提高编程效率，改善质量，减少对员工经验的过分依赖。

（5）基于模型的数字化制造-质量检测基于数字化检测，提供从检测编程到检测执行的功能，涵盖从制造工程到生产执行的环节。数字化检测与三维尺寸公差仿真、测量数据统计分析共同构成了全面的质量管理体系，帮助企业提升产品制造质量。

（6）基于模型的作业指导书

将格式多样、关系复杂的产品定义、制造过程定义和沉淀的工艺知识等信息展现到制造现场或维护维修现场，使现场人员无二义地快速理解和执行，是整个基于模型的数字化工厂体系的重要一环。提供满足数字化需求的纸质和电子作业指导、脱机和实时联机的作业指导、基于Web的在线作业指导、3D交互式作业指导和基于便携终端的作业指导。

（7）基于模型的实做数据管理

将制造执行系统中的产品制造过程、检验结果、消耗的物料、任务批次等信息组成实做数据，提交给PLM系统，以实做BOM的形式进行管理，构成完整的实物的虚拟表现，固化和追踪产品实物技术状态。

3数字化车间的实施

建设纺机专件产品智能制造数字化车间，企业要以两化融合的思想为指导，充分应用现代信息技术、制造技术实现物流、信息流的高度统一，重点是对底层制造自动化、信息集成进行拓展应用。目的是进一步提高生产效率、提升产品质量、缩短产品研发周期、打造信息化环境下企业综合实力以及提高资源和能源利用效率，也是企业主动顺应纺织机械行业由传统制造向现代制造转型升级、实现企业技术创新、面向未来制造业抢占未来市场竞争制高点的战略性举措。

经纬榆次分公司纺机专件罗拉产品数字化车间采用PLM的管理方法，以网络和数据库为技术支撑，从CAD、CAPP、CAM、PDM、ERP等各环节对产品信息进行管理和动态跟踪；运用网络DNC技术对车间数控机床、输送系统、检测系统进行互联和集成；通过物联网技术实现产品制造质量的动态检测和全程跟踪；通过虚拟化的产品规划和设计，利用制造执行系统，赋予工厂更多的灵活性，满足多品种纺机专件产品的混线生产，并可为将来的产能调整做出合理规划。

3.1产品制造流程

罗拉是细纱机牵伸机构的一个重要零件，是决定细纱机成纱指标好坏的核心零件，技术要求极高。细纱机上有6对罗拉，每对罗拉由几十乃至上百节罗拉通过导杆、导孔、内外螺纹及罗拉轴承连接而成，最长可达到40余米，每对罗拉跳动要求不超过0.02mm，因此罗拉的各个技术指标均要达到极高的水平，是一种制造难度和复杂系数极高的产品。目前企业罗拉产品共七大类300余个品种。其工艺流程：备料外协粗加工来料检验切入磨加工双头车连线援齿热处理校直成型磨粗磨轴承档精磨轴承档数控打孔粗磨端面半精磨端面砂光钢丝轮抛光清洗锤前布轮抛光清洗电锤精磨孔端面锤前布轮抛光清洗孔精加工车外螺纹完工检验装配装箱。

3.2生产过程采集与分析系统的建设

经纬榆次分公司罗拉工厂应用无线射频质量跟踪系统，在罗拉生产中及售后进行产品跟踪和质量追溯。

3.2.1罗拉生产的过程采集

罗拉生产加工过程进行跟踪和记录，根据罗拉的材质、加工工艺和规格，在罗拉上打印二维条码来进行跟踪。生产过程处于受控状态，对直接或间接影响产品质量的生产、安装和服务过程所采取的作业技术和生产过程进行分析，诊断和监控。

3.2.2罗拉质量追踪数据的采集及分析系统

质量管理主要记录、跟踪和分析产品及过程质量数据，用以控制产品质量，确定生产中需要注意的问题。

质量数据采集：通过布置在车间的数据采集终端或手持终端上报检验结果，系统自动将数据存储起来，供其他模块进行数据处理和即时显示。

质量检测记录：通过在系统中的“质量检测记录”界面录入检测项目的真实内容信息（如实际尺寸、粗糙度等）。

质量分析：可对车间生产的质量情况，按日、月、年、人、设备、日期等条件或复合条件自动生成报表文件、存储或打印。可以提供有关产品、人员在生产过程中的基本信息给绩效管理系统，通过对信息的汇总分析，以离线或在线的形式提供对当前生产绩效的评价结果。

3.2.3售后产品质量追溯

罗拉产品销售后，可以通过产品的激光条码查到该产品的批次、生产设备及生产人员等信息，客户发现罗拉产品存在质量问题，能及时反馈给罗拉生产厂，作为质量改进的依据。

3.3无线射频质量跟踪系统与其子系统MES系统的集成

企业对无线射频质量跟踪系统与其子系统罗拉厂MES系统实现无缝数据集成。

（1）基于工单的排产及采集信息的集成

罗拉厂MES系统生成工单后，打印产品生产跟踪卡，所有的采集信息（包括物流信息、质量检测数据、激光打码信息）直接录入工单及工单对应的所有产品的数据中，实现了采集数据与工单的无缝数据集成。

（2）质量分析与罗拉厂MES系统的信息集成

技术部门通过经纬纺机无线射频质量跟踪系统的质量分析系统发现问题，及时反馈给罗拉厂MES系统，罗拉厂MES系统及时对生产计划进行调整。

4结束语

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关键词：数控技术 机械设计制造 自动化 人才培养

中图分类号：G718 文献标识码： C 文章编号：1672-1578（2013）09-0245-01

1 前言

随着我国经济的发展，也带动了我国科技的迅速发展，这就使我国从原来的机械大国逐步转变成为了机械强国，但是从目前高等院校的人才培养模式来看，仍然存在着很多问题，具体表现在虽然每年毕业生的人数都在不断增加，但是个人素质却没有显著提高，很难达到企业的要求。追溯这个原因，主要体现在大部分高校在现阶段的教育仅仅是注重单纯的给学生传授专业方面的知识，但是却忽视了培养学生的个人能力、综合能力以及创新意识。高校应该尽快完成对教学模式和教学体系的调整与改革，不仅重视理论的培养，还更应该做好学生实践能力的培养工作。

2 当前的人才培养目标与定位

由于当今科学技术的迅速发展，使得传统机械方面的学科和人文科学、材料以及信息等方面的其他专业的边界变得越来越模糊，几个专业之间的联系也变得越来越紧密。因此，机械设计制造及其自动化专业为了适应新形势教学要求的需要，就需要对该专业的人才培养模式做出全面的改革。第一，改革的目的主要是为了给一些事业单位及企业提供具有高素质的人才，以满足现代社会对于人才的能力、个人素养以及专业知识等方面日益增长的需求。在人才类型上主要可以分成工程应用型以及工程研究型两类，这两种类型的人才在培养时所需要的专业知识、操作能力以及个人素质的方式既有共同点也有区别。第二，为了满足新时代下的现代化需求，应该培养出德智体美劳各个方面全面发展，具备专业的基础知识、基本技能以及创新能力的优秀人才，这样才能够满足制造行业一线生产的要求。第三，在现代化的培养目标中，能够充分地体现出当今社会的发展与社会的进步。培养的人才主要应该具备机电结合与工程应用两个方面的特征，人才培养视为了服务制造行业的一线生产；其业务范围具体规定了需要设计制造、管理销售和技术运用及改造等方面的人才。而在该专业的人才培养目标中，并不包含开发型人才。

3 人才培养结构的基本框架

当前该专业的应用型人才培养框架大致可以概括为以下几点：以工程应用为一条主线；以机与电为两根支柱；以设计、制造、测控和传动三个方面为三个模块；以数学物理、人文科学、计算机技术、外语四个方面为四块基石；以专业技术、工程素质、人文修养、道德品质、身心健康五个方面为五种素质。

4 应用型人才培养的主要措施

4.1加强高校师资队伍建设

要想实现教学改革，高校就需要建立起一支具有高素质、专兼结合的已经优化配置的师资队伍。在一所高校中，师资队伍的教学质量、学术水平以及具体实践能力，都会直接影响到学生的水平和质量。首先，需要对该专业的专职教师进行培训，提高基础课教师对专业课的了解，掌握该课程的基础理论与实际应用的技能；使专业课教师明确教学的目标和方向，充分了解专业发展的动态与前言的信息，学习最新的加工工艺，从而保证学生能够学到更好的机械制造技能。

4.2加强高校实验基地建设

高校应该加大对机械制造实验室的投资力度，提高实验室的硬件条件与软件设施。与此同时，还需要修建一些机械拆装实验室，为学生提供机械拆装的设备，使该装业的学生能够通过对这些机械设备的拆装与测绘等技术提高自己的专业技能，之后还需要学生通过三维软件对这些机械拆装的部件做好建模，这样就能够进一步强化学生对于这些机械拆装结构、原理等的掌握。

除此之外，学校还应该积极联系校外的实习基地，组织学生去实习基地参观、实习。在这个基础上们不仅能够提高教师的实践能力与科研能力，还能够实现真正的资源共享与优势互补，是高校都能共同进步。

4.3加强高校学风制度建设

高校不仅需要抓好教学的质量，还需要规范教学过程，要同时充分调动教师与学生的积极性。教师应该做好理论教学与课堂教学，同时还不应该忽视学生的课余时间。可以在学校成立与该专业相关的协会，为学生在课余时间提供学生与实践的场所，而教师也应该积极参与到实训中，给学生做出及时、专业、正确的指导。该实训基地应该全天为学生开放，避免挫伤学生的学习积极性。通过课下的实践，既能够提高教师的教学水平与实践技能，还能够培养学生的动手能力与实践能力。

5 结语

总而言之，在新的时代要求下，国内的各大高校都应该积极研究、探索并改革当前对机械设计制造及其自动化专业的人才培养策略，高校应该转变教育的思想，进一步明确高校培养人才的目的与特色，从而为今后提供高质量的应用型人才做好保证。

参考文献：

[1]明哲.基于数控技术的机械设计制造及其自动化专业应用型本科人才培养模式的研究与实践[J].制造业自动化，2012，03.

[2]熊志卿.人才培养目标以及知识、能力、素质结构研究――以机械设计制造及其自动化专业为研究对象[J].南京工程学院学报（社会科学版），2005，01.

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航空饭金工装数字化设计制造技术

与其他加工制造方法相比,饭金件的数字化设计制造有自身的特点。饭金件并非一次成形,它的制造过程包括多个工序,因此饭金件的数字化定义不仅包括零件本身的定义,更包括工序件的定义和优化。为了保证制造精度,必须根据零件形状、成形工艺、材料特性等进行成形过程中工艺数模的定义,作为工序间的制造依据和检测依据。其次,饭金件成形是塑性变形过程,无法完全定量控制。再次,饭金成形过程中需控制的主要是成形力、温度等工艺过程参数,而非坐标等几何参数,控制难度更大。由于材料性能的不稳定性和随机性,使工艺参数设计和成形过程精确控制十分困难。因此必须从成形工艺开始直至工装模具试压交付整个过程进行研究,形成饭金件数字化设计制造的解决方案,建立饭金的数字化设计制造体系。饭金数字化设计制造包括工艺数字化设计、数字化工艺数模(即制造模型)、工装数字化设计、工装模具数字化制造等内容,这些内容以产品数模库、产品工艺数据库、工艺数模库、模具设计知识库、标准件库、成形分析/仿真库等共享数据为支撑,通过数据接口与相关部门进行数据交换,由数据管理系统进行管理,进行系统集成,实现并行设计制造,从而提高饭金模具设计质量,缩短制造周期。饭金的数字化设计制造技术工艺设计和制造模型的定义是核心,应该进行以下方面的工作:建立企业共享数据库。饭金件设计是典型的知识需求密集的过程。企业在以往的制造过程中积累了大量关于饭金材料性能数据、典型流程、工艺参数等经验及试验数据,这些数据转化为共享知识,建立模具工艺知识数据库,有助于提高饭金工艺设计的效率和成形质量。此外还有模具设计知识数据库、模具数字化分析数据库等。研究饭金件制造模型定义方法,建立毛坯和工艺模型的专用计算工具,为工装设计、工艺参数设计、数控编程等提供数据源,以满足零件精密成形的需要。图1中,成形模具的外形制造依据为制造模型中的成形工艺模型而不是零件原始数模。成形工艺模型考虑了零件的回弹等因素,对型面和尺寸进行了合理的预修正。以制造模型为框肋零件橡皮囊液压成形工艺过程的数据源,改变了反复试错的制造方式,简化了模具设计的工作,减少了人为不确定因素的影响,提高了模具设计的效率,同时可保证零件成形后的精度,提高零件制造的质量,实现零件的精密、快速和低成本的制造。图1框类零件橡皮囊液爪成形过程飞机蒙皮柔性工装是数字化制造的一个典型案例。图2所示是一种柔性多点吸盘式夹持工装系统,采用数字量传递的蒙皮制造技术,与工艺数字化和数控设备结合很容易实现蒙皮零件的数字化生产,使工装制造周期大幅减少,生产效率显著提高。模具外形调整在10分钟之内可以完成,对于多品种小批量蒙皮零件的生产具有独特优势。国内北京航空制造工程研究所已经开展了这方面的工作5:。

国内航空公司的饭金工装数字化设计制造

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关键词：无图制造 钣金零部件 数字化系统

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)08-0195-01

随着数字化无图制造技术的发展，数字化制造系统已经演变成钣金零部件加工和制造的关键性工具，钣金数字化制造的信息载体已经完全由“模拟量”转换成“数字量”。众所周知，“数字量”信息其做大的优势就是安全、精确、并行分布式处理、传递易行、容量大。钣金数字化制造系统的信息所表达出来的“数字化”，往往会引发信息处理上的一些变化，譬如：其所引发的技术革新和操作手段都有了巨大的变化和更新，因此，我们必须要在数字空间的实际运行模式中不断的完善和探索。

1、钣金数字化制造现状分析

激光切割制造技术的出现，完全替代了“剪切－冲”的工艺流程，它的特点就是灵活且具有较大的柔性，其缺点就是运作成本比较高。这种制造技术最常见于一些形状不规则的产品或器件上，随着小批量零部件的大量生产，激光切割制造技术越来越受到人们的重视。因为激光切割具有高柔性和高精度以及三维设计技术的不断完善和成熟，使用者可以完全从新设计和流程中取得收益，这样就可以大大降低生产成本，而且还能够有效地缩短工期。所以新的钣金工艺其实就是从设计开始的，及设计+激光切割+折弯+焊接/铆焊。多重折弯工艺在国内的箱体制造业已经比较普及。好处是省掉了传统的加强筋。在实际生产过程中我们发现激光具有切缝细，精度高的优秀特点。通常情况下，都是一次性进行切割，然后配合4次的折弯，从而实现4个工件。这种制造方式，完全超越了传统工艺的设计思路，所以为缩短工期奠定了基础。激光切割的不断普及，市场要求提高速切割，只有这样才能降低待机的时间，向厚板，高反射材料进行扩展，降低电耗成本等。例如雅马哈2010年所推出的by speed机型，其切割的速度可高达40m/min，加速度为3g，它能够切割20毫米厚的不锈钢，12毫米厚的铝合金，6毫米厚的紫铜等，而所耗电只有60kW左右。机器的有效利用率能够达到95%以上。

2、钣金数字化制造系统模式

2.1 数据源的整合与集成

钣金零部件的数字化制造数据大都是采用集中的管理与存储，这样就可以形成一个惟一的数据源。每一个系统都是经过产品的具体数据管理系统进行访问制造相应的模型、工装和工艺信息，从而改变了模拟量的传递模式，满足了所有信息在不同的用户之间与不同的应用系统之间的集成和共享。钣金零部件制造数字化数据库所有的知识组元可以随时更新而且还能够多次使用，钣金数据库知识系统的完善和建立，极大程度地满足了所有信息的数字自动化表述，同时，在每一个数字化的设计当中都可以重新使用所有者的制造技术，这就完全颠覆了传统意义上，单凭经验和多次的试验设计模式。集成系统协同设计就是把数据库、知识重用工具以及应用系统整合到一个相同的平台，该平台为工程设计的统一介质，使得整个数字化流程固定化，对所有数字化制造流程进行统一的控制和管理，从而进一步集成了各大子系统制造工艺，完成了其要素的设计。

2.2 数字量控制与传递

在传统钣金制造模式中模拟量主要是依靠传递实现的，所有零部件的生产流程中所有的环节都缺少一个整体的数字化定义，其所生产的成品难以确保精度和准度。数字化制造则是通过前提准备，将每一个使命的设计要素准确地进行了数字化的表述，凭借数字化的信息驱动生产材料加工的所有过程。通过对零部件模型的设计，就能得到所需产品的具体尺寸和形状，不过由于在零部件生产过程中出现很多的中间不确定状态，所以很难对设计信息向制造延伸。设计和制造模型属于相同对象的不同组成部分，其分别用于两个不同的生产阶段。确定了内容与工序之后，制造模型主要是结合工艺生产过程中的具体因素，对产品做出的一个详细描述，把以往制造模式中通过模拟量表达零件尺寸与形状的所有信息进行了数字化的定义，是工艺过程设计和工艺资源设计的依据。

3、钣金制造要素设计

3.1 知识建模

知识建模其实就是根据钣金零部件生产过程中所出现的知识，通过钣金零部件将其串联起来，把钣金制造和加工过程中所有知识作为一个整体系统，从横向和纵向两个方向进行归纳建模。纵向方面主要是从宏观到微观组元进行构建知识系统，同时依据不同知识组元易难程度进行分层建模，通常都是将该系统划分为型、域、属、族四个不同的层次。知识分类的最基本的单元就是型，它是根据知识具体求解对象的疑难程度进行分类，主要包含实例、基型和典型知识。横向方面，通过进一步地分析所有组元间的相互依赖关系，建立一个如同记忆网一样的模型，把钣金相关知识转化为由制造要素所组成的网络，建立一个完整、科学、便于管理的钣金知识库。

3.2 知识使用

基本类型的知识对形成问题解方案的作用方式分为表型和典型两种。知识可直接形成问题的解方案，基型知识则部分形成问题的解方案。钣金制造指令设计、成形模具设计等问题求解，根据知识的层次模型使用对应的属及基类知识，开发不同的推理方法，如：基于表型知识的推理、基于典型知识的推理、基于基型知识的推理等。以工艺流程设计为例，对于典型钣金零件，通过归纳总结典型方案，根据各种条件检索得到合理的工艺流程；对于非典型零件可以依次采用基于实例的设计或创成式方式来完成；知识检索采用基于编码的精确匹配方法。

4、结语

无图制造技术的发展，为钣金零部件的生产和加工提供了一个巨大的发展空间，其主要就是因为无图制造技术不但涵盖了最新信息和最前端技术，而且更重要的是它促进了生产技术的数字化智能化的发展。本文通过对钣金零件数字化制造系统模式的研讨和分析，提出了钣金数字化制造模式和解决思路，其中制造模型是面向制造过程对钣金零件信息的组织，采用集成管理的方法形成了钣金数字化制造的数据源。

参考文献

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关键词：三维轻量化模型、数字化制造定义

随着三维CAD在国内制造业的广泛推广应用，三维设计过程已经成为企业进行产品设计的主流工具。企业在产品设计中积累了大量的三维模型数据，如何充分利用这些三维模型数据成为企业关注的焦点。设计手段的变革，工艺设计跟着需要变革。工艺如何和三维C AD进行集成，工艺如何基于三维CAD进行加工工艺设计和装配工艺设计等，目前在很多企业都有迫切的需求。

企业设计逐步采用三维设计模式后，工艺设计模式也面临着改变和冲击。企业迫切地需要利用三维模型的信息完整、可视的独特优势提高工艺编制的质量和效率，并实现产品模型信息的统一。然而，三维模型数据量虽大，但目前的数据模型主要表达设计几何信息，对于制造工艺以及数据模型却涉及很少，同时，不同的C A D系统产生的数据在异构平台下不兼容、工艺信息量庞大和网络带宽的限制，使得三维模型数据的交换、共享以及在制造工艺上的应用具有很大的困难。

本文就内蒙古第一机械集团有限公司（简称内蒙一机）采用M P M S制造规划管理系统实现基于三维轻量化模型的工艺无纸化应用的实际情况，探讨三维模型下工艺管理的关键技术。

一、三维模型轻量化是工艺三维化的关键技术支撑

为了实现产品全生命周期内三维模型数据的交换和共享，人们对三维模型的轻量化进行了大量的研究和探索，内蒙一机在Extech MPMS系统上开发应用了符合企业需求的轻量化格式，取得了很好的制造工艺应用效果。

由于工艺制造信息是设计信的息数十倍，在三维工艺设计中，数据的轻量化是实现三维工艺的关键技术，三维工程轻量化模型需实现标注、测量、装配和制造工序模型技术。

在成熟轻量化软件的基础上，开发适合工艺应用的轻量化工具，达到工艺设计模式从二维向三维的转变。将原有的CAPP与2D CAD集成转变为CAPP与3D CAD的集成，为设计人员提供一个接近真实的可视化工艺设计环境。在这个环境下进行包括建立和提取三维模型中的加工特征信息，加工过程仿真和校验、装配过程仿真优化、加工资源规划等高层次的工艺设计工作。这将大大提高工艺设计的质量和效率，并强化工艺在产品研发过程中的地位。

1.基于轻量化模型的数字化定义技术

数字化产品定义（DPD）是实现数字化制造的基础，它以数字的方式对产品进行准确描述。采用轻量化模型技术后，数字化产品定义信息必须按轻量化模型要求进行分类组织管理，完整准确地表达产品零部件本身的几何属性、工艺属性、质量检测属性以及管理属性等信息，满足制造过程各阶段对数据的需求，保证产品设计制造过程中的协调性。

2.基于轻量化模型的数字化工艺设计与仿真技术

轻量化模型是产品三维数模的过程制造模型，使产品的工艺设计活动发生了根本变化。工艺设计与仿真将在三维数字化环境下，依据基于轻量化模型技术的数字化工艺协调制造体系要求，以产品的EBOM和三维数字样机为基础，以工艺数字化并行定义为核心，制定工艺总方案，建立三维工艺数字样机，进行数字化三维工艺设计、数字化工艺容差分配、仿真优化和数字化三维工艺仿真验证。

在工艺设计与仿真的不同阶段，仿真的内容也不同。在工艺审查阶段，对零件、组件及部件组成的制造单元进行可制造性、可装配性分析，检查结构设计的合理性；在工艺规划阶段，通过装配工艺仿真，确定零部件之间的装配顺序和运动路径；在工装设计阶段，进行制造资源仿真，设计出合格的工装资源；在工艺编制阶段，通过建立起产品、工艺和资源的数字化工艺数据模型（P P R），并对关键部件进行基于M B D的工艺容差分配计算和优化，实现基于模型的工艺分离面划分、装配工位设计、装配流程设计和三维工艺指令设计等。

3.建设轻量化模型的工艺装备数据

工艺装备设计在三维数字化环境下，以产品数字样机、工艺数字样机为基础，进行工艺技术装备的设计和仿真，逐步形成面向现代航空制造的基于三维的飞机制造技术装备工程体系，实现技术装备数字化、自动化和柔性化。在工装设计过程中，产品设计数模、工艺数模的版本变化将直接引起工装数模的版本变化。因此，必须应用三维关联技术和三维在线技术，预先开展基于轻量化模型工艺装备设计与产品、工艺设计及仿真的数字化协同技术，工艺装备设计与产品设计、工艺设计的关联更改技术，工艺装备三维数字化设计制造一体化集成技术和基于三维数字化工艺装备设计制造等技术的研究工作。

4.基于轻量化模型的装配过程可视化技术

在数字化制造模式下，装配现场已摆脱传统基于二维图样的模拟量传递体系，三维数模及三维工艺指令已经完全替代了二维工程图样和纸质工艺指令，成为在生产现场指导工人工作的技术依据。

为了确保装配现场能够及时获取现行有效的三维数模、轻量化模型和三维装配工艺指令，满足产品装配过程管理与执行控制的要求，需要解决三维数模轻量化的问题，并将基于数字化制造的设计模型、工艺模型、检验模型、三维工装资源数据、轻量化模型和三维装配工艺指令统一纳入企业级P L M中进行管理（图1），并建立与装配现场作业计划的关联关系，实现三维可视化装配技术在装配制造执行系统（MES）的集成应用，实现真正的无纸化。

二、轻量化三维模型的应用

1.现场工艺实现三维模型化以减少生产人员的识图时间

三维数字模型的直观性可以帮助工艺人员直接了解零件内部结构，减少看图出错的几率，提高工作效率，工艺人员可以把更多的时间和精力投入到其他工作中。因为对于比较复杂的铸件图样，工艺人员要想在很短的时间内看明白，不是一件容易的事。

对三维数字模型还可以进行三维立体尺寸标注，随时测量各个需要加工的工序尺寸，检查零件实际加工的尺寸是否正确。对于复杂且比较大、重的零件，要想知道它的体积和重量不是一件容易的事，需要大量的计算。基于三维数字模型，得到体积和重量则是一件非常简单的事。

2.更好地了解组件的内部结构

为了更好地了解组件内部结构，需要用轴测图来表示部件的装配形式，用这种形式可以很好地反映部件的装配结构。如果用过去的二维形式来画轴测图，几十个零件组成的部件可能要用十几天的时间才能够完成。用三维数字模型装配的部件，可以很容易生成轴测图。并能够及时发现问题，如：在设计过程中通过装配能够及时发现零件之间是否有干涉。在装配中有些零件之间的空间距离在二维图样中很难确定，但在三维数字模型装配中却是件很容易的事。同时能够生成任何方向的装配和轴测图，并能够做成各种方向的装配图片。这样就会大大提高了装配工人的感官认识和实际操作能力，提高了装配的速度和准确性。

3.动态数字化工艺视频指导现场正确操作

三维数字模型在计算机中进行装配，就可以很好地了解整个部件的装配顺序，减少工艺规程编写中的错误，提高工艺规程编写的质量。

对于稍有文化和专业技术培训基础，且有一定识图能力的年轻员工，如果用播放数字媒体的形式来反映复杂部件装配的过程，再配合正确的工艺规程文件，就会很好地完成复杂部件的装配。

制作好的数字媒体，不仅可用以对现场的员工进行培训，还可用以通过互联网对千里之外的协作用户进行培训，这将是未来培训的必然趋势，也是现场工艺人员用于了解装配部件内部结构最有效的方法。

另外，用三维数字模型制作的视频文件存为avi形式，就可用Windows中的Windows Media Player或其他视频软件来播放，从而反映整个部件的装配过程。

三、应用效果与部署情况

图2所示是内蒙一机制造规划管理系统的完整应用模型。系统将企业的工艺设计与管理组合成一个有机结构化的数据体系，这些数据完全可以为信息系统和后续的应用系统服务，运用三维数字化定义、三维数字化工艺设计与仿真、三维数字化工艺装备的设计与制造、基于轻量化模型的装配过程可视化技术、三维数字化检验检测技术以及基于结构化的工艺数据，结合产品数据管理系统集成技术的应用，能够有效地缩短产品研制周期，改善生产现场工作环境，提高产品质量和生产效率，真正实现无二维图纸、无纸质工作指令的三维数字化集成制造。

参考文献

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将数字化技术应用于制造业中是制造业的一项重大改革，它的水平高低能够反映一个国家的制造业水平。随着经济全球化一体化，科技也在迅速发展，这也就直接影响了现代制造业发展，主要变化有：产品生产更快，用户需求多样化等。

关键词：工装数字化；制造与功能性；研究

1工装数字化制造技术的国内现状

随着计算机技术的不断发展，数字化技术也越来越多的应用于制造业中，数字化技术与制造业融合已经成为主流。在目前的制造业中，数字化技术用于制造业中已经成为提高产品质量以及提高产品效益的重要手段。在近30年的制造产业发展过程中，在一些发达国家已经可以实现无图化生产模式，采用CAD/CAM实现百分之百的数字化设计生产[1]。

我国采用CAD/CAM技术是从20世纪60年代开始的，刚开始仅仅应用于航空产业，随着科技的不断发展，在诸多领域中已经都进入了实用阶段。我国工装数字化技术中的CAD技术已经得到很好发展，实现制造业自动化设计的巨大飞跃。

2工装数字化制造技术的意义

对于制造产业而言，工装数字化技术是实现技术升级的必要手段。为了使制造技术得到提升与创新，改变以往制造模式，就需要对数字化技术进行引进，采用数字化的技术来对产品质量进行严格控制。随着越来越多的制造企业采用工装数字化技术，此技术将会逐渐成为市场所需的主流。

在激烈的制造业市场竞争过程中，人们对所用产品的要求也越来越高，尤其是一些需要长期使用的物品，例如：汽车，冰箱等大型家用电器。人们除了对它的性能、质量以及价格要求之外还希望产品多样化，外观更加个性等[2]。采用数字化技术应用于制造业不仅仅能够满足这些需求，还可以更好的适应市场所需，有效降低制造企业成本。

工装的制造以及准备对于产品的零部件而言是很重要的，它是整个制造生产的准则，它的制造精度可以直接影响产品的质量，甚至可以影响产品生产所需的周期。所以将工装数字化技术应用于制造生产来讲，是具有重大意义的。

3工装数字化制造工艺参数

在进行数字化生产过程中，工艺参数是一个非常重要的问题。合理的选择参数对产品的生产效率、成本、质量以及利润都有深刻联系。对工作人员来讲，应该在现有基础上，根据市场所需以及产品要求来合理并且有效的选择切削用量，进而达到最佳的指标。

4工装数字化的重要应用

在我国，工装数字化最主要是应用于航空产业，因为此产业对制造要求极高，飞机之间的零部件数量较多，并且许多零件尺寸较大，刚性很小，在进行装置过程中容易受损变形，为了满足飞机产品的高精度要求，这中间也就需要标准数字化工装来进行信息之间的协调与控制。

在航空领域多采用工装数字化技术中的柔性装配工装技术，这项技术已经得到国内外大多数航空企业的关注与使用。柔性工装技术一般具有柔性化、数字化以及模块化和自动化的特点。柔性化可以使得工装具有使得产品进行快速重构的过程，这也一套工装也就可以应用于多种产品之中，这个也就是柔性工装最主要的特点。数字化则表现在进行产品制造、设计过程中均采用数字化模式进行。模块化则是指工装在硬件上具有模块化结构的特点，这个特点也可以体现工装的柔性，进而对各个模块进行重构。模块之间可以自动重组调整也体现了柔性工装的自动化特点。柔性工装虽然是一种柔性可重复利用的工装，但其本质决定了必须有足够的结构强度和结构刚度来保证其定位准确度；同时，柔性工装要实现其柔，使得其结构较一般刚性工装复杂。因此，针对柔性工装特点的结构优化设计技术是柔性工装设计的一项重要技术。

工装数字化在功能方面是非常全面的，并且形式也是多种多样的，能够充分满足制造业的需求[3]。单就柔性工装而言，就很很多种构成模式。例如：1、多点阵真空吸盘式柔性工装。这种形式的工装是模块化单元为带真空吸盘的立柱式单元，并且具有3个方向运动度，通过整体控制系统可以进行自动调形。2、行列式结构柔性工装。行列式结构柔性工装是一种由多个行列式排列的立柱单元构成的工装，各立柱单元为模块化结构，独立分散排列，每个立柱单元上装有夹持单元，夹持单元一般具有3自由度的运动调整能力，从而可通过调整各立柱单元上多个夹持单元排列分布，来实现对不同飞机零件的装配。

结语：综上所述工装数字化制造技术对于制造企业而言是一项非常重要的技术，在功能方面也非常全面实用，不仅能够满足企业的需求同时也能够满足市场的需求，具有非常好的前景。

参考文献：

[1]栾合俊.先进模具数字化制造技术及其在航空航天领域的应用[J]. 航空制造技术. 2009(20)

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中图分类号：G642

摘要：针对我国制造业信息化领域和山西转型跨越发展急需的信息化工程技术人才的培养问题，提出一种侧重于制造业信息化不同层次人才需求的专业群人才培养模式，将太原科技大学计算机学院建设的4个专业构建成一个信息化人才培养专业群，通过构建不同的课程教学体系和实践教学体系实现专业群共性知识的联合教学和特色化专业知识的分布教学。

关键词：制造业信息化；专业群；人才培养；层次化培养体系

0 引言

在我国，制造业作为支柱产业之一，在国民经济中占有十分重要的地位。随着现代科技的迅速发展和企业全球化趋势的进一步扩大，’制造业面临着产业结构调整、产业转移步伐加快、国际市场竞争更加激烈的局面。目前，我国已成为全球的制造业大国，但还远不是制造业强国，特别是装备制造业发展严重滞后。中国的制造业大部分是发达国家制造业转移的结果，劳动密集型居多，有自主知识产权的先进制造企业较少。另外，制造企业的信息化程度偏低，许多企业仅仅实现了“甩图版”工程，无法实现资金流、信息流、物资流的高效运行和科学管理，在产品数字化设计、数字化制造、企业数字化管理以及信息化网络环境支撑平台建设方面还存在诸多问题，无法适应国家“两化融合”的战略发展需求。究其原因，除了制造企业产品创新设计能力较弱外，制造业信息化的水平与发达国家相比还存在较大差距，从事制造业信息化所需的软硬件开发与服务的人才严重缺失。

制造业信息化是企业实现产品设计创新、制造模式创新和经营管理方式创新的重要手段，是打造优势产业链、提升中小企业集群竞争力的有效工具，是制造业发展的必由之路，是全面贯彻党的十六大关于“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，信息化和工业化相互融合”精神，推动科技与经济结合的一项重大战略举措。从制造业生产过程的自动化和生产管理的信息化需求来看，制造业信息化技术包括信息化支撑环境技术、数字化设计技术、数字化管理技术、数字化制造技术等4个重要技术领域，其中数字化制造技术又分为制造装备数字化和生产流程数字化两个方面。制造业信息化软硬件开发、设计与服务人才培养涉及众多的学科专业，但是其人才培养的核心专业集中在计算机科学与技术类学科中。2012年，教育部提出了新的学科专业设置目录，其中计算机科学与技术类学科中包含了制造业信息化人才培养的计算机科学与技术、网络工程、软件工程以及物联网工程等专业。

基于上述分析，笔者以太原科技大学计算机学院课程群建设为例，研究面向制造业信息化的专业群人才培养体系建设问题。学院按照面向制造业信息化领域各层次技术人才培养目标，依托太原科技大学计算机学院所承办的计算机科学与技术专业、网络工程专业、信息管理与信息系统专业以及软件工程专业，构建具有装备制造业信息化特色的人才培养专业群。在打通大学科同类基础和专业基础课程的前提下，学院确定网络工程专业培养面向制造业信息化领域的网络支撑环境技术方面的工程技术人才；计算机科学技术专业培养面向装备制造业信息化领域的嵌入式系统方面的工程技术人才；信息管理与信息系统专业培养面向装备制造业信息化领域的生产管理自动化方面的工程技术人才；软件工程专业的计算机辅助设计与工业控制应用软件方向，培养数字化设计技术方面的工程技术人才。该研究，为我国制造业信息化领域培养具有行业特色的高级信息化工程技术人才，提供了一种专业群的人才培养体系和方法。

1 培养目标定位

依托太原科技大学在我国重型机械和重大技术装备领域的行业优势，面向装备制造业信息化和山西省地方经济建设的需求，适应国家“以信息化带动工业化、信息化与工业化相融合”的战略发展，计算机学院努力寻找为我国制造业信息化领域和山西地方经济发展培养信息化高级工程技术人才的专业群人才培养目标定位。

1）专业群建设目标定位。

面向制造业信息化领域的专业群建设是为我国制造业信息化领域培养网络化支撑环境技术、数字化管理技术、数字化制造技术以及数字化设计技术方面的高级信息化工程技术人才。整个专业群由计算机科学与技术、网络工程、软件工程、信息管理与信息系统4个本科专业构成，每个专业突出其在制造业信息化领域不同层次人才培养特色，以实现面向制造业信息化领域所需的软硬件系统开发、设计与服务等不同层次人才的专业群培养目标。

2）专业群建设的服务面向对象定位。

根据我国制造业信息化领域和山西转型跨越发展对制造业信息化人才的需求，依托太原科技大学在重型机械和重大技术装备领域的人才培养优势，紧密结合我校计算机科学与技术国家级特色专业的建设成果，坚持以培养学生的创新精神和实践能力为重点，培养面向制造业信息化领域和山西转型跨越发展急需的制造业信息化高级工程技术人才。

3）专业群建设人才培养观念定位。

把握21世纪工程教育理念，突出创新精神和实践能力的培养，以行业需求为导向，在注重对学生专业知识与工程技术培养训练的同时，培养他们崇尚学术、追求真理、弘扬理性的学术精神，严谨求实、开拓创新、兼收并蓄的治学态度和诚信敬业、吃苦耐劳、踏实肯干的工作作风，突出“行业特色明显、专业基础厚重、实践技能突出、素质教育鲜明”的专业群人才培养特色。

2 人才培养课程教学体系的建立

在制定专业群相关专业培养方案时，学院通过走访实施信息化的装备制造企业和制造业信息化软硬件集成开发企业，确定从事制造业信息化软硬件系统开发、设计与服务人才所需的知识结构、工程技术和业务能力，并以此为指导，制定专业群相关专业的人才培养方案。该方案在保证通识课程和学科大类基础课统一的前提下，通过相应的专业课程和专业选修课程来培养装备制造业信息化不同层面的信息技术人才。

1）专业群共有知识体系的基础课程平台构建。

制造业信息化专业群共有知识体系是制造业信息化领域不同层次人才培养必须掌握和具备的基础课程。专业群学科基础课程平台分为通识基础、公共基础和大类基础3个部分：通识基础课程主要包括大学英语、政治理论、思想修养、大学体育等课程；公共基础主要包括高等数学、大学物理、线性代数、概率统计、离散数学、计算方法等课程；大类基础主要包括计算机集成制造系统导论、计算机科学导论、高级语言程序设计、算法与数据结构、数据库系统原理、计算机组织与结构、计算机网络、操作系统、软件工程等课程。

2）专业群特色化专业课程平台构建。

根据专业群在制造业信息化领域不同层次的人才培养需求，学院将计算机科学与技术专业确定为制造业信息化领域嵌入式系统方向与计算机控制方向的特色化人才培养专业，将信息管理与信息系统专业定位为制造业信息化领域生产管理自动化软件设计方向的特色化人才培养专业，将网络工程专业定位为制造业信息化领域网络集成与架构方向的特色化人才培养专业，将软件工程专业的计算机辅助设计确定为制造业信息化领域数字化设计方向的特色化人才培养专业，并根据各专业的人才培养特色，构建其专业课程平台。

计算机科学与技术专业的专业课平台包括专业课程与特色课程两大类。专业课程主要包括模拟电子技术、数字电子技术、电路与系统、数字逻辑、数字信号处理、嵌入式系统软件设计、基于Web的面向对象编程技术等；特色化课程主要包括工业控制网络、工业组态软件设计、PLC编程与控制、微机接口技术、计算机控制技术，嵌入式系统硬件设计、嵌入式系统软件设计、Web系统与技术等课程。

信息管理与信息系统专业主要培养掌握现代信息管理学基础和计算机信息系统开发技术，具有生产管理信息化系统分析、设计、集成、管理与维护能力的高级工程技术人才，其专业课平台主要包括信息管理课程和信息系统开发课程两类。信息管理课程主要包括信息管理学、管理统计学、西方经济学、运筹学、管理信息系统等课程；信息系统开发课程主要包括软件分析与建模技术、电子商务战略结构与设计、企业资源计划ERP、物流与供应链管理SCM、客户关系管理CRM、企业资产管理EAM、知识工程与专家系统、Web系统与技术等。

网络工程专业主要面向制造业信息化领域的信息基础设施的规划集成和运维管理，培养具有计算机网络系统规划、设计、组织、管理与维护以及计算机网络应用系统架构、设计、开发、集成与项目管理方面的高级工程技术人才，其专业课平台包括TCP/IP设计与实现、计算机网络工程、计算机网络布线、计算机网络的集成与管理、信息保障与网络安全、计算机网络设备的配置与管理、无线传感器网络、无线网络与移动计算、数据存储网络、Web系统与技术、工程项目管理等课程。

软件工程计算机辅助设计方向主要培养数字化设计方面的高级工程技术人才。本专业方向开设软件设计与体系结构、软件测试与分析、软件需求工程、人机交互技术、CAD软件开发与设计、计算机辅助工程、数字化协同与网络交互设计、先进制造技术等。

3 实践教学体系的建立

专业群的实践教学体系主要包括课程设计、毕业设计、综合实验周、制造业信息化不同层次逆向工程案例分析、生产实习和毕业实习等环节。

专业群中每个专业的校内实习实训环节包括3个课程设计和3个综合实验周。计算机科学与技术专业实践教学包括高级语言程序开发课程设计、软件工程课程设计、计算机组织与结构课程设计、数字系统综合实验周、计算机网络综合实验周、嵌入式系统综合实验周。信息管理与信息系统专业包括高级语言开发课程设计、数据库系统课程设计、企业资源计划课程设计、软件建模与架构综合实验周、信息系统分析与设计综合实验周、Web系统与技术综合实验周。网络工程专业实践教学环节包括高级语言程序开发课程设计、网络通信与协议分析课程设计、计算机组织与结构课程设计、数字系统综合实验周、网络工程综合实验周、网络集成与配置综合实验周。软件工程专业由校外联合培养单位完成不同方向的专业综合设计。所有专业群实践教学环节的选题都紧密围绕制造业信息化领域的内容进行设计。在教学方法上，我们采取送出去和请进来的策略，将学生4年中的一些课程设计、综合实验以及毕业设计等教学实践环节放在企业完成或者聘请企业工程技术人员来学校指导。

制造业信息化不同层次逆向工程案例分析课程在课程体系中单独设置，由具有实际工程经验的教师或聘请制造业信息化领域的工程技术人员担任。同时，按照专业群4个专业特色人才培养的需求，依托学校在重大技术装备制造领域的行业优势，充分借助学校产学研联盟企业的资源优势，有计划地建设适合于专业特色方向的实习基地。学院通过与那些在企业资源计划（ERP）、企业资产管理（EAM）开发与应用等生产管理信息化水平较高的企业联手，建立有利于学生在业务流程分析、系统规划设计与软件开发设计方面提升实践水平的数字化管理技术实习基地。同时，我们还与那些在生产过程控制与企业基础自动化开发与应用领域具有较高水平的企业联合，建立数字化制造技术方向的实习基地。

4 专业群师资队伍建设

在教学实践过程中，学院以学历教育、技术培训和科学研究等不同方式，积极推进专业群师资队伍建设，努力打造一批具有装备制造业信息化领域教学科研背景的师资队伍。面向装备制造业信息化领域的特色人才培养，对师资水平的要求非常高，要想高水平地完成一门课程的教学，不仅需要教师有扎实的理论基础，更要掌握先进的工程技术。所以，本专业积极鼓励教师攻读制造业信息化方向的博士学位，同时积极推进在职教师工程技术培训制度，并鼓励他们通过在制造业信息化开发与应用领域挂职锻炼、参加专业培训机构的技术培训以及在制造企业技术研发中心进行项目合作等形式，来提高专业教师的工程技术水平。

5 结语

学院将计算机科学与技术专业、信息管理与信息系统专业、网络工程专业和软件工程专业组合为一个专业群，面向制造业信息化不同层次的人才培养需求，构建了相应的特色化人才培养体系。通过教学实践，不同专业在实现共同知识课程平台教学的基础上，突出不同面向的特色化专业课程设置与教学的人才培养模式，有利于制造业信息化领域的特色人才培养。这种教学模式的改革，可以有效解决同一类专业的同质化教育问题，也可以很好地形成面向同一领域的特色化人才培养方案。

参考文献：

[1]国家自然科学基金委员会工程与材料学部.机械工程学科发展战略研究报告（2011—2020）[M].北京：科学出版社，2010。

篇10

随着中国制造业信息化进程的不断加快，数字化技术在产品创新中的作用凸显。中国航天科技集团总工程师杨海成讲述了三维技术发展的新内涵，杨海成告诉记者，三维技术已经成为当前推动制造业信息化发展，推动两化融合的一个最重要、最核心的高技术的支撑和应用。在推动两化融合过程中，应该强调用数字化的设计和制造技术来促进企业的设计革命。

从产品设计向服务运行延伸

三维CAD技术在当代工业和制造业的发展中，得到了广泛的应用，是技术集成应用的现代高科技的产品设计制造技术。在航天工业的研发、生产、制造、实验，运营乃至产品全生命周期的过程中得到了贯通和广泛应用。特别是在载人航天的火箭的设计制造，飞船的设计制造中，得到了关键的重要应用。

杨海成说，火箭、卫星、飞船等都是高技术集成的装备产品，航天装备的结构复杂，零部件组建众多，相互之间的功能上和性能上的集成，也反映了现代高技术装备的特点，必须要用现代三维的数字化技术来进行产品的设计和定义，来充分评估产品的功能性。只有使用三维技术才能完整表达产品的各个零部件的功能，性能、结构状态，才能进行产品功能性能在制造之前的各种优化、仿真、试验。例如在产品定义阶段进行设计性能分析仿真，包括产品的技术状态管理、产品数据有效的组织管理等方面都是以三维数据、三维模型的形式进行管理。

在制造阶段，设计的数据，可以通过三维技术直接打通到制造的各个环节中去。把一个设计模型变成可制造的模型，需要进行三维的工艺设计，把制造的三维数据传递到现代的数控、机床，数控设备上进行加工生产实验，都需要用到三维制造技术。

产品在装配阶段，可以先用计算机三维模型进行预装配，使得装配的顺序、装配过程中的不协调环节，都能够充分的展现出来，能够做到产品装配完全逼真的三维在线展示。工人可以按照三维的装配工艺要求，按照装配的指令，完成整个零件的装配过程。到了实验环节，三维的数据、产品模型要与一系列性能数据进行比对，来确定产品的功能性是否满足实际工程的要求。

在杨海成看来，三维技术的应用已经从最初的卫星和飞船产品的设计，延伸到为产品在天空上运行提供支持服务。三维技术对整个的航天产品的功能、性能以及制造水平，运营状态，进行全面数字化定义、仿真优化的主要支撑工艺，起到核心的作用。

不仅如此，在我国由制造大国走向制造强国的过程中，在制造业信息化科技工程与两化融合中，三维CAD技术的应用发展起到非常重要的作用。

促进“两化融合”的重要支撑

我国当前在推动着信息化与工业化融合，特别是科技部以高技术为旗帜，推动制造业信息化如火如荼的进行。近二十年来，从“八五”、“九五”、“十五”到“十一五”，信息技术正在不断的发展，不断的向前迈进。在“八五”时期，国务委员宋健提出了“甩图板”工程，用电子图板代替原来手工的画图图板，这是一场二维CAD产业革命。

经过近二十年的发展，特别是现在的制造业信息化和两化融合，企业的产品设计到生产制造，已经开始由二维、二维半开始走向三维产品设计，开始用三维的方式来定义产品，来制造和销售产品。三维CAD技术的应用已经渗透到从产品设计到生产制造到产品的实验验证，一直到产品投入市场使用的环节中。可以说，三维CAD正在酝酿着更大的提升。

“三维技术已经成为当前推动制造业信息化发展，推动两化融合的一个最重要、最核心的高技术的支撑和应用。”杨海成表示，真正以三维技术为支撑的现代制造业的设计制造管理，更能本质性体现现代工业的一种从传统的以工程图纸定义产品的模式，迈到以三维模型定义的现代的、新型的工业产品定义模式，三维CAD应用是一场巨大的提升。它把传统的几百年来，工程师以工程图纸语言表达的产品设计制造，提升到了以数字化定义的模型、以真正的三维样机的模型来贯穿整个设计的过程。

所以，杨海成强调，在推动两化融合过程当中，要强调用数字化的设计和制造技术来促进企业的设计革命，制造提升，工业的转型升级。在制造业信息化发展中，强调使用三维技术实现设计制造的集成和并行，来缩短产品的设计和周期。而且通过三维和无纸化的设计制造方式，使得工业的现代化水平提升到与当代国际上一流产品设计的层次上。

支撑企业向服务型制造转型

现代服务业已经成为我国国民经济的重要产业和经济发展的一个重要增长点，并成为新技术的一个重要的促进者。过去传统制造业以产品的设计和制造为主，把设计图纸或生产的产品销售给用户。所以，长期以来，我国传统制造业是以产品生产和销售为主的。

杨海成表示，我国制造业企业在信息化技术的支撑下，特别是在数字化设计和制造，三维设计制造等技术的支撑下，正在由生产型制造向服务型制造转型，即：向制造服务转型。通过从生产型制造向服务型制造转型，可以使企业不仅仅获取的产品生产的价值和销售价值，也能够获得产品服务所带来的附加值和价值链的高端。

产品从研发、设计到生产、制造，到销售、使用、服务，是一个覆盖产品全生命周期的价值链环节。对于制造业来讲，要由过去所谓的只关注生产制造的低价值的苦笑曲线，到关注高价值的微笑曲线，向全价值链服务型制造扩充，这是制造业由低端向高端发展的一个必然趋势和规律，也是现代制造业和服务业结合的必然。现在可以看到，很多企业已经开始不仅是关注产品的设计制造，更关注产品的使用和服务。比如海尔，海尔的服务比其产品本身所创造的价值还要高。