浅谈数字化制造技术的发展及应用*钟明灯张颜艳(闽南理工学院,福建石狮 362700)摘要:数字化制造技术作为一项专业技术,与传统的制造业有很大的不同,能极大地提升企业的创新能力。

文中从数字化制造技术的定义出发,分析了数字化制造技术国内外的研究现状,阐明了数字化制造技术的关键技术和核心技术,最后对数字化制造技术应用进行实例展示。

关键词:数字化制造技术;关键技术;核心技术;应用实例中图分类号:TH164 文献标识码:A 文章编号:1672-4801(2012)06-169-03数字化时代来临的标志是信息技术的越来越普及,现在信息技术应用于我们生活的方方面面,特别是在智能领域的应用越来越多。

数字化技术是软件和智能技术的基础,是高科技公司赖以生存的核心技术。

先进制造技术的应用,拓展了许多制造的新方法和新工艺。

数字化技术和先进制造技术的结合,给中国的制造业带来巨大的冲击,前景无限光明。

本文从数字化制造技术的定义出发,分析了数字化制造技术国内外的研究现状。

制造装备､电子制造装备､军工制造装备､轻工制造装备等等;3) 管理数字化。

制造､工程､用户和供应商的集成。

2 国内外数字化制造相关技术的应用现状[2~4]最早开始应用数字化制造技术是美国,19世纪50年代,MIT发明了NC 机床和CAM处理系统APT系统,K&T公司研制成功了带ATC的加工中心和UT公司研制成功了带自动换刀方式的世界上第一台加工中心。

60､70年代,CAD软件(二维绘图和三维造型)的出现和FMS(柔性化制造系统)系统的出现,以及CAD/CAM系统的发展。

进入80年代,出现了CIMS(计算机集成制造系统),使波音公司的飞机在设计､制造和管理的时间由原先的八年缩短到三年。

从80年代末期到现在,出现了在机械､航空航天､汽车､造船等领域广泛应用的CAD/CAM一体化三维软件(包括现在所熟知的软件:CATIA,I-DEAS,Por/E,MASTERCAM,等等)。

90年代发展起来的RP(快速成型技术),可以对产品进行快速评价､修改及功能试验,有效地缩短了开发产品的时间。

数字化制造技术不断发展,造成了现代制造业的繁荣。

伴随着2008年经济危机的余波,我国制造业面临巨大的挑战,数字化将是其中一个重要的突破口。

曾经人是作为制造业的主导因素,而在未来信息化将成为制造业的决定因素。

从图1中可以看出进入信息时代后,信息在制造过程中所起的作用非常巨大。

由于支撑数字化制造技术的软硬件主要来源于美国､欧洲和日本,与国外相比,国内在数字化制1 数字化制造技术的定义相对于传统的制造业,有人会把它和先进制造业相混淆,认为数字化制造就是NC(数控)或CNC(计算机数控),更有甚者,有人会说数字化制造就是CAD(计算机辅助设计)/CAM(计算机辅助制造)的集成､FMS(柔性化制造系统)､CIMS(计算机集成制造系统)等等。

数字化制造的术语性定义:数字化制造就是指在虚拟现实､计算机网络､快速原型､数据库和多媒体等支撑技术的支持下,根据用户的需求,迅速收集资源信息,对产品信息､工艺信息和资源信息进行分析､规划和重组, 实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造,进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程[1]。

从数字化制造的术语性定义中,可以发现,数字化制造定义的内涵包括以下三方面:1) 设计数字化。

在虚拟环境中,可以实现装配过程仿真,数字预装配,CAM,以及结构分析､管路分析､强度分析等等;2) 制造装备数字化。

成套装备的集成,包括数字化创新设计､数字化工艺､数字化特种控制和数字化检测,主要应用的领域有:汽车制造装备､船舶*福建省教育厅基金项目(JB11207)作者简介:钟明灯(1982-),男,助教,研究方向:机构学及机械传动,模具CAD设计｡航天数字化集成制造技术实践中国航天科工集团谈凤奎数字化在改变着世界，也在改变着传统航天科研生产模式。

数字化建设是加快实现我国航天工业产业化和现代化的必然选择。

信息技术、自动化技术、现代管理技术与先进制造技术的结合，为中国航天从以粗放式管理为特征的“机械航天”向以集成化、数字化、网络化为特征的“数字航天”的转变，全面提升中国航天的工业化水平和国际竞争能力提供了重要支撑条件谈凤奎：研究员。

１９６６年毕业于上海科技大学工程力学系，长期战斗在航天科研工作第一线，１９９０年任航天二院副院长、总工艺师、重点型号总指挥，现任航天科工集团公司总工艺师、总质量师、科技委常委、工艺专家组组长、质量可靠性专家组组长、质量可靠性标准化委员会主任委员、航天科工集团公司信息化专家组副组长。

兼任国防科工委标准化技术委员会质量管理标准化专业委员会理事，总装备部先进制造技术专业组副组长。

主持和参加的多项科研项目获国防科技进步一等奖、二等奖，在国防先进制造技术领域中有相当知名度高新技术。

２１世纪的竞争，主要是以信息技术为核心的高新技术产业的竞争，信息化程度将成为衡量国家和地区发展水平的重要标志，成为世界经济结构调整和带动制造业优化升级的推动力量。

信息化是加快实现我国工业化和现代化的必然选择。

我国国防和军队现代化实行“三步走”的战略，要求国防科技工业建立基于信息技术的研制生产系统以及军工快速响应技术体系，构筑以数字化为主导的军工制造业，指出信息化技术是提高武器装备研制能力、实现科技强军的重要手段。

航天科技工业是军工制造业的重要组成部分，担负着武器装备研制生产和参与国民经济建设的双重历史使命。

当前，加强航空科技工业基础能力建设，既是国防军工企业的首要任务，更是航天科技工业的首要任务。

发展航天信息化工程，实现航天科技工业的跨越式发展１航天信息化建设的重要性（１）航天信息化是科学技术发展的必然趋势。

航天技术集成了系统总体、导弹总体、精确制导、目标特性、先进制造、电子信息、自动控制、现代管理等多项高新技术，要加强和提升航天技术的基础能力，能够同时调控物流、资金流、信息流和知识流，从而有效地提高劳动生产率，改进产品质量，降低生产成本，加快企业对市场的响应速度，大幅度增强企业的竞争２０世纪中叶，以计算机技术应用力，必须实现航天信息化，因为信息化已经成为当今世界高科技企业发展的主要趋势。

（２）航天信息化是适应新军事变革的迫切需要。

２０世纪后期开始的世界新军事变革呈现出强劲的发展势头。

信息化是这场变革的基本特征，伴随着信息化战争和数字化战场的形成，武器装备开始从机械化向数字化跃升。

要以科学发展观为指导，构筑以数字化为主导的航天工业，为国防现代化提供强大的后盾，迎接新军事变革的挑战。

维护国家安全的历史使命，加速航天工业数字化建设的必要性更为突出。

（１）外部环境不断变化的需要。

从型号研制生产看，两个集团承担着国防工业武器装备的研制生产层次多，产品研制成本高，型号生产效率低的突出问题还没有根本解决。

管理体制、运行机制均不适应现代企业管理的要求，亟需以信息化促进企业经营管理的变革、以数字化技术开任务。

这些武器装备的主要特点是：展产品设计、制造、生产、试验和管轻量化、小型化、精确化、信息化、理，整合研制生产资源，全面提升中集成化、高可靠、低成本。

尤其是近国航天的综合素质与核心竞争力。

几年，型号批生产任务增加。

要完成（４）建立创新体系的需要。

繁重的科研生产任务，必须改变当前的科研生产管理模式，加快数字化建设进程。

（２）实现我国国防和军队现代化以数字化技术带动系统设计、研制生产、试验验证、经营管理，用系统集成的观念开展管理创新、方法创新、技术创新、制度创新，是生产关系的一次革命。

建立创新体系，将先进管理思想融入其中，可以变革阻碍生产力发展的旧体制、旧机制，促进科研生产资源能力整体效能的有效发挥，保持中国航天可持续发展。

其中，复杂系统集成制造的理念、方法、技术与体系将是构筑航天创新体系的重要组成部分。

复杂系统信息化的实施为建立航天创新体系带来了契机。

（５）加速推进数字化建设与应用的需要。

进一步加强对中国航天信息化（３）航天信息化是增强企业国“三步走”战略的需要。

际竞争力的技术基础。

完成武器装备机械化和信息化经济全球化和科技一体化进程的双重历史任务，要求中国航天建立的加快，使得具有高科技战略产业特武器装备快速响应科研体系和制造点的航天工业面临空前激烈的外部竞争环境，民用主导产品也同样面临严峻挑战。

其核心竞争力主要体现在研发能力、研制周期、制造成本、产品质量和优质服务几个方面。

２航天信息化数字化建设的必要性中国航天两个集团公司是国家大型骨干军工企业，是我国武器装备研制的生产基地，也是实施信息化建设的重点企业。

由于中国航天肩负着生产系统，进行业务流程再造，构筑以信息化为主导的科研生产体系，快速、优质、低成本地生产满足国家需要的武器装备，是提高武器装备研制能力，实现科技强军的重要手段。

（３）中国航天自身发展的需要。

中国航天两个集团公司一方面承接了原航天总公司的型号研制生产任务；另一方面，虽然型号在不断发展，建设的投入，实现型号产品的集成但是企业经济负担重，科研生产管理化、网络化、协同化、智能化、柔性化的设计、生产、试验与管理和数字化技术的广泛应用，不断应用层机械系统电子系统软件系统控制／总体管理／ＥＲＰ／（ＣＡＸ／ＤＦＸ）（ＣＡＸ／ＤＦＸ）（ＣＡＸ）（ＣＡＸ）ＣＲＭ／ＳＣＭ试验（ＣＡＴ）制造自动化系统应用支撑工具层满足对军方的供给需求。

同时通过复杂系统数字化工程的实施为信息化提供技术基础、体系框架和应用示范，带动和加速国防工业及其他行业的信息化建设。

虚拟样机设计领域框架经营管理领域框架试验领域框架制造领域框架集成框架层当前型号研制生产存在的主要问题（１）型号研制周期长。

目前型号一个批次研制周期大约为２年，一个型号定型大约需要１０～１２年。

新一代型号研制要求５～６年定型。

因而，目前型号研制周期与军方要求相距基远，难以满足军方对武器２００５年第１１期航空制造技术网络、数据库操作系统、计算机硬件复杂产品（系统）集成制造系统系统集成平台装备的需求。

数字化集成制造技术研究项目有十多取得良好的效果。

（２）设计更改频繁，难以快速反应。

完成一种型号研制一般需经历４～５个批次。

由于研制阶段状态的变化，每一批次会有不同程度的设计更改。

一旦有设计更改，工装和工艺也要更改。

工装重新投产，工艺重新编制，工艺准备工作量增大，生产准备周期延长，致使研制生产难以快速反应。

（３）产品质量控制难。

航天型号产品一般系统复杂，关键零部件加工要素多，空间尺寸基准项，覆盖航天两大集团，包括关键零（３）综合设计技术和集成制造得部件柔性设计制造一体化系统研究、到应用。

动力系统集成制造系统研究、制导系以重大型号中的关键零部件为统柔性制造单元和工艺集成研究、系应用背景，开展了全数字异地设计技统优化设计、复杂产品虚拟样机技术和具有自主知识产权软件开发研究等项目。