二、数字化制造的内涵
数字化制造理论技术与环境基础
数字化制造基础技术：建模技术、仿真技术、优化 技术、模块化技术、集成技术的概念、原理与方法
数字化制造基础环境：基础软硬件、基础网络技术、 数据库的设计与构建技术、安全技术体系与机制、 标准体系
制造理念与制造模式：计算机集成制造、并行工程、 精益生产、敏捷制造、智能制造及大批量制造
适应“多品种、小批量、更新快、个性化”的制造业时代
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
一、现代制造业的发展趋势
虚拟化
利用计算机三维建模、仿真和虚拟显示技术，在计算 机上模拟出产品的整个设计制造过程
虚拟设计 虚拟加工 虚拟装配 虚拟调度 虚拟测试 产品全过程的综合优化评价，增强制造过程各层次的决策与控制
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三、数字化设计-产品设计的重要性
对产品上市周期的重要性
二、数字化设计与制造的内涵
数字化制造集成与协同
企业坐标 管理 ERP
买方交易
SCM 价值链坐标 供应商
PDM
C3P 产品开发
MES 生产
产品-服务坐标
PLM
卖方交易
CRM 客户
2012/9/21
一、现代制造业的发展趋势
例子3： JSF
Honeywell
Fort Worth
Marietta
Palmdale Pt. Muga
CAD
CAE
CAM
美国 空军
MRP
MRO
1.建立全球30个国家50家公司 参与研发的数字化协同平台
2.无缝连接、紧密配合的全球 虚拟企业和产业链
3.实现了以数字化技术为研制 基础的三种变型、四个军种的 飞机设计与制造
设计生产到管理的全数字化
信息流，使飞机从立项到首
架交付只化了四年半时间， 比B－757和B－767的9到10年 缩短了一半，交货期也从18 个月缩短到12个月。
Boeing777是数字化设计与制造的典范 研发周期缩短40%，工程返工减少50%
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劳力成本
8
42
制造返工
6
58
件数量、节省组装 时间，空调室外机
重量
6
装配工具
5
31 69
的零部件数由1997
零件成本
3
56
年的96种减少到61
单件零件 材料成本 加工步数 供应商数目 装配废品 年节约成本
3 3
57 37
种。由此，生产线
3
45
速度由过去的75秒
3 3
55 68
组装1台加快到30秒
6
$1,283,000
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8
四、数字化设计-产品设计模式
DFX: Design for X DFR:回收
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四、数字化设计-产品设计模式
模块化是大批量定制的基础
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
物流交易
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
三、数字化设计-产品设计的重要性
对产品成本的影响
2012/9/21
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
6
三、数字化设计-产品设计的重要性
四、数字化设计-产品设计模式
模块化技术
模块化设计、模块化制造工艺、模块化制造系统
2012/9/21
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
虚拟制 造仿真
制造过 程管理
智能计 划调度
质量控 制技术
物料管 理技术
制造执行系统（MES）
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
二、数字化设计与制造的内涵
数字化管理能力平台
目标
促进管理手段的科学化与现代化
功能
经营决策 计划管理
各项业务统筹管理 物流控制
快速组织 协同作业
企 业 门 户
Portal
2012/9/21
一、现代制造业的发展趋势
智能化
自感知 自学习 自决策 自修复
减少人对制造过程的干预和交互
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
一、现代制造业的发展趋势
例子1： 美国波音公司B－777飞机研 制采用数字化设计与制造技 术（数字化产品定义DPD、 数字化预装配DPA和并行设 计CE），在世界上第一个实 现了无图纸设计，打通了从
构建产品研制的数字化试验测试 能力平台，减少物理试验次数， 缩短试验周期
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
二、数字化设计与制造的内涵
数字化制造系统与能力平台
目标 产品 功能 集成 支撑
提高快速响应制造能力和多品种变批量生产能力 主导产品…
制造工 艺准备
制造数据管理、制造过程控制、质量控制
供应商
效益 : - 减少产品投放市场时间 40% - 减少废品和返工 80% - 缩短产品开发周期 50% - 减少工程更改、提高产品质量 10倍
分析
供应商
时间
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
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数字化制造 体系与技术集成
习俊通 上海交通大学CIM研究所
2012-09-21
一、现代制造业的发展趋势
大量生产方式 机械化自动化 常规制造技术 单项技术应用 资源不可再生 物质转换功能
大量定制方式 智能化网络化 极限制造技术 全面技术集成 资源循环利用 知识参与增值
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TRW
设计
海军
Goodrich
项目
协同平台
需求
陆战队
SCM
SCM
+ 24 others
数据/BOM表
英国 国防部
CAD
CAE
CAM
诺斯罗普 格鲁门
英宇航
罗罗公司
其他28个国家 和地区
普惠公司
4.缩短研制周期50%，降低制造 成本50%
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光
磁
…
多学 科优化
产品数据管理（PDM/PLM）
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二、数字化设计与制造的内涵
数字化测试与评估
集成数字样机、虚拟验证、数字 化测试、虚拟试验与仿真技术
实现基于数字样机的功能与性能 试验、环境试验、综合研制、试 验数据挖掘
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
一、现代制造业的发展趋势
网络化－基于信息高速公路及集成基础设施支持下的新的制造模式
企业内（Intranet）部门间及过程间的集成
企业间（Internent）异地设计与制造
覆盖产品生命周期的各个环节（设计、制造、销售、维 护等）
最终形成企业主导 产品研制生产的新 型工业能力，提高 核心竞争力和可持 续发展能力
制 造 能 力 平 零件 台
试 验 能 力 虚拟设计 测试 综合优化 平 台
生产线 工具
生产管理 物料管理 装配
综合决策 供应链管理
管理能力平台
产品研制全生命周期管理
跨专业
跨学科
跨区域
跨组织
跨平台 协同研制
型号项目管理 质量控制
信息共享
制造结构上的分布行 组织上的动态可重构性
执行上的并行性
时间上的快速相应
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
2012/9/21
一、现代制造业的发展趋势
敏捷化
柔性化生产（设备、工艺、运行、系统） 快速的重组重构能力 快速集成制造能力（JIT、RPM） 企业业务流程再造
组装1台。
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
四、数字化设计-产品设计模式
DFX: Design for X DFA:装配
2012/9/21
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
四、数字化设计-产品设计模式
DFX: Design for X DFS:维护
对产品质量的影响
三、数字化设计-产品设计的重要性
错误的修正成本
2012/9/21
上海交通大学计算机集成制造研究所 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室
四、数字化设计-产品设计模式
并行工程
串行方式 并行方式 协同工作
市场
设计
分析
加工
维修
市场
设计
分析
供应商/合作伙伴
加工
维修
市场
设计
制造
维修
四、数字化设计-产品设计模式
DFX: Design for X DFA:装配
考虑到组装时间将
类别 零件数 装配时间