發(fā)布時間：2023-09-06 17:05:09
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的數(shù)字化設(shè)計和制造技術(shù)樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞 材料成型及控制工程專業(yè)；卓越工程師；數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)；教學(xué)體系
中圖分類號 G642.0
文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A
文章編號 1005-4634（2012）05-0073-04
隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)開始在模具制造業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用，并且已經(jīng)成功應(yīng)用到模具設(shè)計、分析、仿真、模擬以及制造的全過程，數(shù)字化已經(jīng)成為模具制造行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。因此眾多模具企業(yè)需要大量的數(shù)字化設(shè)計制造高技能人才。長江三角洲地區(qū)是我國模具行業(yè)最集中和發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，對模具高級工程人才的需求更加旺盛，培養(yǎng)符合企業(yè)需求的大批具有創(chuàng)新精神的模具卓越高級工程師，既是學(xué)校自身發(fā)展的需要，也是高校的職責(zé)所在。
目前，國內(nèi)各院校成型專業(yè)技能人才的培養(yǎng)與企業(yè)要求不能達(dá)到“零對接”。這主要表現(xiàn)在：課程體系與企業(yè)需要的數(shù)字化設(shè)計制造能力要求脫節(jié)；課程內(nèi)容陳舊，實踐環(huán)節(jié)薄弱。其結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生工程實踐能力和設(shè)計創(chuàng)新能力不強(qiáng)。
為了適應(yīng)設(shè)計制造領(lǐng)域快速發(fā)展的形勢和滿足社會對數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)人才的需求，按照國家“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的基本要求，南京工程學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)正在探索和研究新的培養(yǎng)模式，改革傳統(tǒng)的課程設(shè)置，對現(xiàn)有零散、重復(fù)交叉的數(shù)字化設(shè)計與制造課程進(jìn)行整合、補充和優(yōu)化，改革傳統(tǒng)的課程體系和教學(xué)方法，構(gòu)建卓越計劃背景下數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)教學(xué)體系，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)工程的應(yīng)用能力具有重要的意義。
1 材料成型及控制工程專業(yè)卓越工程師總體培養(yǎng)目標(biāo)
在對眾多模具企業(yè)進(jìn)行廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，參照其他高等院校本專業(yè)的培養(yǎng)計劃，結(jié)合南京工程學(xué)院的實際情況，制訂了新的成型專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)。新確定的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生掌握金屬塑性成形和高分子塑料成型以及現(xiàn)代模具設(shè)計與制造的基礎(chǔ)理論和工藝技術(shù)，具有應(yīng)用三維數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的模具設(shè)計、成型過程模擬分析、數(shù)控自動編程等基本技能，具備一定的材料性能及產(chǎn)品質(zhì)量檢測分析的能力，擅長模具設(shè)計制造與材料成型生產(chǎn)的技術(shù)管理，能夠在模具領(lǐng)域從事設(shè)計制造、技術(shù)開發(fā)及生產(chǎn)經(jīng)營管理的卓越模具工程師。
卓越計劃培養(yǎng)目標(biāo)下數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)教學(xué)不能只滿足于學(xué)生會使用造型軟件工具，還要使學(xué)生掌握必要的軟件開發(fā)原理、計算機(jī)與專業(yè)結(jié)合的切入點等必要的理論基礎(chǔ)，即在教學(xué)內(nèi)容灌輸上不但要做到“知其然”而且要“知其所以然”；數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)教學(xué)重點在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用三維數(shù)字化設(shè)計能力，完成產(chǎn)品的三維模具設(shè)計、成型過程CAE分析、模具型腔模擬加工等，使學(xué)生對材料成型CAD/CAPP/CAE/CAM一體化有一個系統(tǒng)的訓(xùn)練，并結(jié)合在企業(yè)的一年生產(chǎn)實踐，進(jìn)一步強(qiáng)化和鞏固課堂理論知識。
2 卓越計劃背景下數(shù)字化設(shè)計制造教學(xué)體系構(gòu)建
在卓越計劃總體培養(yǎng)目標(biāo)的指導(dǎo)下，結(jié)合本專業(yè)現(xiàn)有的軟硬件教學(xué)條件，建立實用性、可操作性強(qiáng)的數(shù)字化設(shè)計與制造能力教學(xué)培養(yǎng)體系（如圖1）。所構(gòu)建的教學(xué)體系決不是簡單地增加幾門軟件使用操作課程，也不是在原來的課程體系中再增加一系列獨立的、自成體系的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)類課程，而是必須明確在卓越計劃背景下以三維數(shù)字化設(shè)計制造能力為培養(yǎng)目標(biāo)，以CAD/CAPP/CAE/CAM一體化為理論教學(xué)主體，并與專業(yè)課程有一定的聯(lián)系，創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)上以模具數(shù)字化設(shè)計實訓(xùn)、課外創(chuàng)新活動為基礎(chǔ)，同時輔以Pro/E、UG等三維應(yīng)用軟件資格培訓(xùn)、模具卓越工程師培訓(xùn)等。通過改革傳統(tǒng)的教學(xué)體系和教學(xué)手段與方法，使得學(xué)生既擁有數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的應(yīng)用能力，又具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
在理論教學(xué)中注重文理滲透，拓寬基礎(chǔ)。夯實學(xué)生計算機(jī)應(yīng)用能力，注重分析研究模具專業(yè)技術(shù)的新發(fā)展，并以數(shù)字化技術(shù)為主線指導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容，將有關(guān)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)融于課程教學(xué)中，改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段，給予學(xué)生基本的創(chuàng)新理論與方法，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識與思維，發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。
3 卓越計劃背景下數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)課程體系配置
數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)課程涉及成型專業(yè)領(lǐng)域的模具CAD設(shè)計方法、成型工藝計算機(jī)輔助自動決策（CAPP）、成型過程模擬、最新成型加工方法等。隨著理論與信息化技術(shù)的快速發(fā)展和社會需求的不斷變化，數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)課程體系應(yīng)當(dāng)精選和改造傳統(tǒng)課程，充實、反映當(dāng)前科技成果的最新內(nèi)容（如圖2所示）。
模具工程基礎(chǔ)課程主要為后續(xù)課程打下一個基礎(chǔ)，如《CAPP概論》、《CAD/CAM技術(shù)》課程中會涉及到實用CAPP系統(tǒng)、模具CAD系統(tǒng)的開發(fā)，就需要學(xué)生掌握VB語言等計算機(jī)語言基礎(chǔ)。
數(shù)字化設(shè)計系列課程培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代模具設(shè)計理論與方法，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品（實物模型）的三維CAD造型、三維模具型腔的設(shè)計、工藝分析、成型過程模擬等，使數(shù)字化設(shè)計技術(shù)貫穿設(shè)計全過程。
模具設(shè)計與制造相輔相承，先進(jìn)的設(shè)計必須有先進(jìn)的制造技術(shù)來實現(xiàn)，數(shù)字化制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心。為此，在課程設(shè)置中，突出數(shù)字化制造技術(shù)，設(shè)置數(shù)字化制造系列課程，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)字化制造技術(shù)與方法解決產(chǎn)品的制造問題。
專業(yè)素質(zhì)拓展系列課程通過模具工程師理論基礎(chǔ)、模具設(shè)計選材與失效分析、壓鑄工藝與模具設(shè)計等專業(yè)素質(zhì)拓展課程的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步拓寬材料成型領(lǐng)域模具設(shè)計專業(yè)知識。
4 數(shù)字化設(shè)計與制造創(chuàng)新實踐教學(xué)
創(chuàng)新實踐教學(xué)是數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)培養(yǎng)中極為重要的組成部分，只有通過實踐才能更好地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識以及利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計的能力。創(chuàng)新實踐教學(xué)主要包括數(shù)字化設(shè)計與制造系列課程實驗、模具數(shù)字化設(shè)計制造實訓(xùn)、基于校企聯(lián)合的綜合型實踐教學(xué)以及課外科技活動等。
4.1數(shù)字化設(shè)計與制造系列課程實驗
數(shù)字化設(shè)計與制造系列課程實驗以工程為背景，密切聯(lián)系工程和圍繞工程進(jìn)行；針對傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容都被孤立地分散在各門專業(yè)課中、互不發(fā)生聯(lián)系的狀況，對實驗內(nèi)容進(jìn)行篩選和整合，實現(xiàn)專業(yè)課程實驗課的綜合化。以逆向工程課程為例，本課程實驗要求選取的實驗對象與后續(xù)模具數(shù)字化設(shè)計制造實訓(xùn)選取的實驗對象一致，以便實現(xiàn)CAD/CAPP/CAE/CAM一體化。
4.2模具數(shù)字化設(shè)計與制造實訓(xùn)
模具數(shù)字化設(shè)計與制造實訓(xùn)是以典型模具零件為工作任務(wù)進(jìn)行模塊化教學(xué)，主要流程為：用三維掃描儀（RE）對零件進(jìn)行掃描獲取零件的三維坐標(biāo)信息，在此基礎(chǔ)上完成對零件的三維CAD造型，并由零件的三維模型得到成型模具的三維型腔；根據(jù)模具結(jié)構(gòu)對成型過程進(jìn)行CAE模擬，模擬結(jié)果分析無問題后在計算機(jī)上使用軟件進(jìn)行模具型腔的模擬加工，生成相應(yīng)的加工數(shù)控代碼。利用數(shù)控機(jī)床所提供的通用標(biāo)準(zhǔn)接口將現(xiàn)代技術(shù)制造中心的多臺數(shù)控機(jī)床通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，組建成一個局域網(wǎng)；將該局域網(wǎng)與CAD/CAE/CAM試驗中心的局域網(wǎng)連接起來，使設(shè)計信息、工藝信息、加工信息及后置處理數(shù)據(jù)能及時地傳遞到制造單元，學(xué)生在CAD/CAE/CAM試驗中心進(jìn)行數(shù)控編程和仿真的數(shù)據(jù)也可直接傳送到機(jī)床上，這樣就構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境，減少了中間環(huán)節(jié)，增加了可靠性，并提高了工作效率，如表1所示。
4.3基于校企聯(lián)合的綜合型實踐教學(xué)
為了從根本上解決工程人才培養(yǎng)中工程教育不足和校企脫節(jié)的嚴(yán)重現(xiàn)象，“卓越計劃”建立了高校與企業(yè)優(yōu)勢互補、聯(lián)合培養(yǎng)人才的新模式，將學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)分為校內(nèi)學(xué)習(xí)（三年）和企業(yè)學(xué)習(xí)（一年）兩個階段。企業(yè)學(xué)習(xí)階段主要安排學(xué)生到企業(yè)完成的教學(xué)環(huán)節(jié)有：認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等。畢業(yè)設(shè)計要求結(jié)合企業(yè)實際項目進(jìn)行。企業(yè)學(xué)習(xí)階段重點強(qiáng)調(diào)學(xué)生數(shù)字化設(shè)計與制造能力的培養(yǎng)、訓(xùn)練和形成，以及工程創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。
4.4課外科技活動
在模具卓越人才的培養(yǎng)過程中，理論學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)，思維是關(guān)鍵，實踐是根本，三者必須緊密結(jié)合。在理論教學(xué)、實踐教學(xué)、課外培訓(xùn)等環(huán)節(jié)中，不僅要注重創(chuàng)新理論和方法的培養(yǎng)，還應(yīng)注重創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，開展豐富多彩的創(chuàng)新活動。通過開展學(xué)術(shù)講座、課外科技活動等創(chuàng)新活動，可以極大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)和實踐的積極性。可選擇的校內(nèi)科技活動項目包括：大學(xué)生科技創(chuàng)新、模具創(chuàng)新設(shè)計大賽、AutoCAD創(chuàng)意設(shè)計大賽、數(shù)控技能大賽等?？蛇x擇的校外競賽項目包括：挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生科技作品設(shè)計大賽、中國大學(xué)生創(chuàng)意創(chuàng)業(yè)大賽、3D數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽等。
5 教學(xué)體系實施的保障
5.1校企聯(lián)手打造高素質(zhì)的“雙師型”師資隊伍
師資隊伍建設(shè)是實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)和提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。積極組織“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的專任教師到企業(yè)參加實踐或參加項目研制開發(fā)，進(jìn)而提高教師的工程實踐能力。企業(yè)實習(xí)指導(dǎo)教師以生產(chǎn)一線的高級工程師為主；企業(yè)授課教師必須是在模具相關(guān)的企業(yè)工作三年以上，并具有一定的模具數(shù)字化設(shè)計與制造能力；企業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師必須要求是具有較深的工程實踐背景的企業(yè)高級工程師或中高層領(lǐng)導(dǎo)，且能全面、系統(tǒng)地掌握相應(yīng)的工程實踐環(huán)節(jié)。
5.2建立適應(yīng)卓越人才培養(yǎng)需要的校內(nèi)外實訓(xùn)基地
建立穩(wěn)定的、滿足教學(xué)需要的校內(nèi)外實踐教學(xué)基地，是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化設(shè)計與制造能力的重要保證。南京工程學(xué)院購進(jìn)了數(shù)控加工中心、線切割、電火花等一批先進(jìn)設(shè)備，還引進(jìn)了符合專業(yè)發(fā)展方向和相應(yīng)行業(yè)背景的企業(yè)，在學(xué)校營造必要的工程教學(xué)環(huán)境，將工程專業(yè)要素融入到平常理論學(xué)習(xí)和實踐教學(xué)當(dāng)中。
近年來南京工程學(xué)院先后與企業(yè)共建了“江蘇省模具工程技術(shù)研究中心”、南汽模具裝備有限公司國家級“工程實踐教育中心”、“江蘇小節(jié)距工業(yè)鏈條工程技術(shù)研究中心”、“鑄鍛技術(shù)工程技術(shù)研究中心”等。同時，學(xué)院還與昆山模具工業(yè)城、無錫模具廠、永儒塑膠有限公司等企業(yè)建立了穩(wěn)定的校外實習(xí)基地，營造了學(xué)生的實踐教學(xué)環(huán)境。
關(guān)鍵詞：數(shù)字化工廠；關(guān)鍵技術(shù)；制造數(shù)字化
數(shù)字化工廠是以制造產(chǎn)品和提供服務(wù)的企業(yè)為核心，由核心企業(yè)以及一切相關(guān)聯(lián)的成員構(gòu)成，使所有運營信息數(shù)字化的動態(tài)“組織”。通過數(shù)字化工廠信息系統(tǒng)有效地組織控制人流、物流、資金流和信息流，實現(xiàn)組織內(nèi)部所有成員之間的高度協(xié)作和資源共享，為客戶提供滿意的產(chǎn)品和服務(wù)。而數(shù)字化工廠工作流管理系統(tǒng)作為數(shù)字化工廠信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是協(xié)調(diào)數(shù)字化工廠成員內(nèi)部、成員相互間的各項活動的具體執(zhí)行者。數(shù)字化工廠是指以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機(jī)虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。是現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時具有其鮮明的特征。它的出現(xiàn)給基礎(chǔ)制造業(yè)注入了新的活力，主要作為溝通產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造之間的橋梁。
一、數(shù)字化工廠概述
數(shù)字化工廠（DF）以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機(jī)虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。在設(shè)計部分，CAD和PDM系統(tǒng)的應(yīng)用已相當(dāng)普及；在生產(chǎn)部分，ERP等相關(guān)的信息系統(tǒng)也獲得了相當(dāng)?shù)钠占?，但在解決“如何制造工藝設(shè)計”這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，大部分國內(nèi)企業(yè)還沒有實現(xiàn)有效的計算機(jī)輔助治理機(jī)制，“數(shù)字化工廠”技術(shù)與系統(tǒng)作為新型的制造系統(tǒng)，緊承著虛擬樣機(jī)（VP）和虛擬制造（VM）的數(shù)字化輔助工程，提供了一個制造工藝信息平臺，能夠?qū)φ麄€制造過程進(jìn)行設(shè)計規(guī)劃，模擬仿真和治理，并將制造信息及時地與相關(guān)部分、供應(yīng)商共享，從而實現(xiàn)虛擬制造和并行工程，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行?！皵?shù)字化工廠”規(guī)劃系統(tǒng)通過同一的數(shù)據(jù)平臺，通過具體的規(guī)劃設(shè)計和驗證預(yù)見所有的制造任務(wù)，在進(jìn)步質(zhì)量的同時減少設(shè)計時間，加速產(chǎn)品開發(fā)周期，消除浪費，減少為了完成某項任務(wù)所需的資源數(shù)目等，實現(xiàn)主機(jī)廠內(nèi)部、生產(chǎn)線供給商、工裝夾具供給商等的并行工程。數(shù)字化工廠（DF）是企業(yè)數(shù)字化輔助工程新的發(fā)展階段，包括產(chǎn)品開發(fā)數(shù)字化、生產(chǎn)準(zhǔn)備數(shù)字化、制造數(shù)字化、管理數(shù)字化、營銷數(shù)字化。除了要對產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行建模與仿真外，還要根據(jù)產(chǎn)品的變化對生產(chǎn)系統(tǒng)的重組和運行進(jìn)行仿真，使生產(chǎn)系統(tǒng)在投入運行前就了解系統(tǒng)的使用性能，分析其可靠性、經(jīng)濟(jì)性、質(zhì)量、工期等，為生產(chǎn)過程優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)制造提供支持。
二、數(shù)字化工廠的關(guān)鍵技術(shù)
通常研究的制造系統(tǒng)是非線性離散化系統(tǒng)，需要建立產(chǎn)品模型、資源模型制造設(shè)備、材料、能源、工夾具、生產(chǎn)人員和制造環(huán)境等、工藝模型工藝規(guī)則、制造路線等以及生產(chǎn)管理模型系統(tǒng)的限制和約束關(guān)系。數(shù)字化工廠是建立在模型基礎(chǔ)上的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，所數(shù)字化建模技術(shù)是數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)。隨著虛擬設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，在計算機(jī)中進(jìn)行產(chǎn)品零件的三維造型、裝配分析和數(shù)控加模擬技術(shù)以及以上程分析技術(shù)不斷發(fā)展和完善，這種技術(shù)進(jìn)一步向制造過程領(lǐng)域發(fā)展。數(shù)字化建模的基礎(chǔ)上，對制造系統(tǒng)進(jìn)行運動學(xué)、動力學(xué)、加工能力等各方面進(jìn)行動態(tài)仿真優(yōu)化。隨著三維造型技術(shù)發(fā)展，三維實體造型技術(shù)已得到普遍的應(yīng)用。具有沉浸性的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使用戶能身臨其境地感受產(chǎn)品的設(shè)計過程和制造過程，使仿真的旁觀者成為虛擬環(huán)境的組成部分。數(shù)字化工，軟件模塊之間以及和其他軟件模塊之間的信息交換和集成。虛擬環(huán)境的下具集、各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具、設(shè)備控制程序的生成器、各種報表的輸出工具等。
三、數(shù)字化工廠的解決方案
（一）產(chǎn)品研發(fā)的數(shù)字化和虛擬化
數(shù)字化工廠通過使用CAX等軟件，建立產(chǎn)品的邏輯、幾何、功能、性能和關(guān)聯(lián)等模型，實現(xiàn)基于模型的產(chǎn)品定義與關(guān)聯(lián)設(shè)計，在虛擬的數(shù)字世界中完成多學(xué)科優(yōu)化、協(xié)同設(shè)計、優(yōu)化分析、制造試驗仿真及模擬產(chǎn)品的制造和運營過程（包括虛擬工廠、生產(chǎn)線布局、物流等）。同時，通過PLM與ERP/MES等集成，實現(xiàn)三維模型、數(shù)字化工藝指令等信息向生產(chǎn)現(xiàn)場的推送，并與質(zhì)量、采購、物流等部門進(jìn)行共享。各部門依據(jù)這些共享信息即可開展相應(yīng)的零部件生產(chǎn)、原材料采購、產(chǎn)品驗收和產(chǎn)品確認(rèn)等工作。
（二）生產(chǎn)過程的精益化和標(biāo)準(zhǔn)化
數(shù)字化工廠是按照精益思想建設(shè)的，通過對生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化整合，并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，確保車間生產(chǎn)節(jié)奏更加緊湊和有序。它使用ERP統(tǒng)一管理和下達(dá)生產(chǎn)指令，使用MES和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對生產(chǎn)計劃調(diào)度、物料追蹤、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、工位操作、包裝發(fā)貨等生產(chǎn)運營全過程的管理，并將檢測結(jié)果與PLM中設(shè)計模型進(jìn)行快速對比，形成從虛擬產(chǎn)品設(shè)計到實際生產(chǎn)制造的閉環(huán)產(chǎn)品質(zhì)量控制，實現(xiàn)從原料進(jìn)廠到產(chǎn)品出廠的生產(chǎn)過程自動化、裝備制造信息化和智能化、生產(chǎn)過程的高度透明化。
（三）車間生產(chǎn)的自動化和集成化
數(shù)字化工廠車間生產(chǎn)自動化是在統(tǒng)一通信、統(tǒng)一編程以及統(tǒng)一IT架構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過高運行可靠性和可用性的數(shù)據(jù)鏈路（物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)網(wǎng)等），把生產(chǎn)制造過程中眾多獨立的產(chǎn)品、工具與關(guān)聯(lián)的服務(wù)進(jìn)行集成，支持自動化控制、制造執(zhí)行和企業(yè)資源管理等系統(tǒng)的完美整合。并將網(wǎng)絡(luò)與通信、傳感器與感知、自動檢測、人機(jī)交互與專家系統(tǒng)等智能化技術(shù)加入車間制造單元與生產(chǎn)線中，實現(xiàn)系統(tǒng)自優(yōu)化、自重構(gòu)、自診斷，形成高度的柔性生產(chǎn)方式，達(dá)到信息技術(shù)和制造技術(shù)深度融合的目的，使得高度智能的快速生產(chǎn)成為可能。
四、結(jié)束語
綠色和人文是數(shù)字化工廠的重要特征，所以數(shù)字化工廠的建設(shè)不僅要求體現(xiàn)數(shù)字化、自動化和智能化元素，還要符合綠色人文的需求。它一方面用自動化設(shè)備來減輕人員的體力消耗和精神壓力，以及用持續(xù)的職業(yè)發(fā)展規(guī)劃來延長員工的工作壽命和工作質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
【關(guān)鍵字】制造業(yè)數(shù)字化，第三次工業(yè)革命，江蘇
一、第三次工業(yè)革命的新技術(shù)解讀
第三次工業(yè)革命的一個重要概念是“制造業(yè)數(shù)字化”。但“制造業(yè)數(shù)字化”不是一個全新的概念，在現(xiàn)今的大批量生產(chǎn)方式下就存在制造業(yè)數(shù)字化。一般來說，設(shè)計部門應(yīng)用支持產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計的各種圖形庫、數(shù)據(jù)庫和CAD軟件在電腦中產(chǎn)生數(shù)字化產(chǎn)品的圖樣、設(shè)計文件和工藝文件，完成產(chǎn)品開發(fā)過程的信息化，這就是產(chǎn)品設(shè)計的數(shù)字化。這一方式在現(xiàn)今的制造業(yè)中已經(jīng)被廣泛使用。而第三次工業(yè)革命角度下的“制造業(yè)數(shù)字化”與傳統(tǒng)所說的“制造業(yè)數(shù)字化”在產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字化這一塊是相同的，它們的區(qū)別在于與產(chǎn)品設(shè)計的數(shù)字化結(jié)合的制造過程所用生產(chǎn)工具不同。為了顯示區(qū)別，本文把傳統(tǒng)模式下的“制造業(yè)數(shù)字化”稱為“制造業(yè)自動化”，第三次工業(yè)革命下的“制造業(yè)數(shù)字化”稱為“制造業(yè)數(shù)字化”。
（一）“制造業(yè)自動化”的生產(chǎn)工具。在現(xiàn)今的生產(chǎn)模式下，與產(chǎn)品設(shè)計的數(shù)字化結(jié)合的是精密數(shù)控裝備。具體來說，是將數(shù)字化設(shè)計產(chǎn)生的數(shù)字化模型從電腦里導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床中，機(jī)床可以根據(jù)數(shù)字模型把一個復(fù)雜的產(chǎn)品按照程序從毛坯加工到成品。這一過程稱之為制造過程的數(shù)字化。這樣的制造業(yè)數(shù)字化仍是傳統(tǒng)模式的制造業(yè)生產(chǎn)方式。即需要先加工零部件再進(jìn)行組裝。生產(chǎn)成本的降低建立在標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)的基礎(chǔ)上。 先進(jìn)制造業(yè)跨國公司通過零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品模塊化以及在全球構(gòu)建價值網(wǎng)絡(luò)從而降低成本，獲得競爭優(yōu)勢。
（二）“制造業(yè)數(shù)字化”的生產(chǎn)工具。在第三次工業(yè)革命的視角下，與產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字化結(jié)合的是快速成型技術(shù)。它不需要模具，也不需要切削打磨等一系列過程。而是通過使用粉末狀原料，逐層疊加塑形進(jìn)行制造。這樣就大大降低原料用量，大幅降低生產(chǎn)成本。而且這種添加劑型制作流程對規(guī)模要求不高，無需生產(chǎn)線。特別適合個性化定制、小批量制作。 這會大大降低中小型企業(yè)和個人創(chuàng)業(yè)者的進(jìn)入門檻，生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)可以變得更靈活，更能適應(yīng)需求的變化。這就帶來了一場新的產(chǎn)業(yè)革命，生產(chǎn)將從大規(guī)模生產(chǎn)線方式再次轉(zhuǎn)化為“家庭作坊式”的生產(chǎn)，從集中生產(chǎn)轉(zhuǎn)為分散生產(chǎn)，從標(biāo)準(zhǔn)化制造轉(zhuǎn)向個性化制造。由此帶來的結(jié)果是，市場競爭結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。
二、“制造業(yè)數(shù)字化”對江蘇的影響
（一）江蘇要素成本的比較優(yōu)勢可能被削弱。
長久以來，江蘇的經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要依靠參與國際分工，加入全球價值鏈，以人力資源與環(huán)境的低價提供獲得比較優(yōu)勢來吸引外資。但第三次工業(yè)革命的快速成型技術(shù)使得小規(guī)模的分散式生產(chǎn)成為制造業(yè)發(fā)展方向。大規(guī)模生產(chǎn)的比較優(yōu)勢弱化，要素成本的比較優(yōu)勢也就弱化了。
（二）外資回流可能使江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展喪失部分資本動力。
對外資的引進(jìn)與利用是江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個重要動力。但隨著第三次工業(yè)革命的到來，直接從事生產(chǎn)的勞動力會不斷下降，勞動力成本占總成本的比例會越來越小，傳統(tǒng)的以廉價勞動力取勝的制造業(yè)將發(fā)生根本性變化。與此同時，發(fā)達(dá)國家擁有新型制造裝備技術(shù)和生產(chǎn)能力，重新獲得了在技術(shù)密集型和資本密集型方面的比較優(yōu)勢。曾經(jīng)為尋找低成本要素而從發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)出的制造業(yè)有可能重新回流，制造業(yè)重心向發(fā)達(dá)國家偏移，外資會流向發(fā)達(dá)國家，參與發(fā)達(dá)國家的“再工業(yè)化”。
（三）大型企業(yè)將面臨更大的市場轉(zhuǎn)型壓力。
第三次工業(yè)革命解決了個性化定制的技術(shù)問題。這要求生產(chǎn)者要貼近消費市場，也使得工廠生產(chǎn)轉(zhuǎn)向個體生產(chǎn)，即創(chuàng)意設(shè)計者能夠從網(wǎng)絡(luò)上獲取產(chǎn)品設(shè)計的程序和模板，并借助快速成型設(shè)備，將創(chuàng)意瞬間轉(zhuǎn)化為個性化產(chǎn)品，使得創(chuàng)新者瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃煺?，制造業(yè)企業(yè)的主要業(yè)務(wù)將是研發(fā)、設(shè)計、IT、物流等，主要的環(huán)節(jié)不再是傳統(tǒng)的生產(chǎn)。生產(chǎn)者賣的既是服務(wù)，又是產(chǎn)品，分工生產(chǎn)轉(zhuǎn)向融合生產(chǎn)，制造業(yè)與服務(wù)業(yè)之間關(guān)系變得越來越密切，產(chǎn)業(yè)邊界漸趨模糊。大型企業(yè)一方面失去了規(guī)模優(yōu)勢，另一方面由于結(jié)構(gòu)龐大，對市場反應(yīng)的靈敏度也比不上小型新興企業(yè)，在未來的競爭中會處于不利地位。
三、江蘇產(chǎn)業(yè)升級對策
（一）加強(qiáng)研發(fā)、大力推進(jìn)“制造業(yè)的數(shù)字化”。
新工業(yè)革命的核心是“數(shù)字化”制造，因此擁有新型制造裝備技術(shù)和生產(chǎn)能力至關(guān)重要。3D打印機(jī)現(xiàn)在的應(yīng)用范圍還不廣，并沒有進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。這是因為3D打印機(jī)技術(shù)還沒有完全成熟，只能在某些產(chǎn)業(yè)的某些領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，傳統(tǒng)的制造模式目前還是主流。但毫無疑問，3D打印機(jī)代表了未來制造業(yè)方向，江蘇一定要把握這個先機(jī)，集中精力突破制造業(yè)“數(shù)字化”的關(guān)鍵技術(shù)，如3D打印機(jī)技術(shù)、新材料技術(shù)，促使制造業(yè)從傳統(tǒng)的自動化走向數(shù)字化。
（二）加強(qiáng)信息平臺建設(shè)。
個性化制造的要求生產(chǎn)者擁有對消費者的快速響應(yīng)能力，實現(xiàn)生產(chǎn)與消費的無縫對接。因此，在制造業(yè)與服務(wù)業(yè)的邊界變的模糊，兩種產(chǎn)業(yè)開始融合的未來社會中，信息將扮演越來越重要的作用。江蘇應(yīng)該以現(xiàn)代信息技術(shù)為引領(lǐng)，建立供各類市場主體和獲取各種信息的技術(shù)平臺，實現(xiàn)信息交流的暢通，適應(yīng)第三次工業(yè)革命對市場供給與需求對接的更高要求。
（三）積極開展人才儲備。
第三次工業(yè)革命不僅要求先進(jìn)制造技術(shù)及與其配套的研發(fā)人員能夠站在技術(shù)創(chuàng)新的前沿，而且對生產(chǎn)現(xiàn)場的工人提出了由簡單勞動向技能型勞動和知識型勞動提升的要求。江蘇應(yīng)該適應(yīng)未來制造業(yè)對人才的新要求，加快開展有利于前沿技術(shù)突破的科研體制改革、有利于知識型員工培養(yǎng)的教育體制改革。積極打造人才高地，引進(jìn)高層次人才，培育適應(yīng)第三次工業(yè)革命需要的人力資本優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：數(shù)字化；設(shè)計；農(nóng)機(jī)；應(yīng)用
1關(guān)于數(shù)字化設(shè)計技術(shù)
數(shù)字化設(shè)計是隨著計算機(jī)在各個行業(yè)應(yīng)用和輔助下而誕生的一門新型技術(shù)，因此，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的核心和發(fā)展，其實是以計算機(jī)信息處理技術(shù)在數(shù)字領(lǐng)域的升級與應(yīng)用為依托（如壓縮與編碼）。CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）就是最早應(yīng)用在設(shè)計與制造行業(yè)中的數(shù)字化技術(shù)，而且涵蓋非常廣泛，有效推動了設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用與升級，也在很大程度上拓寬了數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。[1]數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的關(guān)鍵是以打造呈現(xiàn)產(chǎn)品形態(tài)的信息平臺為基準(zhǔn)，借此生成以計算機(jī)為核心的數(shù)字化模型，然后再將其滲透到產(chǎn)品開發(fā)的各個環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)不需要再借助實物模型就可以完成產(chǎn)品開發(fā)的目標(biāo)。其核心優(yōu)勢主要體現(xiàn)在如下幾個方面。
1.1優(yōu)化設(shè)計的實用性與消解缺陷
不同的設(shè)計環(huán)節(jié)，會對產(chǎn)品生出不一樣的定義，具有很大的不確定性；而且各個類型的定義模塊在彼此轉(zhuǎn)化時，非常容易造成數(shù)據(jù)的流失。這就造成數(shù)字化設(shè)計會形成定義產(chǎn)品的單一模型，但這種單一性會隨著信息密集程度的改變而導(dǎo)致產(chǎn)品模型也隨之發(fā)生轉(zhuǎn)化，如全信息化模型和集成類產(chǎn)品模型的差別。對數(shù)字化設(shè)計而言，這其實是一種有效的技術(shù)輔助，從而讓設(shè)計更具針對性與有效性。但同時，因為數(shù)字化設(shè)計的概念還是過于抽象，所以會在制造環(huán)節(jié)存有不足之處,需要反復(fù)修改和測試。這會加大成本的耗損，并拉長了產(chǎn)品上市的時間。為此，需要在制造實物模型之前，先進(jìn)行大量且有效的仿真分析與測試，不斷消解設(shè)計缺陷。
1.2優(yōu)化數(shù)字化設(shè)計合作
對于所有的設(shè)計工作者而言，一個產(chǎn)品項目的設(shè)計與開發(fā)，必須結(jié)合不同小組的特色與優(yōu)勢來進(jìn)行科學(xué)化的分工協(xié)作。唯有這樣，才能實現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢的全面整合，共同搭建出更加完善和具有可行性的數(shù)字化制造模型，以此提高設(shè)計和開發(fā)的效率。
1.3減少對實物模型的依賴
數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，讓設(shè)計越來越脫離了對實物模型的依賴，并且可以通過仿真技術(shù)的不斷測試和分析，將設(shè)計中存在的缺陷盡可能地剔除，從而達(dá)到制作出與設(shè)計要求最匹配的實物模型。這將大大縮減產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高設(shè)計的成功率與效率。
2數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用
2.1行業(yè)競爭推動數(shù)字化技術(shù)的普及
隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計越來越希望讓消費者具備更多的選擇性。因此應(yīng)用創(chuàng)新和減少故障發(fā)生率，成為優(yōu)化農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的必經(jīng)之路。為了降低常見故障的發(fā)生，在設(shè)計時就必須采取相應(yīng)的改進(jìn)方法，并提前進(jìn)行仿真推演與測試，一旦驗證了改進(jìn)方法的有效性，就能將制造與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成本納入可控范圍，極大地增強(qiáng)了企業(yè)在同類農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品中的競爭力。于是更多的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造企業(yè)為了贏得市場，就會加大在設(shè)計環(huán)節(jié)的創(chuàng)新投入來獲取消費者的認(rèn)可。農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)采用以數(shù)字化技術(shù)為支撐的決策模式，相繼開發(fā)出了知識型數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步加大了整個行業(yè)對數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用程度。
2.2在普及中優(yōu)化了虛擬化現(xiàn)實技術(shù)
數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的普及和升級，加快了農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計向虛擬化現(xiàn)實技術(shù)的轉(zhuǎn)化，并通過融入和吸收諸如多媒體與3D圖形新形態(tài)，讓設(shè)計者在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時擁有了更為真實的多維體驗，也讓用戶能對產(chǎn)品的性能有了更具體的視覺感受，極大地優(yōu)化了產(chǎn)品性能和提高了上市成功的概率。特別對于農(nóng)業(yè)機(jī)械這種相對復(fù)雜的產(chǎn)品，設(shè)計意圖與應(yīng)用效果之間會存在很大的差距。虛擬化現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)，不僅有效解決了農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計與應(yīng)用兩個環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)無縫對接的難題,而且優(yōu)化了針對農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計周期長、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題的處理辦法，讓農(nóng)業(yè)機(jī)械的產(chǎn)品性能通過模擬性應(yīng)用來進(jìn)行驗證，然后再根據(jù)驗證情況著手進(jìn)行改進(jìn)。在設(shè)計目標(biāo)完成后，便可讓目標(biāo)用戶來對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行模擬應(yīng)用評估，并從他們口中得到最有效的反饋建議，使產(chǎn)品在上市后就能獲得用戶的極大認(rèn)可。目前農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計，首先是借助CAD系統(tǒng)形成模型，再將其導(dǎo)入虛擬環(huán)境中，以此提高設(shè)計的可視化程度。其次是利用VR-CAD（虛擬現(xiàn)實-計算機(jī)輔助設(shè)計）系統(tǒng)幫助設(shè)計者在虛擬化的環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計。但我國在虛擬化技術(shù)層面的研究還處于相對滯后的階段，仍需對更為系統(tǒng)和完善的研究理論與應(yīng)用方案進(jìn)行深入探索。
2.3加強(qiáng)數(shù)字化設(shè)計的協(xié)同性
農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)既要參與市場競爭，同時又要實現(xiàn)跨企業(yè)的協(xié)同合作，以滿足客戶越來越個性化的定制需求。因此協(xié)同化設(shè)計同樣成為農(nóng)機(jī)企業(yè)生存與發(fā)展的重要經(jīng)營手段，并可能成為整個行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要方向。為了從浩瀚的技術(shù)信息與零件資源中找到有效的資訊，就必須對搜索技術(shù)加以優(yōu)化。比如某個服務(wù)器存儲了上百萬的零件信息，而且還在不斷成級數(shù)增加。農(nóng)機(jī)企業(yè)在進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計時，就要對需要的零部件的參數(shù)和性能進(jìn)行搜索，并且探討怎樣才能匹配到有效的供應(yīng)商客戶端。隨著數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用影響的不斷擴(kuò)大，設(shè)計者、供應(yīng)商與制造商之間，必須在設(shè)計端就要開展深入的協(xié)同合作，才能借助各自的資源與軟件技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)新型農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的不斷升級，并從設(shè)計和制造兩個環(huán)節(jié)不斷提升產(chǎn)品的國際競爭力和生產(chǎn)效率，并確保達(dá)到最佳的制造品質(zhì)。
3農(nóng)業(yè)機(jī)械數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的創(chuàng)新之處
農(nóng)業(yè)機(jī)械本身屬于制造業(yè)的范疇，產(chǎn)品種類齊全且復(fù)雜，優(yōu)勢是國內(nèi)外的市場需求體量非常巨大。近年來，我國企業(yè)將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究與開發(fā)，其力度越來越大。通過引進(jìn)更多的工程技術(shù)和仿真技術(shù)來對產(chǎn)品性能進(jìn)行設(shè)計和檢測，希望能借此不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能。對今后的研發(fā)趨勢應(yīng)多關(guān)注如下幾個重點。
3.1強(qiáng)化產(chǎn)品的創(chuàng)新思維
以往產(chǎn)品創(chuàng)新只是針對少數(shù)用戶，根據(jù)他們的需求對產(chǎn)品原有技術(shù)做一些優(yōu)化，在局部功能上改善和某些實用操作上升級，進(jìn)而滿足他們的需求。而今后的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計將更加重視產(chǎn)品的原始創(chuàng)意設(shè)計，將以克服人們農(nóng)藝作業(yè)上的困難和滿足人們對生產(chǎn)力提升的需求（含潛在的需求）為創(chuàng)新點，通過對某一需求市場的分析，并在得到評估和確認(rèn)后進(jìn)入到技術(shù)層面的匹配性論證，然后對具體產(chǎn)品設(shè)計中的各種難題逐一篩選與解除，進(jìn)而切入到制造環(huán)節(jié)各種元件的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的分析、供應(yīng)商設(shè)備和配件的優(yōu)選和確認(rèn)，以及更細(xì)化的加工流程的取舍和確認(rèn)。
1引言
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)程加快以及信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代制造業(yè)環(huán)境發(fā)生了重大的變化。與此同時，現(xiàn)代制造業(yè)隨之出現(xiàn)了適應(yīng)這種發(fā)展的新模式和新哲理，其核心在于：在制造企業(yè)中全面推行數(shù)字設(shè)計與制造技術(shù)，通過在產(chǎn)品全生命周期中的各個環(huán)節(jié)普及與深化計算機(jī)輔助技術(shù)，系統(tǒng)及集成技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)在各方面的技術(shù)革新，使企業(yè)的設(shè)計、制造、管理技術(shù)水平全面提升，在全球市場競爭環(huán)境中生存發(fā)展并不斷地擴(kuò)大其競爭優(yōu)勢。
2？數(shù)字化設(shè)計的概念
“數(shù)字化”是指信息（計算機(jī)）領(lǐng)域的數(shù)字（二進(jìn)制）技術(shù)向人類生活各個領(lǐng)域全面推進(jìn)的過程。“數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)”是指利用計算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過程的一種技術(shù)，即在網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)輔助下通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，全面模擬產(chǎn)品的設(shè)計、分析、裝配、制造等過程。數(shù)字化設(shè)計與制造不僅貫穿企業(yè)生產(chǎn)的全過程，而且涉及企業(yè)的設(shè)備布置、物流物料、生產(chǎn)計劃、成本分析等多個方面。數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)能力、縮短產(chǎn)品研制周期、降低開發(fā)成本、實現(xiàn)最佳設(shè)計目標(biāo)和企業(yè)間的協(xié)作，使企業(yè)能在最短時間內(nèi)組織全球范圍的設(shè)計制造資源共同開發(fā)出新產(chǎn)品，大大提高企業(yè)的競爭能力。
3？機(jī)械產(chǎn)品領(lǐng)域的數(shù)字化設(shè)計
3.1機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的一般過程
機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計形象直觀，干涉檢查、強(qiáng)度分析、動態(tài)模擬、優(yōu)化設(shè)計、外觀及色彩設(shè)計等采用數(shù)字樣機(jī)實現(xiàn)，設(shè)計錯誤少，設(shè)計周期短、成本低。
（1）總體方案設(shè)計是根據(jù)希望達(dá)到的目的或應(yīng)實現(xiàn)的功能，考慮已知約束，進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的全局設(shè)計，構(gòu)思形成比較完善的設(shè)計方案。
（2）建立參數(shù)化運動模型是指進(jìn)行機(jī)械各部分的具體設(shè)計，首先確定各零件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸和公差等，并在計算機(jī)上進(jìn)行參數(shù)化建模。
（3）虛擬裝配是通過裝配模塊完成各零件的組裝，形成整機(jī)。裝配是運動仿真的前提保障，裝配關(guān)系的正確與否直接影響著運動仿真的結(jié)果，裝配前首先要確定運動的各構(gòu)件以及各構(gòu)件之間的運動副。確定好各構(gòu)件及各構(gòu)件之間的運動副之后，即可通過選擇構(gòu)件和運動副組成機(jī)構(gòu)，最后由各機(jī)構(gòu)組成整機(jī)，并為仿真做準(zhǔn)備。
3.2機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的主要技術(shù)
機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)集成了現(xiàn)代設(shè)計制造過程中的多項先進(jìn)技術(shù)，包括三維建模、裝配分析、優(yōu)化設(shè)計、系統(tǒng)集成、產(chǎn)品信息管理、虛擬設(shè)計與制造、多媒體和網(wǎng)絡(luò)通訊等，是一項多學(xué)科的綜合技術(shù)。其核心技術(shù)主要有：
（1）CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM。CAD/CAE/CAPP/CAM分別是計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)輔助工程、計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計和計算機(jī)輔助制造的英文縮寫，它們是制造業(yè)信息化中數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的核心，是實現(xiàn)計算機(jī)輔助產(chǎn)品開發(fā)的主要工具。PDM技術(shù)集成是管理與產(chǎn)品有關(guān)的信息、過程及人與組織，實現(xiàn)分布環(huán)境中的數(shù)據(jù)共享，為異構(gòu)計算機(jī)環(huán)境提供了集成應(yīng)用平臺，從而支持CAD/CAPP/CAM/CAE系統(tǒng)過程的實現(xiàn)？。
（2）異地、協(xié)同設(shè)計。在因特網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的環(huán)境中，進(jìn)行產(chǎn)品定義與建模、產(chǎn)品分析與設(shè)計、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理及產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換等，異地、協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計環(huán)境下為多人、異地實施產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)提供支持工具。
（3）基于知識的設(shè)計。將產(chǎn)品設(shè)計過程中需要用到的各類知識、資源和工具融到基于知識的設(shè)計系統(tǒng)之中，支持產(chǎn)品的設(shè)計過程，是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)的重要工具。
（4）虛擬設(shè)計、虛擬制造。綜合利用建模、分析、仿真以及虛擬現(xiàn)實等技術(shù)和工具，在網(wǎng)絡(luò)支持下，采用群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、制造的本質(zhì)過程，包括產(chǎn)品的設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗，并進(jìn)行過程管理與控制等。
（5）綠色設(shè)計。是面向環(huán)保的設(shè)計，包括支持資源和能源的優(yōu)化利用、污染的防止和處理、資源的回收再利用和廢棄物處理等諸多環(huán)節(jié)的設(shè)計。
4機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
機(jī)械產(chǎn)品門類廣，種類多，市場需求潛力巨大。目前，我國機(jī)械領(lǐng)域的數(shù)字化程度在具體行業(yè)中存在較大差距。如農(nóng)機(jī)企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)設(shè)計方法，在應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于航天、汽車等其他行業(yè)，農(nóng)機(jī)企業(yè)之間重復(fù)型設(shè)計多，企業(yè)信息資源利用率低。
同時，在同一行業(yè)的不同企業(yè)中，產(chǎn)品的數(shù)字化也有一定程度差別。雖然有些企業(yè)具備一般制造業(yè)運用CAD技術(shù)的能力，且已達(dá)到一定的水平，但由于技術(shù)儲備、裝備水平以及新產(chǎn)品的研發(fā)能力等方面相對落后，三維CAD軟件在機(jī)械制造企業(yè)中的應(yīng)用還不夠普遍。盡管有些領(lǐng)先的企業(yè)已經(jīng)探討“數(shù)字樣機(jī)”、“并行工程”、“虛擬仿真”等前沿課題，但總體來說離大規(guī)模推廣應(yīng)用還有很大距離。再次，機(jī)械產(chǎn)品的整體技術(shù)水平、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、企業(yè)素質(zhì)與發(fā)達(dá)國家相比差距也很大，特別是新產(chǎn)品品種不多，發(fā)展滯后，可靠性、使用壽命滿足不了用戶要求。
【關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè)機(jī)械；數(shù)字化設(shè)計；制造；技術(shù)
1數(shù)字化技術(shù)的內(nèi)涵和特點
對于數(shù)字化的設(shè)計技術(shù)來說，它有著多個方面的特點。首先，數(shù)字化的設(shè)計技術(shù)有著統(tǒng)一化的產(chǎn)品定義模型，因此在各個行業(yè)當(dāng)中它的應(yīng)用比較廣闊；其次，對于數(shù)字化設(shè)計技術(shù)來說，它可以開展并行設(shè)計。同一個項目可以有多個小組來進(jìn)行聯(lián)合的操作，在這樣的情況下，不僅使得工作的效率得到提高，也能夠使得它的質(zhì)量得到保障；最后，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)對于實物模型的依賴程度比較低，特別是在開展計算機(jī)技術(shù)仿真處理的時候，和傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)比起來，它的工作效率非常高，同時也能夠有效地降低設(shè)計成本[1]。
2農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的特點
2.1結(jié)構(gòu)類型多、型號多。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域當(dāng)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)類型和型號比較多，例如，在對播種機(jī)進(jìn)行設(shè)計的時候，需要根據(jù)所播種的農(nóng)產(chǎn)品物種和農(nóng)業(yè)的特點來進(jìn)行劃分，常見的機(jī)械類型有條播機(jī)、穴播機(jī)和精密播種機(jī)等。如果從這些機(jī)械的作業(yè)寬度和配套的動力角度出發(fā)，又可以分為單體、2行、4行等播種機(jī)[2]。2.2功能結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，復(fù)雜程度低。對農(nóng)業(yè)機(jī)械來說，它們的功能結(jié)構(gòu)一般都比較穩(wěn)定，同時整體的復(fù)雜程度都不高。以播種機(jī)為例，在組成上，它一般都會有機(jī)架、地輪和傳動系統(tǒng)等。此外，不同型號的播種機(jī)，它們本身所使用的部件的類型和它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)也會有著一定的差異性，但是它們最終的產(chǎn)品功能都是相同的。2.3農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗受季節(jié)影響性大。對于農(nóng)業(yè)的機(jī)械來說，它們在設(shè)計之后需要開展相關(guān)的試驗工作，但是在試驗工作開展的時候會受到季節(jié)性的影響，因此對于農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行研發(fā)所需要的周期比較長。
3農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中數(shù)字化設(shè)計記住和制造技術(shù)的應(yīng)用
3.1在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中引入虛擬技術(shù)。虛擬技術(shù)是一種可以創(chuàng)建并且真實體現(xiàn)虛擬環(huán)境的一個計算機(jī)仿真系統(tǒng)，對于虛擬技術(shù)來說，它對多種技術(shù)進(jìn)行了綜合，例如：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)仿真技術(shù)和三維圖像技術(shù)等。隨著經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，在市場競爭日益激烈的背景之下，用戶的需求會越來越趨向于個性化和特色化。在這樣的背景下，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計中發(fā)揮作用，可以使得產(chǎn)品的設(shè)計和后續(xù)的制造成本得到有效的降低，并且也使得產(chǎn)品在設(shè)計和研發(fā)的周期上得到剪短，在最大程度上滿足了用戶對高質(zhì)量低成本產(chǎn)品的需求。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中引入虛擬技術(shù)已經(jīng)成為了一種大勢所趨，其主要在虛擬設(shè)計環(huán)節(jié)上發(fā)揮出作用。虛擬設(shè)計本身就是使用虛擬技術(shù)在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計中進(jìn)行運用和輔助，簡單來說，就是設(shè)計人員首先設(shè)計出一個虛擬的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品，然后利用系統(tǒng)和各種各樣的技術(shù)手段，對這一個虛擬所得到的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行各方面的研究、檢查和分析工作。通過這樣的方式可以幫助人們對產(chǎn)品是否滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)計的需求來進(jìn)行檢驗，同時也可以及時的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中存在的問題和缺陷，開展各方面的修改工作。對于在機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用的虛擬設(shè)計系統(tǒng)來說，它主要有兩個部分，一個部分就是虛擬設(shè)計系統(tǒng)的主體，這個主體，它是由虛擬環(huán)境生存下來構(gòu)成的。另外一個部分則是一個的設(shè)備，這個的設(shè)備是非常多樣化的有數(shù)據(jù)的傳輸裝置，也有信號的控制裝置，更有人機(jī)進(jìn)行交互的各種各樣的工具等等。在這些部件和系統(tǒng)的幫助之下，可以大大節(jié)省機(jī)械設(shè)計的周期，提升效果。3.2實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計和制造協(xié)同。對于農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計和制造來說，它是一個聯(lián)動的過程，在傳統(tǒng)的設(shè)計方式當(dāng)中，設(shè)計和制造環(huán)節(jié)的脫節(jié)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，從而使得一些比較好的設(shè)計概念沒有辦法在現(xiàn)實中得到實現(xiàn)，并且最終發(fā)揮作用，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)行?；谶@樣的弊端，在未來的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用過程當(dāng)中，會更多的對農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計和制造階段的協(xié)同化進(jìn)行實現(xiàn)。在二者的協(xié)同之后可以使得機(jī)械設(shè)計能夠得到優(yōu)化，并且這樣的優(yōu)化是比較及時的有效的，使得需要花費的費用得到降低，縮短整個設(shè)計和制造的周期。對機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計和制造環(huán)節(jié)進(jìn)行兼顧的協(xié)同化設(shè)計，是數(shù)字化技術(shù)的一種集成式應(yīng)用，也是推動設(shè)計效果能夠得到最優(yōu)化直觀呈現(xiàn)的有效措施，將會成為未來農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計制造的主要發(fā)展方向。3.3加強(qiáng)設(shè)計的創(chuàng)新。對于農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計和制造來說，創(chuàng)新是一個永遠(yuǎn)都不變的真理，也是技術(shù)生存的根本，特別是在數(shù)字化設(shè)計技術(shù)當(dāng)中，創(chuàng)新是非常關(guān)鍵的一個生命力所在。對于數(shù)字化設(shè)計技術(shù)來說，它在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用會伴隨著時間的流逝出現(xiàn)一定的變化和調(diào)整，并且在這變換和調(diào)整的過程中會出現(xiàn)一些新的問題，在這樣的情況下，這就要對本身的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，從而才能夠使得農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的科學(xué)性和前沿性得到呈現(xiàn)[2]。此外，對于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計來說，它會朝著越來越高的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行發(fā)展，因此也需要數(shù)字化的設(shè)計技術(shù)對自身的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行不斷的提升。對新技術(shù)的應(yīng)用，在整個應(yīng)用的過程當(dāng)中，要加強(qiáng)理念和技術(shù)的創(chuàng)新，同時以新的理念來實現(xiàn)技術(shù)的探究和改革，最終提升整體介紹發(fā)展的前景，也推動農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的水平得到有效的提高。
4結(jié)語
綜上所述，數(shù)字化的設(shè)計技術(shù)是未來機(jī)械設(shè)計的一個最主要應(yīng)用技術(shù)，它在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的使用可以使得設(shè)計水平得到有效的提升。根據(jù)未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求以及數(shù)字化設(shè)計技術(shù)本身的發(fā)展需要，今后在開展農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的時候會加強(qiáng)虛擬技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計和制造協(xié)同和技術(shù)創(chuàng)新等方面的發(fā)展，從而使得數(shù)字化設(shè)計技術(shù)可以更好地在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中進(jìn)行應(yīng)用。
作者:方更新 單位:福建漳浦縣赤湖鎮(zhèn)政
參考文獻(xiàn)
摘要：
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的日益提高，我國制造業(yè)發(fā)展水平也日益凸出，其中，飛機(jī)制造水平已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。飛機(jī)裝配型架作為飛機(jī)制造水平的關(guān)鍵指標(biāo)，在整個飛機(jī)研制過程中起著相當(dāng)重要的作用，其設(shè)計結(jié)構(gòu)決定了工裝制造的周期與費用，進(jìn)而影響著飛機(jī)研制的成本和周期，同時也對產(chǎn)品裝配的準(zhǔn)確度與協(xié)調(diào)性起著決定性作用，最終影響飛機(jī)制造的整體質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：
飛機(jī)裝配；型架設(shè)計；模塊化設(shè)計
飛機(jī)裝配主要是通過將產(chǎn)品零件結(jié)合相關(guān)的設(shè)計要求和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行組裝，最終形成裝配件和整機(jī)的過程，其產(chǎn)品尺寸、零件數(shù)量及形狀復(fù)雜程度等影響著飛機(jī)的制造工作量，所以對機(jī)裝配技術(shù)的提高越來越得到飛機(jī)制造商的廣泛關(guān)注。由機(jī)零件制造和裝配精度都有很高的要求，制造和裝配過程中的難度很大，裝配型架作為飛機(jī)裝配必要的工藝裝備，在保證飛機(jī)質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性等方面需要進(jìn)行嚴(yán)格的要求，飛機(jī)制造質(zhì)量與裝配型架的設(shè)計和制造過程息息相關(guān)，而且是把握產(chǎn)品質(zhì)量的唯一尺度，直接影響著產(chǎn)品制造和裝配的精度，所以本文對飛機(jī)裝配型架模塊化設(shè)計相關(guān)技術(shù)的研究分析具有重要的現(xiàn)實意義[1][2]。
1傳統(tǒng)型架的設(shè)計方法
對于傳統(tǒng)型架的設(shè)計方法，通?？梢苑譃樵O(shè)計前期準(zhǔn)備工作、方案設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計和最終設(shè)計等四個階段。工裝設(shè)計人員還應(yīng)結(jié)合以往的設(shè)計經(jīng)驗和具體要求對工裝的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核，在保證工裝功能的同時還要盡可能的節(jié)約材料，確保產(chǎn)品裝配的協(xié)調(diào)性。對于前期準(zhǔn)備工作，主要包括熟悉產(chǎn)品圖紙等設(shè)計資料，了解工藝方案和裝配方案，考慮是否采用標(biāo)準(zhǔn)工裝和模線樣板作為協(xié)調(diào)依據(jù)，以保證產(chǎn)品的制造精度和互換協(xié)調(diào)性。在裝配型架結(jié)構(gòu)方面通常采用剛性結(jié)構(gòu)，每套型架只用于一個裝配對象，所以飛機(jī)制造過程中裝配型架的數(shù)量很多。型架上安裝有多個定位器，以保證產(chǎn)品裝配的精度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通常而言，飛機(jī)的研制周期需要占飛機(jī)研制周期的一半以上，因而，裝配型架對縮短整個產(chǎn)品的研制周期具有重要意義[3]。在產(chǎn)品設(shè)計完成后，都希望飛機(jī)生產(chǎn)用工裝能夠快速投入使用，而對于型架的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，又需要標(biāo)準(zhǔn)樣件和模線樣板協(xié)調(diào)。傳統(tǒng)的型架設(shè)計通常在產(chǎn)品設(shè)計完成后才進(jìn)行，采用串行的設(shè)計制造方法，大大延長了整個工裝的研制周期。
2現(xiàn)代裝配型架設(shè)計的新技術(shù)
隨著科技的快速發(fā)展，市場競爭的日益激烈，各國在航空制造領(lǐng)域都取得了快速的發(fā)展，傳統(tǒng)的型架設(shè)計方法在成本、質(zhì)量、周期、環(huán)保、服務(wù)等方面已經(jīng)無法滿足市場發(fā)展的要求，設(shè)計師通過不斷研究新的設(shè)計方法和工具來提高工裝技術(shù)水平，減少制造周期和成本，其中，并行設(shè)計方法使得產(chǎn)品設(shè)計的工藝性得到了很大提高，也大大縮短了工裝設(shè)計周期，智能設(shè)計系統(tǒng)和有限元分析使零件和組合件的設(shè)計達(dá)到了很高的精度，優(yōu)化了裝配型架的結(jié)構(gòu)。
2.1飛機(jī)結(jié)構(gòu)和工裝的并行設(shè)計方法
工裝和產(chǎn)品并行設(shè)計的一個基本思路是改變傳統(tǒng)的工裝結(jié)構(gòu)，將其劃分為獨立于產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)或只需要基本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和依賴于最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)的專用結(jié)構(gòu)兩部分[4]。裝配型架的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)部分主要有立柱、底座、輔助支撐等，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，需用專用大型加工設(shè)備，制造周期長。專用部分主要有卡板、接頭定位件等，專用件一般尺寸較小，設(shè)計、制造周期短，不需要專門的大型專用設(shè)備。因此，在產(chǎn)品設(shè)計的初期就可以進(jìn)行工裝標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計與制造，當(dāng)產(chǎn)品最終版本發(fā)放后，只需設(shè)計制造專用結(jié)構(gòu)就可以進(jìn)行型架裝配了。
2.2裝配型架的柔性設(shè)計方法
柔性裝配工裝是基于產(chǎn)品數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)體系的、可重組的模塊化、自動化裝配工裝系統(tǒng)。提高工藝裝備“柔性”的方式有三種，一是拼裝型架方式，用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的型架元件來拼裝型架，實現(xiàn)工裝快速設(shè)計與制造；二是可卸定位件方式，即型架骨架基本不變，而分布于骨架上的定位器做成可拆卸的，當(dāng)產(chǎn)品對象發(fā)生變化時，只需要更換定位器；三是通過數(shù)字化技術(shù)、模塊化結(jié)構(gòu)和自動控制技術(shù)，使工裝具有快速重構(gòu)調(diào)整的能力，一臺工裝可以用于多個產(chǎn)品的裝配[5]。柔性工裝的快速重構(gòu)功能使飛機(jī)工裝的設(shè)計制造等準(zhǔn)備周期大大縮短，同時其“一架多用”的功能大幅減少工裝數(shù)量及占地面積，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.3裝配型架的內(nèi)定位裝配設(shè)計方法
所謂內(nèi)定位裝配設(shè)計方法，指的是在剛性較好的骨架零件上預(yù)先制出坐標(biāo)定位孔，裝配時在裝配型架中以骨架零件上的坐標(biāo)定位孔按相應(yīng)定位器進(jìn)行定位的一種方法。裝配型架結(jié)構(gòu)設(shè)計可以大量采用孔定位件。在剛性好的結(jié)構(gòu)件上，直接利用結(jié)構(gòu)孔定位或者事先在結(jié)構(gòu)件上留取工藝孔。此外，型架的整體結(jié)構(gòu)可以采用多支點可調(diào)支撐形式，以便將地基的不均勻變形對裝配型架精度的影響限制在局部范圍內(nèi)。這是一種“以動制動”的制約方式，型架結(jié)構(gòu)也變得輕巧，焊接框架的截面尺寸普遍減小。另外，采用多支點可調(diào)支撐給吊裝、搬運帶來很大的方便。
2.4裝配型架的數(shù)字化設(shè)計方法
裝配型架的數(shù)字化包括數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化制造和數(shù)字化檢測。型架的數(shù)字化設(shè)計是指在三維環(huán)境下，進(jìn)行型架結(jié)構(gòu)的零組件設(shè)計和數(shù)字化預(yù)裝配。數(shù)字化制造是應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計的工裝模型，采用數(shù)字化加工設(shè)備，對工裝的關(guān)鍵特征型面、互換協(xié)調(diào)交點等進(jìn)行加工和裝配。數(shù)字化檢測則是采用數(shù)字化測量設(shè)備對型架進(jìn)行檢驗測量[6]。裝配工裝采用數(shù)字化設(shè)計，是依據(jù)產(chǎn)品外形數(shù)模和結(jié)構(gòu)模型，利用設(shè)計軟件在計算機(jī)上進(jìn)行工裝三維模型的數(shù)字化定義，應(yīng)用有限元軟件進(jìn)行工裝剛度強(qiáng)度校核，應(yīng)用仿真軟件對產(chǎn)品裝配過程進(jìn)行模擬，從而避免工裝結(jié)構(gòu)剛性不足或剛性過剩，消除工裝結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品的干涉以及裝配不協(xié)調(diào)問題。
2.5裝配型架的模塊化設(shè)計方法
型架的模塊化設(shè)計是基于工裝設(shè)計的各種數(shù)據(jù)庫的建立和完善，包括標(biāo)準(zhǔn)件庫，工藝數(shù)據(jù)庫，工裝典型結(jié)構(gòu)庫，參數(shù)化模型等。模塊化設(shè)計對提高工裝設(shè)計效率是一條簡單而有效的途徑。此外，針對所使用的設(shè)計軟件開發(fā)輔助設(shè)計工具，將設(shè)計師從繁瑣的操作和重復(fù)勞動中解放出來，對提高設(shè)計效率也是非常有效的。在數(shù)據(jù)庫的開發(fā)過程中，應(yīng)充分考慮目前工裝設(shè)計的主流平臺，使不同的系統(tǒng)能夠互相無縫連接。
參考文獻(xiàn):
[1]李慶利.飛機(jī)裝配型架快速設(shè)計技術(shù)研究與實現(xiàn)[D].南京:南京航空航天大學(xué),2012.
[2]劉平,魏瑩,邱燕平.現(xiàn)代飛機(jī)裝配型架設(shè)計新技術(shù)[J].洪都科技,2007(3):17-21.
[3]鄒仁珍.飛機(jī)裝配型架設(shè)計約束求解技術(shù)研究與實現(xiàn)[D].南京:南京航空航天大學(xué),2009.
[4]叢培源.數(shù)字化測量技術(shù)在型架裝配中的應(yīng)用研究[D].杭州:浙江大學(xué),2015.
[5]張云華.飛機(jī)壁板裝配柔性工裝設(shè)計與優(yōu)化技術(shù)研究[D].沈陽:沈陽航空航天大學(xué),2014.
關(guān)鍵詞：軍工企業(yè);數(shù)字化;制造系統(tǒng);方案;MBD
中圖分類號：TJ08;TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）02-0039-02
1 軍工企業(yè)制造系統(tǒng)信息化應(yīng)用的現(xiàn)狀
本文從工藝技術(shù)、生產(chǎn)管理和生產(chǎn)車間三個層面對軍工企業(yè)制造系統(tǒng)的信息化應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行簡要的分析。
1.1 工藝技術(shù)及制造業(yè)務(wù)
在軍工產(chǎn)品的加工制造，特別是工藝技術(shù)對三維設(shè)計模型的承接方面，目前還是一個瓶頸，設(shè)計與工藝之間還存在數(shù)據(jù)斷層;當(dāng)前絕大部分企業(yè)生產(chǎn)制造均是根據(jù)二維設(shè)計圖紙，利用CAPP、PDM等工具進(jìn)行二維工藝設(shè)計，根據(jù)現(xiàn)場加工需要臨時建立模型進(jìn)行加工仿真、裝配仿真，產(chǎn)品設(shè)計信息多次轉(zhuǎn)換、傳遞緩慢，導(dǎo)致生產(chǎn)準(zhǔn)備時間長，且無法實現(xiàn)從設(shè)計到工藝、從工藝到制造的快速推進(jìn)。
1.2 生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)
軍工企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)主要涉及生產(chǎn)計劃管理、現(xiàn)場管理、物資管理、質(zhì)量管理等系統(tǒng)，部分優(yōu)秀企業(yè)已基本建立了精益生產(chǎn)協(xié)同管理體系，打通了從生產(chǎn)計劃到現(xiàn)場執(zhí)行、質(zhì)量檢驗、產(chǎn)品交付這一主價值鏈，但是該系統(tǒng)在生產(chǎn)策劃、運營管控、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)現(xiàn)場管理方面存在不足，并且系統(tǒng)側(cè)重于部門職能的實現(xiàn)，流程化管控較弱。
1.3 生產(chǎn)車間
經(jīng)過近幾年的信息化建設(shè)，各軍工企業(yè)生產(chǎn)車間的信息化應(yīng)用水平普遍有了較大提升，各類計算機(jī)和數(shù)控設(shè)備終端全部實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作，MES系統(tǒng)的應(yīng)用使計劃下達(dá)、任務(wù)跟蹤、工時統(tǒng)計等生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)實現(xiàn)了信息化，DNC/CAM/CAE系統(tǒng)的應(yīng)用使數(shù)控機(jī)床的部分功能實現(xiàn)了數(shù)字化，但生產(chǎn)車間目前的應(yīng)用水平和數(shù)字化分廠的標(biāo)準(zhǔn)還相距甚遠(yuǎn)。
2 軍工企業(yè)數(shù)字化制造系統(tǒng)構(gòu)想
2.1 總體目標(biāo)
通過構(gòu)建數(shù)字化制造系統(tǒng)，將我國軍工企業(yè)武器裝備的研制水平提升至我國制造業(yè)先進(jìn)行列，同時大幅縮短產(chǎn)品的研制周期，降低研制成本。
2.2 框架組成
本文在綜合考慮武器裝備的研制特點、軍工企業(yè)的信息化應(yīng)用現(xiàn)狀、數(shù)字化制造發(fā)展趨勢等因素的基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)建軍工企業(yè)的數(shù)字化制造系統(tǒng)，主要包括數(shù)字化工藝設(shè)計平臺、精益生產(chǎn)協(xié)同管理平臺和數(shù)字化制造單元三大部分，框架的組成示意圖如圖1所示。
3 軍工企業(yè)數(shù)字化制造系統(tǒng)的推進(jìn)方案
3.1 實現(xiàn)數(shù)字化條件下的產(chǎn)品制造
主要實現(xiàn)六大功能，分別是：
①設(shè)計制造的緊密高效協(xié)同。
②數(shù)字化可制造性審查。
③基于全三維數(shù)字量傳遞。
④零件精確加工的數(shù)字化應(yīng)用。
⑤裝配過程仿真。
⑥在線檢測技術(shù)的應(yīng)用。
主要從建立基于MBD的數(shù)字化制造模式、完善PDM系統(tǒng)在武器裝備制造過程的應(yīng)用和實現(xiàn)裝配過程數(shù)字化仿真三個層面進(jìn)行推進(jìn)。
3.1.1 建立基于MBD的數(shù)字化制造模式
武器裝備的研制過程主要經(jīng)歷產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計、產(chǎn)品制造和檢驗檢測等五個環(huán)節(jié)。新一代武器裝備設(shè)計部分已采用了MBD（Model Based Definition，基于模型的定義）技術(shù)，為滿足新一代武器裝備及未來軍工產(chǎn)品的工藝承接和快速交付，以及對產(chǎn)品可靠性、安全性、可測試性、可維護(hù)性等使用要求，有必要建立基于MBD模型的數(shù)字化制造流程。
3.1.2 完善PDM系統(tǒng)在武器裝備制造過程的應(yīng)用
近年來，依托新一代武器裝備的研制，PDM系統(tǒng)在軍工企業(yè)開始逐步進(jìn)行應(yīng)用，但我們的應(yīng)用規(guī)模、應(yīng)用水平等與歐美先進(jìn)企業(yè)仍存在較大的差距，不能有效支持新一代武器裝備的研制生產(chǎn)。面對我國未來武器裝備研制對數(shù)字化技術(shù)的要求，借鑒PDM技術(shù)在國內(nèi)外武器裝備產(chǎn)業(yè)成功應(yīng)用經(jīng)驗和軍工企業(yè)制造系統(tǒng)的特點，完善軍工企業(yè)基于PDM的武器裝備制造系統(tǒng)平臺，重點實現(xiàn)產(chǎn)品工藝數(shù)字化設(shè)計方面的應(yīng)用。
3.1.3 實現(xiàn)裝配過程數(shù)字化仿真
在裝配車間引入三維數(shù)字化仿真技術(shù)，它是在軟件虛擬裝配環(huán)境中，調(diào)入產(chǎn)品三維數(shù)模、資源三維數(shù)模和設(shè)計的裝配工藝過程，通過軟件模擬完成零件、組件、成品等數(shù)模上架、定位、裝夾、裝配（連接）、下架等工序的虛擬操作，實現(xiàn)產(chǎn)品裝配過程和拆卸過程的三維動態(tài)仿真，驗證工藝設(shè)計的準(zhǔn)確度，以發(fā)現(xiàn)裝配過程工藝設(shè)計中的錯誤;仿真是一個反復(fù)迭代的過程，不斷地調(diào)整工藝設(shè)計，不斷地仿真，直到得到最優(yōu)的方案。
3.2 建立面向供應(yīng)鏈的精益生產(chǎn)協(xié)同管理平臺
基于用戶訂單管理，融入精益生產(chǎn)的管理思想和理念，對“用戶訂單―生產(chǎn)計劃―物資采購―制造執(zhí)行―質(zhì)量檢驗―產(chǎn)品交付―銷售回款”等生產(chǎn)核心價值鏈全過程進(jìn)行有效管理，建立面向供應(yīng)鏈的精益生產(chǎn)協(xié)同管理平臺。協(xié)同管理平臺主要涵蓋了生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)管控、成本管理和質(zhì)量管理五個系統(tǒng)。
3.2.1 生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)
建立基于信息化的生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)：面向生產(chǎn)的計劃業(yè)務(wù)過程，采用PDCA循環(huán)的方法搭建基于信息化的生產(chǎn)計劃管控結(jié)構(gòu)，通過制定生產(chǎn)計劃、執(zhí)行生產(chǎn)計劃、檢查計劃執(zhí)行和問題處理四個過程實現(xiàn)對生產(chǎn)整個計劃的管理和控制。從而一方面實現(xiàn)軍工企業(yè)生產(chǎn)計劃管理的統(tǒng)一和閉環(huán)，另一方面形成科學(xué)的計劃節(jié)拍，實現(xiàn)準(zhǔn)時化生產(chǎn)。
3.2.2 生產(chǎn)準(zhǔn)備管理系統(tǒng)
主要包括物資供應(yīng)管理和工裝管理兩大業(yè)務(wù)。通過ERP系統(tǒng)的進(jìn)一步完善，實現(xiàn)采購計劃編制、供應(yīng)商選擇及評價、采購管理、合同簽訂、評審及執(zhí)行等物資業(yè)務(wù)全過程的信息化，消除信息流和物流之間的障礙，從而提高整個物資供應(yīng)過程的效率，使物資供應(yīng)環(huán)節(jié)更好地服務(wù)于生產(chǎn)。通過實施全面的工裝管理，使工裝申請、設(shè)計、更改、投產(chǎn)、狀態(tài)監(jiān)控、報廢等業(yè)務(wù)的實現(xiàn)全生命周期管理;建立軍工企業(yè)統(tǒng)一的工裝信息庫，基于三維模型實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工裝設(shè)計以及工藝設(shè)計的并行進(jìn)行，同時將三維工裝模型及其幾何、加工能力等參數(shù)信息關(guān)聯(lián)到數(shù)控編程過程中。
3.2.3 生產(chǎn)運營管控中心
借鑒平衡計分卡思想，覆蓋“計劃、工藝、制造、質(zhì)量、財務(wù)”等各主要生產(chǎn)，以面向流程和問題管控為主動力，利用系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)可視化等信息化技術(shù)，建立由計劃部門主導(dǎo)、多部門參與的生產(chǎn)運營管控中心，實時監(jiān)控生產(chǎn)主價值鏈流程的運行狀況，推進(jìn)企業(yè)制造能力建設(shè)，促進(jìn)生產(chǎn)流程的優(yōu)化，從而達(dá)到提升企業(yè)“價值目標(biāo)與客戶評價”的目的。
3.2.4 基于信息化的成本管理系統(tǒng)
利用ERP等軟件工具建立成本管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)成本的管理和實際成本的自動歸集，進(jìn)行成本統(tǒng)計及分析，比較標(biāo)準(zhǔn)成本與實際成本揭示成本差異，建立成本預(yù)算、核算及過程控制的關(guān)聯(lián)。生產(chǎn)成本管理子系統(tǒng)與全面預(yù)算管理系統(tǒng)、人力資源系統(tǒng)集成，實現(xiàn)動力燃料、固定資產(chǎn)折舊和人工費用等信息的傳遞，同時實現(xiàn)對產(chǎn)成品或零組件實際成本的自動計算。
3.2.5 質(zhì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
建立面向產(chǎn)品追溯性的質(zhì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，進(jìn)一步完善包括現(xiàn)場質(zhì)量檢驗、不合格品流程審理、計量器具檢定、理化試驗委托、外場排故、質(zhì)量體系審核、質(zhì)量成本匯總和質(zhì)量信息上報等功能模塊，實現(xiàn)對型號產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而使生產(chǎn)質(zhì)量管理工作更加規(guī)范化、程序化，提高其處理工作的速度和準(zhǔn)確性，也便于動態(tài)查詢，提高決策水平。
3.3 建設(shè)數(shù)字化車間
3.3.1 建立基于信息化的車間計劃管理模式
①建立裝配需求拉動生產(chǎn)的計劃管理模式。改變當(dāng)前計劃管理模式，建立總裝配套需求拉動車間生產(chǎn)組織的計劃管理模式。車間合格零件直接入庫總裝庫房，可使總裝廠對配套零件庫存及在制品情況準(zhǔn)確掌握;總裝廠直接下發(fā)配套計劃，可使車間將有限的生產(chǎn)資源高效的利用。
②建立基于系統(tǒng)排產(chǎn)的作業(yè)計劃管理模式。利用ERP、APS等軟件實現(xiàn)系統(tǒng)的自動排產(chǎn)，將配套訂單計劃分解成工序級作業(yè)計劃，并通過生產(chǎn)準(zhǔn)備服務(wù)體系的建立及各項制度的支撐，保證每道工序按節(jié)點完成，繼而保證每個訂單按節(jié)點完成，最終保證整個零件配套計劃及總裝生產(chǎn)計劃按時完成。
3.3.2 建立基于信息化的車間生產(chǎn)準(zhǔn)備管理模式
①工藝技術(shù)準(zhǔn)備。在PDM中實現(xiàn)電子簽署，即省去了各物理區(qū)域的來回奔走，提高了效率，又保證了工藝文件的可靠性;將協(xié)作工藝編制和工藝文件審核、審簽并行進(jìn)行，優(yōu)化了簽署流程;與其他管理系統(tǒng)互聯(lián)，實現(xiàn)工藝文件的無紙化管理。
②生產(chǎn)物資的信息化管理。通過對刀量具、原材料、輔料等生產(chǎn)物資建立信息臺帳，進(jìn)行數(shù)字化管理，對已有的物資能實現(xiàn)快速查找、數(shù)據(jù)共享，對未到位物資進(jìn)行自動識別和預(yù)警，縮短生產(chǎn)物資準(zhǔn)備時間。
③實現(xiàn)隨行文件電子化。通過實施產(chǎn)品隨行文件電子化管理，借助對外購/外協(xié)檢驗及生產(chǎn)現(xiàn)場檢驗的信息化管理，對產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的質(zhì)量信息進(jìn)行有效采集和記錄，保證從物資器材到組件產(chǎn)品的質(zhì)量信息清晰、明確。當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題時，可通過電子化隨行文件快速實現(xiàn)對產(chǎn)品的配套件、加工制造過程、加工人員等信息進(jìn)行篩查。
3.3.3 完善車間數(shù)據(jù)收集、傳輸系統(tǒng)
完善DNC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)NC程序的有效管理與傳送，同時實現(xiàn)機(jī)床狀態(tài)在線監(jiān)控，保證車間管理層對底層設(shè)備狀態(tài)的有效掌握。建立生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)等信息反饋終端及展示看板，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場顯性化管理，使生產(chǎn)管理、工程技術(shù)、生產(chǎn)保障、物資供應(yīng)等部門以生產(chǎn)現(xiàn)場為中心，對生產(chǎn)活動做出快速響應(yīng)，使問題產(chǎn)生即暴露、暴露即解決。
