论数字化制造

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1、论数字化制造华中理工大学周济一、序言作为国民经济支柱的我国制造业企业普遍ITWX需解决诸如质量不稳定、产品水平低;生产集中度低、分散重复严重;科技基础薄弱，自主开发能力差:企业装备陈旧，生产工艺落后;基础管理薄弱等问题。这些问题的解决在很大程度上将是缩小我国制造业总体技术水平与工业发达国家制造业技术水平之间差距的关键。20世纪末期，全球制造业企业环境发生了若干显著变化，主要表现在:产品生命周期缩短，交货期成为主要竞争因素;大市场和大竞争:用户需求个性化，多品种小批量生产比例增大。环境的变化促使制造业企业的经营观念和

2、对制造系统的要求发生了深刻的改变。人们从不同角度提出了各种制造新模式和新哲理，如计算机集成制造、精益生产、并行工程、敏捷制造、业务过程重组、计算机集成产品工程、协同控制和智能制造、“数码工厂”或“数字化服务”等。这些新模式和新哲理的共同的核心是，在制造业企业中全面推行数字化制造，通过在产品全生命周期中的各个环节普及与深化计算机技术的应用，促进传统产业全方位的技术更新，使企业在持续动态多变、不可预测的全球性市场竞争环境中生存发展并不断地扩大其竞争优势。21世纪是数字化和信息化的时代，为了保证我国国民经济的持续发展，缩

3、小甚至消除与工业发达国家的差距，必须走跨越式发展道路，大力发展作为制造业主体技术的数字化制造技术。二、数字化制造的内涵数字化制造主要涉及数字化设计、数字化加工和数字化管理，下面从这三个方面来阐述“数字化制造”的内涵。1.设计数字化制造围绕“以产品建模为基础，以优化设计为主体”的主题，追求产品设计智能化与优化。通过给设计人员提供有效的工具与技术，提高企业创新能力;通过完善各种基于产品模型的分析与优化技术，提高产品质量。2.加工数字化制造围绕“以数控技术为工具”的主题，追求合理程度的加工自动化。通过CAM及其与CAD等

4、的集成技术与工具的应用，在产品加工方面解决如下问题:加工状态与过程的数字化表述、非符号化加工知识的表述、加工信息的可靠获取与传递、加工信息的定量化/分类/评价，以及生产过程的全面数字化控制等。3.管理数字化制造围绕“以数据管理为核心”的主题，追求产品开发的集成化、产品全生命周期的优化以及企业的全局优化与最佳模式运作。通过建立数字化产品模型，对产品全生命周期中所有相关方面(如产品数据、企业资源数据等)进行数字化定量、表述、存储、处理和控制等。三、CAD是数字化制造的重要手段CAD的发展经历T计算机辅助绘图CAD(Co

5、mputerAidedDrawing),计算机辅助设计CAD(ComputerAidedDesign)等阶段。而当前的CAD技术涵盖范围广泛，几乎涉及产品的整个生命周期的方方面面。因此，可以认为当前的CAD技术已经逐步进入计算机辅助产品开发CAD(ComputerAidedDevelopment)阶段。正是因为CAD技术的内涵与外延在不断地深化和拓展，使得CAD技术成为了数字化制造的重要手段。当前，在CAD领域的新技术主要有曲面与实体集成核心技术、大型组件设计技术、模型资料的交换技术，以及CAD设计方法技术一二维/

6、三维CAD的集成与应用等。目前，国内如下单位在CAD技术研究及其产业化方面较有影响:华中理工大学、清华大学、浙江大学、北京航空航天大学，以及一些以高等院校为技术支撑的科研院所。华中理工大学多年来一直非常重视跟踪国内外最新进展并持续投入大量人力、物力与财力进行相关的研究与产业化工作，取得了一系列成果。如在“七五”期间与其它院校联合完成了国家科技攻关项目“优化设计及计算系统”，于1990年通过了专家鉴定。该系统为在我国推广应用优化技术提供了重要的工具，可以广泛应用于机械、电子、建筑、化工等工程设计领域，并己经应用于生产

7、实际，解决了许多工程优化设计问题。而以华中理工大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心(武汉)为依托发展起来的武汉天喻信息产业有限责任公司，是我国CAD,CIMS信息化高新技术产业公司之一。该公司成立以来，以市场为导向，将科研成果迅速产品化，先后推出了三大类多个品种的Inte系列CAD,CIMS产品，并在许多企业中推广应用。目前，公司已成为国内最大的自主版权CAD软件企业之一。经过国家“七五”、“八五”与“九五”攻关的长期努力，目前国内二维CAD技术已经相当成熟，而且在某些方面甚至超出了国外同类产品的水平，并在国内企

8、业得到了可喜的普及，取得了很好的经济效益和社会效益。相对而言，国内三维CAD软件在市场占有率方面与国外同类产品还有一定差距，但在某些技术方面己经具备了与国外同类产品抗衡的实力，在系统功能上也颇有一些自己的独到之处。总之，从长远来看，国内自主版权的CAD系统具有强大的生命力:一是国内企业的设计人员无论是在界面还是在操作方式和习惯上，依然倾向于国内的CAD系统: