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數字化設計與先進制造技術范文1
【關鍵詞】先進制造技術；發展趨勢；關鍵技術
【中圖分類號】TH16 【文獻標識碼】A
【文章編號】1007―4309（2010）10―0086―2
先進制造技術AMT（Advanced Manufacturing Technology）是傳統制造技術在不斷吸收機械、材料、電子、信息、能源和現代化管理等領域的成果上產生的，它被綜合應用于產品的生產、設計、制造、檢測、管理和售后服務的全過程。它是由傳統的制造技術發展而來的，保留了過去制造技術中的有效要素，是制造技術與現代高新技術結合而產生的完整的技術群，先進制造技術的發展，大體經歷了四個階段：
第一階段（20世紀60―70年代）：柔性制造單元（CAD/CAM），它是以數控機床、加工中心和工業機器人為代表的。
第二階段（20世紀70―80年代）：柔性制造系統（FMS），它是以柔性制造單元加上自動或半自動物流輸送組合而成的，但特點仍然是分布式生產過程。
第三階段（20世紀80―90年代）：集成階段（CIMS），是以信息、工藝、物流、計算機集成控制為特點的。
第四階段（20世紀90年代至今）：智能集成制造系統階段，是以設計智能化、單元加工過程智能化和系統整體管理智能化為特征的。
一、先進制造技術的特點
目前，每一個國家都處于全球化市場中，先進制造技術的競爭是面向全球的。一個國家的先進制造技術對該國制造業在全球范圍市場的競爭力發揮著非常重要和不可替代的作用。先進制造技術的目標是要提高產品對動態多變的市場的適應能力以及競爭能力，同時實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產。它不局限于制造工藝，而是覆蓋了市場分析、產品設計、加工和裝配、銷售、維修、服務，以及回收再生的全過程，概括起來有以下特點：
（1）成形和加工技術日趨精密化。
（2）企業裝備將以制造工藝、設備和工廠的柔性與可重構性作為顯著特點。
（3）虛擬制造技術和網絡制造技術將被廣泛應用。
（4）機電產品和先進制造技術將把智能化、數字化作為發展方向。
（5）以提高對市場快速反應能力為目標的制造技術將超速發展。
（6）先進制造技術的發展越來越離不開信息技術，信息技術發揮著越來越重要的作用。
（7）21世紀的企業面臨著要在管理方面進行創新的新課題。
（8）現代設計技術將成為21世紀制造業的重要特征。（現代技術的內涵即為：綠色產品設計技術、優良性能設計基礎技術、競爭優勢創建技術、全壽命周期設計技術。）
市場需求的個性化與多樣化趨勢越來越明顯，精密化、綠色化、智能化、信息化、虛擬化將成為未來先進制造技術發展的總趨勢。其主要體現在以下幾個方面：
（一）信息化
近幾年，信息技術和制造技術的不斷融合，使得數字化成為制造業日益發展的趨勢。數字化制造技術具有較多的優點，如使市場多樣化和個性化的需求得到滿足；能夠對市場作出快速的響應，使生產成本得以降低；能夠提高產品精度和可靠性；等等。數字化產品既方便、直觀，又便于通過計算機控制產品，對信息進行處理和傳遞。隨著計算機技術的飛速發展，制造業應用系統越來越離不開Internet技術，Internet技術是實現各種制造系統自動化的基礎，是其重要的支撐平臺?；赪eb技術的供應鏈管理系統、數據交換轉換系統等成為產品的主流。據專家預測，在未來生產中占主導地位的將是基于網絡制造的分布式網絡化生產系統。因此，先進制造技術將把以微電子技術、軟件技術為核心，以數字化、網絡化為特征的信息化制造技術作為重要的發展方向。
（二）智能化
智能化就是應用人工智能技術實現產品生命周期（包括產品設計、制造、發貨、支持等）各個環節的智能化，如生產設備的智能化，人與制造系統的融合及人在其中智能的充分發揮等。智能化能夠使制造系統的自動化和柔性化水平得到進一步的提高，使生產系統的適應與判斷能力更加完善。
（三）精密化
超高速切削、超精密加工技術以及發展新一代制造裝備成為了加工制造技術的發展方向。
1.超精密加工技術
目前已進入納米級加工時代，加工精度和表面粗糙度分別達到了0.025μm和0．0045μm。超精切削厚度由目前的紅外波段向可見光波段甚至更短波段近；超精加工機床向多功能模塊化方向發展；超精加工材料由金屬擴大到非金屬。
2.超高速切削
目前，鋁合金超高速切削的切削速度已超過1 600m/min，鑄鐵、超耐熱鎳合金、鈦合金的速度分別為1 500m/min、300m/min和200m/min。超高速切削的發展已轉移到一些難加工材料的切削加工上。
3.新一代制造裝備的發展
市場競爭和新的產品、技術和材料的發展對新型加工設備的研究與開發起著推動作用，如“并聯桁架式結構數控機床”的發展就是一個典型的例子。它采用六個軸長短的變化，以實現刀具相對于工件的加工位姿的變化，是對傳統機床結構方案的突破。
（四）綠色化
由于資源與環境的約束日益嚴格，21世紀的制造業要以綠色制造為重要特征。與此相適應的，綠色制造技術的發展也將是快速的。主要表現為：
1.綠色產品設計技術，既能夠保證產品在生命周期內環保和對人類健康無危害，又能保證低能耗和高資源利用率。
2.綠色制造技術，使整個制造的過程對環境所造成的不利影響最小，廢棄物和有害物質的排放量最少，資源利用效率最高。
3.產品的回收和循環再制造，它主要包括以設計產品和處理材料為主的生產系統工廠和以處理循環產品生命周期結束時的材料為主的恢復系統工廠。如汽車等產品的拆卸、回收技術和生態工廠的循環式制造技術。
（五）虛擬化
在制造業中，虛擬現實技術（Virtual Reality Technology）越來越被廣泛地應用，它主要包括兩部分，即虛擬企業和虛擬制造技術。虛擬制造技術是在產品真正制出之前，先在虛擬制造環境中生成軟產品原型進行試驗，并且預測和評價其性能和可制造性。
三、未來先進制造技術發展中的關鍵技術
（一）虛擬制造VM（virtual manufacturing）
VM技術的發展是以仿真技術和虛擬現實VR（virtual reality）技術為基礎的。VM技術是在虛擬條件下模擬產品的設計、制造、測試、營銷的全過程，并預測和評價有關技術數據和性能指標，從而使產品開發周期得以縮短，使制造過程得以優化。VM技術是工程設計的一次革命性的進步，它的應用范圍是非常廣泛的，如快速設計與快速原型、面向裝配或制造的設計、產品維護、產品設計進入市場的并行處理和人員培訓等領域。
（二）智能制造IM（intelligent manufacturing）
智能制造技術是一門綜合技術。之所以這么說，是因為它是通過自動化技術、制造技術、系統工程和人工智能等學科互相交織和滲透形成的一門技術。智能設計、智能裝配、智能加工、智能控制、智能工藝規劃、智能調度與管理、智能測量與診斷等都屬于智能制造技術的范疇。對于制造系統集成自動化和柔性自動化來說智能制造是其新發展，也是其重要組成部分，智能傳感與檢測是智能制造的重點。
（三）納米制造
20世紀出現了一種高新技術，即納米技術。它的加工精度或尺寸為0.1nm―100nm。而納米制造是納米技術與制造技術相融合而產生的，精密加工、超精加工、微細加工和超微細加工都屬于納米制造。常用的制造技術有聚焦離子束工藝等。
（四）綠色制造GM（green manufacturing）
綠色制造是一種現代制造模式，它綜合考慮資源消耗和環境影響，其目的是使產品在整個生命周期中（包括從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理）做到對資源利用率最高，對環境的不利影響最小，并優化協調企業經濟效益和社會效益。目前綠色制造受到了全球制造業的關注，因為未來制造業的可持續發展離不開綠色制造，綠色制造已成為先進制造技術的主要內容，也是各國支持和優先發展的研究項目。
四、結論
我國將先進制造技術列入“九五”科技規劃和15年科技發展規劃中。21世紀的今天，經濟全球化進程日益加快，隨之而來的日益加劇的制造業領域的競爭，實際上是以先進制造技術為競爭核心的。在這樣的大環境、大背景下，我國不僅要迎接挑戰，而且要抓住機遇，要不斷地對傳統產業進行改造，發展先進制造技術，要在技術、機制、管理以及人才等方面進行創新，只有這樣我國才能實現躋身世界制造強國的目標。
【參考文獻】
[1]王隆太等.先進制造技術[M]. 北京：機械工業出版社，2003.
[2]張平亮等.先進制造技術[M]. 北京：高等教育出版社，2009.
[3]馮.先進制造技術基礎[M]. 北京：北京大學出版社，2009.
數字化設計與先進制造技術范文2
國內外資深專家和名企領導30余名重要嘉賓在現場發表了主題演講。此外，還有來自國內外制造業領域的近200家企業和近400位行業精英出席了大會。
此次會議之所以規模大、規格高，主要是源于人們深刻地認識到：發達穩健的實體經濟是增加社會財富、增強綜合國力的基礎，也是應對外部沖擊、抵御風浪的壓艙石。制造業是實體經濟的核心內容，在當今世界上，是否擁有高度發達的制造業和先進的制造業技術，已成為衡量一國或一個地區競爭力的重要標志。制造業和工業的強大對任何一個強國而言都是“立身之本”。
隨著國際金融危機后的全球產業重構和新一輪工業革命的展開，中國制造業面臨著前所未有的挑戰和機遇，如何推動“大而不強”的工業和制造業整體升級，已經成為攸關我國未來命運的重中之重。中國在邁進工業強國的征途中，顯然要面對全球一體化所帶來的機遇和條件。
“世界工廠”的轉型之機
先進制造業是相對于傳統制造業而言的，是指自主創新、集成創新、引進消化創新協同互動，能夠不斷吸收國內外高新技術成果，并將先進制造技術、制造模式及管理方式綜合應用于研發、設計、制造、檢測和服務等全過程的制造業總稱，它具有技術含量高、經濟效益好、創新能力強、資源消耗低、環境污染少、服務功能全、帶動就業多等特點。當然，先進制造業的內涵也在不斷發生變化。
第一次工業革命中，蒸汽機技術使工業由人力制作進入機械化時代；第二次工業革命中，電氣技術使工業由機械化進入電氣化時代。而今，伴隨著新能源及生物、信息、新材料等技術的發展，世界正進入以信息產業為主導的新經濟時代，新科技革命正在催生新的產業革命。特別是金融危機爆發以來，西方發達國家紛紛提出“再工業化”“再制造化”戰略，掀起了第三次工業革命的浪潮。
第三次工業革命給工業生產帶來的重大變化之一，便是制造業的信息化、數字化、智能化等高端發展趨勢：機械設計制造不再只是依托圖紙，而能夠通過計算機程序模擬制造過程，產品具有感知、分析、推理、決策、控制功能……
由此來看，產業先進性、技術先進性、管理先進性，成為構成先進制造業的三大方面。
原機械工業部總工程師、中國機械工業聯合會特別顧問朱森第強調，先進制造業是我國制造業轉型升級的重要途徑，將成為我國參與國際競爭的先導力量。如果用三個詞來形容我國發展先進制造業的重要性和緊迫性的話，朱森第認為是：勢在必行、刻不容緩、影響深遠。
發展先進制造業是應對新科技革命、塑造產業競爭新優勢的戰略選擇。當前，新一輪科技革命日新月異，制造業發展模式深刻變革，產業融合速度不斷加快，新的產業競爭格局開始形成。發達國家紛紛出臺戰略規劃，對先進制造業前瞻布局，如美國2012年制定《先進制造業國家戰略計劃》，加強研發能力，在新一代信息技術、快速成型制造、智能制造、生物制造等領域已明顯處于領先地位；德國2013年推出《“工業4.0”戰略》，積極謀求在關鍵工業技術上的國際領先地位。新興國家迅速崛起，通過政府政策大力推動先進制造業發展，積極搶占未來先進制造業的巨大市場，如巴西公布了“工業強國計劃”，印度頒布了“國家制造業政策”等。
隨著比較優勢的動態變化和工業機器人等智能制造裝備的普及應用，部分先進制造領域向發達國家回流的“逆轉移”趨勢初現端倪。未來一個時期，國際上圍繞市場、技術、資本和產業轉移的競爭將更加激烈，我國必須加快發展先進制造業，打贏一場沒有硝煙卻關乎民族未來的產業制高點爭奪戰。同時，我國制造業的持續發展面臨諸多問題。例如，資源環境的制約異常突出，產業發展乏力，產業技術創新能力薄弱，產業結構調整的任務非常艱巨，發展方式轉變十分困難。要實現由制造大國向制造強國的轉變，加快發展先進制造業勢在必行。
可以肯定的是，先進制造業是制造業的發展方向，先進制造業的發展將使我國有可能在第三次工業革命中發揮重要作用，將引領我國制造業走出一條發展新路，將極大支撐起我國國民經濟發展和國防建設，加快發展先進制造業影響深遠。
綜合分析當前我國制造業發展面臨的國內外形勢，工業和信息化部裝備工業司副司長王衛明指出，從國際看，國際產業調整和新技術革命正在推進。新一輪科技革命和產業革命正在孕育，圍繞科技與產業發展制高點的競爭日益激烈。我國必須緊跟第三次工業革命的進程，在已有產業基礎上，在重點領域實現趕超發展，縮小與國際先進水平差距。同時，發達國家再工業化和新興經濟體加速崛起，世界產業發展格局將出現深度調整。全球需求結構將發生深刻變化，國際市場環境和治理結構也將更趨復雜。
大力開創制造業新優勢
中國擁有世界上最好的工業組件供應鏈，且相對于人力成本更低廉的東南亞國家，中國的基礎設施條件無疑要優越得多。目前，有的中國企業也已經開始將一些勞動密集型的業務再外包給東南亞國家，以節省人力成本。在提高勞動生產率方面，中國也存在很大的進步空間。根據日本野村證券的數據，目前中國的數字化設備比例只占28%，日本的這一數據則為83%，但是中國的增長速度卻遠遠超過相同發展階段的日本。在朱森第看來，我國先進制造業的發展已有一定基礎，但與美國等國家的先進水平相比仍有較大差距。如果戰略正確、措施有力、實現協同創新，經過10年到20年的努力，我國先進制造業將有較大發展并在某些領域領先。
當前，我國先進制造業大致由兩部分構成，一部分是傳統制造業吸納、融入先進制造技術和其他高新技術尤其是信息技術后，提升為先進制造業，例如數控機床、海洋工程裝備、航天裝備、航空裝備等；另一部分是新興技術成果產業化后形成的新產業，并帶有基礎性和引領性的產業，例如增量制造、生物制造、微納制造等。朱森第認為，未來10年我國制造業的制造將更加個性化，更加凸顯服務特色，制造過程更加趨于友好和開源，基于網絡的制造更加活躍和普遍，制造將成為效率更高和質量更好的經濟活動。他建議，應密切關注一些革命性技術的發展，包括再生能源、復合材料、大容量儲能技術（氫儲能）、能源互聯網（分布式電網）、分散式制造（網絡制造、云制造）、定制化生產、數字制造技術、智能集成制造技術、增量制造技術等。中國工程院院士盧秉恒提出，3D打印技術目前已在國防、汽車、航空航天、生物醫藥、土木工程等領域中得到廣泛應用?？梢灶A見，隨著3D打印材料的多樣化發展以及打印技術的不斷革新和日臻完善，3D打印勢必促進制造業的變革。中國工程院院士譚建榮還指出，數字化與互聯網信息技術以及新能源技術的結合正在孕育一場新的產業革命，這必將對國民經濟的各個支柱產業帶來根本性的變革。
把握戰略機遇贏得主動
中國科學院院士柳百成表示，改革開放以來的30多年，制造業一直是我國經濟發展的強勁動力，經過近10年的快速發展，就總量和規模而言，我國制造業已位居世界第一。然而，我國制造業的發展面臨一系列的挑戰，目前正處于發展的關鍵時期，轉型升級刻不容緩。
“我國制造業的勞動力紅利時代即將結束，很多發展中國家已接納了不少轉移的產業，對我國制造業形成了挑戰。美國及其他工業發達國家若引領新一輪產業革命，將使其重獲制造業優勢。對‘前有圍堵后有追兵’的局面，加快發展先進制造業刻不容緩，這將極大支持我國國民經濟發展?！敝焐诘戎T多專家一致認為，應把加快發展先進制造業列為國家戰略，通過若干年的努力，使先進制造業成為我國參與國際競爭的先導力量。
數字化設計與先進制造技術范文3
美國對高端產業給出了兩個界定標準：一是每個產業工人的研發支出應超過450美元，或者是位于產業的前20%；二是產業隊伍中獲得STEM（科學、技術、工程和數學）學位的人數必須高于全國平均水平，或者在本產業中所占比重達到21%。同時符合這兩個標準的產業就是所謂的高端產業。
根據這一標準，美國的高端產業共包括50個行業，涉及先進制造業（35個）、先進能源行業（3個）和先進服務業（12個）。高端產業是維持美國當前發展和持久繁榮的關鍵，這些產業最能支持創新、最能保障可持續增長。
在美國政府的推動下，美國出現了明顯的制造業回流趨勢。根據咨詢公司埃森哲（Accenture）的報告，受訪的制造業經理人有約61%表示，正在考慮將制造產能遷回美國，以便更好地匹配供應地和需求地。
蘋果公司把一部分Mac電腦的制造從中國轉移回美國；工程機械企業卡特彼勒將倫敦一家工廠撤回印第安納州，并把原先設立在日本的部分設施遷至美國，由此創造4200個就業崗位；福特汽車公司已陸續從中國、日本和墨西哥撤回部分崗位；英特爾公司不斷向美國本土的生產和研發砸入重金，公司75%的產品將在美國國內生產，帶動本土高薪崗位4.4萬個；星巴克開始把其陶瓷杯的制造從中國轉回美國中西部。
美國制造業形成回歸趨勢不全是政府的作用，經濟內在規律或許作用更大。 制造業回歸的內在驅動力
一、美國制造業成本已具比較優勢
隨著頁巖油氣革命，美國一舉實現能源自給并有余力出口，這導致發電成本急劇下降。目前，美國的平均電價只有中國的一半。
相比之下，中國工業電價高于發達國家平均水平。2014年OECD成員國工業平均電價為每千千瓦時123.88美元。而中國工商業平均電價折合139.43美元/千千瓦時，可見中國工商業電價高于經合組織國家平均水平，更是美國平均電價的兩倍。
中國制造業成本不僅高于東南亞、南亞、東歐，并且達到了美國制造業成本的90%以上，其中珠三角、長三角達到美國制造業成本的95%，中國制造業成本競爭力正面臨壓力，2004年-2014年，中國的年均工資增長率一直處于10%-20%區間。
生產率方面，雖然美國裝備制造業的工資是中國的6倍-7倍，但美國裝備制造業的勞動生產率也是中國的6倍以上，兩者相抵，中國裝備制造業在綜合成本上并不具備太大優勢。隨著智能制造的發展和布局，美國的汽車、高端精密儀器等產業效率會提高40%。
二、自動化和機器人導致用工大減
到2025年，制造業25%的工作將會走向自動化，全球各個國家和地區制造業節省人力成本比重均值是16%，韓國、日本、加拿大、美國省的最多。機器人系統價格將持續下降，2025年將降至10萬美元左右，與此同時，機器人系統的性能將以每年5%的速度提升。
BCG14年調查表明，銷售額1億美元以上的美國制造商中，72%已開始投資額外的自動化技術和先進制造技術。
三、制造業的經濟重要性超乎預期
從價值鏈的角度來看，制造業對于美國經濟的重要性遠比單純的數字上所反映的要重要得多。
美國的研究人員對于美國制造業進行拆解，最后發現，制造業對于美國經濟的影響甚至要比美國政府測算的還要大。此前美國政府測算，制造業領域1美元的產值會帶動其他領域1.4美元的產出，但MAPI（機械及聯合產品研究所）的測算顯示，這一乘數效應達到了3.6。在工作崗位上的乘數效應，制造業達到了3.4。
美國制造業規模占GDP總量僅為11%，但如果從產業鏈角度看，由制造業所支撐起來的價值鏈的價值占到了美國GDP的三分之一，甚至連美國政府也只看到“冰山一角”。
四、制造業對美國與繁榮至關重要
制造業每年貢獻2萬億美元的GDP，占美國出口的比重更高達60%，在私營領域研發支出的占比達四分之三。通常一名美國制造工人每年能掙取7.8萬美元的薪資福利，而非制造行業平均待遇只有6.3萬美元。像普惠這樣的航空航天公司是最成功的出口商之一，產品約90%在美國制造，超過80%銷往海外，實現了貿易順差。
在美國制造業所創造的增加值中，勞動者報酬占了60%，資本報酬占了38%，美國機械工業從業者小時工資的中值是20美元左右，約高于制造業10個百分點。
五、制造業升級不是下跳棋
哈佛大學豪斯曼（Hausmann）教授的研究結果表明，經濟的復雜性與制造業知識及能力直接相關，而且研究還表明，一旦某個國家開始制造商品，因此積累了知識和能力，那么該國通向繁榮之路就會變得更加容易。但這個過程是一步一步循序漸進的過程，制造的商品越復雜、制造工藝越先進，就越能走到更新興和更先進的產業，這個國家就越發繁榮，掌握與他們已經能制造的產品相似的新產品的制造技術就更容易。 美國制造業新趨勢
一、制造業創新生態系統加快構建
當前，美國已形成以政府、高校及科研機構、應用研究機構、企業和服務機構為主體的完整的先進制造創新生態體系。政府是創新環境的提供者，通過資金投入、財稅政策、基礎設施建設等營造整體發展環境；高校及科研機構是創新技術引擎，通過多學科、跨領域的技術基礎研究，為創新提供源頭；應用研究機構對接科研機構與企業，是創新成果轉化加速器；企業是創新技術產業化的主力軍；服務機構為創新技術研發、應用研究及商業化提供咨詢、協調、評估等服務，是供應鏈創新重要力量。
2015年9月，美國推出國家創新戰略，提出利用國家制造業創新網絡（NNMI）來恢復美國在高精尖制造業創新中的領先地位，重新投資供應鏈創新并支持擴大技術密集型制造業企業。
二、制造業投資呈“兩化”態勢
數字化：美國近年來的投資IT化走勢明顯，在上世紀80年代，美國花在信息技術領域，如購買軟件、計算機硬件和通訊設備等占總投資的比重僅為三分之一左右，但在2010年以后這一比重則增長至50%以上。
無形化：美國制造業發展重心的轉移和產業結構的升級，導致美國制造業投資結構的變化。從1979年開始，美國開始降低在有形資產上的投入，越來越多的投資側重于軟件、研究、開發、宣傳、管理、培訓等方面，無形資產投資比重持續加大。
三、美國擅長從“I端”發力
美國更擅長從信息技術一側（I端）發力。美國和德國都是工業和信息化技術融合的領先者，但相比之下，德國更擅長從工業技術一端來發力，美國先進制造技術集群還是側重于數字化和信息化一端，比如智能機器人技術、3D打印技術、物聯網技術、數字化設計技術等。
在先進的數字化制造技術領域，美國在技術和市場上都具有較強優勢，例如美國在3D打印技術領域處于領導者地位，占據了全球3D打印三分之一以上的市場。
四、政府積極搭建數字化制造平臺
實施數字化制造計劃，構建合力，實現數字化技術的群體突破。2014年2月， “數字制造與設計創新機構”（DMDII）由國防部牽頭組建成立。該機構主要研究數字化數據在產品全壽命周期中的交換以及在供應鏈網絡間的流動，推進數字化、智能化制造。該機構目前擁有80多家成員，包括波音、洛克希德?馬丁、通用電氣、羅爾斯?羅伊斯、西門子、微軟等企業、政府機構、院校、研究所和商業組織。
構筑數字化制造生態圈。以開源技術牽引的上下游垂直式生態圈，圍繞系統基礎架構、軟件平臺源代碼等關鍵技術的開放開源，形成了產業上下游不同領域不同主體間的技術標準制定與產品開發合作。如NASA發起的開源的云計算管理平臺項目OpenStack，擁有來自176個國家3萬名成員500多家企業的支持。
五、由軟及硬，由硬及軟
Google等互聯網巨頭從I端加快走向M端，互聯網企業發現制造業是創造價值的主要陣地，Google先后投資了智能機器人、無人駕駛、無人機、智能家居等領域，它變得越來越硬。
GE開始編織“工業互聯網”，加快從M端走向I端，GE在全球雇傭了1萬名軟件工程師，GE老總提出：也許你昨晚入睡前還是一個工業企業，今天一覺醒來卻成了軟件和數據分析公司。
我們預計美國將會涌現一批“兩棲型”企業：硬件的系統集成企業在大力發展軟件，軟件的系統集成企業在大力發展硬件。
簡單舉兩個例子，其一是農業機械巨頭John Deere從農機制造到智慧農業。John Deere的精智農業管理系統FarmSightTM，通過安裝在農業機械設備上的傳感器采集土壤條件、氮磷鉀含量和作物生長等數據，并且可以預測化肥、農藥的需求，從而搭建起農夫和這些化肥、農藥供應商的溝通和供應平臺，完成了從賣農機到做農作物生長管理服務商的轉型。
數字化設計與先進制造技術范文4
（沈陽工程學院機械學院，遼寧沈陽110136）
摘要：數字化設計制造是技術應用型本科機械電子工程專業的核心職業能力，我院在人才培養方案中以數字化設計制造工程能力培養為主線，首先以典型企業的崗位能力需求為基礎，構建了理論教學、實踐教學、素質教育的三大課程群體系結構，提出了在教學中實施綜合課程改革的探索性實踐方法，通過改革使學生的工程能力得到了提高。
關鍵詞 ：數字化設計制造；課程群；工程能力培養；課程改革
DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.04.025
中圖分類號：G642.4文獻標識碼：A文章編號：1671—1580（2015）04—0054—02
基金項目：遼寧省教育科學“十二五”規劃立項課題“以數字化設計制造為主線的卓越工程能力培養”（編號：JG14DB280）。
收稿日期：2014—11—19
作者簡介：李鐵鋼（1973— ），男，遼寧沈陽人。沈陽工程學院機械學院，高級工程師，副教授，在讀博士，研究方向：先進制造技術及教學。
當代機械工程領域邁進了數字化制造的時代，在產品制造活動的全生命過程中利用數字化的信息實現產品和制造活動的表達、組織和運行，數字化制造大大地提高了產品的質量和企業的生產經營效率。企業的數字化制造水平和應用能力已經成為企業的核心競爭力。
應用型本科院校機電專業的人才培養特色是“工程教育，職業取向”，培養的學生是既不同于普通高等教育的研究型人才，也不同于高職高專院校的技能操作型人才，而是具有夠用的機械和電子專業理論知識，一定的人文、科技和藝術素質，較強創新精神的高等應用型機械工程領域的復合性應用型人才。從就業反饋來看，企業認為學生的理論泛泛而實踐技能不足，理論與當代的企業技術脫軌，就業后工作適應能力差，需要經過相當長時間的培訓和培養才能勝任崗位。因此，需要改革人才培養方案和課程，以數字化設計制造的綜合工程能力為主線、基于企業實踐培養人才。
一、以數字化設計制造為主線的培養方案規劃
基于我校機械專業近幾年的就業和定向培育就業客戶群調研，我院總結形成了企業的崗位能力需求指標，并分解指標，形成知識體系，根據知識體系修改了培養方案。
沈陽工程學院為以工為主的培養技能應用型人才的地方高校，辦學戰略依托電力行業，服務先進裝備制造行業和現代服務業，培養創新應用型人才。機械電子工程專業主要培養德、智、體、美全面發展，較系統地掌握機械制造及自動化、計算機應用、自動控制和電子技術應用等復合型的專業知識，以機床數控系統的應用與開發，機電一體化產品的設計、調試和管理等能力為特色的機械電子工程領域高級應用型人才。
課程群規劃遵循“三面向、三服務”的理念，即面向學生就業、面向企業界、面向未來，課程改革要服務于職業能力需求、服務于工程實踐能力培養，理論課程要服務于實踐課程。
我院綜合美國ABET工程專業認證的標準和企業需求確定了機電專業工程素質能力的培養包含自然人文能力、工程應用能力、機械產品設計能力、機械產品制造能力、機械設備控制能力和企業實踐能力等模塊。課程群體系要體現“理實交融、分為層遞進”的原則，分為基本技能層次、提高應用層次和綜合創新層次三大類。
二、課程群建設方法
（一）以課程群為基礎，結合教師科研，組建教學科研團隊，爭創精品課程。建立同典型企業的校企密切合作關系，按照典型企業的數字化生產流程規劃工程軟件，軟件分必修和選修兩部分，對于必修課程，學生必須掌握；而選修課程，學生可課后自學。必修軟件有AUTOCAD、UG、ANSYS和Matlab，選修軟件有機械工程師、Amesim、VERICUT、CAXA工藝圖表、PC DMIS、VNUC、Autoform、Geomagic Qualify和Imageware等。在工程軟件課程體系中，AUTOCAD主要培養學生的機械和電子平面制圖能力，在機械制圖與CAD課程中學習，在機械原理、機械設計、機械測繪、機械原理課程設計和機械設計課程設計中應用；UG主要培養三維設計和數控編程能力，在三維設計基礎、CAD/CAE技術與應用和數控加工工藝與編程中按模塊講授，在模具設計與制造、數控加工工藝與編程課程設計和機械裝備課程設計中應用；Matlab主要培養數學分析和控制系統分析能力，在高等數學、線性代數和機電工程控制基礎中學習，在機電一體化系統課程設計、機械工程測試技術和液壓與氣壓傳動課程設計中應用；ANSYS主要培養有限元分析能力，在工程力學和CAD/CAE技術與應用中學習，在材料成形技術和CAD/CAE實訓中應用。
（二）貫徹工程軟件培養，注重對必修軟件的系統培訓，安排好自學選修軟件的知識點，規劃好各課程中軟件的知識點講授和知識的遞進，以使學生掌握數字化設計制造能力。比如：對于數字化制造能力的培養，重點培養數控機床的加工能力，在三維設計基礎課程中講授UG軟件的基本操作和三維實體造型；在模具設計和制造課程中講授模具的三維設計；在機械制造裝備設計課程中講授夾具的設計；在機械制造技術基礎課程中講授CAXA工藝圖表軟件編制數控加工工藝規程；在數控加工工藝與編程課程中講授利用UG軟件編制數控程序；在先進制造技術課程中講授利用VERICUT軟件進行數控程序加工仿真，利用PC DMIS軟件生成數字化測量程序，利用Geomagic Qualify軟件進行檢測結果分析，最后這些技能在獨立實踐環節數控加工工藝與編程課程設計中得到全面應用。學生利用前述這些工程軟件，從產品的圖紙出發，獨立分析并設計數控加工工藝規程，編寫數控加工程序，分組加工零件并檢測。
（三）為體現數字化設計和制造能力培養，對課程群的能力體系進行分解，得到詳細的能力和目標矩陣。設置40周的獨立實踐環節，包括課程設計、實訓、實習和畢業設計，側重綜合問題的解決，體現工程實踐性和創新性，培養學生的企業實踐技能，使其能夠綜合應用專業知識進行產品的數字化設計和制造，解決實際工程問題。突出實踐教學的地位，實踐教學不僅僅是理論教學的演示、驗證和補充，還是工程能力培養的決定性環節，培養目標的實現應以能否從事生產實踐作為評判基準。加大專業化、數字化設計制造素質教育，對于
取得相關學科證書的學生將給予學分加分或課程減免的激勵，
包括數控車床和銑床的中級工和高級工操作等級證書、制圖員證書、三維設計證書、數控工藝員證書、各種省級以上相關比賽證書等。
此類課程也可以幫助學生考取職業資格等級證書，增加就業資本。
（四）加強數字化設計制造教學資源庫建設，選擇企業經典案例進行課件、圖片、動畫等教學資源的信息化建設；加強虛擬實驗室建設，建造虛擬材料成型實驗室、虛擬數控加工仿真實驗室和網絡化制造實驗室等。在進行數字化教學資源建設和虛擬實驗室建設中吸收學生參與，既激發了其學習的興趣，又鍛煉了其數字化設計和制造能力。
（五）加大教材建設，特別是綜合實踐類教材，編寫反映企業數字化設計制造技術的教材，對企業的典型零件和流程進行凝練，形成具有代表性的教學案例。教材應言簡意賅，圖例形象，還要便于進行啟發性教學，便于課后思考和進一步的知識擴展。
（六）開放數字化設計制造相關實驗室。將數控機床實驗室、CAD/CAM實驗室開放，接受課外實驗和創新制作，提高學生的學習能動性。利用好教務網絡教學平臺，將數字化設計和制造的教學資源放到網絡上，開展網絡答疑，增加與學生間的互動，利用當代大學生的信息獲取手段促進其學習興趣的提高。
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參考文獻］
［1］陳冰.理實一體化教學在數控專業中的實踐與應用［J］.職教論壇，2007（6）.
［2］陳文杰，任立軍，張林等.新加坡理工學院基于CDIO模式的項目教學改革［J］．職業技術教育，2009（35）.
［3］胡志剛，任勝兵，吳斌.構建基于CDIO理念的一體化課程教學模式［J］．中國高等教育，2010（22）.
數字化設計與先進制造技術范文5
關鍵詞：數字化車間，機械加工
中圖分類號：TH161 文獻標識碼：A 文章編號：
近年來，為實現我國裝備制造業的轉型升級，國家大力推行精益制造、智能制造、敏捷制造等先進制造理念，并高度重視信息化在制造中的促進作用。數字化車間理論與應用研究方興未艾。
數字化車間的概念
數字化車間是數字化技術在制造車間集成應用而形成的一種制造車間的模式，即從數字化產品工藝設計、工藝試驗、生產組織和管理等方面入手，將制造車間中的數字化設備與工藝設計及生產管理的信息進行集成，形成基于數字化設備和信息集成于信息流自動化的集成制造系統，從整體上改善生產的組織與管理，提高制造系統的柔性，提高數字化設備的效率。
數字化車間目前存在兩個方面的含義。一方面，它是指從制造的現實出發，對制造過程中產生的數據進行數字化，并對它們進行加工處理，產生相關的信息，在制造系統中進行存儲和交換，并直接應用于車間對生產過程的管理和控制，通常把這種生產方式稱為數字化制造。另一方面，它是指“車間”生存于數字化世界，在真實工廠或生產過程還沒有開始前，這個車間在虛擬空間中運作，對真實車間進行虛擬現實的仿真，提供優化的結果，是虛擬制造技術的發展。
本文討論的是前一種含義，其實質是數字化技術在車間的綜合應用，即利用計算機輔助進行信息管理、生產工藝安排、生產計劃制定和生產過程控制，在車間范圍內實現CAD/CAPP/CAM,PDM,MRP,MES,DNC等數字化技術的集成應用。
2、數字化車間的組成結構
數字化車間的總體結構如圖1所示，分為企業計劃層、制造執行層和控制層。通常，數字化車間本身包括制造執行和控制兩個層次，企業計劃層是數字化車間的上游，是數字化車間運行的外部環境。制造執行層是數字化車間的核心，它協調車間各個部門完成車間的技術管理、生產計劃和調度及整個生產過程的管理與控制，而控制層則完成設備管理、現場數據采集和物流監控。數字化車間需要實現企業以生產計劃和執行控制為主線的生產管理信息系統集成應用，以CAD/CAPP/CAM和PDM集成為特征的技術信息系統集成，以及基于網絡實現DNC、現場數據采集和物流標識等監控系統集成應用。制造執行系統為車間范圍內的這三種集成提供了應用平臺。
實施數字化車間的關鍵是基于車間數字化裝備、綜合網絡（DNC）和數據管理系統建立制造執行系統，實現生產作業計劃管理與執行控制，以及實現制造執行系統與企業資源管理系統和產品與工藝過程設計系統的集成應用。
3、典型機械加工數字化車間
數字化車間在各種類型車間中已有廣泛實踐，以機械加工車間最為典型。機械加工車間通過制造執行系統將工廠生產計劃信息引入車間，并根據工廠生產計劃進行具體執行計劃——生產作業計劃的指定，把企業下達的生產任務具體分配到車間的各個生產單元（工段）、工作地和工人，規定他們在月、旬、周、日以及輪班和小時內的具體生產任務；并通過現場終端將生產指令直接下達到操作者，同時及時采集任務狀態信息，組織產品生產過程各階段、各工序在時間上和空間上的銜接協調，實現生產進度控制、產品質量控制、物料消耗與庫存控制及生產成本費用控制等。生產計劃與控制是實現生產計劃，提高產品質量，降低生產消耗和產品成本的重要手段。
車間可通過PDM集成和運行CAD/CAPP/CAM軟件，支持車間的工藝準備技術工作，實現設計數據直接引入、工藝建模、自動編程和程序仿真。DNC系統通過網絡與CAD/CAPP/CAM相連，直接從NC程序庫中讀取所需要的加工程序和參數，也可以將生產現場經調試的實際應用程序回收后統一存放、歸檔。同樣，機床的CNC參數也可以通過此系統進行傳輸。
車間建立刀具管理系統，實現數控用刀具的管理和預調，考慮到生產規模的擴大和品種的變化速度加快，在加強CAD/CAPP/CAM的同時，應注重生產準備環節的技術改造。刀具綜合管理和預調制度的建立及刀具管理系統的采用可以實現在車間（單元）范圍內的刀具參數和壽命管理，實現刀具的統一調配和配送，將縮短生產準備時間，降低車間刀具占有量，提高刀具的利用率，以及穩定產品質量，還可以通過DNC系統實現刀具參數的傳遞。
4、機械加工數字化車間的實施效果
通過數字化車間系統的實施，機械加工車間在管理手段、生產效率、生產成本等方面都會有明顯效果，為精益生產模式的建立奠定了良好的基礎。
1）徹底消除機床信息孤島，實現了工廠的完全網絡化管理
通過機床網絡DNC的建設，徹底改變了以前數控機床的單機通信方式，全面實現了機床的集中管理與控制，機床由以前的信息孤島轉變為整個工廠的一個信息節點，實現了數控程序的傳輸網絡化、管理規范化、仿真虛擬化、數據采集自動化。
2）通過圖形化的高級排成，最大程度地優化了生產計劃
通過高級自動排產算法，可將生產任務分解到每一工序、每一設備、每一分鐘，并可通過方便直觀的圖形看板形式，以即時的方式提供準確的交貨日期，實時獲知落后于計劃的作業，查明是哪里出現了生產“瓶頸”，實現了生產任務的精確管理。
3）實現生產過程的全透明化管理
通過準確、及時、自動的機床生產信息反饋，可以同時采集所有機床的實時狀態，隨時查看機床的開機、運行、故障等信息，實施獲知每臺機床的工件生產數量，并結合條碼掃描等手動采集方式，實現生產過程全方位的透明化管理。
4）減少機床輔助時間，提高機床利用率
通過協同制造平臺，實現了技術、物料、工具、質量等生產準備協同，從根本上避免了因某一環節的準備不足而影響生產的不良情況。通過高級排產、程序網絡傳輸、模擬仿真、程序數據庫管理，將生產計劃、程序編輯、仿真、管理等生產輔助任務在計算機端快速高效地完成，這些管理措施與手段均可最大程度地提高機床的有效利用率。
5）實現對庫房的精細管理，優化庫存，降低生產成本
充分利用先進的計算機網絡技術，全面實現對車間各類（包括刀具、物料、在制品等）庫房的計算機管理，可有效優化各類庫存，明顯地降低車間庫存成本。
6）與PDM/ERP系統全面集成，整合企業制造資源
通過與PDM/ERP等系統的有機集成，以及MES系統自動導入ERP的生產計劃等上游信息，實現企業各管理系統之間數據資源最大程度的共享，為實現企業級的精益生產奠定良好的技術與管理基礎。
參考文獻：
[1] 楊文通，王蕾，劉志峰 編著. 數字化網絡化制造技術. 電子工業出版社
數字化設計與先進制造技術范文6
質量分析與決策深度挖掘質量信息及統計分析能夠精確發現質量問題和改進點，有效提高產品質量，大大降低質量成本。質量分析與決策都通過統計技術來實現，對缺乏有效性的數據統計分析是許多企業發展遇到的障礙。
質量管理體系應用企業推行ISO9000質量管理體系標準進行管理，是管理科學的一場空前的躍進。如何體現和發揮領導在質量管理中的指揮和協調作用，如何實現領導者對整個質量管理過程的有效監控，如何讓全員按照權限分配方便有序地參與質量管理和持續改進，這顯然是傳統的質量管理方式所難以豈及的[4]，所以，管理體系運行的有效性提升，不僅需要在管理技術上和方法上有所創新突破，而且要運用信息技術的優勢，建立系統化的質量管理體系，協助企業提升自我的管理水平和經濟效益。
2提升質量效益策略有兩個重要支撐，一是過程化管理，通過提高過程質量、提高過程協同效率，達到提升產品質量；二是數字化決策，通過看得見的數字，進行質量改進、質量經營決策。而這兩個方面，在傳統的質量管控模式下，很難實現。
2.1現代制造企業大多是由多級供應鏈協同構成，企業在采購產品檢驗、加工裝配、過程監管、售后服務等環節的故障信息，需及時地反饋給供應商，這些信息是供應商進行質量改進的重要依據。
2.2很多企業的產品質量檔案、質量報檢、跟蹤記錄等信息以紙質的形式呈現，傳送于各部門各單位，未進行集中、系統的管理。這給質量信息的統計分析造成很大的困頓；也給質量信息的共享、查詢和追溯造成很大不便；造成質量管理信息分散，溝通不暢，偏差性大，內部受控難以保障，外協加工的精確度難以保證。
2.3質量改進是企業持續優化產品質量，降低總成本的關鍵手段。若改進過程缺乏數據支撐，則改進方向將難以明確，效果難以驗證。如何規范地進行質量改進，降低成本壓力，確保改進閉環，在提高供應鏈整體水平的同時，降低企業外協外購件的質量損失。
3目前，數字化設計、數字化制造和數字化管理是制造業企業信息化主要手段。而制造業研究最廣泛、應用最深入、效益最明顯的領域是設計數字化。企業運用CAM、CAD、CAPP等軟件平臺，實現了設備設計過程與裝配的數字化和智能化，縮短了產品研發周期。企業管理系統由研發、生產、質量三大體系組成。研究和開發適合企業發展戰略的質量信息系統，實現企業數字化質量管理，是當前中國制造業信息化發展的必然趨勢。
4建立質量信息的集中管理平臺通過構建質量信息平臺，收集客戶質量信息、設計產品信息、在線信息、售后服務信息、問題反饋信息等，實現產品全過程質量信息的采集、跟蹤、儲存和應用，數據能夠有效、精準、全面地為管理者和決策者提供質量效益與成本評估分析有力支撐。
4.1建立質量持續改進平臺
通過搭建質量管理信息化平臺，傳統的質量管理模式得到改善，一個基于信息化、數字化、網絡化的質量管理工作平臺，以設備研發生產、外購外協件采購、制造至售后等產品全生命周期為主線，實現關鍵質量管理工作的在線處理及網絡化協同，提高質量事件處理的規范性，提高作業處理效率，在線跟蹤質量活動改進效果，促進質量的持續改進。
4.2建立質量經營管理決策平臺質量管理信息系統吸收了先進的質量管理思想及分析方法，以采集基礎數據和過程數據的根基上加有序管理，實現多臺計算機聯網技術輔助、應用統計分析工具和動態跟蹤的報表定制功能，為企業管理、目標決策提供詳實、精確的分析報告，為質量經營提供強有力的數據支持。
4.3通過質量系統在企業的實施，廣泛深入地推廣應用現代質量管理新技術，利用現代信息技術，以質量經營為核心，推進質量管理與控制的網絡化和數字化，實現產品制造過程質量可控，提升經濟效益。
