數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r分析-展示頁(yè)
2025-07-03 14:07本頁(yè)面
【正文】 形生成技術(shù)的誕生[6]。當(dāng)時(shí)，盡管在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中已經(jīng)開(kāi)始配置了圖形顯示器，但由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論還沒(méi)有形成，而且當(dāng)時(shí)顯示器的性能較差，所以，尚未具備人—機(jī)交互功能。建立機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)及設(shè)備使用情況分析，采集實(shí)作工時(shí)，為進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)排程準(zhǔn)備準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，同時(shí)細(xì)化管理考核。圖3機(jī)床加工實(shí)時(shí)系統(tǒng)全面跟蹤管理現(xiàn)場(chǎng)刀、量、夾等器具實(shí)物，實(shí)現(xiàn)各類物資從購(gòu)入到報(bào)廢的全壽命周期管理。生產(chǎn)準(zhǔn)備做得好，不僅可以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，更可以充分發(fā)揮機(jī)床設(shè)備的功能，消除停機(jī)等待，提高設(shè)備利用率，從而大大提高生產(chǎn)效率。操作工人按照排好的工作隊(duì)列依次嚴(yán)格按計(jì)劃領(lǐng)工生產(chǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)安排并記錄開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間，從根本上杜絕現(xiàn)場(chǎng)隨意多干或少干的現(xiàn)象，保證了計(jì)劃的嚴(yán)格執(zhí)行。按照ERP的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，選擇合適的工藝路線，參照工藝系統(tǒng)優(yōu)化后的批量、批次派工生產(chǎn)，并根據(jù)生產(chǎn)線的運(yùn)行情況動(dòng)態(tài)調(diào)整加工設(shè)備和生產(chǎn)人員，保持生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)均衡生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，零件或產(chǎn)品檢驗(yàn)合格后，存人數(shù)據(jù)庫(kù)固化，供今后生產(chǎn)安排直接調(diào)用[4]。初步工藝方案完成后，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的真實(shí)資源，確定工序的分散或集中，及時(shí)進(jìn)行工藝優(yōu)化。3．1三維工藝系統(tǒng)利用三維數(shù)字化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)成果，由PDM導(dǎo)入EBOM和產(chǎn)品、零件的三維數(shù)模，按真實(shí)參數(shù)建立生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)床、刀具、夾具、物料等資源模型庫(kù)，應(yīng)用虛擬加工和虛擬裝配技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)三維工藝設(shè)計(jì)。從制造系統(tǒng)中存在的全局性問(wèn)題著眼，只解決其中一個(gè)或幾個(gè)方面的問(wèn)題是不能產(chǎn)生太大成效的，必須建立全系統(tǒng)的數(shù)字化制造體系，才能從根本上建立起現(xiàn)代化的制造模式，使研制、生產(chǎn)效率得以成倍提高[3]。數(shù)字化設(shè)計(jì)和管理平臺(tái)的建設(shè)，使傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理越來(lái)越成為產(chǎn)品制造的瓶頸。 圖1 從制造技術(shù)理解數(shù)字化制造的內(nèi)涵2數(shù)字化制造技術(shù)的意義和作用可精確地預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可制造性、加工時(shí)間、制造周期、生產(chǎn)成本、零件的加工質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量和制造系統(tǒng)運(yùn)行性能零件和產(chǎn)品的可制造性分析、生產(chǎn)規(guī)劃與工藝規(guī)劃的評(píng)價(jià)與確認(rèn)、敏捷企業(yè)和分散化網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)系統(tǒng)中合作伙伴的選擇、生產(chǎn)過(guò)程和制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化網(wǎng)上制造資源的查詢與優(yōu)選低成本的人員培訓(xùn)工具。所以，數(shù)字化制造是在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造技術(shù)的不斷融合、發(fā)展和廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上誕生的，其內(nèi)涵是：以C A D/C A M/C A E為主體的技術(shù)，以M R P I、M I S、P D M為主體的制造信息支持系統(tǒng)和數(shù)字控制制造技術(shù)。在數(shù)字制造環(huán)境下，在廣域內(nèi)形成了一個(gè)由數(shù)字織成的網(wǎng)，個(gè)人、企業(yè)、車間、設(shè)備、經(jīng)銷商和市場(chǎng)成為網(wǎng)上的一個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)，由產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、銷售過(guò)程中所賦予的數(shù)字信息成為主宰制造業(yè)最活躍的驅(qū)動(dòng)因素。對(duì)制造企業(yè)而言，各種信息（包括圖形、數(shù)據(jù)，甚至知識(shí)和技能） 均以數(shù)字的形式通過(guò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)內(nèi)部傳遞。從數(shù)字制造的要領(lǐng)出發(fā)，可以清楚地看到，數(shù)字制造是計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與制造技術(shù)不斷融合、發(fā)展和應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然。將C A D的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的制造、工藝規(guī)則等信息，使加工機(jī)械按照預(yù)定的工序組合和排序，選擇刀具、夾具、量具，確定切削用量，并計(jì)算每個(gè)工序的機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間，這就是計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（C A P P）。C A D系統(tǒng)能夠在二維與三維的空間精確地描述物體，大大地提高了生產(chǎn)過(guò)程中描述產(chǎn)品的能力和效率。也就是說(shuō)，數(shù)字制造實(shí)際上就是在對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化的描述中建立數(shù)字空間，并在其中完成產(chǎn)品制造的過(guò)程[1]。數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展歷程分析摘 要：從闡述數(shù)字化技術(shù)概念出發(fā)，綜述了國(guó)內(nèi)外數(shù)字化制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀，論述了數(shù)字化制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心技術(shù)，并對(duì)數(shù)字化制造技術(shù)的幾個(gè)核心技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，最后對(duì)數(shù)字化制造技術(shù)進(jìn)行了展望并結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況對(duì)我國(guó)如何發(fā)展數(shù)字化制造技術(shù)提出了幾點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞：數(shù)字化；國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀；制造技術(shù)；計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)1數(shù)字化制造技術(shù)的概念所謂數(shù)字化制造，指的是在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體等支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶的需求，迅速收集資源信息，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的仿真以及型制造，進(jìn)而快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶要求性能的產(chǎn)品的整個(gè)制造過(guò)程。由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，以交互圖形系統(tǒng)為手段，以工程分析計(jì)算為主體的一體化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ C A D ） 系統(tǒng)。正如數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床一樣，C A D的產(chǎn)生和發(fā)展，為制造業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)字化和自動(dòng)化打下了基礎(chǔ)。將包括制造、檢測(cè)、裝配等方面的所有規(guī)劃，以及面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、工藝、管理、成本核算等所有信息的數(shù)字化，轉(zhuǎn)換為能被計(jì)算機(jī)所理解并被制造過(guò)程的全階段所共享，從而形成所謂的C A D/C A M/C A P P，這就是基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字制造觀。對(duì)制造設(shè)備而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字信號(hào)。對(duì)全球制造業(yè)而言，用戶通過(guò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)發(fā)布需求信息，各大中小型企業(yè)則通過(guò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需求優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、動(dòng)態(tài)組合，迅速敏捷地協(xié)同設(shè)計(jì)制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)制造是數(shù)字制造的全球化實(shí)現(xiàn)，虛擬制造是數(shù)字工廠和數(shù)字產(chǎn)品的一種具體體現(xiàn)，而電子商務(wù)制造是數(shù)字制造的一種動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。下圖1為從制造技術(shù)理解數(shù)字化制造的內(nèi)涵[2]。3數(shù)字化制造過(guò)程的運(yùn)作模式“十五”期間，數(shù)控機(jī)床的性能和數(shù)量實(shí)現(xiàn)了井噴式的發(fā)展，基于DMU數(shù)字樣機(jī)的數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)建設(shè)和基于ERP的數(shù)字化管理平臺(tái)建設(shè)都取得了較大的成就。另一方面，數(shù)控機(jī)床、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化管理手段的成熟應(yīng)用為數(shù)字化制造提供了完善的實(shí)施基礎(chǔ)。制造過(guò)程分為工藝過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程兩個(gè)階段，因此數(shù)字化制造體系由相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的“三維工藝系統(tǒng)”和“實(shí)時(shí)生產(chǎn)系統(tǒng)”兩大部分組成?；谕粩?shù)學(xué)模型，并行工程得以實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)工藝設(shè)計(jì)完成后，生成基于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)真實(shí)資源的工藝卡片、加工程序和準(zhǔn)備清單。圖2 工序狀態(tài)3．2基于MES的實(shí)時(shí)生產(chǎn)系統(tǒng)3．2．1數(shù)字化生產(chǎn)計(jì)劃管理由PDM導(dǎo)入EBOM，按BOM結(jié)構(gòu)建立原材料，毛坯、在制品、零件、產(chǎn)品、用戶
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