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關鍵詞：農業機械；數字化技術；制造技術；應用

在信息時代背景下，傳統農業逐漸向數字農業發展，數字農業主要指將工業技術和數字信息技術進行有機結合，使農業各對象可視化表達的目標得以實現，能夠為農業機械制造過程提供可靠的依據和支持，對提高農業生產水平有較大的積極作用。下文首先對數字化設計與制造技術進行概述，其次對兩者在農業機械上的應用進行闡述，以期為農業機械制造企業提供一定參考。

1數字化設計與制造技術簡述

數字化設計與制造技術主要指使用計算機硬件、軟件和網絡環境對相關產品的設計，分析，裝配以及制造等過程進行全面模擬，能夠為實際生產過程提供可靠的依據。在農業機械設計及生產中應用數字化設計與制造技術具有如下優勢：農業機械產品開發能力有所提升；產品研制周期明顯縮短；農業機械開發成本有所降低；能夠最大程度的實現初期設計目標，可以提高農業機械制造企業的市場競爭力，同時可以為其帶來更多的經濟效益。

2農業機械數字化設計與制造技術應用分析

數字化設計與制造技術包括多種先進的技術，下面對幾種常用的技術進行說明：其一，對CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM進行說明。前四種分別指計算機輔助設計，計算機輔助工程，計算機輔助工藝過程設計及計算機輔助制造，以上工具的合理應用對提高產品開發效率及效果有較大的積極影響；其中PDM技術能夠對產品相關的數據和信息、人及各類組織等進行有效管理，使分布環境中數據共享的目標得以實現，同時為異構計算機環境提供了相應的應用平臺。其二，對異地協同設計進行說明。其主要指在有網的環境中能夠對相應產品進行定義、建模、產品分析、設計、數據管理和產品數據交換，使用其對多人、異地產品協同開發提供了便利條件。其三，對虛擬設計及制造進行說明。使用仿真、建模及虛擬現實技術等可以對產品的模型進行合理構建，在構建完成后工作人員可以對產品的性能，可裝配性以及可加工性等方面的問題進行發覺，在經過分析后可以及時采取合理措施進行調整，進而提高產品設計合理性，為后期制造過程奠定堅實的基礎；其四，對并行設計進行說明。并行設計主要指使用并行工程模式進行產品開發和制造，其對以往串行式產品開發模式存在的缺點進行彌補，在農機產品開發初期能夠對后期實際需求進行更多的考慮，進而使產品研發效率較高，且研發效果較好。下面筆者對智能CAD技術在農機產品設計中以及數字化制造技術在高科技農業機械開發中的應用進行分析。

2.1智能CAD技術應用分析

第一，智能CAD技術在農機產品設計中的應用分析。工作符號推理是農業機械設計過程中的重要內容，傳統CAD技術在符號推理方面存在一定的缺失，智能CAD技術能夠對其存在的缺失進行彌補，在使用智能CAD技術后農業機械設計過程中信息利用率有所提升、重復設計情況明顯減少且產品研發時間明顯縮短，能夠在短時間內完成農機產品的設計工作，進而可以為農業機械制造企業帶來更多的經濟效益。第二，參數設計在農機產品設計中的應用分析。農業機械設計過程具有型號、種類較多以及受季節影響較大的特點，為了更好的保證設計和合理性及效率在實際設計過程中可以對視力推理模塊化參數設計及變量設計進行合理應用，并且在使用后能夠對智能CAD技術使用中存在的問題進行最大程度的規避，為設計方案的合理性提供更多的保障。第三，裝配模型在農機產品設計中的應用分析。裝配模型其屬于支持概念設計和變型設計中的一種，其主要指構建相應零部件的幾何模型，在構建完成后結合裝配信息對設計意圖，產品原理以及功能等進行詮釋，能夠讓工作人員盡快領悟設計意圖，進而能夠盡快展開生產。

2.2數字化制造技術在高科技農業機械開發中的應用

數字化制造技術在我國農業機械設計及制造中得到廣泛應用，在實際應用過程中可以使用數控及虛擬技術等對農業機械產品的虛擬樣機進行制造，為實際生產過程提供了一定的有利條件。下面對使用三維CAD技術設計農機產品虛擬樣機的流程進行說明：其一，使用參數設計、變型設計等技術對相關產品的三維CAD模型進行構建，通過模型的構建能夠實現所有零部件模式化的目標；其二，根據相關數據和信息對二維工程圖進行構建；其三，使用各類分析原理對模型進行分析，將其同三維裝配體設計進行有機結合；其四，將三維CAD模型作為主要依據對PDM結構體系進行合理構建；其五，工作人員嚴格按照虛擬樣機的要求對三維CAD產品進行制作，與此同時對開發體系進行合理構建；其六，對三維虛擬樣機進行監測和試驗，通過以上兩過程可以準確的發現虛擬樣機存在的問題，在經過分析后可以采取有效措施進行處理，從而對虛擬樣機具有較高的合理性進行提升。

3結束語

通過上文可知在農業機械研發及生產過程中對數字化設計及制造技術進行合理應用對縮短研發時間及提高產品質量有較大的積極作用，為此農業機械制造企業需要對數字化設計及制造技術產生足夠的重視，根據自身實際情況和時展的需求對其進行分析和研究，不斷的擴大應用范圍，使農業機械研發及實際生產過程向數字化、智能化技自動化的方向發展，加快農機制造企業的發展速度。

引用：

[1]陳英姿.農業機械數字化設計與制造技術的應用[J].農家科技（下旬刊）,2015(10):305-305.

[2]吳發輝.農機數字化設計與制造技術的研究與應用[J].南方農機,2016,47(7):50,71.

[3]任曉光,劉佳.農業機械數字化設計技術研究與展望[J].河北農機,2014(2):33-33,34.

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但是，目前各類工科院校的教學工作與學生就業需求普遍存在結構性矛盾。一方面，學生的專業知識與企業就業需求技能不匹配，學生畢業后不能快速適應企業實際工作的要求。另一方面，傳統教育的內容與先進的現代化設計制造模式脫節，學校缺乏符合現代先進制造業需求的數字化教學和實訓環境。因此，在高新技術條件下，如何運用現代化技術提高實訓設備的技術含量；如何運用信息技術進行教學和管理；如何使教學更貼近高科技企業的實際，更適應迅猛發展的高新技術對人才的要求，是擺在高等院校面前亟待解決的課題。

隨著新技術的應用，壓縮了傳統課程的教學課時（機械制圖），而大量增加近年來流行的先進機械設計和制造技術的教學課時 , 結合現代教學理念，我們提出建設數字化現代設計制造教學管理平臺，能夠完全模擬企業的工作流程，培養出符合現代制造技術要求的高級人才。

1 建設數字化現代設計制造教學平臺的意義

1.1 反映現代網絡制造技術的全貌及前沿，提升訓練層次

數字化現代設計制造教學平臺與傳統的金工、電子、數控實習基地，從其任務與功能、教學手段到人員構成均有了極大的改變。不應是傳統制造工藝的訓練，還應包括現代制造工藝的訓練；不應只是工藝方法及工藝過程的訓練，還應包括對信息、材料、通信、控制、環保等其它生產要素的了解，及對整個生產過程的全面掌握，并且能不斷跟蹤新技術、新工藝，及時向學生進行宣傳，使學生能了解制造領域的前沿動向。

1.2 打造真實企業環境，讓學生在學校就了解并掌握企業的生產流程

數字化現代設計制造教學平臺不僅是理論聯系實際，吃苦耐勞的思想作風的訓練，也應該是團隊精神、創新意識的訓練；它不僅有操作技能、實踐能力的訓練，也應該有經濟、質量、市場意識培養的訓練。因此按照企業的工作流程，把企業的工作模式抽象成為教學平臺，用這種方式來培養我們的學生，從設計環節，工藝環節、加工環節體會和了解企業的生產管理和產品加工已是當務之急。

1.3 提升先進實訓設備之間的有機聯系，匹配現代工廠的管理模式

在數字化現代設計制造教學平臺上，學生可以在機房進行產品的設計、建模、生成工藝路線及仿真的過程。保證每個學生一臺計算機，也就是說每個學生都可以進行產品的制造周期的訓練，學生仿真完畢，經老師檢查合格后，可以生成代碼，通過數字化設計制造實訓教學平臺的網絡傳輸功能，傳到機床設備或是從設備上直接從服務器上讀取傳輸數據，達到遠程制造或是在線制造，真正把現代設計制造落到了實處。

2 數字化現代設計制造教學平臺的建設思路

第一步，模擬典型制造企業數字化設計制造過程，建立真實的教學環境

實際上今天企業的工作流程，從二維CAD，三維CAD及分析，到工藝的編制，到制造，及數控車間網絡DNC管理，都是逐步采用信息化管理。

數字化教學管理平臺就是按照企業的工作流程，把企業的工作模式抽象成為數字化的網絡制造教學平臺，用這種方式從設計環節，工藝環節、加工、管理等各個環節來培養學生。同時在實訓教學過程中把設計工作，制造工作，生產幾個環節所有信息都記錄下來，串行流程改成并行流程，形成數字化設計制造教學的信息流，并在教學過程中貫徹。

第二步，數字化現代設計制造教學平臺信息庫的建設

作為教學的信息化，實際上就是將教學各個環節的信息流管理起來，把教學經驗，實操經驗記錄保留下來。數字化設計制造教學平臺信息庫（圖1）的建設就是關聯學校的教學重點和企業工作流程，全面連接各個課程知識點，學生就業可以對自己有一個比較全面認識，清楚自己特長和不足，以便能清楚工作定位，增強工作面試時信心，敢于接受挑戰。

在數字化現代設計制造教學平臺信息庫的建設過程中，其中可以開發具有本校特色的：

1）教案（教學計劃、教學課件、課時日志、教學大綱）——幫助學校進行專業/課程/教學規劃；2）教材——組織院校老師開展教材編寫，找到合適學校發展、適合學生的教材；3）課件——協助老師制作課件，幫助學校降低教學難度，便于教學成果的積累和交流；4）題庫——統一出題、標準答案、統一評分標準；5）科研——打造國家精品課程；總結教學經驗，創造條件，完成在專業學報/期刊論文的發表；與企業/研究院所進行項目合作，承接外協任務；6）創新大賽——建立創新設計平臺，支持創新設計大賽；7）學術活動——參加在全國各地定期、不定期組織的相關學術研討活動，傳遞最新行業動態和技術發展狀況信息；

在信息庫的建設中它可以隨時擴充、隨時度量、隨時替代、隨時共享并具有時效性、可擴散性等特點。

第三步，數字化現代設計制造教學平臺的實施。

數字化教學平臺涵蓋了企業研發設計、工裝設計、工藝編制、數控編程、技術管理、生產制造、生產管理、設備維護、質量檢驗等崗位所使用的信息化工具，通過模擬企業生產環境，可以讓學生在設計、制造的學習中將理論知識和工程實踐相結合，體驗企業中的從訂單、設計、工藝、加工生產及管理全過程，理解各部門之間的相互關系，理解部門間如何協同工作，增強學生的感性認識，培養企業急需的團隊合作精神，使學生能夠快速勝任就業后的工作環境，適應企業崗位調動。

通過數字化現代設計制造教學平臺的實施，可以達到以下效果：

1）模擬了企業的設計、工藝、制造、管理，讓學生在學校教學中就能夠了解到企業的工作流程；2）學生教學過程中，按照企業的流程給學生分配了角色權限，讓學生在學校就按照企業的工作模式得到實訓；3）學生在教學過程中，對企業的設計軟件及設計內容、工藝軟件及內容、編程軟件等都得到了良好的應用，并且了解其相互間的數據傳遞關系；4）老師把每屆學生編制的作業有效管理起來，有序的共享和管理。應用的時候直接調出，成熟的經驗可以直接繼承和利用；5）不同班級的學生實訓后，大量重要的數據需要進行備份處理，例如：機床參數、數控代碼等系統自動備份，可以方便教學資源的積累。利于評估；6）安全方面：作業統一存放在教學平臺服務器上，數據安全，利于數據集成和再利用。另外，給學生按人員、角色、產品、機床、格式等設置不同的權限；7）實現監控及信息采集，可以適時了解機床的工作狀態，提高數控設備的機床利用率并擁有應付設備故障的能力。采集信息包括：人員信息、代碼信息、刀具信息、機床信息；8）學生加工的零件的變形設計及作業的更改，能夠有效而安全的控制由此產生的同一加工文檔和代碼的不同版本。目前老師依靠各班級來區分不同版本的加工文檔；9）應用先進系統能夠將教學效率提高，將原有的課件、教案教學資源管理起來，有效利用，有效管理。提高教學效率；10）先進的企業已應用了PLM系統，數字化實訓基地教學平臺的應用使學生在學校就掌握了企業的數控車間信息化系統應用場景，拓展了人材培養方向，增加了學生就業率；11）通過管理軟件為學校的信息化建設搭建一個信息共享的平臺（權限、流程、統計匯總、下游集成等）；12）便于教材的規范化標準化統一管理。

3結論

數字化現代設計制造教學平臺使學生在學校就能夠體會到企業的工作環境；該平臺提供的軟件為機械課程的教學提供幫助，降低教學難度，提高學生的學習興趣，幫助學生更深刻的掌握專業知識和原理；能夠使學生掌握企業常用的工具軟件，就業后能迅速上手工作；能夠提供相應的權威考試認證，增加學生就業砝碼；該平臺還具有良好的創新特性，啟迪學生的創造性思維，提高綜合素質。數字化設計制造教學平臺在學校的應用，將改變教學管理，教學工具，教學手段，解決教學難點，縮短課程安排時間，增強實踐教學，提升教學效率，促進師資建設和教學理念的變革，幫助和促進學校實現以先進制造企業就業需求為目的學生培養目標。

參考文獻

[1]胡青.以實習教學構建創新人才成長平臺——實習教學改革的實踐與探索[J].黑龍江高教研究，2003(4)：149-150.

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關鍵詞數字化設計與制造 課程體系 人才培養

1 數字化產品開發技術已成為現代制造業不可缺少的技術手段

制造業是一個國家的支柱產業，制造業的發展水平直接反映出國家經濟和科技的發展水平。以信息技術為主導的現代科學技術的迅速發展，推動了制造業和數字化產品開發技術的快速發展，使傳統的制造業面臨巨大挑戰。

傳統的產品開發過程采取串行設計模式，從產品設計、樣機試制到經過改進再投產，導致新產品開發的周期較長，缺乏市場競爭力。而現代制造業則借助數字化產品開發技術實現了從設計、制造全過程的并行設計模式，盡可能采用數字化三維數據模型取代原來的物理原型，從而縮短新產品開發周期，加快上市速度。

2 傳統教學模式與相關課程體系亟待改革

目前許多高校機械工程學科在數字化產品開發系列技術方面存在較多問題，主要表現在：原有的傳統教學模式是以常規機械設計制造流程為主線，課程體系的設置重理論輕實踐，各單元技術之間存在很大的脫節與重復現象，沒有形成完整的課程體系。

數字化設計與制造環境下的現代制造業，正逐步普及以三維cad技術為核心的數字化產品開發模式，這便要求機械類專業的人才培養目標、課程體系設置與之相適應。在充分調研的基礎上，提出將原有課程體系調整為：“以綜合素質培養為核心、創新教育為主線、以數字化產品開發技術為手段、拓寬基礎、加強工程實踐能力培養”。

3 數字化產品開發技術涉及的主要內容

數字化產品開發技術集成了現代設計制造過程中的相關先進技術，可分為：數字化設計、數字化制造、數字化管理等三大模塊，各模塊涉及的單元技術如圖1所示。

圖1數字化設計技術相關單元技術

上述各項單元技術貫穿于產品設計、分析、制造、使用等全過程，是一項多學科的綜合技術。以三維cad/cae/cam為核心的數字化產品開發技術已成為新產品開發不可缺少的現代技術手段。

4 數字化設計與制造環境下課程體系的設置

機械設計制造及其自動化專業屬于工程應用型專業，人才類型分成應用研究型和技術應用型。技術應用型人才主要是應用知識而非科學發現，其知識結構應圍繞現代制造業的實際需要進行設置，拓展基礎、注重實踐。在對重慶市眾多制造類企業（國營、民營；大、中、小型）進行廣泛調研的基礎上（涉及汽車整車制造廠、汽車零部件公司、摩托車制造企業、裝備制造業），并參照全國其他高等院校本專業的培養計劃，結合我校的實際情況，本專業方向人才培養目標為高素質應用型高級專門人才。

4.1 機械設計制造及其自動化專業課程體系

機械設計制造及其自動化專業課程體系的設置，應該建立在“機械設計技術基礎”、“機械制造技術基礎”以及“機電系統集成技術”三大平臺之上，并以數字化設計制造技術為特色、注重培養學生技術應用能力，強化綜合實踐與工程訓練。機械設計制造及其自動化課程體系框圖如圖2所示。

圖2機械設計制造及其自動化課程體系框圖

整個課程體系由理論教學、實踐環節以及課外社會活動實踐等三大部分構成，其中理論教學按課程的性質可分為：公共基礎課、學科基礎課、專業主干課以及專業方向選修課等四大類（圖2中只列出少部分課程）。

4.2 體現數字化設計與制造技術特色的實踐性環節

從課程體系中可以看出，綜合實踐性環節在整個課程體系中占有十分重要的地位，圖3為實踐性環節所涉及的主要內容，從中可以看出，數字化設計與制造技術在整個實踐環節中占有突出顯要的位置，并且四年不間斷。

在大一年級開設的“工程圖學課程實踐”、“計算機輔助繪圖（二維）”實訓中，要求學生用autocad軟件完成減速器的測繪，使學生得到最基本的數字化設計基本訓練；在“金工實習”環節，除進行車、銑、磨、鉗工以及鑄造、焊接等常規的加工方式外，重點強調數控機床、加工中心、線切割機床等設備所采用的數字化制造方式給傳統制造業所帶來的巨大變革。

在大二年級開設的“三維cad應用實訓”綜合實踐是數字化設計與制造技術最核心、最基礎的組成部分，通過高端三維cad\cae\cam一體化軟件——ug nx5的學習，學生應掌握實體建模、曲面設計、鈑金設計、裝配、工程圖等模塊，為后續環節打下堅實基礎；在“機械設計基礎”課程設計環節中，除完成以齒輪減速器為主體的一般機械傳動裝置的設計過程外，同時要求學生必須完成該減速器的三維建模、虛擬裝配及簡單的機構運動分析；在“電子工藝實習”中，除完成收音機的裝配調試以外，同時要求學生用“protel電路圖繪制軟件”完成收音機的整張電路圖。

圖3集中性專業實踐環節

在大三年級開設的“機械制造技術基礎課程設計”中，除常規內容以外，同時要求學生采用capp軟件完成該零件的計算機輔助工藝規程編制，并且用三維cad軟件采取自頂向下的裝配建模方法完成整套夾具的三維設計；在“計算機輔助制造實訓”綜合實踐環節中，要求學生掌握數控自動編程的原理、方法，并熟練運用ug nx5軟件中的cam模塊，完成一個中等復雜程度帶異形曲面零件的數控銑削自動編程，并實際加工操作。在“計算機輔助工程分析”綜合實訓環節中，要求學生掌握有限元分析的基本原理、方法，并基本掌握利用adams軟件對虛擬機械系統進行靜力學、運動學和動力學分析。

在大四年級開設的“逆向工程綜合實訓”，與其它實踐環節相比較，所涉及的范圍及綜合性則顯得更加突出，從概念設計到效果圖、油泥造型到三坐標掃描、點云數據處理到曲面設計及實體建模、快速原型制造，通過該實訓環節，強化學生在數字化設計與制造環境下進行新產品快速開發的實施流程。在“產品數據管理綜合實訓”實踐環節中，要求學生掌握數字化管理技術所涉及的領域，并熟練使用國產caxa v5 pdm軟件的使用方法。在整個課程體系中，依據不同的專業方向特點設置了相應的“專業實訓環節”。諸如在模具設計與制造方向，其專業實訓環節則是“注塑模具cad/cae/cam”綜合實訓，主要學習ug nx5軟件中的moldwizard注塑模具設計模塊以及的moldflow流動分析模塊的使用；在畢業設計環節，若畢業設計題目為工程設計類型，則要求學生必須完成一定工作量的三維設計。

5 近三年應用型人才培養的探索實踐

近三年來，機械工程學院在重視理論教學的同時強化實踐環節對學生能力的培養，學生的綜合素質得到顯著提高。并積極組織學生參加全國及重慶市的各種學科競賽，如：在第二屆全國機械創新設計大賽中獲得三等獎一項、第三屆全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽榮獲四個單項二等獎、第一屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽重慶賽區三等獎二項、2009年度全國三維數字化創新設計大賽（簡稱3d大賽）重慶賽區二等獎兩項等較好成績。與此同時，學院作為國家制造業信息化三維cad教育培訓基地，近三年培訓學生達五百人。

參考文獻

[1]曹建樹.應用型本科“cad/cam”課程的教學改革與實踐.實驗室研究與探索,2010.5.

[2]劉炎,羅學科.機械設計制造及其自動化專業本科教育多層次人才培養模式探索[j].煤炭高等教育,2008.1.

[3]熊志卿.機械制造專業應用型人才培養方案的改革與實踐.南京工程學院學報（社會科學版）,2007.9.

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【關鍵詞】 飛機 數字化 柔性裝配

1 引言

傳統的飛機裝配采用剛性工裝定位、手工制孔連接、基于模擬量傳遞的互換協調檢驗方法和分散的手工作坊式生產。自20世紀 80 年代以來，隨著計算機輔助設計/制造（CAD/CAM）技術、計算機信息技術、自動化技術和網絡技術的發展，數字化技術在現代飛機制造中得到了廣泛的應用，飛機制造進入了數字化時代。

在數字化技術的推動下，飛機裝配技術快速發展，形成了現代飛機的數字化柔性裝配模式。數字化柔性裝配模式具體表現為：在飛機裝配中，以數字化柔性工裝為裝配定位與夾緊平臺，以先進數控鉆鉚系統為自動連接設備，以激光跟蹤儀等數字化測量裝置為在線檢測工具，在數字化裝配數據及數控程序的協同驅動下，在集成的數字化柔性裝配生產線上完成飛機產品的自動化裝配。

2 飛機裝配生產線特點

一般機械制造中的裝配線是指人和機器的有效組合，通過將生產中的輸送系統、隨行夾具和在線專機、檢測設備等進行有機組合，從而滿足多品種產品的裝配要求，充分體現了設備靈活性。裝配生產線的應用，提高了生產效率縮短了制造周期，但自動化生產線的成本較高，主要用于批量生產，如在汽車行業。

但飛機產品型號多、批量少的特點使得飛機裝配生產線需要在具有一般機械產品裝配生產線的特點基礎上，還應具有一定的柔，這樣同一生產線既能用于同型號同批次，又能適用于同型號改進改型系列機型的飛機產品裝配，從而滿足了裝配生產線對產品產量的要求，可充分發揮其優勢，實現現代飛機產品的精益制造。

與國外發達國家相比，我國現代飛機柔性裝配生產線技術無論在研究層面還是應用實踐層面都存在較大的差距，主要表現在：

(1)現有的產品設計模式和產品特征沒有充分考慮產品柔性裝配技術的應用需求，不適應柔性裝配生產線的發展要求。

(2)基于MBD的數字化裝配工藝規劃與管理技術缺乏系統研究和應用。工藝設計手段還停留在二維工藝設計和表述為主的水平，存在與數字化產品設計不銜接、設計周期長、返工量大、需要實物驗證和示教性差等諸多問題，大量制造依據信息以工藝文件形式分離存在，管理混亂，不能滿足柔性裝配生產線可視化裝配、無圖制造的發展要求。

(3)數字化檢測技術嚴重滯后。

大量采用專用工裝、標準量具等模擬量設備進行產品的測量與檢驗，測量效率低、精度差，不能滿足柔性裝配生產線快速精確測量、在線質量控制的需求。

3 數字化柔性裝配生產線內容及關鍵技術

通過研究國外數字化裝配技術的發展狀況，結合飛機裝配及其生產線的特點，可得出構建新一代飛機數字化柔性裝配生產線必須包括以下內容及關鍵技術：(1)面向裝配的數字化產品并行設計，為實現柔性裝配、敏捷制造提供前提和基礎；(2)數字化三維裝配工藝設計與仿真系統，實現整個裝配過程中數字量傳遞；(3)數字化柔性工裝系統，實現工裝快速響應、快速重構以及數字化定位；(4)先進的連接設備及技術（包括柔性制孔技術、自動鉆鉚技術、電磁鉚接技術等），保證裝配質量和效率，實現裝配過程的自動化；(5)數字化測量檢驗系統，實現裝配過程中的精確測量和協調裝配，裝配完成后的精確檢驗；(6)數字化裝配生產線輔助裝備及管理，建立數字化柔性裝配生產線集成管理系統，實現從產品設計、工藝、裝配、檢驗和現場管理各裝配生產環節信息的高度集成和移動生產線的自動配送物流管理。

上述各項內容在實際應用中互相聯系、互相支撐，通過將其整合和集成，可構建現代飛機的數字化柔性裝配生產線，實現現代飛機產品的數字化、柔性化、自動化裝配。

數字化三維裝配工藝設計與仿真系統是實現飛機數字化裝配模式、構建飛機數字化裝配生產線的軟件基礎，現代飛機整個裝配過程都是建立在數字化工藝設計的基礎之上的，只有采用基于單一產品三維數字量模型的數字化工藝設計方式，為整個裝配過程從源頭上提供數字量數據基礎，基于數字化裝配的柔性裝配生產線才有可能真正實現。

數字化柔性工裝系統、先進連接設備及技術、數字化測量檢驗系統是實現數字化柔性裝配生產線的硬件基礎。通過數字化裝配工藝設計仿真系統得到的數字量數據必須由數字化的工裝及設備來執行，才能保證整個裝配過程的全數字量傳遞，從而實現整個裝配生產線的數字量協調。

4 結論與展望

當前國內軍機產品的數字化設計與零件制造技術發展迅速，但是裝配技術作為飛機制造的關鍵還停留在二、三代機的制造水平，與其他軍機制造技術相比嚴重滯后，已成為軍機型號快速研制和生產的瓶頸。數字化產品定義取代二維工程圖樣已成為必然趨勢，零件精準制造技術的快速發展為實現飛機柔性裝配提供了必要的前提，新一代飛機長壽命、隱身、高可靠性、低成本快速研制的需求對數字化柔性裝配生產線的應用提出了迫切要求。

(1)發展應用柔性裝配生產線是現代飛機制造業大勢所趨，通過發展應用柔性裝配生產線，可大幅度提高產品裝配質量和效率，是現代飛機產品制造的顯著特點。

(2)通過發展柔性裝配生產線，可促進數字化柔性裝配技術的發展和應用，從而解決現有裝配技術難以滿足新一代飛機長壽命、隱身和高可靠性等要求的瓶頸問題。

(3)通過發展柔性裝配生產線，可建立飛機柔性裝配多系統異構測量平臺和集成檢測系統，形成數字化裝配模式下的新質保體系和產品檢測機制，從而解決現有模式下測量手段簡單、無法實現空間大尺寸動態測量，測量數據手工記錄，與產品設計和工藝規劃系統脫節，難以保證裝配的高精度與產品及工藝的完整性等關鍵技術難題。

綜上所述，在國內發展應用數字化柔性裝配生產線勢在必行，但應充分利用前期研究工作基礎，圍繞數字化裝配技術的發展趨勢和生產線的迫切需求，根本上改造傳統的設計體系、制造體系、技術體系和管理體系，實現流程再造、資源整合和生產組織調整，從而構建現代飛機數字化柔性裝配生產線。

參考文獻:

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【關鍵字】制造業數字化，第三次工業革命，江蘇

一、第三次工業革命的新技術解讀

第三次工業革命的一個重要概念是“制造業數字化”。但“制造業數字化”不是一個全新的概念，在現今的大批量生產方式下就存在制造業數字化。一般來說，設計部門應用支持產品設計和工藝設計的各種圖形庫、數據庫和CAD軟件在電腦中產生數字化產品的圖樣、設計文件和工藝文件，完成產品開發過程的信息化，這就是產品設計的數字化。這一方式在現今的制造業中已經被廣泛使用。而第三次工業革命角度下的“制造業數字化”與傳統所說的“制造業數字化”在產品設計數字化這一塊是相同的，它們的區別在于與產品設計的數字化結合的制造過程所用生產工具不同。為了顯示區別，本文把傳統模式下的“制造業數字化”稱為“制造業自動化”，第三次工業革命下的“制造業數字化”稱為“制造業數字化”。

（一）“制造業自動化”的生產工具。在現今的生產模式下，與產品設計的數字化結合的是精密數控裝備。具體來說，是將數字化設計產生的數字化模型從電腦里導入數控機床中，機床可以根據數字模型把一個復雜的產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字化。這樣的制造業數字化仍是傳統模式的制造業生產方式。即需要先加工零部件再進行組裝。生產成本的降低建立在標準化批量生產的基礎上。 先進制造業跨國公司通過零部件的標準化、產品模塊化以及在全球構建價值網絡從而降低成本，獲得競爭優勢。

（二）“制造業數字化”的生產工具。在第三次工業革命的視角下，與產品設計數字化結合的是快速成型技術。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，逐層疊加塑形進行制造。這樣就大大降低原料用量，大幅降低生產成本。而且這種添加劑型制作流程對規模要求不高，無需生產線。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和個人創業者的進入門檻，生產組織結構可以變得更靈活，更能適應需求的變化。這就帶來了一場新的產業革命，生產將從大規模生產線方式再次轉化為“家庭作坊式”的生產，從集中生產轉為分散生產，從標準化制造轉向個性化制造。由此帶來的結果是，市場競爭結構發生改變。

二、“制造業數字化”對江蘇的影響

（一）江蘇要素成本的比較優勢可能被削弱。

長久以來，江蘇的經濟發展主要依靠參與國際分工，加入全球價值鏈，以人力資源與環境的低價提供獲得比較優勢來吸引外資。但第三次工業革命的快速成型技術使得小規模的分散式生產成為制造業發展方向。大規模生產的比較優勢弱化，要素成本的比較優勢也就弱化了。

（二）外資回流可能使江蘇省經濟發展喪失部分資本動力。

對外資的引進與利用是江蘇省經濟發展的一個重要動力。但隨著第三次工業革命的到來，直接從事生產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，傳統的以廉價勞動力取勝的制造業將發生根本性變化。與此同時，發達國家擁有新型制造裝備技術和生產能力，重新獲得了在技術密集型和資本密集型方面的比較優勢。曾經為尋找低成本要素而從發達國家轉出的制造業有可能重新回流，制造業重心向發達國家偏移，外資會流向發達國家，參與發達國家的“再工業化”。

（三）大型企業將面臨更大的市場轉型壓力。

第三次工業革命解決了個性化定制的技術問題。這要求生產者要貼近消費市場，也使得工廠生產轉向個體生產，即創意設計者能夠從網絡上獲取產品設計的程序和模板，并借助快速成型設備，將創意瞬間轉化為個性化產品，使得創新者瞬間轉變為制造者，制造業企業的主要業務將是研發、設計、IT、物流等，主要的環節不再是傳統的生產。生產者賣的既是服務，又是產品，分工生產轉向融合生產，制造業與服務業之間關系變得越來越密切，產業邊界漸趨模糊。大型企業一方面失去了規模優勢，另一方面由于結構龐大，對市場反應的靈敏度也比不上小型新興企業，在未來的競爭中會處于不利地位。

三、江蘇產業升級對策

（一）加強研發、大力推進“制造業的數字化”。

新工業革命的核心是“數字化”制造，因此擁有新型制造裝備技術和生產能力至關重要。3D打印機現在的應用范圍還不廣，并沒有進入產業化階段。這是因為3D打印機技術還沒有完全成熟，只能在某些產業的某些領域內應用，傳統的制造模式目前還是主流。但毫無疑問，3D打印機代表了未來制造業方向，江蘇一定要把握這個先機，集中精力突破制造業“數字化”的關鍵技術，如3D打印機技術、新材料技術，促使制造業從傳統的自動化走向數字化。

（二）加強信息平臺建設。

個性化制造的要求生產者擁有對消費者的快速響應能力，實現生產與消費的無縫對接。因此，在制造業與服務業的邊界變的模糊，兩種產業開始融合的未來社會中，信息將扮演越來越重要的作用。江蘇應該以現代信息技術為引領，建立供各類市場主體和獲取各種信息的技術平臺，實現信息交流的暢通，適應第三次工業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。

第三次工業革命不僅要求先進制造技術及與其配套的研發人員能夠站在技術創新的前沿，而且對生產現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。江蘇應該適應未來制造業對人才的新要求，加快開展有利于前沿技術突破的科研體制改革、有利于知識型員工培養的教育體制改革。積極打造人才高地，引進高層次人才，培育適應第三次工業革命需要的人力資本優勢。

參考文獻：

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關鍵詞：數字化；設計；農機；應用

1關于數字化設計技術

數字化設計是隨著計算機在各個行業應用和輔助下而誕生的一門新型技術，因此，數字化設計技術的核心和發展，其實是以計算機信息處理技術在數字領域的升級與應用為依托（如壓縮與編碼）。CAD（計算機輔助設計）就是最早應用在設計與制造行業中的數字化技術，而且涵蓋非常廣泛，有效推動了設計技術的應用與升級，也在很大程度上拓寬了數字化設計技術的應用領域。[1]數字化設計技術的關鍵是以打造呈現產品形態的信息平臺為基準，借此生成以計算機為核心的數字化模型，然后再將其滲透到產品開發的各個環節，從而實現不需要再借助實物模型就可以完成產品開發的目標。其核心優勢主要體現在如下幾個方面。

1.1優化設計的實用性與消解缺陷

不同的設計環節，會對產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化時，非常容易造成數據的流失。這就造成數字化設計會形成定義產品的單一模型，但這種單一性會隨著信息密集程度的改變而導致產品模型也隨之發生轉化，如全信息化模型和集成類產品模型的差別。對數字化設計而言，這其實是一種有效的技術輔助，從而讓設計更具針對性與有效性。但同時，因為數字化設計的概念還是過于抽象，所以會在制造環節存有不足之處,需要反復修改和測試。這會加大成本的耗損，并拉長了產品上市的時間。為此，需要在制造實物模型之前，先進行大量且有效的仿真分析與測試，不斷消解設計缺陷。

1.2優化數字化設計合作

對于所有的設計工作者而言，一個產品項目的設計與開發，必須結合不同小組的特色與優勢來進行科學化的分工協作。唯有這樣，才能實現技術優勢的全面整合，共同搭建出更加完善和具有可行性的數字化制造模型，以此提高設計和開發的效率。

1.3減少對實物模型的依賴

數字化技術的應用，讓設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的不斷測試和分析，將設計中存在的缺陷盡可能地剔除，從而達到制作出與設計要求最匹配的實物模型。這將大大縮減產品的開發成本，提高設計的成功率與效率。

2數字化設計技術在農業機械設計中的應用

2.1行業競爭推動數字化技術的普及

隨著社會的進步與發展，農業機械設計越來越希望讓消費者具備更多的選擇性。因此應用創新和減少故障發生率，成為優化農業機械產品設計的必經之路。為了降低常見故障的發生，在設計時就必須采取相應的改進方法，并提前進行仿真推演與測試，一旦驗證了改進方法的有效性，就能將制造與生產環節的成本納入可控范圍，極大地增強了企業在同類農業機械產品中的競爭力。于是更多的農業機械制造企業為了贏得市場，就會加大在設計環節的創新投入來獲取消費者的認可。農業機械行業采用以數字化技術為支撐的決策模式，相繼開發出了知識型數據庫，進一步加大了整個行業對數字化設計技術的應用程度。

2.2在普及中優化了虛擬化現實技術

數字化技術應用的普及和升級，加快了農業機械產品設計向虛擬化現實技術的轉化，并通過融入和吸收諸如多媒體與3D圖形新形態，讓設計者在進行產品設計時擁有了更為真實的多維體驗，也讓用戶能對產品的性能有了更具體的視覺感受，極大地優化了產品性能和提高了上市成功的概率。特別對于農業機械這種相對復雜的產品，設計意圖與應用效果之間會存在很大的差距。虛擬化現實技術的出現，不僅有效解決了農業機械的設計與應用兩個環節無法實現無縫對接的難題,而且優化了針對農業機械的設計周期長、內部結構復雜等問題的處理辦法，讓農業機械的產品性能通過模擬性應用來進行驗證，然后再根據驗證情況著手進行改進。在設計目標完成后，便可讓目標用戶來對產品結構和性能進行模擬應用評估，并從他們口中得到最有效的反饋建議，使產品在上市后就能獲得用戶的極大認可。目前農業機械設計，首先是借助CAD系統形成模型，再將其導入虛擬環境中，以此提高設計的可視化程度。其次是利用VR-CAD（虛擬現實-計算機輔助設計）系統幫助設計者在虛擬化的環境中進行設計。但我國在虛擬化技術層面的研究還處于相對滯后的階段，仍需對更為系統和完善的研究理論與應用方案進行深入探索。

2.3加強數字化設計的協同性

農業機械生產企業既要參與市場競爭，同時又要實現跨企業的協同合作，以滿足客戶越來越個性化的定制需求。因此協同化設計同樣成為農機企業生存與發展的重要經營手段，并可能成為整個行業創新發展的重要方向。為了從浩瀚的技術信息與零件資源中找到有效的資訊，就必須對搜索技術加以優化。比如某個服務器存儲了上百萬的零件信息，而且還在不斷成級數增加。農機企業在進行新產品設計時，就要對需要的零部件的參數和性能進行搜索，并且探討怎樣才能匹配到有效的供應商客戶端。隨著數字化設計技術在農業機械領域應用影響的不斷擴大，設計者、供應商與制造商之間，必須在設計端就要開展深入的協同合作，才能借助各自的資源與軟件技術優勢，實現新型農業機械產品的不斷升級，并從設計和制造兩個環節不斷提升產品的國際競爭力和生產效率，并確保達到最佳的制造品質。

3農業機械數字化設計技術的創新之處

農業機械本身屬于制造業的范疇，產品種類齊全且復雜，優勢是國內外的市場需求體量非常巨大。近年來，我國企業將數字化技術應用于大型農業機械的研究與開發，其力度越來越大。通過引進更多的工程技術和仿真技術來對產品性能進行設計和檢測，希望能借此不斷優化產品結構和性能。對今后的研發趨勢應多關注如下幾個重點。

3.1強化產品的創新思維

以往產品創新只是針對少數用戶，根據他們的需求對產品原有技術做一些優化，在局部功能上改善和某些實用操作上升級，進而滿足他們的需求。而今后的農業機械設計將更加重視產品的原始創意設計，將以克服人們農藝作業上的困難和滿足人們對生產力提升的需求（含潛在的需求）為創新點，通過對某一需求市場的分析，并在得到評估和確認后進入到技術層面的匹配性論證，然后對具體產品設計中的各種難題逐一篩選與解除，進而切入到制造環節各種元件的經濟技術指標的分析、供應商設備和配件的優選和確認，以及更細化的加工流程的取舍和確認。

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[關鍵詞] 數字化；車間；系統；軍工；制造

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 17. 035

[中圖分類號] F270.7；TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）17- 0059- 03

數字化制造是傳統的制造業依托高性能計算機、網絡等高新技術，實現對產品需求分析、產品設計、零件加工制造、產品質量檢驗以及整個生命周期的數據信息管理、過程控制[1]。數字化車間可以有效降低生產成本、縮短產品研制周期，解決軍工制造企業傳統生產模式中的瓶頸問題。

1 對軍工特色數字化車間的思考

1.1 數字化車間概述

數字化車間是指以制造資源、生產操作和產品為核心，將數字化的產品設計數據，在現有實際制造系統的數字化現實環境中，對生產過程進行計算機仿真優化的虛擬制造方式[3]。數字化車間將傳統車間的生產系統、工藝設計系統、質量信息系統以及其他管理系統信息集成為DNC、ERP、MES系統，形成自動化制造體系， 實現產品的設計、工藝、管理、制造一體化，提高企業生產效率，縮短制造周期，降低生產成本，對企業有非常重要的意義。

1.2 軍工生產企業打造數字化車間的必要性

（1）軍工企業產品具有批量小、種類多、結構復雜、生產交付節點嚴格等特點[4]，產品依據車間制造能力進行路線劃分、資源配置，產品零件分散到各個車間、工位，這對車間的零件調配、設備使用的靈活性提出了更高要求，車間信息不暢通，就會導致生產計劃不能按時完成，生產質量也得不到保證，融入信息化技術可以實現產品、物料、工裝、刀具等實時數據采集，相關人員通過終端系統可以掌握產品生產、工裝、設備的使用情況。

（2）軍工企業接收緊急任務。軍工制造車間可能突然接收一些產品的緊急生產任務，在傳統的制造模式下只能停止現有的生產任務，打亂了原有的生產計劃安排。引入先進的制造信息平臺，可以根據現在車間的生產情況及生產設備的占用情況進行分析，及時準確地評估插入任務對其他生產任務的影響，通過對生產工序進行拆分、合并、外協加工等排產調整，優化車間配置資源，在影響原有生產計劃最小的情況下完成插入任務。

（3）軍工企業產品要求質量具有可追溯性。軍工產品零件質量要求具有可追溯性，傳統操作方式是將數據人工記錄，這種方式耗時且容易出錯；引入條碼掃描機、觸摸屏、視頻系統等信息采集方式后，將每件產品每道工序產生唯一條碼，只需掃描條碼，即可調出零件相關數據，為相關人員提供動態數據，實現零件可追溯性。

（4）軍工企業制造資源利用率低。每個產品生產涉及現場操作人員、物料準備、設備準備、刀具準備等，傳統制造模式由于信息不夠暢通，使部分設備、工裝閑置，而另外一些任務排滿；通過信息化手段可提高車間現場資源利用率及資源優化配置，管理人員在最短的時間內通過大屏幕、PC終端等顯示設備掌握生產現場的情況，以便做出準確的判斷，采取有效措施，保證生產任務的順利完成。

（5）軍工企業技術文檔管理難度大。車間技術文檔、產品文檔資料多，且很多為秘密材料，管理難度大，需要引進信息化技術進行管理，實現技術文檔資料版本的嚴格控制及方便工人查詢瀏覽。軍工企業傳統制造模式已經滿足不了需求，亟需引進信息化手段、打造數字化車間來解決矛盾。

2 數字化車間構造

2.1 數字化車間的整體構架

數字化車間是一個龐大的具有信息化特點的制造系統，是基于傳統制造業與信息化技術平臺建立起來的，其整體框架如圖1所示。

2.2 數字化車間的模塊分析

數字化車間以MES生產執行系統為核心，充分利用ERP、PDM等平臺，依據車間自身特點，搭建系統應用的軟硬件平臺，實現設計、工藝、制造一體化的數字化生產模式，數字化車間打造基于以下信息化平臺。

2.2.1 數字化車間MES系統

數字化車間打造MES系統，改變了制造企業傳統的單一信息采集方式，通過動態采集產品在制造過程中設備占用情況、生產進度、完成質量等數據，并對數據進行整合、分析，形成整體解決方案，確保將信息準確、及時地反饋給相關人員，為任務排產、決策提供依據。

2.2.2 數字化車間生產管理平臺

生產管理系統如圖2所示，生產計劃下達到車間后，車間工位生產信息采集系統將工位資源數據反饋給ERP系統，通過物料計劃計算后，生產計劃員根據將生產任務下達給相關的工藝、設備管理、物料管理人員，相關人員根據任務的優先級進行準備，生產計劃員根據生產計劃進行派工，系統具有生產過程監視以及生產調度指揮功能。調度系統的高效運作，避免了車間資源的浪費，縮短了型號產品的研制生產周期。

2.2.3 制造資源管理平臺

制造資源管理模塊流程如圖3所示。通過數據庫建立資源庫將可以管理制造資源如刀具、設備、工裝等，工藝人員可以根據需要添加、刪減資源庫中的內容，也可以及時查找各種工序需要的機床、刀具、量具相關數據以及占用情況，計劃員也可通過數據庫核算產品制造消耗和占用資源的成本。

2.2.4 物料配管模塊

產品生產過程中需要大量物料、工裝等，由于車間制造現場空間、資源有限，需對現場物料、配套產品及使用工具等物件進行嚴格控制管理，建立物料配給管理機制，根據生產計劃查詢物料需求計劃，并及時調整；通過網絡終端查詢庫房庫存情況，利用電子標簽撿貨系統指引快速取貨，能夠利用條碼掃描終端自動記錄物料信息，保證了庫房物料信息的實時性與準確性。

3 結 論

通過對數字化車間的闡述及對軍工企業特點的分析，論述了傳統軍工企業引進信息化技術打造數字化車間的必要性。數字化車間通過建立MES系統，提高了車間信息交流的暢通性和設備使用的靈活性。通過建立IPT協同設計系統，使得產品研制效率提高，縮短了產品研制周期。通過建立數字化生產管控系統，顯現了管控系統對生產計劃調整、任務監督、資源調配的便利性；建立物料配管模塊，提高了物料、工裝、產品管理管控工作的效率；建立質量管理模塊，通過先進的檢測、記錄設備使產品質量可方便快捷追溯。

主要參考文獻

[1]呂琳，胡海明.淺談數字化制造技術[J].機電產品開發與創新， 2009（1）：87-88.

[2]洪建勝.數字化車間環境下的MES應用[J].中國制造業信息化：應用版，2007（9）：51.

[3]李鐵鋼.鈑金件數字化制造數據集成技術[J].河南科技，2013（3）.

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關鍵詞:逆向工程 模具數字技術

中圖分類號:文獻標識碼:A文章編號:1007-9416(2010)05-0000-00

目前,模具的設計與制造與逆向工程技術結合的非常緊密,這正是模具設計與制造技術的發展方向。

1逆向工程技術

逆向工程技術是近幾年迅速發展起來的一門新興學科,也稱反求工程。它包括形狀反求、工藝反求和材料反求。但目前逆向工程技術研究較多的是基于零件實物樣件的幾何模型的反求,即從已有的物理模型或實物零件產生相應的CAD模型,進而對其進行改進設計和制造。在市場競爭更加激烈、產品技術含量不斷提高、制造周期不斷縮短的今天,逆向工程技術已越來越受到人們的重視。

2逆向工程及其實現過程

逆向工程常用于仿制過程。即必須對實物進行三維數字化處理,數字化手段包括傳統測繪和各種先進的測量方法,將獲得的三維離散數據作為初始素材,借助專用的曲面處理軟件和CAD/ CAM系統構造實物的CAD模型,輸出NC加工指令或用STL文件驅動快速成型機制造出產品或原型。

3三維數據的采集

在逆向工程中,準確、快速、全面地獲取實物的三維幾何數據,即對物體的三維幾何形面進行三維離散數字化處理,是實現逆向工程的基礎。數據的采集是指采用某種測量方法和設備測出實物各表面的若干組點的幾何坐標,可以有多種方式進行數據采集。在表面數字化技術中,根據測量方式的不同可以將數據采集方法分為接觸式和非接觸式兩大類。傳統方法就是以三坐標測量機(CMM)為代表的接觸式,也是實際工程中常用的方式,精度相對精確,但易于損傷測頭和劃傷被測零件的表面。

4逆向工程技術的應用

不同類型的數字化點,不管是人工測出的低密度數字化點,還是自動測出的數以百萬計的數字化點,一旦這些數字化點在屏幕上顯示出,設計人員可直觀地交互建立起模型的特征線,這些特征線由設計人員選取一定順滑精度的數字化點生成。由這些網絡曲線作為曲面片的邊界,軟件自動生成與數字化點非常接近的順滑曲面。最后,由專門的檢測功能模塊把所生成的曲面與所采集的數字化點進行比較。曲面自動重建的操作步驟:

(1)數字化點顯示。多角度顯示模型能使設計人員及時發現測量工作的精確程度。以數字化點為基礎直接生成的模型能顯示遺漏區域,以及不準確的數字化點,以便確定是否要重新測量數字化點。

(2)數字化點編輯。所有數字化點須經篩選或自由順滑處理,以去除雜散點。從而提高數字化點精度。也可手工操作去除或加入數字化點。

(3)建立線框模型。以交互方式定義模型的特征線,使設計人員直接由設計的一組數字化點來完成,而沒有必要一點一點地選取。

(4)曲面的生成。由線框模型生成一組曲面,面與面之間過渡約束(如曲線的相切、連續性等)由設計人員定義。這些曲面片被自動覆蓋互數字化型面上,以盡可能與測出的數字化點相吻合。

(5)校核。CAD模型建好后,必須與實物模型進行比較,校核時自動件計算數字化點與生成曲面間的距離,結果以顏色級度偏差的形式顯示,顏色的變化以距離的大小而變化。

(6)集成一體化。曲面自動重建模塊可與曲面造型功能模塊結合起來,隨時為設計人員提供模型的設計、修改和曲面重建的強大設計功能。在現代工業生產中,大多數的工業產品需要使用模具,模具工業已經成為工業發展的基礎。根據國際生產技術協會的預測,21世紀機械制造工業零件粗加工的75%,精加工的50%都需要通過模具來完成。 模具作為一種高附加值的技術密集產品,它的技術水平已經成為衡量一個國家制造業水平的重要評價指標。

5模具CAD/CAM系統專用化程度不斷提高

隨著模具工業的飛速發展以及CAD/CAM技術的重要性被模具界的廣泛認可,近年來CAD/CAM開發商投入了很大的人力和物力,將通用CAD/CAM系統改造為模具行業專用的CAD/CAM系統,針對各類模具的特點,推出了宜人化、集成化和智能化的專用系統,受到了廣大模具工作者的好評。

可在統一的系列環境下,使用統一的數據庫,完成產品設計,生成三維實體模型,在此基礎上進行自動分類,生成凸、凹模并完成模具的完整結構設計,能方便地對凸、凹模進行自動NC加工。

面向模具制造的模具總裝設計專家系統,可自動為復雜注塑模、吹塑模創建模具結構及抽芯機構、自動產生分模面,加工信息被自動封裝,并可直接輸出到PowerMILL模塊,自動產生加工程序。

6面向模具企業的CAD/CAE/CAM技術的系統集成方案

隨著模具工業的科技進步和國際競爭的日益激烈,模具業對CAD/CAM系統的要求也從單純的建模工具變為要求支持從設計、分析、管理和加工全過程的產品信息管理集成化系統。近幾年來,有不少研究單位和公司都開發了面向模具企業的CAD/CAE/CAM系統集成方案,表現出較高的實用水平。

如上海交通大學國家模具工程中心在數字化制造、系統集成、反向工程、快速原型/模具以及計算機輔助應用技術等方面已形成了全方位解決方案的能力,能夠提供模具開發與工程服務的業務,全面地提高模具企業的水平和產品質量。又如浙江大學旭日科技開發公司,能為企業提品設計、三維造型與NC編程、逆向工程、三坐標測量、模具設計與分析、技術培訓以及模具CAD/CAE/CAM技術開發的全方位技術支持。北航海爾軟件有限公司推出的CAXA品牌系列CAD/CAE/CAM軟件也能夠為用戶提供有關模具工程的全方位解決方案。值得注意的是,國際著名的CAD/CAM技術集團正在努力把數字化分析產品集成到CAD/CAM平臺中。由于數字化分析產品廣泛應用于航空航天、汽車、電子、醫療設備和重型機械等領域。

制造商要求通過減少物理樣機,提高產品質量來降低成本并加速產品上市,這種需求在模具制造業中尤為突出。因此在設計過程中加強前期的分析仿真,將有助于縮減對物理樣機的需求量,并提高數字化設計的靈活性。有助于用戶不斷開發新產品,同時降低成本,縮短將產品推向市場的時間。因此,在模具CAD/CAM技術中集成數字化分析技術,獲得完善的CAD/CAE/CAM解決方案,是目前的一個重要發展方向。

數字化產品開發應用技術它已經能覆蓋從概念設計、詳細設計、工程分析、數控加工、虛擬制造模擬到產品維護等各個產品開發和生產的流程。數字化產品開發應用技術的核心為三維計算機軟件輔助設計。再配合產品數據管理系統 ( PDM ) ,制造業開始實施基于數字化技術的,完全優化的產品開發和制造流程。

近十年來,數字化技術在機械工程領域的應用技術不斷推陳出新,新的技術的應用,推動企業以更快的速度推出更創新的產品,同行的回應又興起新一輪的市場競爭。數字化和網 絡技術正把這種循環的速度加快到人們想象不到的節奏。從使用圖板到計算機二維繪圖,從三維設計到電子樣機,由數字化工藝流程設計到數字化制造,整個數字化產品開發技術逐步發展而成為數字化企業的核心。

參考文獻:

[1]劉偉軍.逆向工程―原理方法及應用.機械工業出版社,2008年10月.

[2]張榮清.模具設計與制造.高等教育出版社,2003年8月.

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關鍵詞：數字化；人機協同；加工；制造；通信

一、數字化技術與自然人結合

數字化技術與自然人在車間生產中各有特點。數字化技術能夠對車間內的控制信息、設備信息、庫存信息等進行管理和控制，但是缺乏靈活性，而人卻能夠隨機應變。將數字化技術控制的各種設備和數據通過無線通信網絡傳到自然人的數字化設備，自然人通過數字化設備能夠全面的掌握車間的運行狀態。

二、數字化人的特點

因為數字化設備與自然人結合后，人成為車間內的移動控制者，他能夠不斷地來回移動，對正在運行的設備狀況進行隨時監控，也能夠對產品加工工藝進行調整。車間內采用的無線局域網技術，使得人的這種移動控制成為可能。軟件上車間各種信息應能快速反映到數字設備上，并按照人的操作發出指令，控制設備。

數字設備功能多，體積小，因此集成是必然的選擇。硬件上要集成多種芯片，包括WIFI、藍牙等通信芯片，還包括存儲器、處理器、其他模塊和各種接口、電池、顯示器等。軟件上要與上層工作站通信，發送各種信息，與設備通信，這么多功能都要集成在一款軟件之內，占用資源要小，功能要齊全。

人在車間內要能夠監控所有運行設備，但現在企業內加工設備往往五花八門，因此兼容性是非常重要的，也是非常難以實現的。其原因第一個是不同廠家的設備運行模式不同，要想兼容就要研究所有的通信協議，然后才能通信，從而獲取設備的信息并進一步控制設備，單就這一步已經極為困難；第二個，不同時期的設備控制方式是變化的，新的設備容易通信，舊的設備通信難度大。

另一個問題是操作問題，大量的各種設備，操作方式不同而且操作復雜，加之各種信息，使得實際上的操作任務是很繁重的，如果人機界面操作不簡易，那么很難完成所有任務。因此人機界面的易操作性非常重要，好的人機界面會給操作帶來便捷，從而提升工作效率。

三、以數字化設備為主導的人機協同制造

1.運行模式

數字化設備管理系統能夠對車間進行監控，但人腦的決策和判斷同樣重要而且無法為數字化系統實現。人不再是具體的操作加工設備，而是根據設備狀況，對工藝、物流等進行安排和調整。數字化設備與人的結合，對設備之間的組合、加工工藝的規劃、數控加工程序、刀具工具的使用做出具體安排，并實時監控。

2.以數字化設備人機協同制造的特點

傳統加工制造，所有的任務、工藝、操作都由管理層設定，下達到生產現場，這個過程中，最上層是辦公室里負責設計和工藝的管理層，下面設備層只是命令的執行者，這是絕大部分的數字化制造中都采用的模式。

在新的加工制造模式中，上面的被顛覆，由于數字化設備連接了管理層和現場設備層，因此設備層的操作人員同樣是車間的管理者，并且由于操作人員更接近生產設備，可以直接觀察生產現場的狀況，因此對于車間的直接控制其效果還要優于上面的管理層。

傳統車間，產品的設計人員一般在技術部門，而現場的操作人員則完全按照計劃完成加工任務，這使得加工中如果出現問題就無法及時的修補，帶來時間和經濟上的損失。新的加工模式很好地解決了以上問題，生產工藝的制定者是身處生產第一線的操作數字化設備的人員，這樣的工作人員通過對數字化設備監控車間，發現問題能及時處理，消除了設計人員和操作人員間的距離，減少了處理問題的時間，提高了生產效率。

數字化設備與人的結合，最大限度地彌補了數字化設備和自然人各自的缺點，發揮了二者的長處和優點，最大限度的使得通信技術和人的判斷得以結合，為新一代的生產制造模式提供了良好的平臺，是新型制造技術發展的重要方向，一部分已經為現代企業所采用，其余的也必將成為制造業未來發展的潮流之一。

參考文獻：

[1]雷源忠.我國機械工程研究進展與展望[J].機械工程學報，2009（5）：1―11.

篇10

我國機床發展整體大而不強，低端產品多、價值低，高端產品少，很多企業還停留在“模仿”“仿造”階段，就像當年日本發展的初期。很多關鍵部件不過關，數控系統主要依賴于進口，提升產品質量的難度很大。企業創新能力差，信息化程度低，產品成熟度偏低，制造成本高，更無理論性、戰略性、方向性研究，是我們制造業的通病。把信息技術融于機床產品和企業管理的水平很有限，尤其是把現代信息技術融于數控產品，而研發并制造出高精尖產品就更差，所以我國機床的產品自動化、智能化、信息化、集成化程度都偏低。

此外關鍵零部件及核心運行部件的技術水平、運行速度、產品精度、可靠性、穩定性差，整體機床制造工藝水平與質量比較低。

影響國產數控機床質量的關鍵性指標一可靠性與國外產品相比明顯偏低，直接影響了國產數控機床的競爭力。例如，國產數控機床的平均無故障工作時間小于300小時，遠低于國外高檔數機床平均無故障工作時間2000小時，而國際標準為800小時。

因生產制造工藝、過程控制等因素，國產數控機床的幾何精度和工作精度單機生產質量遠高于批量生產質量，很難實現數控機床的大批量高精度生產，從而不能有效占領市場。

無論從產品功能、制造過程控制，還是知識管理與創新、整體企業管理與服務水平來講，我國機床產業的信息化水平都還很低，難以設計和制造出高端產品，實現“高、精、尖”數控機床的技術突破，無法有效提升企業升品牌內涵和企業核心競爭力。利用信息技術在設計、制造、管理、服務、運作等方面不斷實現創新與突破，向一體化、服務化、集成化綜合方案供應商型企業發展，是制造業長期發展適應市場的重要手段。

注重基礎理論研究，加強創新能力建設，全面融入信息技術，用高端制造業代替簡單制造業、技術密集型代替勞動密集型，發展高端數控機床產品，是企業在本輪產業結構調整與升級時的必經之路。

企業轉型從產品與服務入手

首先，提高產品的可靠性和穩定性（增加可靠性、破壞性實驗），融入信息技術（信息塔、智能化、網絡化、集成化等技術），深入研究用戶需求，從而設計和制造出更符合國家重點扶持行業及特殊用戶需求的高端產品、高附加值產品。

第二，提升對用戶及產品的服務化水平，建立企業內外一體化、數字化、集成化運作與服務支持系統，形成從單一供應產品的生產商，到包括研發設計、生產制造、管理資訊、企業運作環境與系統建設、兩化融合及軟件服務在內的制造業綜合解決方案供應商。

企業轉型升級面臨的急迫問題是創新和人的問題，即確立企業發展戰略與理念后，怎樣培養和管理高素質的人來利用最重要的信息技術，實現產品、管理和運作的不斷創新問題。

信息化技術是解決產業轉型升級最重要的手段和方法。無論是產品研究與創新，還是制造與工藝，管理與服務，無處不在。企業只有通過兩化融合才能實現真正的轉型與升級。

信息化建設的管理與技術難點

從管理方面來看：首先是實現管理創新難，信息化建設是一個在管理與技術上不斷實現創新并前進的過程，是管理與技術交融統一的集合體，只有管理創新跟上數字化運行環境發展要求，才能更好地開展信息化的各項工作。

其次，是數據管理難，由于裝配制造業企業普遍存在標準化、基礎化、個人信息化水平低等因素，尤其是國營企業、老企業，這一矛盾更為突出。

再者，知識更新難，由于信息化對每一位員工綜合素質要求較高，無論是在技術操作層面，或管理操作層面，都要跟上并適應數字化企業運作模式的具體要求，并要不斷學習新的信息技術和新的管理思想，而固守原有舊觀念、舊習慣、舊知識，又是每一員工難以接受和使用新系統、適應新環境的主要障礙。

從技術方面來看：首先是系統集成難，由于現有國內外數字化軟件產品，是依據不同業務分為孤立的系統來設計和實施的，數據不能共享，事后集成統一，事倍功半，投資大、失敗多，尤其是財務管理軟件，直接與企業靜態制造數據脫節，無法形成信息流與資金流的集成和統一，不能適應數字化的產品開發及管理對快速設計和創新設計的要求，更不能滿足未來企業數字化對信息技術及產品的需求。

其次，從軟件實施方法來看，所有信息化項目，都是在軟件實施后，再來消除信息孤島，解決數據唯一共享。再者，信息化項目實施邊界不清，需求多變，也是信息化項目實施周期長、成本高，不易成功見效的主要原因。

實現兩化融合的關鍵點

企業信息化就是要解決市場經濟條件下的T（時間）、Q（質量）、C（成本）、S（服務）問題，從某種意義上說，企業信息化就是對企業數據集合進行數字化設計、實施、應用及管理。只有解決好帶有制造成本數據的工藝數據和產品數據，使之在設計和生產經營中成為唯一共享數據，并在設計、生產、銷售、管理等活動中成為唯一數據源和唯一標準，才能在企業進行生產經營活動時發揮出信息化的具大作用。

所以，建立集研發、制造、管理及過程控制為一體的數字化企業運作模式，利用信息技術來不斷實現企業管理創新，提升企業核心競爭力，是企業信息化發展戰略面臨的首要問題。而解決帶有成本數據的產品數據與工藝數據的集成，和它在整個企業內外數據中的唯一共享問題，又是現代裝配制造業信息化的核心問題。