時間：2024-01-17 16:20:22
導(dǎo)語：在數(shù)字化控制與制造技術(shù)的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：數(shù)字化車間，機械加工
中圖分類號：TH161 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
近年來，為實現(xiàn)我國裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)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(shù)字化車間理論與應(yīng)用研究方興未艾。
數(shù)字化車間的概念
數(shù)字化車間是數(shù)字化技術(shù)在制造車間集成應(yīng)用而形成的一種制造車間的模式，即從數(shù)字化產(chǎn)品工藝設(shè)計、工藝試驗、生產(chǎn)組織和管理等方面入手，將制造車間中的數(shù)字化設(shè)備與工藝設(shè)計及生產(chǎn)管理的信息進行集成，形成基于數(shù)字化設(shè)備和信息集成于信息流自動化的集成制造系統(tǒng)，從整體上改善生產(chǎn)的組織與管理，提高制造系統(tǒng)的柔性，提高數(shù)字化設(shè)備的效率。
數(shù)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(xiàn)實出發(fā)，對制造過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行數(shù)字化，并對它們進行加工處理，產(chǎn)生相關(guān)的信息，在制造系統(tǒng)中進行存儲和交換，并直接應(yīng)用于車間對生產(chǎn)過程的管理和控制，通常把這種生產(chǎn)方式稱為數(shù)字化制造。另一方面，它是指“車間”生存于數(shù)字化世界，在真實工廠或生產(chǎn)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(xiàn)實的仿真，提供優(yōu)化的結(jié)果，是虛擬制造技術(shù)的發(fā)展。
本文討論的是前一種含義，其實質(zhì)是數(shù)字化技術(shù)在車間的綜合應(yīng)用，即利用計算機輔助進行信息管理、生產(chǎn)工藝安排、生產(chǎn)計劃制定和生產(chǎn)過程控制，在車間范圍內(nèi)實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM,PDM,MRP,MES,DNC等數(shù)字化技術(shù)的集成應(yīng)用。
2、數(shù)字化車間的組成結(jié)構(gòu)
數(shù)字化車間的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，分為企業(yè)計劃層、制造執(zhí)行層和控制層。通常，數(shù)字化車間本身包括制造執(zhí)行和控制兩個層次，企業(yè)計劃層是數(shù)字化車間的上游，是數(shù)字化車間運行的外部環(huán)境。制造執(zhí)行層是數(shù)字化車間的核心，它協(xié)調(diào)車間各個部門完成車間的技術(shù)管理、生產(chǎn)計劃和調(diào)度及整個生產(chǎn)過程的管理與控制，而控制層則完成設(shè)備管理、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和物流監(jiān)控。數(shù)字化車間需要實現(xiàn)企業(yè)以生產(chǎn)計劃和執(zhí)行控制為主線的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)集成應(yīng)用，以CAD/CAPP/CAM和PDM集成為特征的技術(shù)信息系統(tǒng)集成，以及基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)DNC、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和物流標(biāo)識等監(jiān)控系統(tǒng)集成應(yīng)用。制造執(zhí)行系統(tǒng)為車間范圍內(nèi)的這三種集成提供了應(yīng)用平臺。
實施數(shù)字化車間的關(guān)鍵是基于車間數(shù)字化裝備、綜合網(wǎng)絡(luò)（DNC）和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建立制造執(zhí)行系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)計劃管理與執(zhí)行控制，以及實現(xiàn)制造執(zhí)行系統(tǒng)與企業(yè)資源管理系統(tǒng)和產(chǎn)品與工藝過程設(shè)計系統(tǒng)的集成應(yīng)用。
3、典型機械加工數(shù)字化車間
數(shù)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(zhí)行系統(tǒng)將工廠生產(chǎn)計劃信息引入車間，并根據(jù)工廠生產(chǎn)計劃進行具體執(zhí)行計劃——生產(chǎn)作業(yè)計劃的指定，把企業(yè)下達的生產(chǎn)任務(wù)具體分配到車間的各個生產(chǎn)單元（工段）、工作地和工人，規(guī)定他們在月、旬、周、日以及輪班和小時內(nèi)的具體生產(chǎn)任務(wù)；并通過現(xiàn)場終端將生產(chǎn)指令直接下達到操作者，同時及時采集任務(wù)狀態(tài)信息，組織產(chǎn)品生產(chǎn)過程各階段、各工序在時間上和空間上的銜接協(xié)調(diào)，實現(xiàn)生產(chǎn)進度控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制、物料消耗與庫存控制及生產(chǎn)成本費用控制等。生產(chǎn)計劃與控制是實現(xiàn)生產(chǎn)計劃，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)消耗和產(chǎn)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(zhǔn)備技術(shù)工作，實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)直接引入、工藝建模、自動編程和程序仿真。DNC系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)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(shù)，也可以將生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)調(diào)試的實際應(yīng)用程序回收后統(tǒng)一存放、歸檔。同樣，機床的CNC參數(shù)也可以通過此系統(tǒng)進行傳輸。
車間建立刀具管理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)控用刀具的管理和預(yù)調(diào)，考慮到生產(chǎn)規(guī)模的擴大和品種的變化速度加快，在加強CAD/CAPP/CAM的同時，應(yīng)注重生產(chǎn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的技術(shù)改造。刀具綜合管理和預(yù)調(diào)制度的建立及刀具管理系統(tǒng)的采用可以實現(xiàn)在車間（單元）范圍內(nèi)的刀具參數(shù)和壽命管理，實現(xiàn)刀具的統(tǒng)一調(diào)配和配送，將縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，降低車間刀具占有量，提高刀具的利用率，以及穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，還可以通過DNC系統(tǒng)實現(xiàn)刀具參數(shù)的傳遞。
4、機械加工數(shù)字化車間的實施效果
通過數(shù)字化車間系統(tǒng)的實施，機械加工車間在管理手段、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本等方面都會有明顯效果，為精益生產(chǎn)模式的建立奠定了良好的基礎(chǔ)。
1）徹底消除機床信息孤島，實現(xiàn)了工廠的完全網(wǎng)絡(luò)化管理
通過機床網(wǎng)絡(luò)DNC的建設(shè)，徹底改變了以前數(shù)控機床的單機通信方式，全面實現(xiàn)了機床的集中管理與控制，機床由以前的信息孤島轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€工廠的一個信息節(jié)點，實現(xiàn)了數(shù)控程序的傳輸網(wǎng)絡(luò)化、管理規(guī)范化、仿真虛擬化、數(shù)據(jù)采集自動化。
2）通過圖形化的高級排成，最大程度地優(yōu)化了生產(chǎn)計劃
通過高級自動排產(chǎn)算法，可將生產(chǎn)任務(wù)分解到每一工序、每一設(shè)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(zhǔn)確的交貨日期，實時獲知落后于計劃的作業(yè)，查明是哪里出現(xiàn)了生產(chǎn)“瓶頸”，實現(xiàn)了生產(chǎn)任務(wù)的精確管理。
3）實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全透明化管理
通過準(zhǔn)確、及時、自動的機床生產(chǎn)信息反饋，可以同時采集所有機床的實時狀態(tài)，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(chǎn)數(shù)量，并結(jié)合條碼掃描等手動采集方式，實現(xiàn)生產(chǎn)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(xié)同制造平臺，實現(xiàn)了技術(shù)、物料、工具、質(zhì)量等生產(chǎn)準(zhǔn)備協(xié)同，從根本上避免了因某一環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備不足而影響生產(chǎn)的不良情況。通過高級排產(chǎn)、程序網(wǎng)絡(luò)傳輸、模擬仿真、程序數(shù)據(jù)庫管理，將生產(chǎn)計劃、程序編輯、仿真、管理等生產(chǎn)輔助任務(wù)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(xiàn)對庫房的精細管理，優(yōu)化庫存，降低生產(chǎn)成本
充分利用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全面實現(xiàn)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(yōu)化各類庫存，明顯地降低車間庫存成本。
6）與PDM/ERP系統(tǒng)全面集成，整合企業(yè)制造資源
通過與PDM/ERP等系統(tǒng)的有機集成，以及MES系統(tǒng)自動導(dǎo)入ERP的生產(chǎn)計劃等上游信息，實現(xiàn)企業(yè)各管理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)資源最大程度的共享，為實現(xiàn)企業(yè)級的精益生產(chǎn)奠定良好的技術(shù)與管理基礎(chǔ)。
參考文獻：
[1] 楊文通，王蕾，劉志峰 編著. 數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù). 電子工業(yè)出版社
【關(guān)鍵詞】數(shù)字化工廠工藝規(guī)劃仿真優(yōu)化
中圖分類號：S220文獻標(biāo)識碼： A
1引言
圍繞激烈的市場競爭，制造企業(yè)已經(jīng)意識到他們正面臨著巨大的時間、成本、質(zhì)量、產(chǎn)品差異化等壓力。如何快速適應(yīng)市場的變化，實現(xiàn)從“以產(chǎn)定銷”到“按訂單生產(chǎn)”模式轉(zhuǎn)變？數(shù)字化工廠提供了較為理想的解決方案。
2 數(shù)字化工廠概述
數(shù)字化工廠是BIM(建筑信息模型)技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計算機仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時具有其鮮明的特征。
2.1數(shù)字化工廠
2.1.1數(shù)字化工廠的概念
數(shù)字化工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)虛擬制造原理，在虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進行仿真、優(yōu)化和重組的新的生產(chǎn)組織方式。它是在設(shè)計建造階段，建立全面、詳實的信息，包括材料、工藝、設(shè)備運行管理等全生命周期的信息檔案數(shù)據(jù)庫，利用BIM(建筑信息模型)技術(shù)指導(dǎo)建筑物、構(gòu)筑物及設(shè)備的科學(xué)使用和維護，為信息化、標(biāo)準(zhǔn)化管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺，加上CAD、EEP、MEP等應(yīng)用管理系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠控制系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)字化信息的有效傳遞，既鏈接了生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)，又與企業(yè)經(jīng)營管理相互聯(lián)系，進而把整個企業(yè)數(shù)字化的資金信息、物流信息、生產(chǎn)裝置狀態(tài)信息、生產(chǎn)效率信息、生產(chǎn)能力信息、市場信息、采購信息以及企業(yè)所必須的控制目標(biāo)都實時、準(zhǔn)確、全面、系統(tǒng)地提供給決策者和管理者，幫助企業(yè)決策者和管理者提高決策的實時性和準(zhǔn)確性以及管理者的效率，從而實現(xiàn)管理和控制數(shù)字化、一體化的目標(biāo)。
2.1.2數(shù)字化工廠的優(yōu)勢
數(shù)字化工廠利用其工廠布局、工藝規(guī)劃和仿真優(yōu)化等功能手段，改變了傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的理念，給現(xiàn)代化工業(yè)帶來了新的技術(shù)革命，其優(yōu)勢作用較為明顯。
預(yù)規(guī)劃和靈活性生產(chǎn)：利用數(shù)字化工廠技術(shù)，整個企業(yè)在設(shè)計之初就可以對工廠布局、產(chǎn)品生產(chǎn)水平與能力等進行預(yù)規(guī)劃，幫助企業(yè)進行評估與檢驗。同時，數(shù)字化工廠技術(shù)的應(yīng)用使得工廠設(shè)計不再是各部門單一地流水作業(yè)，各部門成為一個緊密聯(lián)系的有機整體，有助于工廠建設(shè)過程中的靈活協(xié)調(diào)與并行處理。此外，在工廠生產(chǎn)過程中能夠最大程度地關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈上的各節(jié)點，增強生產(chǎn)、物流、管理過程中的靈活性和自動化水平。
縮短產(chǎn)品上市時間、提高產(chǎn)品競爭力：數(shù)字化工廠能夠根據(jù)市場需求的變化，快速、方便地對新產(chǎn)品進行虛擬化仿真設(shè)計，加快了新產(chǎn)品設(shè)計成形的進度。同時，通過對新產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過程進行模擬仿真與優(yōu)化，保證了新產(chǎn)品生產(chǎn)過程的順利性與產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，加快了產(chǎn)品的上市時間，在企業(yè)間的競爭中占得先機。
節(jié)約資源、降低成本、提高資金效益：通過數(shù)字化工廠技術(shù)方便地進行產(chǎn)品的虛擬設(shè)計與驗證，最大程度地降低了物理原型的生產(chǎn)與更改，從而有效地減少資源浪費、降低產(chǎn)品開發(fā)成本。同時，充分利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料（客戶需求、生產(chǎn)原料、設(shè)備狀況等）進行生產(chǎn)仿真與預(yù)測，對生產(chǎn)過程進行預(yù)先判斷與決策，從而提高生產(chǎn)收益與資金使用效益。
提升產(chǎn)品質(zhì)量水平：利用數(shù)字化工廠技術(shù)，能夠?qū)Ξa(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品原料、生產(chǎn)過程等進行嚴(yán)格把關(guān)與統(tǒng)籌安排，降低設(shè)計與生產(chǎn)制造之間的不確定性，從而提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，方便地進行質(zhì)量規(guī)劃，提升質(zhì)量水平。
2.2數(shù)字化工廠的差異性
“數(shù)字化工廠”貫穿整個工藝設(shè)計、規(guī)劃、驗證、直至車間生產(chǎn)工藝整個制造過程，在實施過程需要注意系統(tǒng)集成方面的問題，“數(shù)字化工廠”不是一個獨立的系統(tǒng)，規(guī)劃時，需要與設(shè)計部門的CAD/PDM系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，并對設(shè)計產(chǎn)品進行可制造性驗證（工藝評審），同時，所有規(guī)劃還需要考慮工廠資源情況。所以，“數(shù)字化工廠”與設(shè)計系統(tǒng)CAD/PDM和企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP的集成是必須的。同時，“數(shù)字化工廠”還有必要把企業(yè)已有的規(guī)劃“知識”（如工時卡、焊接規(guī)范等）集成起來，整個集成的底部是PLM構(gòu)架。
同時，類似于PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)，每個企業(yè)都有自己的流程和規(guī)范，考慮到很多人都在一個環(huán)境中協(xié)同工作（工藝工程師、設(shè)計工程師、零件和工具制造者、外包商、供應(yīng)商以及生產(chǎn)工程師等），隨時會創(chuàng)建大量的數(shù)據(jù)，所以，“數(shù)字化工廠”規(guī)劃系統(tǒng)也存在客戶化定制的要求，如操作界面、流程規(guī)范、輸出等，主要是便于使用和存取等。
3 數(shù)字化工廠的實現(xiàn)與應(yīng)用
數(shù)字化工廠以突出的功能優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)，尤其是制造業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，但其實現(xiàn)過程也涉及多種關(guān)鍵技術(shù)。
3.1數(shù)字化工廠的關(guān)鍵技術(shù)
數(shù)字化工廠涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有：數(shù)字化建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、優(yōu)化仿真技術(shù)、應(yīng)用生產(chǎn)技術(shù)。
數(shù)字化建模技術(shù)：數(shù)字化工廠是建立在數(shù)字化模型基礎(chǔ)上的虛擬仿真系統(tǒng)，輸入數(shù)字化工廠的各種制造資源、工藝數(shù)據(jù)、CAD數(shù)據(jù)等要求建立離散化數(shù)學(xué)模型，才能在數(shù)字化工廠軟件系統(tǒng)內(nèi)進行各種數(shù)字仿真與分析。數(shù)字化模型的準(zhǔn)確性關(guān)系到對實際系統(tǒng)真實反映的精度，對于后續(xù)的產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計以及生產(chǎn)過程的模擬仿真具有較大的影響。因此，數(shù)字化建模技術(shù)作為數(shù)字化工廠的技術(shù)基礎(chǔ)，其作用十分關(guān)鍵
虛擬現(xiàn)實技術(shù)：虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠提供一種具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性的多維信息空間，方便實現(xiàn)人機交互，使用戶能身臨其境地感受開發(fā)的產(chǎn)品，具有很好地直觀性，在數(shù)字化工廠中具有廣泛的應(yīng)用前景。虛擬技術(shù)的實現(xiàn)水平，很大程度上影響著數(shù)字化工廠系統(tǒng)的可操作性，同時也影響著用戶對產(chǎn)品設(shè)計以及生產(chǎn)過程判斷的正確性。
優(yōu)化仿真技術(shù)：優(yōu)化仿真技術(shù)是數(shù)字化工廠的價值所在，根據(jù)建立的數(shù)字化模型與仿真系統(tǒng)給出的仿真結(jié)果及其各種預(yù)測數(shù)據(jù)，分析虛擬生產(chǎn)過程中的可能存在的各種問題和潛在的優(yōu)化方案等，進而優(yōu)化生產(chǎn)過程、提高生產(chǎn)的可靠性與產(chǎn)品質(zhì)量，最終提高企業(yè)的效益。由此可見，優(yōu)化仿真技術(shù)水平對于能否最大限度地發(fā)揮企業(yè)效益、提升企業(yè)競爭力具有十分重要的作用，其優(yōu)化技術(shù)的自動化、智能化水平尤為關(guān)鍵。
應(yīng)用生產(chǎn)技術(shù)：數(shù)字化工廠通過建模仿真提供一整套較為完善的產(chǎn)品設(shè)計、工藝開發(fā)與生產(chǎn)流程，但是作為生產(chǎn)自動化的需要，數(shù)字化工廠系統(tǒng)要求能夠提供各種可以直接應(yīng)用于實際生產(chǎn)的設(shè)備控制程序以及各種是生產(chǎn)需要的工序、報表文件等。各種友好、優(yōu)良的應(yīng)用接口，能夠加快數(shù)字化設(shè)計向?qū)嶋H生產(chǎn)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化進程。
3.2常見數(shù)字化工廠軟件
由于數(shù)字化工廠技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的優(yōu)越性，各知名企業(yè)競相開發(fā)各種數(shù)字化工廠軟件，其中較為常見、應(yīng)用最為廣泛的數(shù)字化工廠軟件主要有eM-Power和Demia等。
eM-Power是由美國的Tecnomatix技術(shù)公司開發(fā)的數(shù)字化工廠軟件，它在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。該軟件架構(gòu)是建立在Oracle數(shù)據(jù)庫之上的三層結(jié)構(gòu)，它為企業(yè)用戶提供零件制造解決方案、裝配規(guī)劃、工廠及生產(chǎn)線設(shè)計和優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量和人員績效等主要功能。這些主要的功能模塊建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫eM_Server中，實現(xiàn)整個生產(chǎn)制造過程的信息共享。2007年以來，西門子公司在收購了UGS（UGS于2004年收購了Tecnomatix）的基礎(chǔ)上，推出了功能更為強大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工廠設(shè)計及優(yōu)化、制造工藝管理、裝配規(guī)劃與驗證、開發(fā)、仿真和調(diào)試自動的制造過程和質(zhì)量管理等功能，在各大企業(yè)具有廣泛應(yīng)用。
Delmia是由法國的Dassault公司開發(fā)的數(shù)字化工廠解決方案，該解決方案是構(gòu)建在Dassault公司的PLM結(jié)構(gòu)的頂層，由其專用數(shù)據(jù)庫（PPR-Hub）統(tǒng)一管理。Delmia的體系結(jié)構(gòu)主要包括：面向制造過程設(shè)計的（DPE）、面向物流過程分析的（QUEST）、面向裝配過程分析的（DPM）、面向人機分析的（Human）、面向虛擬現(xiàn)實仿真的（Envision）、面向機器人仿真的（Robotics）、面向虛擬數(shù)控加工方針的（VNC）、面向系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的（PPR Navigato）等。它主要由面向數(shù)字化工藝規(guī)劃模塊、數(shù)字化仿真平臺工具集以及車間現(xiàn)場制造執(zhí)行系統(tǒng)的集成模塊等組成。
3.3數(shù)字化工廠的應(yīng)用
數(shù)字化工廠是信息化技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的一種新的企業(yè)組織形式，是促進企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的新興技術(shù)，目前主要應(yīng)用在汽車制造、航空航天等大型制造企業(yè)。
3.3.1數(shù)字化工廠技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用。
目前，數(shù)字化工廠技術(shù)在國內(nèi)外汽車制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在國外，如通用汽車公司使用Tecnmatix eMPower的解決方案，大大縮短了通用公司從新產(chǎn)品設(shè)計、制造到投放市場的時間，同時提升了其產(chǎn)品質(zhì)量。奧迪公司使用eM-Plant進行物流規(guī)劃仿真，如A3 Sportback項目。通過物流規(guī)劃仿真不僅使得整個生產(chǎn)物流供應(yīng)鏈之間建立起了緊密有序的聯(lián)系，同時也方便對物流方案進行先期評估和可行性分析。在國內(nèi)，如一汽大眾在車身主拼線工藝設(shè)計中采用數(shù)字化工廠技術(shù)，改善了車身焊接工藝，提高車身焊接質(zhì)量。上海大眾在發(fā)動機設(shè)計和產(chǎn)品總裝領(lǐng)域采用數(shù)字化工廠技術(shù)，大幅提升了公司的制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，華晨金杯公司引進西門子的Tecnomatix軟件，對產(chǎn)品的總裝工藝進行數(shù)字化改造。
3.3.2數(shù)字化工廠技術(shù)在飛機制造業(yè)的應(yīng)用。
在飛機制造業(yè)，數(shù)字化工廠技術(shù)的先進性也得到了充分體現(xiàn)。如美國的洛克希德馬丁公司在F35研制過程中，采用數(shù)字化工廠技術(shù)縮短了2/3的研制周期，降低了50%的研制成本，開創(chuàng)了航空數(shù)字化制造的先河。有如波音787飛機在研制過程中采用基于Delmia的數(shù)字化工廠技術(shù)，實現(xiàn)其產(chǎn)品的虛擬樣機。空客A380飛機采用虛擬裝配方案，實現(xiàn)整機的三維虛擬裝配仿真和驗證。不僅國外飛機制造企業(yè)在其產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)過程中使用數(shù)字化工廠技術(shù)，國內(nèi)的飛機制造企業(yè)也是如此。如上海飛機制造廠利用數(shù)字化工廠技術(shù)在三維環(huán)境中進行人工裝配操作的數(shù)字化模擬，提高了人工操作的標(biāo)準(zhǔn)化。而西安航空動力控制公司則采用Tecnomatix的數(shù)字化工廠軟件對其異型件生產(chǎn)線進行仿真和優(yōu)化，進行技術(shù)改造探索。
3.3.3數(shù)字化工廠在鑄造行業(yè)的探索
共享鑄鋼團《數(shù)字化工廠示范工程》擬運用先進制造理念（如虛擬制造、智能制造、綠色制造、柔性制造等）和先進鑄造技術(shù)、方法，結(jié)合共享集團在鑄造行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的制造、技術(shù)和管理經(jīng)驗，全面融合先進信息化技術(shù)，建設(shè)數(shù)字化模樣生產(chǎn)線、數(shù)字化柔性造型生產(chǎn)線、智能化熔煉控制系統(tǒng)、智能體聯(lián)合控制的鑄件精整線、數(shù)字化在線檢測等綜合集成的數(shù)字化鑄造工廠，在“多品種、小批量、快捷”鑄造生產(chǎn)方面達到同行業(yè)領(lǐng)先水平，建成一座在鑄造行業(yè)領(lǐng)先的“數(shù)字化、柔性化、綠色、高效”鑄造工廠，集成并創(chuàng)造數(shù)字化鑄造新模式。
4結(jié)束語
隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化工廠技術(shù)不斷與現(xiàn)代企業(yè)相結(jié)合，已成為提升企業(yè)競爭力的新動力。在當(dāng)前企業(yè)發(fā)展的新形勢下，數(shù)字化工廠技術(shù)出現(xiàn)了新的趨勢。首先，現(xiàn)場總線技術(shù)在數(shù)字化工廠中的應(yīng)用，提升數(shù)字化工廠的現(xiàn)場可操作性；其次，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，拓展數(shù)字化工廠網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力；最后，數(shù)字化工廠的智能化發(fā)展，實現(xiàn)虛擬仿真與企業(yè)真實生產(chǎn)的無縫鏈接，打造真正的智能數(shù)字化工廠。
作者簡介
郭兆祥（1976-）男，碩士研究生，從事技術(shù)質(zhì)量管理工作。
參考文獻.
[1]李險峰.DELMIA讓數(shù)字化工廠成為現(xiàn)實[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2006，(9)：48-50.
關(guān)鍵詞：數(shù)字化制造技術(shù)；數(shù)字化設(shè)計；數(shù)字化制造；應(yīng)用
信息技術(shù)不僅已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)等各個領(lǐng)域，同時也在很大程度上促進了工業(yè)制造領(lǐng)域智能化的高速發(fā)展。我國數(shù)字化制造技術(shù)在工藝設(shè)計、制造數(shù)據(jù)管理以及生產(chǎn)過程控制等環(huán)節(jié)發(fā)揮了一定作用，但是有些技術(shù)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用水平相對較低，因此，在未來發(fā)展中必須構(gòu)建以企業(yè)產(chǎn)品為背景的數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用研究。
1.數(shù)字化制造技術(shù)概念簡介
數(shù)字化制造技術(shù)基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、快速原型技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及多媒體技術(shù)等多種現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，可以根據(jù)不同制造企業(yè)的需求，實現(xiàn)資源信息收集和整理，產(chǎn)品信息、工藝流程信息、資源信息自動整合分析、規(guī)劃以及重組，實現(xiàn)對產(chǎn)品進行設(shè)計、功能仿真以及原型制造，并根據(jù)用戶對產(chǎn)品的實際需求進行功能調(diào)整或整體優(yōu)化設(shè)計。
2.數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
（1）產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計。產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計是指產(chǎn)品在設(shè)計階段充分利用計算機，在圖形設(shè)備（CAD）的輔助下可以將產(chǎn)品的圖形設(shè)計出來，同時也要完成產(chǎn)品功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析等多個產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)，在數(shù)字化設(shè)計過程中使用了軟件繪圖、編輯圖形以及分析等技術(shù)，技術(shù)人員也可以利用數(shù)字化設(shè)計程序?qū)Ξa(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化與完善，運用計算機強大的計算功能、分析功能以及比較功能在各種設(shè)計方案中選出最佳方案。
（2）數(shù)字化分析。數(shù)字化產(chǎn)品分析功能也是基于計算機輔助技術(shù)而成，可以對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品進行優(yōu)化設(shè)計，產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計過程中主要利用了力學(xué)性能對其進行分析，并運用CAE軟件對產(chǎn)品的綜合性能及安全性、穩(wěn)定性、可靠性等方面進行模擬分析，通過模擬不同產(chǎn)品在實際上的運行狀態(tài)來確定其是否存在設(shè)計缺陷，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷可以立即對產(chǎn)品設(shè)計進行優(yōu)化，以確保最終產(chǎn)品在實際運用中的綜合性能等方面可以滿足用戶需求。
（3）數(shù)字化生產(chǎn)工藝。數(shù)字化生產(chǎn)工藝是指產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中利用計算機對生產(chǎn)過程進行控制，技術(shù)人員可以將產(chǎn)品零件的形狀、尺寸、材料以及處理過程等數(shù)據(jù)輸入計算機，并將該產(chǎn)品在生產(chǎn)設(shè)備中的工藝參數(shù)輸入到計算機中，這樣計算機便可以對該產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝進行數(shù)值計算、邏輯判斷以及推理，并根據(jù)所輸入的參數(shù)編制出最佳的工藝內(nèi)容及路線。
（4）數(shù)字化制造。數(shù)字化制造主要是基于CAM軟件而成，該軟件可以根據(jù)技術(shù)人員設(shè)計出的模型進行自動編程，并可以利用計算機與其他輔助軟件實現(xiàn)仿真制造生產(chǎn)過程，并可以自動判斷出產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會遇到的干涉及碰撞等問題，計算機軟件自動編寫的程序需要技術(shù)人員對其進行修改，以便計算機編寫的程序可以滿足產(chǎn)品的制造要求，在程序加以處理后便可以傳輸?shù)綌?shù)控機床上進行產(chǎn)品的實際加工，如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品加工中存有缺陷，技術(shù)人員可以在數(shù)控機床的控制端對其進行微調(diào)。
（5）數(shù)字化管理。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是工業(yè)制造領(lǐng)域數(shù)字化管理中的核心內(nèi)容，企業(yè)一般都是通過CAD/CAM系統(tǒng)實現(xiàn)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理，并可以對所產(chǎn)生的產(chǎn)品進行全生命周期數(shù)據(jù)管理，不僅可以根據(jù)企業(yè)信息的管理要求對圖紙、工藝文件進行整理，更可以根據(jù)企業(yè)的運行管理需求進行市場調(diào)研、產(chǎn)品更新等一切與生產(chǎn)有關(guān)的數(shù)據(jù)管理，而這也是在信息時代有效提高制造企業(yè)市場核心競爭力的有效途徑之一。PDM技術(shù)不僅在我國工業(yè)制造領(lǐng)域中占有重要的地位，同時也是計算機領(lǐng)域中的核心技術(shù)，而在我國只有一部分大型企業(yè)在發(fā)展中運用了PDM技術(shù)，這也為這些大型工業(yè)制造企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益，因此，在新時期我國工業(yè)制造領(lǐng)域應(yīng)充分利用PDM技術(shù)。
（6）逆向工程。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計無法實現(xiàn)產(chǎn)品的“復(fù)制”過程，而數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用有效打破了這一限制，逆向工程可以根據(jù)已有的產(chǎn)品通過分析研究來獲取其設(shè)計過程，而逆向工程在工業(yè)制造領(lǐng)域中一般都應(yīng)用到企業(yè)無法獲取產(chǎn)品設(shè)計方法的情況下，利用產(chǎn)品實物可以在很大程度上推導(dǎo)出產(chǎn)品的設(shè)計方法及工藝流程，所以該項技術(shù)在新時期已被廣泛運用到新產(chǎn)品的開發(fā)或舊產(chǎn)品的改進等，對我國工業(yè)制造領(lǐng)域在新時期的高速發(fā)展有著重要意義。
3.結(jié)語
現(xiàn)階段我國數(shù)字化制造技術(shù)正在不斷向著產(chǎn)品集成化、管理網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，同時產(chǎn)品生產(chǎn)過程的智能化、虛擬化、綠色化以及柔性化等都是該項技術(shù)未來發(fā)展中的必然趨勢，其不僅對提高我國工業(yè)制造領(lǐng)域的生產(chǎn)效率及質(zhì)量有著重要意義，同時也可以更好地促進工業(yè)制造領(lǐng)域在新時期向著可持續(xù)發(fā)展方向邁進。
參考文獻：
[1]李鐵剛.車銑復(fù)合集成數(shù)字化制造[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2013（02）.
關(guān)鍵詞 數(shù)字化；設(shè)計制造；一體化；應(yīng)用研究
中圖分類號TP3 文獻標(biāo)識碼A 文章編號2095―6363（2017）03―0021―01
1概述
飛機設(shè)計和制造是飛機研制的重要2個環(huán)節(jié)。飛機研制是創(chuàng)造新型的飛機，從設(shè)計方案的提出到投入使用，需要經(jīng)歷很長的時間，是一件很復(fù)雜的系統(tǒng)工程。一般情況下飛機研制分為擬定技術(shù)要求、飛機設(shè)計、飛機制造和飛機試飛定型等4個階段。飛機數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)是數(shù)字化數(shù)據(jù)管理和傳遞系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的前提下，有效結(jié)合數(shù)字化工藝技術(shù)、裝配技術(shù)、檢測技術(shù)、機器人自動鉆鉚技術(shù)及數(shù)字化的集成控制技術(shù)等多種先進技術(shù)的綜合應(yīng)用的結(jié)果。
數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)在機械、汽車、醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用比較早。航空領(lǐng)域在20世紀(jì)80年代誕生于西方航空發(fā)達國家。數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)從根本上改變了飛機制造方法。數(shù)字裝配方法有效解決了傳統(tǒng)制造方式的周期長、返工率高、質(zhì)量低、精度低、風(fēng)險大和成本高的問題，給飛機研制開辟了嶄新的道路。
面對市場競爭，傳統(tǒng)的飛機研制方式無法滿足企業(yè)發(fā)展需求，為了能在競爭中處于有利位置，企業(yè)必須采用數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)是勢在必行。數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)能夠大幅降低制造成本，提高制造精度和質(zhì)量，縮短制造周期，降低返工率。
2數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)的組成
數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)是多個高新技術(shù)高度集成的結(jié)果。數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)包含數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)、數(shù)字化工藝系統(tǒng)、數(shù)字化工裝系統(tǒng)、數(shù)字化檢測系統(tǒng)、自動鉆鉚系統(tǒng)等子系統(tǒng)。
1）數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)。數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)能夠在產(chǎn)品的數(shù)字化定義和建模的基礎(chǔ)上，利用計算機實現(xiàn)模擬預(yù)裝配，主要作用是對產(chǎn)品M行干涉檢查、位置分析以及人際功效分析等工作。通過虛擬預(yù)裝配可以進行結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計、系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計、檢查零部件的安裝和拆卸等工作，有效地減少因設(shè)計錯誤而引起的返工和更改。
2）數(shù)字化工藝技術(shù)。數(shù)字化工藝技術(shù)是在數(shù)字設(shè)計的基礎(chǔ)上，對設(shè)計數(shù)據(jù)進行按數(shù)字裝配要求分析，總結(jié)歸類和工藝設(shè)計的過程。包括工藝路線分工、工藝流程設(shè)計、工藝裝備選擇、工藝控制點選取、容差分配和數(shù)字化預(yù)裝配等等。也就是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)、設(shè)備選擇最合適的產(chǎn)品實現(xiàn)的方案或工藝技術(shù)的過程。
3）數(shù)字化工裝系統(tǒng)。飛機裝配中廣泛應(yīng)用的數(shù)字化工裝技術(shù)有特征定位技術(shù)、柔性定位技術(shù)和數(shù)字化定位技術(shù)等等。
特征定位技術(shù)是利用零部件的工藝特征或裝配配合關(guān)系來確定零部件的位置關(guān)系，達到準(zhǔn)確定位的目的。常用的方法有凸臺定位、裝配孔和工藝孔定位等。
柔性定位技術(shù)是指通過采用可變的工裝支撐和定位要素來滿足不同產(chǎn)品或類似產(chǎn)品的不同定位要求。柔性工裝常用于壁板類部件、翼梁類部件、對接部件、舵面等部件的裝配。
數(shù)字化定位技術(shù)是數(shù)字化測量技術(shù)在飛機裝配中的應(yīng)用。指通過同一組數(shù)字化測量點的位置來確定組、部件的不同站位不同狀態(tài)下的準(zhǔn)確定位。常用的數(shù)字化定位系統(tǒng)有激光跟蹤儀、iGPS定位系統(tǒng)、照相測量等。
4）自動鉆鉚系統(tǒng)。自動鉆鉚系統(tǒng)，也叫機器人加工系統(tǒng)。通過數(shù)字化編程的程序控制機器人，用機器人的動作代替部件裝配中的制孔、锪窩、送釘、加膠、鉚接等工序。自動鉆鉚系統(tǒng)加工精度高、效率高、工作一致性好等特點。機器人效率是人工的6～10倍。機器人加工工作已拓寬到鉚接、焊接、膠接和噴漆等工作。
3國內(nèi)飛機數(shù)字化設(shè)計制造一體化應(yīng)用情況及存在的問題
我國航空工業(yè)主要沿襲前蘇聯(lián)的組織生產(chǎn)模式，飛機設(shè)計制造技術(shù)發(fā)展緩慢。飛機研制技術(shù)和組織管理方式落后，雖然在不斷完善和該機，但與發(fā)達國家比差距較大，自動化水平不是很高，半自動和純手工制造還在應(yīng)用。目前在技術(shù)和管理方面都存在一定的問題。
數(shù)字化設(shè)計制造一體化體系建設(shè)需完善。數(shù)字化設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計、流程設(shè)計、數(shù)據(jù)管理和傳輸、數(shù)字化裝配等方面均缺乏完整的、體系的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。雖然已有了基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，但實踐過程中存在諸多問題。
在產(chǎn)品設(shè)計階段缺乏設(shè)計制造一體化的考慮，缺乏數(shù)字化裝配的工藝性考慮。在我們飛機裝配中發(fā)現(xiàn)很多方面可以改變設(shè)計方式方法，應(yīng)逐步加強面向裝配的設(shè)計，加強“三化”設(shè)計。比如壁板設(shè)計、地板設(shè)計、翼肋設(shè)計完全可以按模塊設(shè)計，便于柔性制造。
數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)傳遞平臺需規(guī)范和完善。從設(shè)計到裝配需要多個數(shù)據(jù)庫、多個軟件、多個接口的交換，數(shù)據(jù)管理和傳遞，硬件軟件需進一步規(guī)范和完善。
數(shù)字化裝配過程中補償技術(shù)、檢測技術(shù)需進一步提高。數(shù)字化裝配是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，裝配過程受產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計與制造、零件制造、檢驗檢測、工具使用等多個方面的影響，以上某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)任何問題均影響部件制造的進度、節(jié)奏和質(zhì)量。
4加快飛機數(shù)字化設(shè)計制造一體化應(yīng)用的方法
數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)是制造業(yè)發(fā)展的必然選擇。面對困境和問題，我們需要采取以下措施，加強研究和應(yīng)用實踐。
1）建立產(chǎn)品全壽命工作模型，優(yōu)化流程。目前發(fā)達國家高新企業(yè)幾乎全部都采用全壽命周期的設(shè)計制造方法，其主要特點是充分考慮制造工藝性、售后維護的方便性，在方案論證階段銷售維護和制造問題先考慮并反復(fù)迭代。
國內(nèi)航空產(chǎn)品研制周期長，質(zhì)量低、成本高的主要原因是沒有按照產(chǎn)品全壽命周期模型管理產(chǎn)品的研發(fā)，在設(shè)計階段缺乏全壽命考慮，產(chǎn)品沒有面向制造、面向用戶、面向維護。
具體表現(xiàn)為：（1）缺乏完整的系統(tǒng)工程的研發(fā)理念，重功能性能，輕過程管理；白頂向下的設(shè)計分解和自底向上的逐級驗證過程不清晰，不完整；設(shè)計指標(biāo)逐級分解不全，設(shè)計驗證迭代不夠，驗證不充分。（2）缺乏規(guī)范化、操作性強的流程；流程結(jié)構(gòu)化差，粗放、層次不清、不夠規(guī)范、不細化、操作性不強；沒有整體流程，流程是串行的，運行緩慢，問題留到了后面，造成返工和拖延；流程的執(zhí)行缺乏強制和紀(jì)律性。
2）加強面向制造的設(shè)計。傳統(tǒng)的設(shè)計方式和傳統(tǒng)的模擬量傳遞技術(shù)很難與數(shù)字化裝配技術(shù)接軌，數(shù)字裝配技術(shù)的前提是面向裝配的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)。具體為，加大產(chǎn)品的“三化”設(shè)計，加大產(chǎn)品的模塊化、系列化和通用化，盡量加大通用件和共享零部件。比如壁板類零件、地板零件應(yīng)采取模塊化設(shè)計。另外，零件剖面選擇取、設(shè)計分離面的選取應(yīng)充分考慮數(shù)字化裝配工藝，如，Z字形長桁剖面比L形長桁更便于機器人加工。
3）加強數(shù)字化裝配技術(shù)的研究。數(shù)字化裝配技術(shù)在國內(nèi)剛剛起步，從標(biāo)準(zhǔn)的建立和技術(shù)的協(xié)調(diào)兼容沒有明確的參考依據(jù)。我們知道需要數(shù)字化裝配技術(shù)，但不是很明白需要什么樣的數(shù)字化裝配技術(shù)，因為產(chǎn)品類型不同、工藝分離面不同，所選取的裝配方法不同。因此目前沒有形成完整的技術(shù)樹，對核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)識別不夠。在產(chǎn)品零件到總裝結(jié)束哪些分里面或哪些工位選取數(shù)字化裝配更合適、效率更高等方面需研究和探索。
關(guān)鍵詞：350km高速動車組；工裝設(shè)計制造；技術(shù)
前言
近年來，高度動車覆蓋率不斷增大，意味著動車制造工作量也不斷在增加，350km高速動車組是技術(shù)要求十分高的產(chǎn)品，在制作過程中，必須要嚴(yán)格要求制造工藝才能產(chǎn)生出合格的產(chǎn)品，在工裝設(shè)計制造中，不但要保證質(zhì)量，而且要控制工作設(shè)計制作成本。
1 350km高速動車組工裝設(shè)計制作技術(shù)改進
1.1設(shè)計方法上的改變
在工裝設(shè)計上一直以來都在二維計算機的輔助下進行設(shè)計，360km高速動車組制造技術(shù)引入之后，工裝設(shè)計工作進行了改進，采用了工裝三維數(shù)字化技術(shù)進行設(shè)計。在工裝設(shè)計上還采用三維軟件，在原始數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)修改時，只需要進行工裝設(shè)計的更新工作即可，與此同時工裝設(shè)計也隨之得到改變[1]。例如，司機室總成工裝設(shè)計中，司機室外形數(shù)據(jù)的大小與工裝側(cè)面弧度定位板弧度的大小一致，并且建立以參數(shù)關(guān)系，此時，需要更變司機室外形，采取的改變方式是對工裝進行更新，更新時，工裝上兩側(cè)的弧度定位板會自動根據(jù)命令進行更變，此設(shè)計大大提高了設(shè)計的效率。
1.2結(jié)構(gòu)上的改變
我國機車車輛工裝技術(shù)起步比較晚，與國外相比還存在很大的差距，我國在機車車輛的工裝結(jié)構(gòu)上，采用的前蘇聯(lián)的技術(shù)，而發(fā)達國家在機車車輛工裝上已經(jīng)采用更為先進的技術(shù)。我國所采用的機車工裝結(jié)構(gòu)零件交換性差，并且體積大，需要很長一段時間進行制造，此缺點大大降低了工作效率。350km高度動車組技術(shù)的提高，在工裝結(jié)構(gòu)上進行了改進，解決了原有的一系列問題[2]。例如，原有的車頂組焊夾具，其結(jié)構(gòu)是兩個長度為25米長的鑄鐵平臺構(gòu)建而成，體積巨大，開展工裝調(diào)整工作必然十分不方便，經(jīng)過改進之后，其結(jié)構(gòu)僅由10組模塊化緊壓機構(gòu)、10組模塊化定位機構(gòu)以及2個基礎(chǔ)座構(gòu)成，此結(jié)構(gòu)簡單、體積小，使用方面，工裝的重量不超過12t，和原來的工裝結(jié)構(gòu)體重相比，重量足足減少的1/3，更重要的是模塊與模塊之間進行調(diào)整時十分方便快捷。
1.3通用設(shè)計上的改進
隨著350km高速動車組制造技術(shù)的不斷提高，工裝設(shè)計通過設(shè)計上的理念已完全改變，采用的是新的通用設(shè)計技術(shù)。例如，350km高速動車組的側(cè)墻組焊夾具就是工裝實現(xiàn)通用化工裝的表現(xiàn)，特點就是可對3中形狀各不相同的側(cè)墻開展焊接工作，此工作取代了傳統(tǒng)的6種不同類型的組焊工裝，使工裝成本得到有效控制，此工裝的構(gòu)成為16個定位卡緊模塊，其模塊看，而已進行側(cè)墻定位等多項工作。位于定位卡緊模塊中心部位的是圓輥，可以進行360度的旋轉(zhuǎn)。圓輥在使用的過程中，旋轉(zhuǎn)的控制由電氣自動化系統(tǒng)進行控制，這樣的控制方式使每一組的圓輥旋轉(zhuǎn)角度都可保持一致。在旋轉(zhuǎn)的過程中，圓輥旋轉(zhuǎn)的角度為60度時，16組定位卡緊模塊的圓輥定位機構(gòu)在此時就會自動形成一個定位機構(gòu)，工裝整體就形成了一個相互聯(lián)通的整體。
2 350km高速動車組工裝設(shè)計制造技術(shù)未來的發(fā)展趨勢
現(xiàn)如今，我國在350km高速動車組工裝研制模式上，還停留在串行工程的模式上，無法提高工作效率，尤其是在工作的設(shè)計、制造這兩項工作上，周期較長。國外采用的是并行工程的模式，350km高速動車組司機室操作臺工程設(shè)計上采用此模式之后，操縱臺制作所花費的時間大大減少 [3]。另外，工裝設(shè)計制造中還未實現(xiàn)數(shù)字化，為此，工裝數(shù)字化將會成為工裝設(shè)計制造微未來的發(fā)展趨勢，所謂的數(shù)字化就是處在三維數(shù)字化的情況下開展工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計等工作，工裝制造實現(xiàn)數(shù)字化是將數(shù)字化設(shè)計工裝模型運用其中，進行數(shù)字化的加工，尤其是關(guān)鍵特征面進行加工制作，而工程數(shù)字化檢測指的是對數(shù)字化設(shè)計制造工程采用的檢測設(shè)備為數(shù)字化檢測設(shè)備。
3結(jié)束語
我國在350km高速動車組工裝設(shè)計制造中采用的技術(shù)與發(fā)達國家相比，較為落后，在高速動車組快速發(fā)展的今天，若是不對工裝設(shè)計制造技術(shù)進行改進，則難以滿足時代的需求，為此，要對工工裝設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)等多方面進行改進，提高我國的制造效率。
參考文獻：
[1]李碧鈺,劉長清,石東山,熊煜宇,辛本雨.350km/h高速動車組換氣裝置國產(chǎn)化研制[J]. 機車電傳動,2014,21(01):37-40.
關(guān)鍵詞：飛機；數(shù)據(jù)管理；集成管理
飛機是當(dāng)今交通運輸行業(yè)的主要交通工具之一，其匯集了當(dāng)今各種高新技術(shù)，可以說是人類當(dāng)今工作科技發(fā)展支柱，航空產(chǎn)業(yè)也因此成為當(dāng)今各國經(jīng)濟與國力的體現(xiàn)依據(jù)。就我國而言，航空產(chǎn)業(yè)的興起也帶動著材料產(chǎn)業(yè)、通信產(chǎn)業(yè)及電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。在飛機裝備綜合保障的分析與設(shè)計工作中，可靠性維修性保障性分析已成為關(guān)注的焦點。文章通過分析飛機數(shù)字化裝備數(shù)據(jù)集成管理的內(nèi)涵，提出了具體的實施方案。
1 飛機綜合保障數(shù)據(jù)集成管理
飛機是一個集機械、電子、通導(dǎo)、武器等多種裝備及技術(shù)的綜合體。在使用過程中如何保持飛機的最大系統(tǒng)效能，以最少的投入來保障各裝備的安全可靠的運行一直是各級部門以及裝備使用和維修管理人員追求的目標(biāo)。為了實現(xiàn)該目標(biāo)，要進行有效地綜合保障，必須要有能描述裝備狀態(tài)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。也就是說，要有大量的有效信息用于分析與決策，這就涉及到數(shù)據(jù)的集成管理。即數(shù)據(jù)是各種保障方案得以執(zhí)行的前提。
飛機數(shù)字化裝備數(shù)據(jù)是飛機數(shù)字化裝配工藝設(shè)計、制造中所使用的制造數(shù)據(jù)的總稱，它包含了工程數(shù)據(jù)、裝配工藝數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)及檢驗數(shù)據(jù)等多個領(lǐng)域。其中工程數(shù)據(jù)主要指的是工程設(shè)計部門所的有關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品物理性能、功能及設(shè)計方面的數(shù)據(jù)。裝配工藝數(shù)據(jù)指的是飛機是數(shù)字化裝配中所生成的各項工藝信息流。資源數(shù)據(jù)則是飛機數(shù)字化裝配工藝設(shè)計、生產(chǎn)當(dāng)中所生成的基本信息，其中包含了材料信息、設(shè)備庫信息、人員配置信息及工具庫等。檢驗數(shù)據(jù)是一個動態(tài)的過程，它隨著裝配業(yè)務(wù)流程的開展而不斷變化，其中包含了檢驗測驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)場裝置數(shù)據(jù)、數(shù)字化測量設(shè)備得出的實驗數(shù)據(jù)以及誤差分析數(shù)據(jù)等。
2 以數(shù)字化為核心的裝配技術(shù)
飛機裝配的關(guān)鍵在于要協(xié)調(diào)和解決好系統(tǒng)件裝配過程中的互換問題，只有這樣才能實現(xiàn)裝配的科學(xué)合理。數(shù)字化裝配技術(shù)是一種能提高產(chǎn)品質(zhì)量、適應(yīng)快速研制和生產(chǎn)、降低制造成本的技術(shù)。數(shù)字化裝配方法不僅包括了傳統(tǒng)數(shù)字化裝配概念中工裝的設(shè)計、制造及裝配的虛擬仿真等，還包括了如柔性裝配、無型架裝配等自動化裝配方法。飛機數(shù)字化裝配技術(shù)是數(shù)字化裝配工藝技術(shù)、數(shù)字化柔性裝配工裝技術(shù)、光學(xué)檢測與反饋技術(shù)、數(shù)字化鉆鉚技術(shù)及數(shù)字化的集成控制技術(shù)等多種先進技術(shù)的綜合應(yīng)用。數(shù)字化裝配技術(shù)在飛機裝配過程中實現(xiàn)裝配的數(shù)字化、柔性化、信息化、模K化和自動化，是將傳統(tǒng)的依靠手工或?qū)Ｓ眯图軍A具的裝配方式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化的裝配方式，將傳統(tǒng)裝配模式下的模擬量傳遞模式改為數(shù)字量傳遞模式，因此要首先明確以下概念：
2.1 協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。
協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度描述的是兩個系統(tǒng)件相互配合的實際尺寸和幾何形狀的匹配程度，符合程度越高該值越大。由此可見，采用的先進裝配技術(shù)必須能夠提高不同系統(tǒng)件之間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。
2.2 關(guān)鍵特性
關(guān)鍵特性是指那些能夠影響飛機系統(tǒng)件之間協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度的過程特性、零部件特性以及材料特性。它是由具體的計量和計數(shù)數(shù)據(jù)來衡量的，并根據(jù)數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的特性樹從而指導(dǎo)飛機裝配。
2.3 基于數(shù)字化標(biāo)工定義的互換協(xié)調(diào)方法
數(shù)字化協(xié)調(diào)方法是一種建立在數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝定義上的協(xié)調(diào)互換方法，也即是常說的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝協(xié)調(diào)方法，它能夠保證組件和產(chǎn)品部件、產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝裝備、工藝裝備之間形狀和尺寸的協(xié)調(diào)互換。數(shù)字標(biāo)工協(xié)調(diào)法的實現(xiàn)依賴于測量系統(tǒng)、數(shù)字化制造以及數(shù)字化工裝設(shè)計，利用數(shù)控成形加工出定位元素。在進行工裝制造時，通過室內(nèi)GPS、數(shù)字照相測量、電子經(jīng)緯儀、激光跟蹤儀等數(shù)字測量系統(tǒng)實時控制測量，建立相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)從而直接比較3D模型定義數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)，達到驗證產(chǎn)品是否合格的目的。
3 裝配數(shù)據(jù)集成模型
飛機數(shù)據(jù)裝配之中需要大量的數(shù)據(jù)信息，這些信息在各個應(yīng)用系統(tǒng)之間要及時互通共享，此時集成數(shù)據(jù)則能有效的保證業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流的互轉(zhuǎn)。在飛機裝配中，數(shù)據(jù)集成模型的構(gòu)建主要從以下方面入手。
3.1 系統(tǒng)集成框架的建立
集成框架指的是在分布式、異構(gòu)的計算機環(huán)境中實現(xiàn)信息集成、功能集成及過程集成的軟件系統(tǒng)，這一環(huán)節(jié)通常都是以PDM作為集成平臺，將CAD、CAPP、ERP、MES作為數(shù)據(jù)傳輸平臺，從而實現(xiàn)內(nèi)外信息的共享與互通，使信息流處于有效、有序、可控的狀態(tài)。這種集成框架是以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐平臺來完成文檔管理、項目管理和配置管理等任務(wù)。
3.2 裝配數(shù)據(jù)集成實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1 數(shù)字化裝配工藝的設(shè)計
數(shù)字化裝配工藝設(shè)計的基礎(chǔ)是基于模型的定義（MBD）技術(shù)，即用集成的三維實體模型來完整表達產(chǎn)品定義信息，作為唯一的制造依據(jù)。MBD技術(shù)根據(jù)數(shù)字化定義規(guī)范，采用三維建模進行數(shù)字化產(chǎn)品定義，建立起滿足協(xié)調(diào)要求的全機三維數(shù)字樣機和三維工裝模型。工藝人員可直接依據(jù)三維實體模型開展三維工藝設(shè)計，改變了以往同時依據(jù)二維工程圖紙和三維實體模型來設(shè)計產(chǎn)品裝配工藝和零件加工工藝的做法，依據(jù)數(shù)字化裝配工藝流程，建立三維數(shù)字化裝配工藝模型，通過數(shù)字化虛擬裝配環(huán)境對裝配工藝過程進行模擬仿真，在工藝工作進行的同時及飛機產(chǎn)品實物裝配前進行制造工藝活動的虛擬裝配驗證，確認(rèn)工藝操作過程準(zhǔn)確無誤后再將裝配工藝授權(quán)發(fā)放，進行現(xiàn)場使用和實物裝配。在工藝模擬仿真過程中還可生成裝配操作的三維工藝圖解和多媒體動畫，為數(shù)字化裝配工藝現(xiàn)場應(yīng)用提供依據(jù)。
3.2.2 框架系統(tǒng)之間的集成
現(xiàn)階段的裝配數(shù)據(jù)是在數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)上，以PDM作為集成平臺，這一集成方式包含了封裝模式、接口模式、內(nèi)部函數(shù)調(diào)用模式、中間交火模式和中間數(shù)據(jù)庫等，是根據(jù)數(shù)據(jù)類型、信息操作分類及存儲方法再結(jié)合管理流程、開發(fā)成本形成的一套系統(tǒng)集成模式。
（1）CAD與PDM集成
CAD與PDM之間的信息集成利用接口連接的方式來實現(xiàn)，CAD系統(tǒng)將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。零件信息及時、準(zhǔn)確的反映給PDM系統(tǒng)，確保了兩個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性，另外通過PDM系統(tǒng)內(nèi)部借口，將這些文件批量導(dǎo)出并存儲到PDM系統(tǒng)中，讀取零件相關(guān)信息，且生成BOM結(jié)構(gòu)樹，與三維模型、文件等信息一一對應(yīng)。
（2）CAPP與PDM集成
CAPP與PDM系統(tǒng)之間的集成采用了接口與緊密集成混合的繼承方式，是通過DELMIA作為系統(tǒng)核心，以PPR-HUB作為存儲器，用來存儲集成產(chǎn)品的相關(guān)信息和工藝資源，為產(chǎn)品裝配各階段工藝人員使用提供了最新、最真實的數(shù)據(jù)資料。
結(jié)束語
伴隨科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，裝配企業(yè)的信息集成勢在必行，本文通過對飛機綜合保障數(shù)據(jù)集成管理分析，旨在通過建立統(tǒng)一裝配數(shù)據(jù)模型，達到信息共享與交換的目的，但由機系統(tǒng)的復(fù)雜性，這一方案還有待進一步的探討與研究。
參考文獻
關(guān)鍵詞：數(shù)字化 節(jié)能 抽油機 數(shù)字化油田
引言
數(shù)字化抽油機是指具備數(shù)據(jù)采集和遠程控制功能的抽油機。是針對目前數(shù)字化建設(shè)現(xiàn)場施工中安裝工作量大、野外施工難度大、油田現(xiàn)場動火、動電危險度高、設(shè)備集成度低、各施工單位安裝方式不統(tǒng)一等問題而研制的新產(chǎn)品。
該產(chǎn)品集成油井?dāng)?shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)抽油機自動調(diào)節(jié)平衡，自動調(diào)節(jié)沖次?，F(xiàn)場安裝和數(shù)字化建設(shè)安裝同步進行，節(jié)約建設(shè)成本，縮短建設(shè)周期，對油田數(shù)字化建設(shè)起到了積極地推動作用。
現(xiàn)就數(shù)字化抽油機介紹如下：
一、結(jié)構(gòu)組成
數(shù)字化抽油機是一種游梁平衡的無基礎(chǔ)彎梁變矩抽油機。通過智能控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集傳輸模塊，實現(xiàn)本機與上位機的數(shù)據(jù)傳輸，并實現(xiàn)本機的邏輯運算與智能控制。
其中數(shù)據(jù)顯示模塊實時顯示抽油機的沖次和平衡度，控制系統(tǒng)還具有工頻啟動、停止、過流、過載、缺相等保護的功能，可通過變頻器的變頻，調(diào)整抽油機沖次，并實現(xiàn)電機的軟啟動及多項保護功能。數(shù)字化抽油機還配置有一體化載荷懸繩器，該懸繩器將載荷傳感器嵌入到其中，使傳感器得到有效保護，從而很好的實現(xiàn)載荷和位移及電參數(shù)的實時采集與傳輸。數(shù)字化抽油機的平衡調(diào)節(jié)裝置，包括控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，具有手動和自動兩個功能，根據(jù)平衡度的大小，調(diào)節(jié)平衡重的力矩，實現(xiàn)抽油機平衡狀態(tài)的無級調(diào)節(jié)。
二、結(jié)構(gòu)特點
數(shù)字化抽油機的支架采用三條腿結(jié)構(gòu)，三條腿全部坐于底座上，具有足夠穩(wěn)定性，便于制造安裝、節(jié)約材料成本；減速器安裝方向與常規(guī)式游梁抽油機布置一致，更利于低轉(zhuǎn)速減速器的齒輪和軸承；電機與控制柜后置，符合SY6320-2008《陸上油氣田油氣集輸安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，距離井口在5米以上；全新游梁平衡調(diào)節(jié)裝置，利用電動機帶動絲杠傳到系統(tǒng)，使與抽油機后臂連接的平衡重力臂發(fā)生改變來平衡懸點載荷。
三、性能特點
抽油機平衡狀況的好壞，直接影響到抽油機的效率、能耗和壽命，對抽油桿的工作狀況也有很大的影響，必須予以高度重視。數(shù)字化抽油機根據(jù)自動監(jiān)測并實時顯示抽油機的平衡狀況，可手動或自動將抽油機調(diào)整到最佳的平衡狀況，降低峰值電流，達到保護減速器和節(jié)能的目的。通過軟件可設(shè)定平衡度，如85～95%為最佳平衡狀態(tài)，當(dāng)采集的傳感器數(shù)據(jù)計算之后，自動啟動平衡電機進行至最佳。抽油機運行過程中，根據(jù)功圖量油軟件數(shù)據(jù)接口得到的泵功圖或泵充滿度，應(yīng)用最佳沖次技術(shù)設(shè)計的判定軟件計算后，發(fā)送指令給變頻器，調(diào)整電動機輸入頻率，調(diào)整到最合理的抽油機沖次。沖程的改變是靠人工調(diào)整曲柄銷裝置在曲柄上的位置來實現(xiàn)的，沿用了原來調(diào)徑變矩抽油機的成熟結(jié)構(gòu)，不需吊車配合即可完成。
四、數(shù)字化控制
數(shù)字化控制柜分上下兩層。上層集成安裝油井的數(shù)據(jù)采集模塊，主要包括：井口RTU、低壓電源、功放、揚聲器等，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸（有線/無線）、功圖采集、電參數(shù)采集、油壓采集、遠程啟停、報警等功能。具有多種類型的通信接口，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，可提供RS232、RS485或RJ45等對外接口；下層安裝變頻器、工頻和變頻控制單元的部件和線路，工頻變頻可不斷電切換。外面板有各種手動自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、沖次及平衡度顯示屏等。
五、標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化設(shè)計
為適應(yīng)抽油機規(guī)?；a(chǎn)，在保證強度和安全性的前提下，設(shè)計時對零部件進行標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計。
1、焊接件：驢頭、游梁、支架、底座、橫梁和連桿等根據(jù)沖程的不同，設(shè)計時多種型號使用一種方案設(shè)計；
2、軸承座：支架軸承座、橫梁軸承座、曲柄銷軸承盒借用原來彎梁變矩抽油機標(biāo)準(zhǔn)化之后的圖紙，保證配件及易損件的連續(xù)性使用；
3、一體化懸繩器：根據(jù)機型和驢頭結(jié)構(gòu)不同設(shè)計了兩種型號
六、壽命周期
與游梁式曲柄平衡抽油機相比，由于大部分曲柄平衡的重量轉(zhuǎn)為游梁平衡，所以抽油機各個活動部件受力（如：連桿、曲柄銷、減速器扭矩力等）大幅度減小，使得抽油機各轉(zhuǎn)動部件及整機使用壽命延長。
七、安全維護
繼承和保留了原常規(guī)游梁式抽油機的全部優(yōu)點具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、耐用皮實、維護方便、維修費用低的優(yōu)點，且運轉(zhuǎn)現(xiàn)場的安裝、維修、保養(yǎng)等和現(xiàn)狀無改變，不需要進行采油工重新培訓(xùn)。
數(shù)字化抽油機借鑒了常規(guī)游梁式抽油機的成熟節(jié)能機理，采用了傳統(tǒng)游梁式抽油機的外形結(jié)構(gòu)，特別是生產(chǎn)制造、使用維護與傳統(tǒng)游梁式抽油機無變化，由于整機高度降低，重心下移，因此出現(xiàn)意外風(fēng)險的幾率明顯低。
八、數(shù)字化管理
數(shù)字化建設(shè)必須結(jié)合延長油田特點，集成整合現(xiàn)有的綜合資源，創(chuàng)新技術(shù)和管理理念，建立全油田統(tǒng)一的生產(chǎn)管理，綜合研究的數(shù)字化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)同一平臺信息共享多級監(jiān)視，分散控制，達到強化安全過程監(jiān)控，節(jié)約人力資源和提高效益的目標(biāo)。而數(shù)字化抽油機是數(shù)字化采油管理的基礎(chǔ)，大面積普及數(shù)字化抽油機可以為延長油田開拓數(shù)字化油田奠定結(jié)實的基礎(chǔ)。
九、結(jié)論
數(shù)字化抽油機的利用是采油行業(yè)信息化建設(shè)的發(fā)展趨勢，是油田科研生產(chǎn)部門管理與決策的基礎(chǔ)平臺。它將為油田各層次實現(xiàn)信息化建設(shè)起著統(tǒng)領(lǐng)和導(dǎo)向的作用。是延長油田實現(xiàn)數(shù)字化油田發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是企業(yè)現(xiàn)代化的基本標(biāo)志，是提高企業(yè)數(shù)字化核心競爭力的重要手段，是走新型工業(yè)化道路的必然選擇，是體制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和加強企業(yè)管理的重要途徑，是科技進步的重要表現(xiàn)和組成部分，是帶動各項工作提高水平的突破口，是企業(yè)求生存、圖發(fā)展的必由之路。按照集團公司要求十二五期間油田公司實現(xiàn)石油產(chǎn)量達到1500萬噸，如何管理好8萬口油井，只有靠管理創(chuàng)新、技術(shù)進步、市場化運作來保障，在管理上需要建設(shè)適合延長油田的集生產(chǎn)指揮、綜合分析決策措施方案自動生成的管理系統(tǒng)，發(fā)展數(shù)字化油田的基礎(chǔ)就是數(shù)字化抽油機。從而可以看出數(shù)字化抽油機在延長油田的推廣使用將會給延長油田未來發(fā)展宏圖畫上濃重的一筆。
參考文獻
[1].游梁式抽油機節(jié)能機理及其典型構(gòu)件分析；作者：羅仁全，張學(xué)魯，于勝存，季祥云；中國石油大學(xué)出版社
[2]游梁式抽油機技術(shù)與應(yīng)用；作者：羅仁全，張學(xué)魯，季祥云；石油工業(yè)出版社
1.1自動化制造模塊為了提高生產(chǎn)效率與減少生產(chǎn)費用而研發(fā)的一種規(guī)模較小的自動化控制系統(tǒng)，就是所謂的自動化制造模塊，因為它能夠自主性地完成某項任務(wù)以及具有比較小的外形，所有被普遍地應(yīng)用于機械制造中。自動化制造模塊可以是一立的設(shè)施，也可以是很多臺的設(shè)施，結(jié)合加工產(chǎn)品的差異可以組合不一樣的加工設(shè)施像是數(shù)控機床和物料運輸機等。
1.2自動化加工的生產(chǎn)線在機械制造當(dāng)中，自動化制造系統(tǒng)是這項自動化的控制技術(shù)是應(yīng)用普遍的，自動化制造系統(tǒng)指的是在缺少人工間接或者是直接參與的情況下，組裝零件或者是加工原材料為零件，在加工的過程中實施自動化的工藝與管理過程。由很多臺的加工設(shè)施組合而成了自動化制造系統(tǒng)，并且是由統(tǒng)一的計算機系統(tǒng)進行控制的，從而形成了自動化的加工流水線。
1.3自動化制造工廠因為自動化制造工廠是這種自動化的技術(shù)是有著極高綜合性的，它能夠?qū)崿F(xiàn)原料到產(chǎn)品制造的整個過程，所以自動化制造工廠具有十分高的技術(shù)含量。而自動化制造工廠的重要組成部分就是自動化制造系統(tǒng)，并且在借助計算機系統(tǒng)的控制，統(tǒng)一了高自動化物料運輸系統(tǒng)，從而使得系統(tǒng)和全面的自動化控制系統(tǒng)形成鑒于自動化制造工廠的制造費用比較高以及對技術(shù)含量高要求，因此在機械制造業(yè)當(dāng)中未能夠普遍地應(yīng)用自動化制造工廠。
2機械制造工藝的未來發(fā)展趨勢
2.1自動化
2.1.1自動化機械制造生產(chǎn)線的高效發(fā)展機械制造業(yè)生產(chǎn)線的高度自動化與技術(shù)的改進得益于批量零配件的市場需要。而自動化設(shè)施研發(fā)機構(gòu)和制造企業(yè)的主要內(nèi)容就轉(zhuǎn)向自動化機械制造生產(chǎn)線的高效發(fā)展。
2.1.2自動化制造模塊是機械制造自動化的未來發(fā)展趨勢在柔性技術(shù)應(yīng)用于機械制造的影響下，機械制造業(yè)的未來發(fā)展趨勢是生產(chǎn)方式靈活與花費較少的FMC。當(dāng)前，我國的中小型企業(yè)的主導(dǎo)依舊是制造業(yè)，F(xiàn)M在這一部分企業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用，能夠大大地減少生產(chǎn)費用，使得生產(chǎn)變得更加靈活因此，通過FMC系統(tǒng)實施柔性化作為前提條件往縱深的方向發(fā)展是機械制造工藝未來的發(fā)展趨勢。
2.1.3功能多樣性的自動化生產(chǎn)設(shè)施對于機械產(chǎn)品的市場需要來講，功能性單一的自動化生產(chǎn)設(shè)施已經(jīng)遠遠不能夠滿足，而科研人員與企業(yè)的研究重點就是功能多樣性的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。在新的世紀(jì)，機械制造行業(yè)主要的研發(fā)內(nèi)容是自動化的制造和加工系統(tǒng)。在工業(yè)機器人與數(shù)字化加工制造中心組成以機械制造系統(tǒng)集成化的影響下，機械制造的自動化發(fā)展趨勢更加明顯。與此同時，這有利于實現(xiàn)自動化工廠。
2.2集成化
集成化也是機械制造工藝一種必然的發(fā)展趨勢，也就是機械制造和加工從分散型的工藝向連續(xù)化與集成化的工藝轉(zhuǎn)變。其中，技術(shù)與設(shè)施的集成是當(dāng)前的集成化，也就是某些零件的一次性制造過程是借助連續(xù)性的工藝與機電一體化來實施的。集成化的未來發(fā)展趨勢是成品的集成化加工和制造，也就是在一個自動化的系統(tǒng)當(dāng)中實現(xiàn)設(shè)計、制造加工、裝配，產(chǎn)品檢驗的整個過程。
2.3數(shù)字化
計算機技術(shù)在機械制造工藝與技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用，重點表現(xiàn)為數(shù)字體系與數(shù)字工程，它是機械制造工藝發(fā)展與技術(shù)進步的一種發(fā)展趨勢，也是主導(dǎo)，即所謂的數(shù)字化。其中，工藝流程的信息化、數(shù)字化，技術(shù)方面的自動化、數(shù)字化是數(shù)字化的基本發(fā)展趨勢?？v觀當(dāng)前形勢下機械制造工藝的發(fā)展，數(shù)字化的發(fā)展趨勢是必然的，也是不可取代的，同時也是工藝改進與技術(shù)發(fā)展的一種重要力量。比如，在機械制造的整個過程當(dāng)中，以管理工藝的數(shù)字化信號與制造技術(shù)，不僅僅能夠全天候地監(jiān)測在工藝流程與技術(shù)，還能夠大大地減少費用支出，使得生產(chǎn)效率大大地提高，并且使得生產(chǎn)的科學(xué)技術(shù)含量提高。當(dāng)然，管理人員實施決策與管理的一個關(guān)鍵依據(jù)就是數(shù)字信號，從而使得數(shù)字信號變成機械制造的重要管理要素。
2.4精細化
對于機械制造工藝的發(fā)展來講，加工方式與材料的進步是必不可少的，也就是應(yīng)當(dāng)不斷地提高加工制造的精密化，比如，在上個世紀(jì)的時候，將誤差降低在10μm就是超精密加工，之后是1μm，在到上個世紀(jì)末期的時候是0.01μm，而當(dāng)前是1nm。在以后不斷進步的納米技術(shù)的影響下，機械制造工藝會以納米作為主要的單位。
3結(jié)語
【關(guān)鍵詞】船舶制造；數(shù)字化設(shè)計；信息一體化
一、引言
數(shù)字化造船是以造船過程的知識融合為基礎(chǔ)，以數(shù)字化建模仿真與優(yōu)化為特征，將信息技術(shù)全面應(yīng)用于船舶的產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計、制造、管理、經(jīng)營和決策的全過程，最終達到快速設(shè)計、快速建造、快速檢測、快速響應(yīng)和快速重組的目的。數(shù)字化造船技術(shù)涵蓋的范圍非常廣泛。本文就目前較為流行的部分?jǐn)?shù)字化技術(shù)進行簡要分析。
二、行業(yè)背景
在經(jīng)濟全球化的今天，國際造船業(yè)已發(fā)展成為全球一體化市場，世界各國造船企業(yè)在全球范圍內(nèi)展開了技術(shù)、性能、質(zhì)量和服務(wù)等全方位的角逐。隨著全球船舶市場占有率的競爭日趨激烈，世界造船業(yè)在技術(shù)、體制上發(fā)生了重大改革，其中造船技術(shù)的發(fā)展尤為突出，從最初的焊接技術(shù)到大型生產(chǎn)流水線等新技術(shù)的成功應(yīng)用，到現(xiàn)階段信息集成系統(tǒng)、并行工程、敏捷造船、先進制造模式等先進技術(shù)或理念在船舶制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，使船舶行業(yè)凸顯成為信息密集、技術(shù)密集和資金密集的現(xiàn)代新型產(chǎn)業(yè)。
自二十世紀(jì)七十年代開始，我國造船業(yè)開始快速發(fā)展，至今已經(jīng)歷了特征鮮明的三個階段。從最初的打開國門走向世界，到規(guī)模不斷壯大超越日韓，我國造船業(yè)在幾經(jīng)沉浮后實現(xiàn)了蛻變，造船技術(shù)的發(fā)展也實現(xiàn)了飛躍。尤其是數(shù)字化造船技術(shù)的發(fā)展，完成了船舶設(shè)計、制造、管理手段的革新。
中國船舶工業(yè)發(fā)展歷程
三、技術(shù)分析及應(yīng)用
數(shù)字化造船要求以數(shù)據(jù)處理、虛擬現(xiàn)實、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通訊等數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，將數(shù)字化技術(shù)全面應(yīng)用于船舶的開發(fā)、設(shè)計、制造、管理的全過程中。數(shù)字化技術(shù)所包含的內(nèi)容非常廣泛，如何將船舶設(shè)計、生產(chǎn)、管理的相關(guān)理論和方法與特定數(shù)字化技術(shù)相融合將是數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵所在。下面列舉部分船舶行業(yè)中應(yīng)用的重點/難點技術(shù)，并結(jié)合NACKS的現(xiàn)狀進行了簡要的分析。
（一）虛擬仿真技術(shù)
船舶建造虛擬仿真技術(shù)作為一種新型技術(shù)，旨在利用數(shù)字模型替代物理原型，對船舶的設(shè)計、制造及生產(chǎn)系統(tǒng)等進行仿真，以提高設(shè)計水平、建造質(zhì)量，縮短產(chǎn)品研制周期。船舶建造虛擬仿真技術(shù)是基于計算機和信息技術(shù)的一種新的先進造船技術(shù)，是船舶數(shù)字化建造的具體體現(xiàn)，對船舶產(chǎn)業(yè)的科技發(fā)展具有重要意義。
造船發(fā)達國家紛紛利用信息技術(shù)給造船業(yè)帶來的各種機遇，積極開展船舶虛擬設(shè)計和建造仿真技術(shù)的研究。韓國和日本的造船業(yè)，虛擬設(shè)計與制造仿真技術(shù)研究開展得比較早，并取得較好的研究成果。對于首制高附加值船舶和船舶的設(shè)計和建造，在實際建造之前都要利用虛擬仿真技術(shù)對設(shè)計結(jié)果、建造工藝和建造流程進行預(yù)先仿真，能夠及時發(fā)現(xiàn)并糾正設(shè)計中存在的問題。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)可將仍處于概念階段的設(shè)計方案以逼近于現(xiàn)實的形式呈現(xiàn)出來，從而可以及早發(fā)現(xiàn)并糾正設(shè)計問題。
虛擬仿真在船舶行業(yè)的應(yīng)用范疇，主要包含四部分內(nèi)容：船舶虛擬設(shè)計評估與優(yōu)化技術(shù)、船舶建造工藝仿真與優(yōu)化技術(shù)、船廠物流仿真與能力評估技術(shù)與作業(yè)、運行保障仿真技術(shù)。國內(nèi)船舶行業(yè)在前三個方向都開展了一些工作，基本突破了常用異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、船舶產(chǎn)品虛擬評估技術(shù)、船舶工藝自動建造技術(shù)、船舶焊接工藝智能設(shè)計與統(tǒng)計技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，并開展多型船舶的建造工藝仿真，船廠建造資源能力評估等工作。然后，在建造工藝深化應(yīng)用、船廠物流仿真、運行保障領(lǐng)域的應(yīng)用較少，深度也較淺，將是未來發(fā)展重點。
（二）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)即通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在近十年開速發(fā)展的一項網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在不知不覺間已經(jīng)充斥在我們身邊每一個角落，比如打卡考勤系統(tǒng)和條形碼掃描系統(tǒng)。
船舶行業(yè)屬于勞動力密集型、多品種、小批量、按訂單生產(chǎn)的離線制造行業(yè)，因其行業(yè)信息化量大、管理復(fù)雜，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展給船舶行業(yè)注入了新鮮的血液。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可在生產(chǎn)建造、物流、設(shè)備管理、能源控制、安全管理、質(zhì)量管理等多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息的實時采集、統(tǒng)計分析，實現(xiàn)過程控制、狀態(tài)跟蹤、統(tǒng)計分析、平衡優(yōu)化的目的。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在最近幾年發(fā)展迅速，但其在船舶行業(yè)的普及還存在一定難度，首先最重要的一點就是成本問題。電子標(biāo)簽、讀寫設(shè)備價格較高，在沒有大規(guī)模應(yīng)用的情況下，收益預(yù)期與投入難以平衡。其次，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用還存在一定的技術(shù)難點：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還存在較多不統(tǒng)一的部分；數(shù)據(jù)采集頻繁，信息安全需重點考慮；物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議棧需要統(tǒng)一；IPV4資源存在耗盡風(fēng)險。另外，造船現(xiàn)場的條件較差，這對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)，潮濕、高溫、電磁屏蔽等也是阻礙物聯(lián)網(wǎng)普及的障礙物。
（三）企業(yè)信息集成技術(shù)
在船舶企業(yè)中，由于作業(yè)內(nèi)容的不同，往往有多個異構(gòu)的、運行在不同的軟硬件平臺上的信息系統(tǒng)同時運行，這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源彼此獨立、相互封閉，使得數(shù)據(jù)難以在系統(tǒng)之間交流、共享和融合，從而形成了"信息孤島"。隨著數(shù)字化應(yīng)用的不斷深入，企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)與外部信息交互的需求日益強烈，急切需要對已有的信息進行整合，聯(lián)通“信息孤島”，共享信息。
企業(yè)信息集成是指企業(yè)在不同應(yīng)用系統(tǒng)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同格式和存儲方式之間的轉(zhuǎn)化，來源不同、形態(tài)不一、內(nèi)容不等的信息資源進行系統(tǒng)分析、辨清正誤、消除冗余、合并同類，進而產(chǎn)生具有統(tǒng)一數(shù)據(jù)形式的有價值信息的過程。
對船舶企業(yè)而言，企業(yè)的信息集成可實現(xiàn)各部門、各應(yīng)用系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)運作，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的定制、改造和優(yōu)化，為企業(yè)的各種應(yīng)用和系統(tǒng)提供一個統(tǒng)一的運行協(xié)作平臺，實現(xiàn)流程協(xié)作和信息共享。信息的共享又會間接的降低企業(yè)的運營成本。
（四）CAD/CAE一體化技術(shù)
船舶設(shè)計是一個涉及多個專業(yè)、多個系統(tǒng)、規(guī)模龐大的協(xié)同工作過程。其周期較長、過程較復(fù)雜，且在船舶設(shè)計過程中，不同專業(yè)使用不同的計算機輔助設(shè)計（CAD）及計算機輔助分析（CAE）軟件，從而造成缺乏一體化、集成化的設(shè)計系統(tǒng)，信息交流不通暢，存在“信息孤島”問題。CAD/CAE技術(shù)的相互融合、相互滲透已成為了一種自發(fā)的有效需求，在CAD/CAE一體化技術(shù)的幫助下，船舶研發(fā)、設(shè)計將實現(xiàn)從經(jīng)驗設(shè)計到計算機輔助設(shè)計的轉(zhuǎn)變，可大大縮短產(chǎn)品周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
通過對比可以看出，CAD注重產(chǎn)品的外形特征，以提供圖形圖像、數(shù)字化模型為主，而CAE更注重的是產(chǎn)品物理特征問題。在實際作業(yè)中，將研發(fā)和設(shè)計相互割裂開來會產(chǎn)生重復(fù)性投入，同時會降低作業(yè)流程的效率。
FEM與TRIBON建立的船體模型對比