數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)大全11篇

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篇（1）

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549（2017） 03-0092-02

隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，消費(fèi)者的消費(fèi)觀念發(fā)生了結(jié)構(gòu)性變化，要求產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期縮短，產(chǎn)品質(zhì)量還必須要好。數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)是一項(xiàng)綜合性、集成性很高的高新技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，也是提高設(shè)計(jì)水平、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、增強(qiáng)企業(yè)競爭力的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。全面、熟悉地掌握數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)已成為工程技術(shù)人員適應(yīng)新形勢(shì)、新要求的重要任務(wù)，也成為應(yīng)用型大學(xué)本科生實(shí)踐教學(xué)改革的新方向。

一 應(yīng)用型大學(xué)本科數(shù)字化設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)訓(xùn)課程現(xiàn)狀

數(shù)字化設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)訓(xùn)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)和機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門必修課，也是理論教學(xué)結(jié)束后進(jìn)行的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。部分學(xué)校也稱CAD/CAM實(shí)訓(xùn)、CAD實(shí)訓(xùn)、CAM實(shí)訓(xùn)或計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造實(shí)訓(xùn)等。教學(xué)目的是讓學(xué)生進(jìn)一步掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造的方法和手段，提高學(xué)生的CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用能力。通過實(shí)訓(xùn)讓學(xué)生親身參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)過程，熟悉產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程、規(guī)范、制造方法、工藝過程等，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、設(shè)計(jì)軟件的使用能力、查閱資料的能力、動(dòng)手與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，培養(yǎng)對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的興趣。目前現(xiàn)有的課程大概有以下幾種形式。

1 實(shí)訓(xùn)只進(jìn)行CAD/CAM的部分環(huán)節(jié)，比如只進(jìn)行CAD模塊或CAM模塊的實(shí)訓(xùn)，學(xué)生不能系統(tǒng)熟悉整個(gè)設(shè)計(jì)制造流程，更無法模擬體驗(yàn)企業(yè)作業(yè)過程。

2 實(shí)訓(xùn)讓學(xué)生采用一門CAD/CAM集成軟件，對(duì)零件進(jìn)行CAD 階段的設(shè)計(jì)，再進(jìn)行CAM過程的模擬仿真加工，整個(gè)過程以課內(nèi)上機(jī)形式完成，未進(jìn)行零件的實(shí)際加工，學(xué)生不能切身進(jìn)行數(shù)控設(shè)備加工過程的操作練習(xí)，且學(xué)生未能體驗(yàn)到整個(gè)設(shè)計(jì)制造的過程。

3 實(shí)訓(xùn)讓學(xué)生掌握并應(yīng)用一門CAD/CAM集成軟件，完成一般零件的造型設(shè)計(jì)，運(yùn)用所學(xué)CAM及數(shù)控編程的相關(guān)知識(shí)，針對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行手工編程，并實(shí)際操作數(shù)控車床完成零件的加工。CAD和CAM通過手工編程來連接，整個(gè)CAD/CAM的集成過程未能實(shí)現(xiàn)，且缺失DNC過程，先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)未能得到完整的詮釋。

4 在實(shí)訓(xùn)過程中，使學(xué)生親身經(jīng)歷從設(shè)計(jì)――工藝――制造―DNC傳輸――零件加工制造整個(gè)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造流程，通過數(shù)字化設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生建立數(shù)字化設(shè)計(jì)制造理念，懂得運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造方法解決實(shí)際問題并進(jìn)行工程應(yīng)用。但是絕大多數(shù)都是由指導(dǎo)教師給學(xué)生下定任務(wù)單，學(xué)生機(jī)械的完成整個(gè)過程，缺乏創(chuàng)新，不能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

二 應(yīng)用型大學(xué)本科數(shù)字化設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革措施

社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造提出了更高的要求，產(chǎn)品在保證質(zhì)量的前提下，研發(fā)和制造的周期越來越短。這樣就要求在設(shè)計(jì)的過程中必須保證設(shè)計(jì)的正確性與可靠性。不斷發(fā)展的CAD/CAM技術(shù)可以最大限度的滿足目前產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造要求。所以為了滿足現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)的要求，在相關(guān)專業(yè)本科生的培養(yǎng)過程中，需讓學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)代化的技術(shù)有全面的了解和熟練的應(yīng)用能力。在實(shí)踐教學(xué)過程中，我們從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和考核方式等幾方面入手，探索和實(shí)踐了新的教學(xué)改革，現(xiàn)闡述如下。

（一）教學(xué)方法改革

1 項(xiàng)目教學(xué)法

以企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目為載體設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，按照實(shí)際工作過程明確具體任務(wù)，并通過完成任務(wù)實(shí)現(xiàn)技能模塊的教學(xué)過程。實(shí)施步驟為：項(xiàng)目分解――任務(wù)驅(qū)動(dòng)――實(shí)際操作――技術(shù)研討。在整個(gè)過程中學(xué)生始終保持團(tuán)隊(duì)合作狀態(tài)。

此方法既可以讓學(xué)生掌握實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造流程和相關(guān)的知識(shí)，又能鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

2 問題探究教學(xué)法

教師（組）或教師引導(dǎo)學(xué)生提出問題，在教師組織和指導(dǎo)下，通過學(xué)生比較獨(dú)立的探究和研究活動(dòng)，探求問題的答案而獲得知識(shí)。如車削零件時(shí)，就可采用該方法，實(shí)施步驟如下：創(chuàng)設(shè)問題的情境――機(jī)床如何實(shí)現(xiàn)車削過程；選擇與確定問題――數(shù)字化制造部分理知識(shí)體系；討論和解決問題――CAPP；仿真驗(yàn)證――CAXA數(shù)控車仿真；實(shí)踐并得出結(jié)論。

3 小組合作教學(xué)法

項(xiàng)目在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將學(xué)生劃分為不同小組，每個(gè)小組有不同的實(shí)訓(xùn)任務(wù)單，每個(gè)小組根據(jù)任務(wù)內(nèi)容和教師的安排，通過技術(shù)討論、實(shí)際操作等手段，合作完成一個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。這樣既提高了學(xué)生實(shí)踐操作技能，又培養(yǎng)了學(xué)生組織協(xié)調(diào)、合作學(xué)習(xí)的能力。

4 現(xiàn)場教學(xué)法

將實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的一部分設(shè)置在學(xué)校的工程訓(xùn)練中心，另一部分設(shè)置在校外實(shí)踐教學(xué)基地。讓兩部分的教學(xué)內(nèi)容能夠相互關(guān)聯(lián)，通過工程訓(xùn)練中的操作實(shí)踐和校外教學(xué)基地的認(rèn)知實(shí)踐，讓學(xué)生把所學(xué)的知識(shí)與企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系起來，感受真實(shí)生產(chǎn)氛圍，學(xué)習(xí)知識(shí)在企業(yè)中真實(shí)應(yīng)用的技能。

5 分層教學(xué)法

項(xiàng)目采用分層次培養(yǎng)學(xué)生能力的教學(xué)思路。課程在設(shè)置之初對(duì)學(xué)生的要求劃分了3個(gè)層次：基礎(chǔ)理論與技能應(yīng)用層次、綜合系統(tǒng)培養(yǎng)層次、科技創(chuàng)新層次。基礎(chǔ)理論與技能應(yīng)用層次針對(duì)機(jī)械類等對(duì)課程要求較低的專業(yè)，要求學(xué)生在理論知識(shí)掌握和實(shí)踐技能應(yīng)用方面達(dá)到課程大綱要求；綜合系統(tǒng)培養(yǎng)層次針對(duì)機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，要求學(xué)生對(duì)理論知識(shí)和實(shí)踐技能可達(dá)到熟練綜合運(yùn)用的程度；科技創(chuàng)新層次針對(duì)在課內(nèi)和實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)綜合能力較為突出的學(xué)生，每學(xué)期選拔一批對(duì)課程內(nèi)容掌握較扎實(shí)的學(xué)生進(jìn)行課外科技創(chuàng)新培訓(xùn)培養(yǎng)、校企實(shí)踐教育教學(xué)基地共同培養(yǎng)等活動(dòng)。

（二）教學(xué)內(nèi)容的安排

數(shù)字化設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)訓(xùn)構(gòu)建在現(xiàn)代數(shù)字化工廠的實(shí)際環(huán)境之中，學(xué)生通過對(duì)典型機(jī)械零件的完整設(shè)計(jì)、仿真直至真實(shí)加工與檢測，可系統(tǒng)且完整地體會(huì)現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)制造模式的全過程。數(shù)字化設(shè)計(jì)制造方法優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造，整個(gè)設(shè)計(jì)制造過程不是獨(dú)立的，而是一個(gè)并行的過程，詳見圖1。

根據(jù)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)訓(xùn)的要求和擬達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)，項(xiàng)目需要完成的主要內(nèi)容包括以下幾方面：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、機(jī)床實(shí)際操作和逆向工程。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要完成數(shù)控車、數(shù)控銑及線切割3個(gè)工種的零件設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)需要對(duì)CAD階段的零件進(jìn)行加工路線安排；計(jì)算機(jī)輔助制造則是對(duì)已完成工藝設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行仿真加工、NC代碼生成及校驗(yàn)；機(jī)床實(shí)際操作主要完成數(shù)控設(shè)備的簡介及基本操作、NC代碼的DNC傳輸、零件成型、機(jī)床保養(yǎng)及維護(hù)等內(nèi)容的教學(xué)與實(shí)踐；逆向工程主要給學(xué)生講解逆向工程的原理、實(shí)現(xiàn)逆向的設(shè)備簡介及操作過程。

圖1 數(shù)字化設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容流程圖

（三）考核方式

數(shù)字化設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)訓(xùn)考核方式注重過程考核、能力考核以及結(jié)果考核。因此數(shù)字化設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)訓(xùn)成績包含形成性的考核和終結(jié)性考核兩部分，具體考核內(nèi)容及占比見表1。

表1 數(shù)字化設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)訓(xùn)考核內(nèi)容及占比

三 改革的創(chuàng)新點(diǎn)

在教學(xué)中注重了從“設(shè)計(jì)――工藝――制造”的完整周期，讓學(xué)生有一個(gè)完整的體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)；CAD和CAM通過DNC來連接，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)CAD/CAM的集成過程，數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)得到了很好的詮釋和展現(xiàn)；實(shí)訓(xùn)過程中采用單獨(dú)和協(xié)作共存的模式，既鍛煉了學(xué)生個(gè)人的動(dòng)手能力，又讓他們認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，鍛煉了團(tuán)度合作協(xié)調(diào)能力；教學(xué)過程中突出學(xué)生自身的主觀能動(dòng)性，允許學(xué)生自主設(shè)計(jì)，并將所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品制造出來，既讓學(xué)生在實(shí)踐過程中學(xué)習(xí)了知識(shí)，又增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。

參考文獻(xiàn)

[1]王彬.大賽引領(lǐng)下高職 CAD/CAM 課程教學(xué)改革――以“機(jī)械產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造”課程為例[J].職教通訊，2015（18）：23-24.

[2]張華，陳杰.CAD/CAM實(shí)訓(xùn)體系建設(shè)探討[J]. 裝備制造技術(shù)，2007（6）：156-157.

篇（2）

數(shù)字化制造技術(shù)的推出,是新形勢(shì)下科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的革命,同時(shí),數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)達(dá)程度也是衡量國家和地區(qū)科技實(shí)力和綜合國力的重要標(biāo)準(zhǔn)之一,它的發(fā)展與人們的生活質(zhì)量和水平有密切的聯(lián)系[1]。新形勢(shì)下衡量一個(gè)國家的科技發(fā)展水平,不再僅僅以其擁有的發(fā)現(xiàn)發(fā)明專利為標(biāo)準(zhǔn),更多的是以它的制造業(yè)和制作技術(shù)能夠?yàn)槭澜缣峁┒嗌儆欣谌祟惏l(fā)展的產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn),在科學(xué)技術(shù)迅猛前進(jìn)的今天,工裝產(chǎn)業(yè)與數(shù)字化制造技術(shù)的結(jié)合提供了越來越多造福于人類的產(chǎn)品。

1工裝數(shù)字化制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

1.1國內(nèi)外工裝數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及,計(jì)算機(jī)在越來越多領(lǐng)域的運(yùn)用得到了前所未有的重視,在制造業(yè)也不例外。制造業(yè)在信息技術(shù)與自身的制作技術(shù)相結(jié)合的環(huán)境下日益邁向了數(shù)字化的歷程,工裝數(shù)字化制造技術(shù)已經(jīng)成為提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力的重要技術(shù)手段,近三十年以來,數(shù)字化制造技術(shù)在加快發(fā)展的步伐,許多發(fā)達(dá)國家的工裝產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)計(jì)和無圖紙生產(chǎn)。同時(shí),數(shù)字化制造技術(shù)也在縱深方向,在機(jī)器人化機(jī)床、多功能機(jī)床等整機(jī)方面和高速電主軸、直線電機(jī)等單元技術(shù)方面均有較為突破的發(fā)展。我國數(shù)字化制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)都有很大的發(fā)展,基礎(chǔ)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用使我國的制造業(yè)設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平產(chǎn)生了質(zhì)的飛越,對(duì)數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)促進(jìn)了我國數(shù)字化制造技術(shù)的成熟。

1.2工裝數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

第三次科技革命催生了計(jì)算機(jī)的發(fā)明,憑借著自身的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì),計(jì)算機(jī)自誕生不就之后便被運(yùn)用于控制機(jī)床加工。實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的依靠人工向依靠自動(dòng)化控制機(jī)床的轉(zhuǎn)變,為數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展提供了可靠的條件[2]。無論是幾十年以前還是科技發(fā)展越發(fā)成熟的今天,數(shù)控機(jī)床的擁有量以及年產(chǎn)量不可置疑的成為一個(gè)國家制造能力的重要標(biāo)志。數(shù)字化制造技術(shù)是基于精密化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)和核心,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷成熟和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷普及,工裝數(shù)字化制造技術(shù)也將在更廣闊的領(lǐng)域發(fā)揮造福于人類的重大作用。

2新形勢(shì)下工裝數(shù)字化制造技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系

2.1工裝數(shù)據(jù)庫

建立數(shù)據(jù)庫是數(shù)字化設(shè)計(jì)中非常重要的基礎(chǔ)性工作,是數(shù)字化設(shè)計(jì)和制作的必要內(nèi)容,是也是數(shù)字化制造技術(shù)運(yùn)行的動(dòng)脈。工作數(shù)據(jù)庫主要包括O型圓模具數(shù)據(jù)庫、壓型折彎零件及其模具數(shù)據(jù)庫、加長鏜桿鉆桿數(shù)據(jù)庫、配重匯總數(shù)據(jù)庫等組成。O型圓模具數(shù)據(jù)庫的主要任務(wù)命名工裝名稱、工裝代號(hào)、制作標(biāo)準(zhǔn)和圖號(hào)、對(duì)應(yīng)產(chǎn)品信息以及進(jìn)行模具設(shè)計(jì)、校對(duì)、審核等;壓型折彎零件及其模具數(shù)據(jù)庫匯總了工作室近幾十年以來的壓型折彎零件模具檔案圖紙,并將這些圖紙制作成電子文檔方便工裝編制人員、設(shè)計(jì)人員以及管理人員搭建資源共享平臺(tái);加長鏜桿鉆桿數(shù)據(jù)庫匯總了多套加長鏜桿工裝和加長鉆桿工裝,為后期的大規(guī)模生產(chǎn)提供必要的數(shù)據(jù);配重匯總數(shù)據(jù)庫主要收錄了包括尺寸、重量、數(shù)量、等在內(nèi)的多種配重。工裝數(shù)據(jù)庫是工裝數(shù)字化制造的依據(jù),它的建立對(duì)工裝工藝設(shè)計(jì)、制造、監(jiān)測具有不可忽視的作用。

2.2設(shè)計(jì)制造應(yīng)用技術(shù)

應(yīng)用系統(tǒng)可以將工裝設(shè)計(jì)制造過程中各部分基于網(wǎng)絡(luò)集成為一體化技術(shù),使系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計(jì)、加工、監(jiān)測等各項(xiàng)技術(shù)協(xié)調(diào)運(yùn)行[3]。設(shè)計(jì)制作應(yīng)用技術(shù)包括工裝數(shù)字化設(shè)計(jì)、工裝數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)、工藝數(shù)模設(shè)計(jì)以及數(shù)字化工裝制作。工裝數(shù)字化設(shè)計(jì)是以三維設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)、采用并行工作方式的技術(shù),它可以在設(shè)計(jì)的不同階段將數(shù)模發(fā)送給工裝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫,并通過網(wǎng)絡(luò)即時(shí)向有關(guān)部門反映問題;工裝數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)主要工作是制定工裝制作工藝的總方案記憶各個(gè)協(xié)調(diào)方案,還需要設(shè)計(jì)出各個(gè)零件的制作工藝,將其刻錄到工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫之內(nèi);工藝數(shù)模設(shè)計(jì)是工裝數(shù)字化制造過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié),也是工裝制作過程的依據(jù),它的主要任務(wù)是在工裝數(shù)模基礎(chǔ)上增加工藝余量和定位重構(gòu)的數(shù)據(jù)庫;數(shù)字化工裝制作主要是依靠數(shù)字化加工設(shè)備來提高工作加工的精度,以便于縮短制作周期、提高制作速度和質(zhì)量。

3結(jié)束語

數(shù)字化設(shè)計(jì)和制作技術(shù)是新形勢(shì)下制作技術(shù)的變革,也是機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。利用發(fā)展工裝數(shù)字化制造技術(shù)是企業(yè)提高技術(shù)水平和業(yè)界競爭力的一個(gè)重要舉措,同時(shí)也是提高我國現(xiàn)代化工裝制作技術(shù)水平的必經(jīng)途徑,在國際舞臺(tái)上,誰占據(jù)了工裝數(shù)字化制造技術(shù)的制高點(diǎn),誰就擁有更廣闊的工裝市場和發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

篇（3）

中圖分類號(hào) G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1005-4634（2012）05-0073-04

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)開始在模具制造業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用，并且已經(jīng)成功應(yīng)用到模具設(shè)計(jì)、分析、仿真、模擬以及制造的全過程，數(shù)字化已經(jīng)成為模具制造行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此眾多模具企業(yè)需要大量的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造高技能人才。長江三角洲地區(qū)是我國模具行業(yè)最集中和發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，對(duì)模具高級(jí)工程人才的需求更加旺盛，培養(yǎng)符合企業(yè)需求的大批具有創(chuàng)新精神的模具卓越高級(jí)工程師，既是學(xué)校自身發(fā)展的需要，也是高校的職責(zé)所在。

目前，國內(nèi)各院校成型專業(yè)技能人才的培養(yǎng)與企業(yè)要求不能達(dá)到“零對(duì)接”。這主要表現(xiàn)在：課程體系與企業(yè)需要的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造能力要求脫節(jié)；課程內(nèi)容陳舊，實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱。其結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生工程實(shí)踐能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力不強(qiáng)。

為了適應(yīng)設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域快速發(fā)展的形勢(shì)和滿足社會(huì)對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)人才的需求，按照國家“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的基本要求，南京工程學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)正在探索和研究新的培養(yǎng)模式，改革傳統(tǒng)的課程設(shè)置，對(duì)現(xiàn)有零散、重復(fù)交叉的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造課程進(jìn)行整合、補(bǔ)充和優(yōu)化，改革傳統(tǒng)的課程體系和教學(xué)方法，構(gòu)建卓越計(jì)劃背景下數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)教學(xué)體系，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)工程的應(yīng)用能力具有重要的意義。

1 材料成型及控制工程專業(yè)卓越工程師總體培養(yǎng)目標(biāo)

在對(duì)眾多模具企業(yè)進(jìn)行廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，參照其他高等院校本專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃，結(jié)合南京工程學(xué)院的實(shí)際情況，制訂了新的成型專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)。新確定的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生掌握金屬塑性成形和高分子塑料成型以及現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造的基礎(chǔ)理論和工藝技術(shù)，具有應(yīng)用三維數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)、成型過程模擬分析、數(shù)控自動(dòng)編程等基本技能，具備一定的材料性能及產(chǎn)品質(zhì)量檢測分析的能力，擅長模具設(shè)計(jì)制造與材料成型生產(chǎn)的技術(shù)管理，能夠在模具領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)制造、技術(shù)開發(fā)及生產(chǎn)經(jīng)營管理的卓越模具工程師。

卓越計(jì)劃培養(yǎng)目標(biāo)下數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)教學(xué)不能只滿足于學(xué)生會(huì)使用造型軟件工具，還要使學(xué)生掌握必要的軟件開發(fā)原理、計(jì)算機(jī)與專業(yè)結(jié)合的切入點(diǎn)等必要的理論基礎(chǔ)，即在教學(xué)內(nèi)容灌輸上不但要做到“知其然”而且要“知其所以然”；數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)能力，完成產(chǎn)品的三維模具設(shè)計(jì)、成型過程CAE分析、模具型腔模擬加工等，使學(xué)生對(duì)材料成型CAD/CAPP/CAE/CAM一體化有一個(gè)系統(tǒng)的訓(xùn)練，并結(jié)合在企業(yè)的一年生產(chǎn)實(shí)踐，進(jìn)一步強(qiáng)化和鞏固課堂理論知識(shí)。

2 卓越計(jì)劃背景下數(shù)字化設(shè)計(jì)制造教學(xué)體系構(gòu)建

在卓越計(jì)劃總體培養(yǎng)目標(biāo)的指導(dǎo)下，結(jié)合本專業(yè)現(xiàn)有的軟硬件教學(xué)條件，建立實(shí)用性、可操作性強(qiáng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造能力教學(xué)培養(yǎng)體系（如圖1）。所構(gòu)建的教學(xué)體系決不是簡單地增加幾門軟件使用操作課程，也不是在原來的課程體系中再增加一系列獨(dú)立的、自成體系的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)類課程，而是必須明確在卓越計(jì)劃背景下以三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造能力為培養(yǎng)目標(biāo)，以CAD/CAPP/CAE/CAM一體化為理論教學(xué)主體，并與專業(yè)課程有一定的聯(lián)系，創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)上以模具數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、課外創(chuàng)新活動(dòng)為基礎(chǔ)，同時(shí)輔以Pro/E、UG等三維應(yīng)用軟件資格培訓(xùn)、模具卓越工程師培訓(xùn)等。通過改革傳統(tǒng)的教學(xué)體系和教學(xué)手段與方法，使得學(xué)生既擁有數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的應(yīng)用能力，又具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

在理論教學(xué)中注重文理滲透，拓寬基礎(chǔ)。夯實(shí)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，注重分析研究模具專業(yè)技術(shù)的新發(fā)展，并以數(shù)字化技術(shù)為主線指導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容，將有關(guān)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)融于課程教學(xué)中，改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段，給予學(xué)生基本的創(chuàng)新理論與方法，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與思維，發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。

3 卓越計(jì)劃背景下數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)課程體系配置

數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)課程涉及成型專業(yè)領(lǐng)域的模具CAD設(shè)計(jì)方法、成型工藝計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)決策（CAPP）、成型過程模擬、最新成型加工方法等。隨著理論與信息化技術(shù)的快速發(fā)展和社會(huì)需求的不斷變化，數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)課程體系應(yīng)當(dāng)精選和改造傳統(tǒng)課程，充實(shí)、反映當(dāng)前科技成果的最新內(nèi)容（如圖2所示）。

模具工程基礎(chǔ)課程主要為后續(xù)課程打下一個(gè)基礎(chǔ)，如《CAPP概論》、《CAD/CAM技術(shù)》課程中會(huì)涉及到實(shí)用CAPP系統(tǒng)、模具CAD系統(tǒng)的開發(fā)，就需要學(xué)生掌握VB語言等計(jì)算機(jī)語言基礎(chǔ)。

數(shù)字化設(shè)計(jì)系列課程培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)理論與方法，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品（實(shí)物模型）的三維CAD造型、三維模具型腔的設(shè)計(jì)、工藝分析、成型過程模擬等，使數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)貫穿設(shè)計(jì)全過程。

模具設(shè)計(jì)與制造相輔相承，先進(jìn)的設(shè)計(jì)必須有先進(jìn)的制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，數(shù)字化制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心。為此，在課程設(shè)置中，突出數(shù)字化制造技術(shù)，設(shè)置數(shù)字化制造系列課程，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)字化制造技術(shù)與方法解決產(chǎn)品的制造問題。

專業(yè)素質(zhì)拓展系列課程通過模具工程師理論基礎(chǔ)、模具設(shè)計(jì)選材與失效分析、壓鑄工藝與模具設(shè)計(jì)等專業(yè)素質(zhì)拓展課程的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步拓寬材料成型領(lǐng)域模具設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)。

4 數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)

創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)是數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)培養(yǎng)中極為重要的組成部分，只有通過實(shí)踐才能更好地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)以及利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)主要包括數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造系列課程實(shí)驗(yàn)、模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造實(shí)訓(xùn)、基于校企聯(lián)合的綜合型實(shí)踐教學(xué)以及課外科技活動(dòng)等。

4.1數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造系列課程實(shí)驗(yàn)

數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造系列課程實(shí)驗(yàn)以工程為背景，密切聯(lián)系工程和圍繞工程進(jìn)行；針對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都被孤立地分散在各門專業(yè)課中、互不發(fā)生聯(lián)系的狀況，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行篩選和整合，實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)課的綜合化。以逆向工程課程為例，本課程實(shí)驗(yàn)要求選取的實(shí)驗(yàn)對(duì)象與后續(xù)模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造實(shí)訓(xùn)選取的實(shí)驗(yàn)對(duì)象一致，以便實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAE/CAM一體化。

4.2模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)

模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)是以典型模具零件為工作任務(wù)進(jìn)行模塊化教學(xué)，主要流程為：用三維掃描儀（RE）對(duì)零件進(jìn)行掃描獲取零件的三維坐標(biāo)信息，在此基礎(chǔ)上完成對(duì)零件的三維CAD造型，并由零件的三維模型得到成型模具的三維型腔；根據(jù)模具結(jié)構(gòu)對(duì)成型過程進(jìn)行CAE模擬，模擬結(jié)果分析無問題后在計(jì)算機(jī)上使用軟件進(jìn)行模具型腔的模擬加工，生成相應(yīng)的加工數(shù)控代碼。利用數(shù)控機(jī)床所提供的通用標(biāo)準(zhǔn)接口將現(xiàn)代技術(shù)制造中心的多臺(tái)數(shù)控機(jī)床通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，組建成一個(gè)局域網(wǎng)；將該局域網(wǎng)與CAD/CAE/CAM試驗(yàn)中心的局域網(wǎng)連接起來，使設(shè)計(jì)信息、工藝信息、加工信息及后置處理數(shù)據(jù)能及時(shí)地傳遞到制造單元，學(xué)生在CAD/CAE/CAM試驗(yàn)中心進(jìn)行數(shù)控編程和仿真的數(shù)據(jù)也可直接傳送到機(jī)床上，這樣就構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境，減少了中間環(huán)節(jié)，增加了可靠性，并提高了工作效率，如表1所示。

4.3基于校企聯(lián)合的綜合型實(shí)踐教學(xué)

為了從根本上解決工程人才培養(yǎng)中工程教育不足和校企脫節(jié)的嚴(yán)重現(xiàn)象，“卓越計(jì)劃”建立了高校與企業(yè)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、聯(lián)合培養(yǎng)人才的新模式，將學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)分為校內(nèi)學(xué)習(xí)（三年）和企業(yè)學(xué)習(xí)（一年）兩個(gè)階段。企業(yè)學(xué)習(xí)階段主要安排學(xué)生到企業(yè)完成的教學(xué)環(huán)節(jié)有：認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求結(jié)合企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行。企業(yè)學(xué)習(xí)階段重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造能力的培養(yǎng)、訓(xùn)練和形成，以及工程創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

4.4課外科技活動(dòng)

在模具卓越人才的培養(yǎng)過程中，理論學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)，思維是關(guān)鍵，實(shí)踐是根本，三者必須緊密結(jié)合。在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、課外培訓(xùn)等環(huán)節(jié)中，不僅要注重創(chuàng)新理論和方法的培養(yǎng)，還應(yīng)注重創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，開展豐富多彩的創(chuàng)新活動(dòng)。通過開展學(xué)術(shù)講座、課外科技活動(dòng)等創(chuàng)新活動(dòng)，可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的積極性。可選擇的校內(nèi)科技活動(dòng)項(xiàng)目包括：大學(xué)生科技創(chuàng)新、模具創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、AutoCAD創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽、數(shù)控技能大賽等。可選擇的校外競賽項(xiàng)目包括：挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生科技作品設(shè)計(jì)大賽、中國大學(xué)生創(chuàng)意創(chuàng)業(yè)大賽、3D數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等。

5 教學(xué)體系實(shí)施的保障

5.1校企聯(lián)手打造高素質(zhì)的“雙師型”師資隊(duì)伍

師資隊(duì)伍建設(shè)是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)和提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。積極組織“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的專任教師到企業(yè)參加實(shí)踐或參加項(xiàng)目研制開發(fā)，進(jìn)而提高教師的工程實(shí)踐能力。企業(yè)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師以生產(chǎn)一線的高級(jí)工程師為主；企業(yè)授課教師必須是在模具相關(guān)的企業(yè)工作三年以上，并具有一定的模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造能力；企業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師必須要求是具有較深的工程實(shí)踐背景的企業(yè)高級(jí)工程師或中高層領(lǐng)導(dǎo)，且能全面、系統(tǒng)地掌握相應(yīng)的工程實(shí)踐環(huán)節(jié)。

5.2建立適應(yīng)卓越人才培養(yǎng)需要的校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地

建立穩(wěn)定的、滿足教學(xué)需要的校內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)基地，是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造能力的重要保證。南京工程學(xué)院購進(jìn)了數(shù)控加工中心、線切割、電火花等一批先進(jìn)設(shè)備，還引進(jìn)了符合專業(yè)發(fā)展方向和相應(yīng)行業(yè)背景的企業(yè)，在學(xué)校營造必要的工程教學(xué)環(huán)境，將工程專業(yè)要素融入到平常理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中。

篇（4）

中圖分類號(hào)：TP873 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著世界飛機(jī)制造業(yè)的高速發(fā)展，客戶對(duì)產(chǎn)品的需求也向多樣化、多品種的方向發(fā)展，為滿足客戶要求，飛機(jī)制造企業(yè)必須具備快速研制和快速迭代的能力。傳統(tǒng)的飛機(jī)制造模式已很難適應(yīng)未來發(fā)展的需求，必須有一種新的制造技術(shù)來替代，這就是飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)。

飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)是以美國為首的西方發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)80年代后期采用的一項(xiàng)新技術(shù)。本技術(shù)將三維產(chǎn)品制造信息與三維設(shè)計(jì)信息共同定義到產(chǎn)品的三維數(shù)模型中，代替二維圖樣，直接作為制造依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、零件加工、部件裝配、零部件檢測檢驗(yàn)的高度集成、協(xié)同和融合，開創(chuàng)了飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的嶄新模式，數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)已經(jīng)成為了飛機(jī)的主要研制手段。

為適應(yīng)數(shù)字化條件下產(chǎn)品快速高精度驗(yàn)收和數(shù)據(jù)有效傳遞的需求，我們必須對(duì)數(shù)字化檢測技術(shù)進(jìn)行專門的研究，近幾年，我國在數(shù)字化檢測技術(shù)研究方面有了較大發(fā)展，但與國際先進(jìn)航空制造業(yè)的數(shù)字化檢測技術(shù)水平相比，仍存在相當(dāng)大的差距。我們只是熱衷于購買一些先進(jìn)的測量的設(shè)備，在局部的一些點(diǎn)上干出一定的成績，而沒有從全局角度來考慮如何發(fā)展數(shù)字化檢測技術(shù)，沒有考慮如何合理經(jīng)濟(jì)地配備并使用測量設(shè)備，沒有考慮如何對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和利用，也就是缺乏數(shù)字化檢測技術(shù)基礎(chǔ)性工作的專題研究，我們只有從數(shù)字化檢測技術(shù)的基礎(chǔ)工作踏踏實(shí)實(shí)做起，循序漸進(jìn)地發(fā)展，使數(shù)字化檢測技術(shù)變成一種文化，變成一種習(xí)慣，最后才能發(fā)展到真正意義上的數(shù)字化檢測。

一、在數(shù)字化檢測方面應(yīng)該做好哪些基礎(chǔ)工作

（一）應(yīng)把數(shù)字化檢測的理念融入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)過程中。

設(shè)計(jì)模式往往可以決定制造體系的模式，要實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化檢測，就必須把數(shù)字化檢測的理念融入到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中。設(shè)計(jì)人員必須把設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、關(guān)鍵裝配尺寸、輔助測量點(diǎn)、標(biāo)注的注釋、尺寸公差、容差分配、狀態(tài)協(xié)調(diào)、測量點(diǎn)等關(guān)系到數(shù)字化產(chǎn)品檢測的要素通過數(shù)字模型準(zhǔn)確地表達(dá)出來。并做統(tǒng)一的規(guī)定和說明，形成一套專門的標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)，用于指導(dǎo)檢驗(yàn)人員準(zhǔn)確全面地識(shí)別檢測要素，保證產(chǎn)品的正確驗(yàn)收。另外，工藝人員在進(jìn)行工藝策劃和工藝規(guī)程的編制時(shí)，要與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行充分地溝通，要把工藝文件中的一些制造信息如飛機(jī)分離面的確定等及時(shí)反饋給產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)人員，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)盡量與生產(chǎn)實(shí)際相符合等便于操作人員和檢驗(yàn)人員能準(zhǔn)確全面地識(shí)別出相關(guān)的設(shè)計(jì)信息，對(duì)一些在測量時(shí)很難確定基準(zhǔn)的零件（如鈑金件），工藝人員要及時(shí)與設(shè)計(jì)人員溝通，在設(shè)計(jì)時(shí)可在這部分產(chǎn)品上設(shè)計(jì)一些輔助測量基準(zhǔn)。工藝人員在進(jìn)行工藝規(guī)程編制時(shí)，要合理地設(shè)置檢驗(yàn)工序，并選取合理的檢測工具，把檢測要素準(zhǔn)確完整的表達(dá)出來，在考慮測量精度的同時(shí)，也要充分考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性因素。

（二）數(shù)字化檢測技術(shù)應(yīng)與生產(chǎn)實(shí)際與制造水平相適應(yīng)。

數(shù)字化檢測工作應(yīng)與生產(chǎn)實(shí)際與制造水平相適應(yīng)，對(duì)一些高精度復(fù)雜零組件，在制造精度可保證的前提下，我們盡量采用一些高精度的自動(dòng)測量設(shè)備來進(jìn)行檢測，以滿足其檢測要求；對(duì)于一些制造水平無法滿足設(shè)計(jì)精度要求的產(chǎn)品，如一些薄壁易變形的鈑金件、復(fù)合材料零件，我們首先要做的是提高制造精度，而不是刻板地在其上面推行一些高精度測量技術(shù)；對(duì)一些數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡單、精度較低的零件，我們一般采用常規(guī)的測量手段即可；對(duì)于一些需求量特別大的簡單零件如螺栓、鉚釘類，建議在專用的檢測設(shè)備上對(duì)多件零件同時(shí)進(jìn)行測量；對(duì)于一些鑄造和鍛造毛坯件，在入廠驗(yàn)收時(shí)，也建議在這些件上選取一些特征點(diǎn)，采用簡便的數(shù)字化測量設(shè)備進(jìn)行檢測，以快速判斷是否可滿足后續(xù)的加工要求，避免投產(chǎn)后造成不必要的損失。

（三）建立基于質(zhì)量產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的集成質(zhì)量管理系統(tǒng)。

應(yīng)建立基于質(zhì)量產(chǎn)品機(jī)構(gòu)的集成質(zhì)量管理系統(tǒng)，開發(fā)集成質(zhì)量管理系統(tǒng)的共享平臺(tái)，檢驗(yàn)人員可在生產(chǎn)現(xiàn)場適時(shí)把采集飛機(jī)檢測數(shù)據(jù)，并建立檢測結(jié)果與質(zhì)量產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，納入集成質(zhì)量管理系統(tǒng)進(jìn)行有效的管理，在此基礎(chǔ)上形成飛機(jī)的質(zhì)量檔案，真正實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的高度共享和科學(xué)的管理。

（四）加強(qiáng)數(shù)字化檢測技術(shù)的培訓(xùn)工作。

在傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造過程中，檢驗(yàn)人員一般以二維圖紙和工藝文件為檢測依據(jù)，采用通用工具測量，這種工作方式在檢驗(yàn)人員的頭腦中已經(jīng)根深蒂固，要他們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)完全接受和適應(yīng)以三維數(shù)模為依據(jù)并采用大量先進(jìn)自動(dòng)檢測設(shè)備來進(jìn)行檢測的方式，難度很大，還需要一定的過度期。因此，我們必須對(duì)檢驗(yàn)人員進(jìn)行大量有關(guān)數(shù)字化檢測理念與技術(shù)的培訓(xùn)工作，通過日積月累，讓他們從根本上接受并適應(yīng)數(shù)字化檢測的這種工作模式，并具備一定的識(shí)別與操作能力，從中體會(huì)到這種改變所帶來的樂趣。

二、結(jié)束語

我們只有從頭做起，從數(shù)字化檢測技術(shù)的基礎(chǔ)工作做起，一步一個(gè)腳印，循序漸進(jìn)進(jìn)行發(fā)展，我國的數(shù)字化檢測技術(shù)才能得到快速發(fā)展，才能適應(yīng)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)高速發(fā)展的需要。

（作者單位：沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司）

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇春.數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造.機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

篇（5）

中圖分類號(hào)：TK421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）20-0004-01

中高速柴油機(jī)廣泛應(yīng)用于船舶動(dòng)力推進(jìn)和船舶電站、陸用電站等，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、零部件類型及數(shù)量多、配套行業(yè)面廣的產(chǎn)品特點(diǎn)，產(chǎn)品生產(chǎn)具有批量小、配套方案多樣化的特征，制造周期較長。如何在行業(yè)內(nèi)廣泛深入的應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，對(duì)于提高柴油機(jī)制造業(yè)的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義，也是未來中高速柴油機(jī)制造技術(shù)發(fā)展的方向。

1 國內(nèi)中高速柴油機(jī)企業(yè)數(shù)字化制造技術(shù)現(xiàn)狀

我國中高速柴油機(jī)企業(yè)數(shù)字化制造技術(shù)經(jīng)過十幾年的摸索，在柴油機(jī)零部件設(shè)計(jì)、工藝、工裝、數(shù)控加工等方面取得了一定的效果，數(shù)字化應(yīng)用水平逐步提高，大致如下。

1）基礎(chǔ)環(huán)境：計(jì)算機(jī)應(yīng)用基本普及，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和計(jì)算機(jī)硬件配備與時(shí)代接軌，行業(yè)通用仿真分析軟件、CAD/CAM/CAE/PDM等軟件系統(tǒng)逐步普及，與軟件開發(fā)公司合作開發(fā)了部分有企業(yè)特征的專用數(shù)字化系統(tǒng)，形成了初具模型的數(shù)字化工作方法和能力，為數(shù)字化技術(shù)推廣應(yīng)用提供了保障。

2）設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)：普及了以二維CAD軟件為基礎(chǔ)的產(chǎn)品、工裝設(shè)計(jì)，三維CAD/CAM設(shè)計(jì)份額持續(xù)增長；CAPP技術(shù)在工藝中得到了較普遍的應(yīng)用；PDM開始在企業(yè)局部應(yīng)用；MES數(shù)字化信息管理系統(tǒng)逐步構(gòu)建。

3）企業(yè)管理：在人力資源、財(cái)務(wù)管理、生產(chǎn)計(jì)劃、車間物流計(jì)劃等方面均推廣了各種信息數(shù)字化技術(shù)；實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃和物料定額計(jì)劃數(shù)字化方案制定和管理；開展了EPR、OA等管理流程優(yōu)化工作，管理效率明顯提升，管理成本大幅降低，應(yīng)用效果顯著。

4）生產(chǎn)線：機(jī)械加工數(shù)控設(shè)備有較大增長，關(guān)鍵零件實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程制造；檢測設(shè)備儀器采用了三坐標(biāo)、數(shù)顯測量尺、電子窺鏡、激光掃描等數(shù)字設(shè)備；倉儲(chǔ)管理引入計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。

2 我國中高速柴油機(jī)數(shù)字化制造面臨的問題

國內(nèi)中高速柴油機(jī)數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用與國外先進(jìn)水平仍然差距顯著，數(shù)字化制造在中高速柴油機(jī)制造業(yè)中的應(yīng)用廣度和深度函待提高。主要表現(xiàn)如下。

1）數(shù)字化制造技術(shù)缺少成熟模型。企業(yè)多注重柴油機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)，一般只在部分環(huán)節(jié)上輔以數(shù)字化技術(shù)手段，忽視數(shù)字化技術(shù)系統(tǒng)化應(yīng)用。行業(yè)缺少可參考的完整成熟數(shù)字化方案，難以形成系統(tǒng)化數(shù)字制造技術(shù)體系。數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的效益、效果只是比較傳統(tǒng)作業(yè)手段有所長進(jìn)，并未充分發(fā)揮數(shù)字化功效。

2）數(shù)字化技術(shù)“信息孤島”問題十分嚴(yán)峻。單位與單位甚至單位內(nèi)部不同部門，不同人員之間，數(shù)字化技術(shù)系統(tǒng)相互隔離、各自為政。各種相互有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)資源無法有效的集成和共享、交流，大量不必要的重復(fù)建設(shè)經(jīng)常發(fā)生。數(shù)據(jù)共享和交流平臺(tái)建設(shè)緩慢，平臺(tái)建設(shè)者和使用者缺乏深入溝通，紙介質(zhì)技術(shù)資料繼續(xù)是部門之間信息傳遞的唯一“合法”手序，數(shù)字化數(shù)據(jù)更新滯后難以實(shí)戰(zhàn)。

3）企業(yè)內(nèi)部數(shù)字化系統(tǒng)未擺脫傳統(tǒng)串行模式，并行工程不易實(shí)施。企業(yè)設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、檢驗(yàn)數(shù)字化應(yīng)用體系串行現(xiàn)象突出，缺乏能夠引領(lǐng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的數(shù)字化頂層并行設(shè)計(jì)方案，使得制造數(shù)據(jù)銜接缺乏默契，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，信息交流存在各種障礙，由此造成實(shí)施柴油機(jī)制造并行工程困難。

4）數(shù)字化制造技術(shù)開發(fā)滯后。柴油機(jī)企業(yè)的數(shù)字化開發(fā)能力不強(qiáng)，數(shù)字技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)滯后于數(shù)字技術(shù)的推廣應(yīng)用。數(shù)字化軟件企業(yè)對(duì)柴油機(jī)行業(yè)又缺少符合時(shí)展要求的長周期系統(tǒng)化調(diào)研，數(shù)字化軟件設(shè)計(jì)也常常只是簡單模仿部分傳統(tǒng)作業(yè)模式流程，數(shù)字化模式未能深入改變傳統(tǒng)作業(yè)思路。

3 中高速規(guī)模柴油機(jī)企業(yè)數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

柴油機(jī)的研制水平要與時(shí)展相得益彰，數(shù)字化技術(shù)必須在更廣的范圍和更深的層次上得到應(yīng)用，通過數(shù)字技術(shù)增強(qiáng)柴油機(jī)企業(yè)的研發(fā)能力。我國中高速規(guī)模柴油機(jī)制造正處于與數(shù)字化制造技術(shù)相結(jié)合由引進(jìn)技術(shù)向自行研發(fā)的重要時(shí)期，呈現(xiàn)出以下趨勢(shì)。

1）建立基于單一數(shù)據(jù)源制造模式。實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM/CAE等多種數(shù)字技術(shù)一體化，使產(chǎn)品制造向無紙化制造方向發(fā)展。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝工裝設(shè)計(jì)、加工與裝配數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享和繼承、重組，單一數(shù)據(jù)源為產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能分析、生產(chǎn)制造、裝配、質(zhì)量檢驗(yàn)及企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度、各級(jí)過程管理與控制提供一體化模型支持，可使生產(chǎn)全過程信息交流無障礙、從而使產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到更好的結(jié)果。

2）實(shí)現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)不同資源的整合。人力資源、知識(shí)庫資源、制造資源、用戶資源等各種相互關(guān)聯(lián)資源將進(jìn)一步得到整合，基于數(shù)字技術(shù)的虛擬體系使企業(yè)各級(jí)人員能夠利用數(shù)字化工具協(xié)同工作，消除“信息孤島”現(xiàn)象，進(jìn)一步提升各種資源的利用效率。

3）建立數(shù)字化并行網(wǎng)絡(luò)輔助制造體系。制造系統(tǒng)采用并行化網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境組織業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)結(jié)果的早期驗(yàn)證，快速響應(yīng)市場需求。

4）建立支持產(chǎn)品全生命周期的虛擬企業(yè)協(xié)同工作平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠和數(shù)字化車間，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝方案、生產(chǎn)計(jì)劃、零件制造、裝配試驗(yàn)、倉儲(chǔ)物流到用戶服務(wù)的快速響應(yīng)系統(tǒng)，建立基于實(shí)現(xiàn)共享和交流的集成工作平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)體系。使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到交付全過程信息無縫鏈接傳遞及反饋。

4 數(shù)字化制造技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的思路

面對(duì)國內(nèi)中高速柴油機(jī)制造業(yè)的迫切需要，數(shù)字化制造技術(shù)還需要從以下幾個(gè)方面著手推動(dòng)進(jìn)一步發(fā)展。

1）推動(dòng)流程優(yōu)化。研究和分析國內(nèi)外先進(jìn)制造、管理模式，總結(jié)和提煉適應(yīng)我國柴油機(jī)設(shè)計(jì)和制造數(shù)字化模式。以自主研發(fā)為契機(jī)，推動(dòng)中高速柴油機(jī)企業(yè)在設(shè)計(jì)、工藝、制造、管理等產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化流程優(yōu)化，落實(shí)并行工程全面實(shí)施。

2）重點(diǎn)研究數(shù)字化制造統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫及集成應(yīng)用。著重研究CAD/CAPP/CAM/PDM/MES等各類單項(xiàng)數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的集成，構(gòu)建基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫體系的企業(yè)級(jí)集成平臺(tái)，發(fā)揮集成應(yīng)用效果。

3）開展柴油機(jī)企業(yè)之間、企業(yè)與院校、研究機(jī)構(gòu)、軟件公司等相互交流，共同為中高速柴油機(jī)行業(yè)摸索出一條具有行業(yè)特征的系統(tǒng)化數(shù)字制造技術(shù)模式。

4）加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)。制定數(shù)字化制造技術(shù)專業(yè)人員激勵(lì)、培養(yǎng)、鍛煉計(jì)劃，對(duì)技術(shù)人員和管理人員規(guī)范化和高層次地?cái)?shù)字化制造技術(shù)培訓(xùn)應(yīng)廣泛開展。

5 結(jié)束語

數(shù)字化制造技術(shù)是全局性、體系化的新技術(shù)，涉及產(chǎn)品研制的各個(gè)環(huán)節(jié)，中高速柴油機(jī)是關(guān)系我國國計(jì)民生，國防安全的重要產(chǎn)品，數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用是國內(nèi)中高速柴油機(jī)企業(yè)研制的必由之路，此項(xiàng)技術(shù)的深入發(fā)展和廣泛應(yīng)用必將使國內(nèi)中高速柴油機(jī)研制水平跨上一個(gè)新的臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)

篇（6）

數(shù)字化工廠是以制造產(chǎn)品和提供服務(wù)的企業(yè)為核心，由核心企業(yè)以及一切相關(guān)聯(lián)的成員構(gòu)成，使所有運(yùn)營信息數(shù)字化的動(dòng)態(tài)“組織”。通過數(shù)字化工廠信息系統(tǒng)有效地組織控制人流、物流、資金流和信息流，實(shí)現(xiàn)組織內(nèi)部所有成員之間的高度協(xié)作和資源共享，為客戶提供滿意的產(chǎn)品和服務(wù)。而數(shù)字化工廠工作流管理系統(tǒng)作為數(shù)字化工廠信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是協(xié)調(diào)數(shù)字化工廠成員內(nèi)部、成員相互間的各項(xiàng)活動(dòng)的具體執(zhí)行者。數(shù)字化工廠是指以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。是現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時(shí)具有其鮮明的特征。它的出現(xiàn)給基礎(chǔ)制造業(yè)注入了新的活力，主要作為溝通產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的橋梁。

一、數(shù)字化工廠概述

數(shù)字化工廠（DF）以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。在設(shè)計(jì)部分，CAD和PDM系統(tǒng)的應(yīng)用已相當(dāng)普及；在生產(chǎn)部分，ERP等相關(guān)的信息系統(tǒng)也獲得了相當(dāng)?shù)钠占埃诮鉀Q“如何制造工藝設(shè)計(jì)”這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，大部分國內(nèi)企業(yè)還沒有實(shí)現(xiàn)有效的計(jì)算機(jī)輔助治理機(jī)制，“數(shù)字化工廠”技術(shù)與系統(tǒng)作為新型的制造系統(tǒng)，緊承著虛擬樣機(jī)（VP）和虛擬制造（VM）的數(shù)字化輔助工程，提供了一個(gè)制造工藝信息平臺(tái)，能夠?qū)φ麄€(gè)制造過程進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，模擬仿真和治理，并將制造信息及時(shí)地與相關(guān)部分、供應(yīng)商共享，從而實(shí)現(xiàn)虛擬制造和并行工程，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行。“數(shù)字化工廠”規(guī)劃系統(tǒng)通過同一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)和驗(yàn)證預(yù)見所有的制造任務(wù)，在進(jìn)步質(zhì)量的同時(shí)減少設(shè)計(jì)時(shí)間，加速產(chǎn)品開發(fā)周期，消除浪費(fèi)，減少為了完成某項(xiàng)任務(wù)所需的資源數(shù)目等，實(shí)現(xiàn)主機(jī)廠內(nèi)部、生產(chǎn)線供給商、工裝夾具供給商等的并行工程。數(shù)字化工廠（DF）是企業(yè)數(shù)字化輔助工程新的發(fā)展階段，包括產(chǎn)品開發(fā)數(shù)字化、生產(chǎn)準(zhǔn)備數(shù)字化、制造數(shù)字化、管理數(shù)字化、營銷數(shù)字化。除了要對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行建模與仿真外，還要根據(jù)產(chǎn)品的變化對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的重組和運(yùn)行進(jìn)行仿真，使生產(chǎn)系統(tǒng)在投入運(yùn)行前就了解系統(tǒng)的使用性能，分析其可靠性、經(jīng)濟(jì)性、質(zhì)量、工期等，為生產(chǎn)過程優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)制造提供支持。

二、數(shù)字化工廠的關(guān)鍵技術(shù)

通常研究的制造系統(tǒng)是非線性離散化系統(tǒng)，需要建立產(chǎn)品模型、資源模型制造設(shè)備、材料、能源、工夾具、生產(chǎn)人員和制造環(huán)境等、工藝模型工藝規(guī)則、制造路線等以及生產(chǎn)管理模型系統(tǒng)的限制和約束關(guān)系。數(shù)字化工廠是建立在模型基礎(chǔ)上的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，所數(shù)字化建模技術(shù)是數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)。隨著虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行產(chǎn)品零件的三維造型、裝配分析和數(shù)控加模擬技術(shù)以及以上程分析技術(shù)不斷發(fā)展和完善，這種技術(shù)進(jìn)一步向制造過程領(lǐng)域發(fā)展。數(shù)字化建模的基礎(chǔ)上，對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、加工能力等各方面進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真優(yōu)化。隨著三維造型技術(shù)發(fā)展，三維實(shí)體造型技術(shù)已得到普遍的應(yīng)用。具有沉浸性的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使用戶能身臨其境地感受產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程和制造過程，使仿真的旁觀者成為虛擬環(huán)境的組成部分。數(shù)字化工，軟件模塊之間以及和其他軟件模塊之間的信息交換和集成。虛擬環(huán)境的下具集、各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具、設(shè)備控制程序的生成器、各種報(bào)表的輸出工具等。

三、數(shù)字化工廠的解決方案

（一）產(chǎn)品研發(fā)的數(shù)字化和虛擬化

數(shù)字化工廠通過使用CAX等軟件，建立產(chǎn)品的邏輯、幾何、功能、性能和關(guān)聯(lián)等模型，實(shí)現(xiàn)基于模型的產(chǎn)品定義與關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，在虛擬的數(shù)字世界中完成多學(xué)科優(yōu)化、協(xié)同設(shè)計(jì)、優(yōu)化分析、制造試驗(yàn)仿真及模擬產(chǎn)品的制造和運(yùn)營過程（包括虛擬工廠、生產(chǎn)線布局、物流等）。同時(shí)，通過PLM與ERP/MES等集成，實(shí)現(xiàn)三維模型、數(shù)字化工藝指令等信息向生產(chǎn)現(xiàn)場的推送，并與質(zhì)量、采購、物流等部門進(jìn)行共享。各部門依據(jù)這些共享信息即可開展相應(yīng)的零部件生產(chǎn)、原材料采購、產(chǎn)品驗(yàn)收和產(chǎn)品確認(rèn)等工作。

（二）生產(chǎn)過程的精益化和標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)字化工廠是按照精益思想建設(shè)的，通過對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化整合，并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，確保車間生產(chǎn)節(jié)奏更加緊湊和有序。它使用ERP統(tǒng)一管理和下達(dá)生產(chǎn)指令，使用MES和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、物料追蹤、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、工位操作、包裝發(fā)貨等生產(chǎn)運(yùn)營全過程的管理，并將檢測結(jié)果與PLM中設(shè)計(jì)模型進(jìn)行快速對(duì)比，形成從虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)到實(shí)際生產(chǎn)制造的閉環(huán)產(chǎn)品質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠到產(chǎn)品出廠的生產(chǎn)過程自動(dòng)化、裝備制造信息化和智能化、生產(chǎn)過程的高度透明化。

（三）車間生產(chǎn)的自動(dòng)化和集成化

數(shù)字化工廠車間生產(chǎn)自動(dòng)化是在統(tǒng)一通信、統(tǒng)一編程以及統(tǒng)一IT架構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過高運(yùn)行可靠性和可用性的數(shù)據(jù)鏈路（物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)網(wǎng)等），把生產(chǎn)制造過程中眾多獨(dú)立的產(chǎn)品、工具與關(guān)聯(lián)的服務(wù)進(jìn)行集成，支持自動(dòng)化控制、制造執(zhí)行和企業(yè)資源管理等系統(tǒng)的完美整合。并將網(wǎng)絡(luò)與通信、傳感器與感知、自動(dòng)檢測、人機(jī)交互與專家系統(tǒng)等智能化技術(shù)加入車間制造單元與生產(chǎn)線中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自優(yōu)化、自重構(gòu)、自診斷，形成高度的柔性生產(chǎn)方式，達(dá)到信息技術(shù)和制造技術(shù)深度融合的目的，使得高度智能的快速生產(chǎn)成為可能。

四、結(jié)束語

綠色和人文是數(shù)字化工廠的重要特征，所以數(shù)字化工廠的建設(shè)不僅要求體現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化元素，還要符合綠色人文的需求。它一方面用自動(dòng)化設(shè)備來減輕人員的體力消耗和精神壓力，以及用持續(xù)的職業(yè)發(fā)展規(guī)劃來延長員工的工作壽命和工作質(zhì)量。

篇（7）

在上級(jí)機(jī)關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)和支持下，中國航空工業(yè)通過實(shí)施飛機(jī)制造業(yè)數(shù)字化工程，以打通數(shù)字化生產(chǎn)線為主線，以并行產(chǎn)品數(shù)字化定義為核心，打通了飛機(jī)/直升機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造主流程，從根本上變革了飛機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造和管理的模式、流程、方式、方法和手段，形成了數(shù)字化生產(chǎn)方式，初步建立了飛機(jī)數(shù)字化研制基本體系，大幅度地縮短了飛機(jī)型號(hào)研制周期，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

飛機(jī)數(shù)字化研制基本體系

體系是由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)、密不可分的要素組成的一個(gè)整體。飛機(jī)數(shù)字化研制基本體系由數(shù)字化設(shè)計(jì)等九大要素組成，各要素在飛機(jī)研制過程中的位置、作用及關(guān)聯(lián)關(guān)系見圖2。

數(shù)字化設(shè)計(jì)、試驗(yàn)仿真、制造、管理構(gòu)成了飛機(jī)數(shù)字化研制體系的主線，而基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、飛機(jī)設(shè)計(jì)/制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和政策法規(guī)構(gòu)成了飛機(jī)數(shù)字化研制體系的基礎(chǔ)；中間的數(shù)字化支撐環(huán)境和軟件系統(tǒng)將各類要素聯(lián)系在一起，集成各類應(yīng)用系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，為飛機(jī)數(shù)字化研制提供支持協(xié)同設(shè)計(jì)制造的協(xié)同工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)數(shù)字化研制的信息溝通、單源數(shù)據(jù)管理和并行過程控制。

通過構(gòu)建飛機(jī)數(shù)字化研制基本體系，中航工業(yè)主機(jī)廠、所形成了“一個(gè)平臺(tái)，七個(gè)中心”的數(shù)字化建設(shè)成果，全面支撐了數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造主流程和仿真試驗(yàn)輔流程等全新的飛機(jī)數(shù)字化并行協(xié)同研制模式。見圖3所示。

一個(gè)平臺(tái)

較大規(guī)模的廠、所數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)。廠、所數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)是以產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、物流管理系統(tǒng)為核心，是航空企業(yè)從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)與制造、生產(chǎn)管理等各類數(shù)字化研制業(yè)務(wù)的協(xié)同工作環(huán)境和信息集成、平臺(tái)。是數(shù)字化設(shè)計(jì)管理的基礎(chǔ)設(shè)施，它通過建立強(qiáng)壯的網(wǎng)絡(luò)連接和提供完善的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，整合企業(yè)內(nèi)外的各種信息資源，保證設(shè)計(jì)、制造、管理信息流的通暢流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的數(shù)據(jù)集成、功能集成和過程集成，形成支持跨廠所的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造協(xié)同工作環(huán)境，是飛機(jī)數(shù)字化研制體系的重要組成部分。

平臺(tái)主要由三維設(shè)計(jì)軟件、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件，工作站、服務(wù)器，連接廠所千兆網(wǎng)絡(luò)等組成。可供全體飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造人員同時(shí)按并行協(xié)同的方式，完成全機(jī)產(chǎn)品數(shù)字化定義和制造生產(chǎn)數(shù)據(jù)的有效組織和傳遞。見圖4所示。

七個(gè)中心：

功能/性能仿真中心，是基于功能/性能數(shù)字樣機(jī)，通過數(shù)字化仿真試驗(yàn)手段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段早期就替代、減少和簡化部分物理試驗(yàn)（實(shí)物、半實(shí)物試驗(yàn)），通過仿真迭代使產(chǎn)品的功能和性能逼近設(shè)計(jì)指標(biāo)，逐步走向成熟。

數(shù)字樣機(jī)裝配、仿真中心，用以部分取代實(shí)物樣機(jī)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。確保裝配設(shè)計(jì)數(shù)字樣機(jī)評(píng)審結(jié)果的真實(shí)有效。通過虛擬拆裝、人機(jī)工效等先進(jìn)的三維仿真手段對(duì)裝配過程進(jìn)行預(yù)演，檢驗(yàn)產(chǎn)品的可裝配性、可維護(hù)性和工藝性。使得在型號(hào)研制中采用全新的三維數(shù)字化手段和逼真的立體圖像進(jìn)行設(shè)計(jì)裝配和協(xié)調(diào)，替代了過去飛機(jī)研制采用的木質(zhì)或金屬實(shí)物樣機(jī)。為詳細(xì)設(shè)計(jì)、發(fā)出飛機(jī)生產(chǎn)圖樣打下基礎(chǔ)，見圖5所示。

工藝仿真中心，主要通過虛擬制造環(huán)境，集中開展主要專業(yè)制造過程（如裝配、機(jī)加、鈑金、復(fù)材、焊接等）的模擬仿真，對(duì)產(chǎn)品制造過程中的技術(shù)關(guān)鍵進(jìn)行分析和預(yù)測，提前發(fā)現(xiàn)可能存在的工藝問題并優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，使工藝方案更科學(xué)、合理。如圖6所示。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理中心和制造數(shù)據(jù)管理中心（型號(hào)數(shù)據(jù)中心），由產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和支撐的服務(wù)器硬件組成，并通過二次開發(fā)和系統(tǒng)集成，將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、工裝數(shù)據(jù)以及各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫等按不同需求物理異地存放，邏輯統(tǒng)一管理，支撐并行協(xié)同研制過程，解決型號(hào)研制過程對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享和流程控制的需求，實(shí)現(xiàn)單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源。

物料配送中心，按照數(shù)字化的生產(chǎn)組織管理方式要求，對(duì)生產(chǎn)物料進(jìn)行集中管理和配送供應(yīng)，按照生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃組織進(jìn)行工裝工具、毛料、零件和標(biāo)準(zhǔn)件的即時(shí)配送管理，實(shí)現(xiàn)主要生產(chǎn)過程的流程并行。不僅保證按計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物料的統(tǒng)一倉儲(chǔ)規(guī)劃、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化作業(yè)管理和規(guī)范化庫存管理生產(chǎn)管控中心，負(fù)責(zé)生產(chǎn)計(jì)劃指定和設(shè)備有限能力的平衡，實(shí)現(xiàn)按照架次交付計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的優(yōu)化排序，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃編制、下達(dá)、跟蹤和反饋全過程的動(dòng)態(tài)管理和控制。從而促使飛機(jī)制造企業(yè)由傳統(tǒng)的按完成項(xiàng)目百分比考核進(jìn)度、手工對(duì)賬方式統(tǒng)計(jì)缺件等粗放的管理方式，向準(zhǔn)確、具體、信息反饋及時(shí)的生產(chǎn)計(jì)劃與管理模式轉(zhuǎn)變。

在飛機(jī)數(shù)字化研制基本體系建設(shè)過程中，突破了九項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)：

1） 飛機(jī)數(shù)字化研制模式及并行協(xié)同流程關(guān)聯(lián)技術(shù)；

2） 成熟度控制下的并行產(chǎn)品數(shù)字化定義技術(shù)；

3） 用于并行產(chǎn)品數(shù)字化定義的組織模式和管理技術(shù)；

4） 數(shù)字樣機(jī)與虛擬現(xiàn)實(shí)融合技術(shù)；

5） 面向制造的全機(jī)產(chǎn)品數(shù)字化定義技術(shù)；

6） 跨廠所并行協(xié)同工作平臺(tái)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)單源管理技術(shù)；

7） 飛機(jī)總體方案多專業(yè)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)技術(shù)；

8） 統(tǒng)一模型關(guān)聯(lián)和參數(shù)化模塊化快速設(shè)計(jì)集成技術(shù)；

9） 基于模型定義的全三維設(shè)計(jì)制造技術(shù)（MBD技術(shù)）

結(jié)合型號(hào)研制應(yīng)用，初步實(shí)現(xiàn)了方式、方法和手段的七大變革，顯著縮短了新機(jī)研制周期、提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量、降低了成本。

1）并行產(chǎn)品數(shù)字化定義取代了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)/制造串行；

2） 數(shù)字樣機(jī)取代了實(shí)物樣機(jī)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)；

3） 開展了部分飛機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字試驗(yàn)仿真，簡化或減少部分物理試驗(yàn)，加速產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代過程；

4） 數(shù)字量協(xié)調(diào)傳遞為主的制造技術(shù)體系取代標(biāo)準(zhǔn)樣件-模線樣板工作法，取消大量模擬量工裝；

5） 打通了機(jī)加、鈑金、焊接、直升機(jī)裝配等部分?jǐn)?shù)字化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造取代模擬量制造；

篇（8）

中圖分類號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）161-0064-02

數(shù)字化技術(shù)正以前所未有的速度和深度影響著世界航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)航空業(yè)也在積極響應(yīng)這一趨勢(shì)；試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)改裝專業(yè)承擔(dān)著我國特種試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)研究、試驗(yàn)機(jī)測試改裝的設(shè)計(jì)/施工及機(jī)載專用試驗(yàn)系統(tǒng)研制等工作，它是我國航空產(chǎn)業(yè)試飛板塊中重要一環(huán)，因此，數(shù)字化在航空領(lǐng)域的發(fā)展必將對(duì)其產(chǎn)生巨大影響。

試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)改裝正在從初期的型號(hào)測試改裝向特種試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)改裝技術(shù)研究、試驗(yàn)機(jī)測試改裝的設(shè)計(jì)/施工及機(jī)載專用試驗(yàn)系統(tǒng)研制3個(gè)方向發(fā)展；為了應(yīng)對(duì)未來我國眾多的試飛任務(wù)，試驗(yàn)機(jī)數(shù)字化改裝技術(shù)顯得尤為重要，它將為未來特種試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)研制和型號(hào)試飛任務(wù)提供高效、有力支撐。本文從技術(shù)角度提出了試驗(yàn)機(jī)數(shù)字化改裝技術(shù)的關(guān)鍵要求，以及數(shù)字化改裝技術(shù)建設(shè)的核心內(nèi)容，以期為試驗(yàn)機(jī)數(shù)字化改裝技術(shù)發(fā)展提供參考。

1 數(shù)字化改裝技術(shù)要求

數(shù)字化改裝技術(shù)的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)改裝數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)、制造，促進(jìn)試驗(yàn)機(jī)研制、試飛進(jìn)程，匹配國內(nèi)外航空企業(yè)飛機(jī)研制的信息化、數(shù)字化新模式，提高試驗(yàn)機(jī)改裝水平。綜合國內(nèi)外航空業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)以及試驗(yàn)機(jī)改裝設(shè)計(jì)制造的自身發(fā)展需求等多方面因素，數(shù)字化改裝技術(shù)應(yīng)該具備以下幾個(gè)方面的顯著特點(diǎn)：

1）全三維設(shè)計(jì)。全三維設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)條件。全三維設(shè)計(jì)是以三維實(shí)體為最終設(shè)計(jì)結(jié)果和生產(chǎn)依據(jù)的設(shè)計(jì)模式，替代了原二維圖樣的全部功能。全三維設(shè)計(jì)技術(shù)可保證設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的唯一性及一致性，設(shè)計(jì)結(jié)果直觀明了并可以有效提高設(shè)計(jì)、制造效率。

2）研制工作并行展開與傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程并不相悖，它同樣遵循產(chǎn)品開發(fā)的每一個(gè)必經(jīng)階段，而且是基于連續(xù)的信息轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)的。研制工作并行開展就要求信息的轉(zhuǎn)化伴隨活動(dòng)隨時(shí)進(jìn)行傳遞。

以型號(hào)新機(jī)試飛研制為例：第一，在項(xiàng)目的總體研制過程中，試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)機(jī)改裝設(shè)計(jì)、試驗(yàn)機(jī)制造等研制過程可以并行交叉進(jìn)行；第二，在具體的設(shè)計(jì)階段，試驗(yàn)機(jī)改裝設(shè)計(jì)各系統(tǒng)和原機(jī)各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作可以并行開展。設(shè)計(jì)過程中各系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián)和相互影響不可避免，通過互相協(xié)調(diào)適應(yīng)以及各系統(tǒng)間實(shí)時(shí)迭代設(shè)計(jì)，可使得設(shè)計(jì)工作最大限度的展開；第三，設(shè)計(jì)人員可以并行開展工作。基于相同的設(shè)計(jì)技術(shù)平臺(tái)，同一系統(tǒng)的不同設(shè)計(jì)人員及不同系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員可以并行工作，使設(shè)計(jì)資源得到了有效的利用。試驗(yàn)機(jī)改裝協(xié)同設(shè)計(jì)制造充分融入到試驗(yàn)機(jī)研制過程中，提高了試驗(yàn)機(jī)的研制效率。

3）跨地域協(xié)同設(shè)計(jì)制造。世界航空產(chǎn)業(yè)正在形成研制和市場的全球數(shù)字化協(xié)同模式，例如，我國部分主機(jī)廠就承擔(dān)了歐洲空客及波音系列飛機(jī)相關(guān)部件甚至部分重要結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)制造工作。這一案例充分說明了數(shù)字化協(xié)同技術(shù)已成為飛機(jī)研制活動(dòng)中重要的技術(shù)手段之一，可以有力推動(dòng)研制活動(dòng)高效、精準(zhǔn)開展。

外部的這種發(fā)展趨勢(shì)也正在強(qiáng)有力的影響著我國的飛機(jī)研制產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)飛機(jī)研制體系正在突破傳統(tǒng)的串行封閉式研發(fā)模式。例如，我國某型飛機(jī)研制工程項(xiàng)目中首先嘗試采用異地協(xié)同設(shè)計(jì)、全國多地協(xié)同制造、國內(nèi)外19家供應(yīng)商的協(xié)同研制模式，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)外不同地域的分包商和配套商的協(xié)同工作[ 1 ]。

2 數(shù)字化改裝技術(shù)建設(shè)

綜合分析國內(nèi)外協(xié)同設(shè)計(jì)制造現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合試驗(yàn)機(jī)改裝研制的特點(diǎn)及現(xiàn)階段的具體情況，數(shù)字化改裝技術(shù)建設(shè)應(yīng)該分步進(jìn)行。

第一步，進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)，加強(qiáng)數(shù)字化設(shè)計(jì)人才隊(duì)伍培養(yǎng)，建立數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范。

通過第一步建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化改裝技術(shù)的初步目標(biāo)：1）試飛機(jī)構(gòu)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)大型試驗(yàn)機(jī)改裝、特種試驗(yàn)機(jī)研制等大型項(xiàng)目的全三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)；2）具備試飛機(jī)構(gòu)與主機(jī)廠所間試驗(yàn)機(jī)數(shù)模順利傳遞的能力；3）培養(yǎng)出一支高素質(zhì)的數(shù)字化設(shè)計(jì)隊(duì)伍。

第二步，在國內(nèi)航空領(lǐng)域條件成熟時(shí)實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)數(shù)字化協(xié)同改裝設(shè)計(jì)制造。國內(nèi)在跨地域數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)制造方面只是進(jìn)行了試驗(yàn)性的嘗試，目前還不具備行業(yè)內(nèi)跨地域數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)制造的條件，但是我國航空業(yè)正在積極努力地向?qū)崿F(xiàn)這個(gè)目標(biāo)邁進(jìn)。

在數(shù)字化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)及數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范方面建議如下：

1）數(shù)字化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)。在三維建模軟件方面，CATIA作為世界航空領(lǐng)域三維設(shè)計(jì)的主流軟件應(yīng)該是最佳的選擇。CATIA以設(shè)計(jì)對(duì)象的混合建模、變量/參數(shù)化混合建模以及幾何/智能工程混合建模等先進(jìn)的混合建模技術(shù)，支持從項(xiàng)目調(diào)研、構(gòu)思、詳細(xì)設(shè)計(jì)、分析、模擬、裝配及維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程，是全球航空業(yè)界普遍使用的一個(gè)集成產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。CATIA在國內(nèi)航空企業(yè)中已得到了廣泛的應(yīng)用。

在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方面，ENOVIA VPM以其與CATIA在產(chǎn)品建模之間已緊密集成的優(yōu)勢(shì)成為首選數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)物料管理、任務(wù)流管理、事件管理、配置管理、人員組織和權(quán)限管理等，它能提供一個(gè)上下關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)環(huán)境，便于多專業(yè)同時(shí)開展設(shè)計(jì)工作，便于不同部門之間制定設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案，便于開展不同配置的并行設(shè)計(jì)[ 2 ]。

在協(xié)同平臺(tái)方面，可以基于Windchill系統(tǒng)根據(jù)試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)和改裝業(yè)務(wù)進(jìn)行配置和二次開發(fā)，使之成為試驗(yàn)機(jī)協(xié)同研制平臺(tái)。Windchill是PTC 公司的一個(gè)大型PLM軟件，該軟件提供了近10個(gè)功能模塊，涵蓋了企業(yè)級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和協(xié)同工作平臺(tái)應(yīng)具備的所有功能。Windchill 還提供了功能強(qiáng)大的工作流引擎，能夠方便地對(duì)航空企業(yè)的各種復(fù)雜工作流程進(jìn)行自動(dòng)化和規(guī)范化的管理和控制[3]。

對(duì)于改裝數(shù)字化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)可以考慮以三維設(shè)計(jì)軟件CATIA作為基本的設(shè)計(jì)工具軟件，通過ENOVIA VPM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理以及設(shè)計(jì)過程的管理，依靠基于Windchill系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)的協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)研制工作流程自動(dòng)化和規(guī)范化的管理和控制。

數(shù)字化改裝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)構(gòu)架示意圖如圖1所示。

2）數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范。波音公司根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制定了BDS-600系列規(guī)范，使參研人員在統(tǒng)一的規(guī)范下有序進(jìn)行。我國航空企業(yè)正在建立統(tǒng)一的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造規(guī)范，已經(jīng)頒布和實(shí)施了關(guān)于數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的初步標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，可以看出我國航空業(yè)正在積極推進(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造規(guī)范化建設(shè)。因此，作為試驗(yàn)機(jī)研制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范化勢(shì)在必行。數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范應(yīng)該依據(jù)我國航空業(yè)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的統(tǒng)一約定，結(jié)合試驗(yàn)機(jī)改裝設(shè)計(jì)特點(diǎn)及相關(guān)要求進(jìn)行制定，并隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的完善不斷地修訂，最后形成與全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相統(tǒng)一的完善的數(shù)字化改裝技術(shù)規(guī)范。

3 結(jié)論

數(shù)字化技術(shù)、信息化技術(shù)對(duì)飛機(jī)的研制及業(yè)務(wù)模式產(chǎn)生了深刻的影響，我國在航空領(lǐng)域積極推進(jìn)數(shù)字化、信息化建設(shè)，試驗(yàn)機(jī)數(shù)字化改裝技術(shù)將是試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)改裝的發(fā)展目標(biāo)之一，它將有力地推動(dòng)試驗(yàn)機(jī)數(shù)字化研制進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

篇（9）

一、第三次工業(yè)革命的新技術(shù)解讀

第三次工業(yè)革命的一個(gè)重要概念是“制造業(yè)數(shù)字化”。但“制造業(yè)數(shù)字化”不是一個(gè)全新的概念，在現(xiàn)今的大批量生產(chǎn)方式下就存在制造業(yè)數(shù)字化。一般來說，設(shè)計(jì)部門應(yīng)用支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的各種圖形庫、數(shù)據(jù)庫和CAD軟件在電腦中產(chǎn)生數(shù)字化產(chǎn)品的圖樣、設(shè)計(jì)文件和工藝文件，完成產(chǎn)品開發(fā)過程的信息化，這就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化。這一方式在現(xiàn)今的制造業(yè)中已經(jīng)被廣泛使用。而第三次工業(yè)革命角度下的“制造業(yè)數(shù)字化”與傳統(tǒng)所說的“制造業(yè)數(shù)字化”在產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化這一塊是相同的，它們的區(qū)別在于與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化結(jié)合的制造過程所用生產(chǎn)工具不同。為了顯示區(qū)別，本文把傳統(tǒng)模式下的“制造業(yè)數(shù)字化”稱為“制造業(yè)自動(dòng)化”，第三次工業(yè)革命下的“制造業(yè)數(shù)字化”稱為“制造業(yè)數(shù)字化”。

（一）“制造業(yè)自動(dòng)化”的生產(chǎn)工具。在現(xiàn)今的生產(chǎn)模式下，與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化結(jié)合的是精密數(shù)控裝備。具體來說，是將數(shù)字化設(shè)計(jì)產(chǎn)生的數(shù)字化模型從電腦里導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床中，機(jī)床可以根據(jù)數(shù)字模型把一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)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(shù)字化。這樣的制造業(yè)數(shù)字化仍是傳統(tǒng)模式的制造業(yè)生產(chǎn)方式。即需要先加工零部件再進(jìn)行組裝。生產(chǎn)成本的降低建立在標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)的基礎(chǔ)上。 先進(jìn)制造業(yè)跨國公司通過零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品模塊化以及在全球構(gòu)建價(jià)值網(wǎng)絡(luò)從而降低成本，獲得競爭優(yōu)勢(shì)。

（二）“制造業(yè)數(shù)字化”的生產(chǎn)工具。在第三次工業(yè)革命的視角下，與產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化結(jié)合的是快速成型技術(shù)。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(jìn)行制造。這樣就大大降低原料用量，大幅降低生產(chǎn)成本。而且這種添加劑型制作流程對(duì)規(guī)模要求不高，無需生產(chǎn)線。特別適合個(gè)性化定制、小批量制作。 這會(huì)大大降低中小型企業(yè)和個(gè)人創(chuàng)業(yè)者的進(jìn)入門檻，生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)可以變得更靈活，更能適應(yīng)需求的變化。這就帶來了一場新的產(chǎn)業(yè)革命，生產(chǎn)將從大規(guī)模生產(chǎn)線方式再次轉(zhuǎn)化為“家庭作坊式”的生產(chǎn)，從集中生產(chǎn)轉(zhuǎn)為分散生產(chǎn)，從標(biāo)準(zhǔn)化制造轉(zhuǎn)向個(gè)性化制造。由此帶來的結(jié)果是，市場競爭結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

二、“制造業(yè)數(shù)字化”對(duì)江蘇的影響

（一）江蘇要素成本的比較優(yōu)勢(shì)可能被削弱。

長久以來，江蘇的經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要依靠參與國際分工，加入全球價(jià)值鏈，以人力資源與環(huán)境的低價(jià)提供獲得比較優(yōu)勢(shì)來吸引外資。但第三次工業(yè)革命的快速成型技術(shù)使得小規(guī)模的分散式生產(chǎn)成為制造業(yè)發(fā)展方向。大規(guī)模生產(chǎn)的比較優(yōu)勢(shì)弱化，要素成本的比較優(yōu)勢(shì)也就弱化了。

（二）外資回流可能使江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展喪失部分資本動(dòng)力。

對(duì)外資的引進(jìn)與利用是江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要?jiǎng)恿Α５S著第三次工業(yè)革命的到來，直接從事生產(chǎn)的勞動(dòng)力會(huì)不斷下降，勞動(dòng)力成本占總成本的比例會(huì)越來越小，傳統(tǒng)的以廉價(jià)勞動(dòng)力取勝的制造業(yè)將發(fā)生根本性變化。與此同時(shí)，發(fā)達(dá)國家擁有新型制造裝備技術(shù)和生產(chǎn)能力，重新獲得了在技術(shù)密集型和資本密集型方面的比較優(yōu)勢(shì)。曾經(jīng)為尋找低成本要素而從發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)出的制造業(yè)有可能重新回流，制造業(yè)重心向發(fā)達(dá)國家偏移，外資會(huì)流向發(fā)達(dá)國家，參與發(fā)達(dá)國家的“再工業(yè)化”。

（三）大型企業(yè)將面臨更大的市場轉(zhuǎn)型壓力。

第三次工業(yè)革命解決了個(gè)性化定制的技術(shù)問題。這要求生產(chǎn)者要貼近消費(fèi)市場，也使得工廠生產(chǎn)轉(zhuǎn)向個(gè)體生產(chǎn)，即創(chuàng)意設(shè)計(jì)者能夠從網(wǎng)絡(luò)上獲取產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序和模板，并借助快速成型設(shè)備，將創(chuàng)意瞬間轉(zhuǎn)化為個(gè)性化產(chǎn)品，使得創(chuàng)新者瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃煺撸圃鞓I(yè)企業(yè)的主要業(yè)務(wù)將是研發(fā)、設(shè)計(jì)、IT、物流等，主要的環(huán)節(jié)不再是傳統(tǒng)的生產(chǎn)。生產(chǎn)者賣的既是服務(wù)，又是產(chǎn)品，分工生產(chǎn)轉(zhuǎn)向融合生產(chǎn)，制造業(yè)與服務(wù)業(yè)之間關(guān)系變得越來越密切，產(chǎn)業(yè)邊界漸趨模糊。大型企業(yè)一方面失去了規(guī)模優(yōu)勢(shì)，另一方面由于結(jié)構(gòu)龐大，對(duì)市場反應(yīng)的靈敏度也比不上小型新興企業(yè)，在未來的競爭中會(huì)處于不利地位。

三、江蘇產(chǎn)業(yè)升級(jí)對(duì)策

（一）加強(qiáng)研發(fā)、大力推進(jìn)“制造業(yè)的數(shù)字化”。

新工業(yè)革命的核心是“數(shù)字化”制造，因此擁有新型制造裝備技術(shù)和生產(chǎn)能力至關(guān)重要。3D打印機(jī)現(xiàn)在的應(yīng)用范圍還不廣，并沒有進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。這是因?yàn)?D打印機(jī)技術(shù)還沒有完全成熟，只能在某些產(chǎn)業(yè)的某些領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，傳統(tǒng)的制造模式目前還是主流。但毫無疑問，3D打印機(jī)代表了未來制造業(yè)方向，江蘇一定要把握這個(gè)先機(jī)，集中精力突破制造業(yè)“數(shù)字化”的關(guān)鍵技術(shù)，如3D打印機(jī)技術(shù)、新材料技術(shù)，促使制造業(yè)從傳統(tǒng)的自動(dòng)化走向數(shù)字化。

（二）加強(qiáng)信息平臺(tái)建設(shè)。

個(gè)性化制造的要求生產(chǎn)者擁有對(duì)消費(fèi)者的快速響應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與消費(fèi)的無縫對(duì)接。因此，在制造業(yè)與服務(wù)業(yè)的邊界變的模糊，兩種產(chǎn)業(yè)開始融合的未來社會(huì)中，信息將扮演越來越重要的作用。江蘇應(yīng)該以現(xiàn)代信息技術(shù)為引領(lǐng)，建立供各類市場主體和獲取各種信息的技術(shù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息交流的暢通，適應(yīng)第三次工業(yè)革命對(duì)市場供給與需求對(duì)接的更高要求。

（三）積極開展人才儲(chǔ)備。

第三次工業(yè)革命不僅要求先進(jìn)制造技術(shù)及與其配套的研發(fā)人員能夠站在技術(shù)創(chuàng)新的前沿，而且對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場的工人提出了由簡單勞動(dòng)向技能型勞動(dòng)和知識(shí)型勞動(dòng)提升的要求。江蘇應(yīng)該適應(yīng)未來制造業(yè)對(duì)人才的新要求，加快開展有利于前沿技術(shù)突破的科研體制改革、有利于知識(shí)型員工培養(yǎng)的教育體制改革。積極打造人才高地，引進(jìn)高層次人才，培育適應(yīng)第三次工業(yè)革命需要的人力資本優(yōu)勢(shì)。

篇（10）

中圖分類號(hào)：P231.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）40-0359-02

1 數(shù)字制造的概念

1.1 數(shù)字制造的內(nèi)涵與定義

數(shù)字制造被認(rèn)為是一種可以減少生產(chǎn)時(shí)間、成本，而且可以照顧用戶的個(gè)性化需求、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加快對(duì)市場的反應(yīng)速度的技術(shù)。大的汽車和飛機(jī)生產(chǎn)商在探索利用先進(jìn)的三維虛擬軟件、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)（PLM）的數(shù)字制造，它不僅幫助制造過程的實(shí)施，也有利于在產(chǎn)品開發(fā)階段了解產(chǎn)品是否能在可承受的成本內(nèi)制造。數(shù)字制造是在計(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：（1）以CAD/CAM/CAE為主體的技術(shù)；（2）以MRP Ⅱ（Manufacturing Resources Planning，制造資源計(jì)劃）、MIS（Management Information System，管理信息系統(tǒng)）、PDM（Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）為主體的制造信息支持系統(tǒng)；（3）數(shù)字控制制造技術(shù)。數(shù)字制造技術(shù)是數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合形成的，且以制造工程科學(xué)為理論基礎(chǔ)的制造技術(shù)的重大革新，是先進(jìn)制造技術(shù)的核心。數(shù)字制造的定義，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)和功能的仿真以及原型制造，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)制造過程。也就是說，數(shù)字制造實(shí)際上就是在對(duì)制造過程進(jìn)行數(shù)字化的描述而建立起的數(shù)字空間中完成產(chǎn)品的制造過程。

1.2 幾種數(shù)字制造觀

1.2.1 以控制為中心的數(shù)字制造觀

數(shù)字制造的概念，首先來源于數(shù)字控制技術(shù)（NC或CNC）與數(shù)控機(jī)床，這是數(shù)字制造的重要的基礎(chǔ)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，先后出現(xiàn)了對(duì)多臺(tái)機(jī)床用一臺(tái)（或幾臺(tái)）計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置進(jìn)行集中控制的直接數(shù)字控制（DNC） ，可以加工一組或幾組結(jié)構(gòu)形狀和工藝特征相似的零件的柔性制造單元（FMC），以及將若干柔性制造單元或工作站連接起來實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的加工自動(dòng)化就構(gòu)成了柔性制造系統(tǒng)。以數(shù)字量實(shí)現(xiàn)加工過程的物料流、加工流和控制流的表征、存儲(chǔ)與控制，這就形成了以控制為中心的數(shù)字制造觀。

1.2.2 基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字制造觀

正如數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床一樣，CAD的產(chǎn)生和發(fā)展，為制造業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程數(shù)字化和自動(dòng)化打下了基礎(chǔ)。將CAD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)定的工序和工步的組合和排序，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（CAPP）。指出數(shù)字制造近年來還融入了CAPE（Computer Aided Production Engineering），這是一種新的計(jì)算機(jī)輔助工程環(huán)境，制造過程的環(huán)境信息可以被工程師應(yīng)用到今后的制造系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。

1.2.3 基于管理的數(shù)字制造觀

從數(shù)字制造的概念出發(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。在數(shù)字制造環(huán)境下，用戶和企業(yè)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、銷售過程中所賦予的數(shù)字信息成為主宰制造業(yè)的最活躍的驅(qū)動(dòng)因素。

另一方面，數(shù)字制造包含了以控制為中心的數(shù)字制造、以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造。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。

2 數(shù)字制造的本質(zhì)和核心問題

數(shù)字制造的本質(zhì)是制造信息的數(shù)字化，而數(shù)字化的核心則是離散化。其本質(zhì)是如何將制造的連續(xù)物理現(xiàn)象、模糊的不確定現(xiàn)象、制造過程的物理量和伴隨制造過程而出現(xiàn)和產(chǎn)生的幾何量、企業(yè)環(huán)境、個(gè)人的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和能力離散化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，即是將它們表示為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的模式。

離散化和數(shù)字化的過程，將涉及一系列理論基礎(chǔ)問題，計(jì)算制造學(xué)是最核心的理論基礎(chǔ)。這里，計(jì)算制造學(xué)就是建立各種制造計(jì)算模型，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化表征與傳遞、建模與仿真，這是計(jì)算制造學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)，也是數(shù)字制造的基礎(chǔ)和核心科學(xué)問題。

3 數(shù)字制造的建模方法

數(shù)字制造系統(tǒng)的建模對(duì)象涉及到廣義的制造過程，包括制造環(huán)境、制造行為和制造信息。數(shù)字制造系統(tǒng)的目標(biāo)，就是要在數(shù)字化的環(huán)境中完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、仿真和加工。即接到定單后，首先進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)，然后是計(jì)算機(jī)模擬或快速原型過程，直至工藝規(guī)劃過程、CAM（computer Aided Manufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造）和CAQ（Computer Aided Quality，計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理）過程，最終形成產(chǎn)品。

下面重點(diǎn)介紹這一過程中的基于物理的建模與仿真這一環(huán)節(jié)。

建模與仿真可廣泛用于產(chǎn)品開發(fā)過程，包括方案論證、設(shè)計(jì)、分析等各個(gè)階段[9]。在這個(gè)過程中，常常需要把現(xiàn)有的對(duì)象融入虛擬環(huán)境中。例如，機(jī)器人是一種綜合了機(jī)、電、液的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)仿真可以模擬系統(tǒng)的整體狀態(tài)、性能和行為。揭示機(jī)構(gòu)的合理運(yùn)動(dòng)方案及有效的控制算法，從而避免或減少機(jī)器人設(shè)計(jì)劃造以及運(yùn)行過程中的問題。目前新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造規(guī)劃越來越多地借助于計(jì)算機(jī)仿真來實(shí)現(xiàn)。

近年來，數(shù)字樣機(jī)（Digital Mock-up）技術(shù)成為產(chǎn)品開發(fā)中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。數(shù)字樣機(jī)就是把CAD基于物理的建模、仿真和產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)綜合起來，形成一個(gè)虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)人員能夠在這種環(huán)境下策劃產(chǎn)品、設(shè)計(jì)產(chǎn)品、預(yù)測產(chǎn)品的運(yùn)行性能特征以及真實(shí)工況下可能具有的響應(yīng)，從而減少設(shè)計(jì)迭代的次數(shù)，減少甚至取消制作物理原型樣機(jī)，以改善設(shè)計(jì)，有效地縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。支持產(chǎn)品開發(fā)的建模與仿真是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，需要許多單項(xiàng)技術(shù)的支持。但同時(shí)也存在許多共性問題如三維建模、約束運(yùn)動(dòng)學(xué)相動(dòng)力學(xué)分析、計(jì)算算法相求解等。在建模仿真系統(tǒng)研究與開發(fā)中，可以采用基于商品化軟件平臺(tái)二次開發(fā)的策略，把研究集中在可制造性分析和產(chǎn)品物理性能建模等方面。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，數(shù)字樣機(jī)可根據(jù)需要隨時(shí)改變，以滿足測試與評(píng)估的需要。數(shù)字樣機(jī)為面向技術(shù)要求、制造性能、可維護(hù)性的設(shè)計(jì)提供了集成可視化、虛擬環(huán)境和虛擬原型技術(shù)的計(jì)算平臺(tái)。

4 數(shù)字制造應(yīng)用實(shí)例

4.1 需求分析

平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副（簡稱平面二包蝸桿副）有著優(yōu)良的傳動(dòng)性能，但這些優(yōu)良性能必須以較高的制造精度、安裝精度來保證。長期以來，平面二包蝸桿副都采用對(duì)偶范成法加工，這種加工方法由于工藝復(fù)雜，難以解決精度差的痼疾，且制造成本高、使用壽命短，這限制了平面二包蝸桿副的推廣普及。在數(shù)字化時(shí)代，必須應(yīng)用全新的數(shù)字制造模式來解決平面二包蝸桿副制造的瓶頸。在此模式下，只有在保證最優(yōu)設(shè)計(jì)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的制造技術(shù)才有可能完成最優(yōu)的實(shí)體型面加工。

4.2 數(shù)字制造方案

制造信息是貫穿制造全過程的精髓，制造信息的產(chǎn)生、處理、傳遞和應(yīng)用是決定產(chǎn)品制造敏捷性、精確性、經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素。在信息驅(qū)動(dòng)型制造業(yè)中，制造信息的數(shù)字化是數(shù)字制造的前提條件。平面二包蝸桿副的制造信息數(shù)字化應(yīng)包括兩方面內(nèi)容：①蝸桿副實(shí)體的三維數(shù)字化建模；②數(shù)字化制造工藝規(guī)劃。數(shù)控加工是數(shù)字制造的最終目標(biāo)。在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下，平面二包蝸桿副必須使用專用機(jī)床加工，這是制造成本高的根本原因。在數(shù)字制造模式下，只要獲得蝸桿副型面的精確數(shù)學(xué)模型，就可使用通用數(shù)控機(jī)床對(duì)不同模數(shù)、不同中心距的蝸桿副進(jìn)行統(tǒng)一加工。具體的實(shí)施方案如下。

4.2.1 平面二包蝸桿副的數(shù)字化造型

平面二包蝸桿副蝸輪齒面形狀復(fù)雜，用虛擬加工的造型方法雖然可以獲得蝸輪齒面，但往往精度不高。NURBS方法具有表示與設(shè)計(jì)自由型曲線曲面的強(qiáng)大功能，是形狀數(shù)學(xué)描述的主流方法之一。由于蝸桿副嚙合型面理論接觸線方程已獲得嚴(yán)格數(shù)學(xué)推導(dǎo)，因而嚙合型面的造型可以認(rèn)為是已知數(shù)學(xué)模型的自由曲面造型。在進(jìn)行蝸輪真實(shí)齒面的造型時(shí)，可基于經(jīng)典的齒面嚙合理論，針對(duì)真實(shí)齒面嚙合分析的特點(diǎn)，由NURBS齒面上的拓?fù)潆x散數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)造齒面曲線，再由齒面曲線構(gòu)造插值曲面，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化NURBS自由曲線曲面理論與經(jīng)典嚙合理論的有機(jī)結(jié)合，在此基礎(chǔ)上建立面向幾何又有嚴(yán)格數(shù)學(xué)支持的蝸輪齒面數(shù)學(xué)模型。

在完成嚙合型面造型之后，整個(gè)型面可以用統(tǒng)一的參數(shù)方程加以描述。利用這個(gè)參數(shù)方程可以計(jì)算齒面上任意點(diǎn)處的型值，并以此構(gòu)成嚙合型面關(guān)系數(shù)據(jù)庫，這就為數(shù)控加工提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4.2.2 平面二包蝸桿副數(shù)字化工藝規(guī)劃

平面二包蝸桿副在數(shù)控加工環(huán)境下的工藝過程包括毛坯的選擇、各表面最終加工方法的確定、制訂工藝路線、工序設(shè)計(jì)等步驟。針對(duì)平面二包蝸桿副這種目標(biāo)明確的產(chǎn)品，使用基于成組技術(shù)（GT）的派生式工藝生成系統(tǒng)。

接下來是對(duì)平面二包蝸桿副的數(shù)控加工，采用數(shù)控車床、磨床加工蝸桿，蝸輪齒面直接采用多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床直接控制球頭銑刀加工出近似蝸輪齒面。在平面二包蝸桿副的誤差檢測階段可采用全數(shù)字檢測：用三坐標(biāo)測量儀掃描蝸桿副實(shí)際齒面，將測量數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)；然后，基于測量數(shù)據(jù)進(jìn)行蝸桿副實(shí)體的計(jì)算機(jī)重構(gòu)；最后，將重構(gòu)型面與計(jì)算機(jī)仿真理論型面進(jìn)行比較，可獲得實(shí)際加工誤差。

5 結(jié)語

制造信息的數(shù)字化是數(shù)字制造的本質(zhì)和前提。本文以在傳統(tǒng)模式下設(shè)計(jì)、加工復(fù)雜，難以適應(yīng)市場快速多變要求的平面二包蝸桿副為例，將平面二包蝸桿副的制造信息數(shù)字化――包括建立其實(shí)體嚙合型面關(guān)系數(shù)據(jù)庫和基于成組技術(shù)（GT）派生數(shù)字化工藝規(guī)劃。采用數(shù)字制造技術(shù)可以提高對(duì)市場反應(yīng)的速度，滿足個(gè)性化的需求。

篇（11）

計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面滲透到機(jī)械領(lǐng)域，學(xué)生熟練掌握和應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)已成為其必備的基本技能，企業(yè)在招聘中也將這項(xiàng)能力作為重要考核指標(biāo)之一。為適應(yīng)這種快速發(fā)展的新形勢(shì)，滿足社會(huì)的迫切需求，研究和探索如何培養(yǎng)掌握和應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的優(yōu)秀畢業(yè)生具有重要意義。通過廣泛調(diào)研和細(xì)致分析，結(jié)合我校機(jī)械專業(yè)實(shí)際情況，提出了以典型數(shù)字化設(shè)計(jì)、分析、制造技術(shù)工程軟件應(yīng)用為主線，以實(shí)踐教學(xué)基地和工程訓(xùn)練中心為載體，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力為目標(biāo)，構(gòu)建了貫穿于機(jī)械專業(yè)培養(yǎng)過程始終的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)培養(yǎng)體系。

一、教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容的改革

在保持專業(yè)原有優(yōu)勢(shì)和特色的基礎(chǔ)上，著重對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)等進(jìn)行改革與創(chuàng)新，形成了一套完整的提高學(xué)生數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)能力的教學(xué)體系。

（一）工程制圖類教學(xué)與實(shí)踐

工程制圖類是學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)械、了解機(jī)械的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，開設(shè)了機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)繪圖、三維設(shè)計(jì)等制圖類課程，在教學(xué)中注重各門課程之間的融會(huì)貫通。計(jì)算機(jī)繪圖將制圖基本知識(shí)、視圖表達(dá)方法、零部件繪制、裝配關(guān)系等用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，提高了效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，加深了對(duì)機(jī)械制圖的理解和掌握。在三維設(shè)計(jì)中，通過建立三維實(shí)體模型、動(dòng)態(tài)仿真，使學(xué)生容易理解，更容易激發(fā)其空間想象力和創(chuàng)新熱情。

（二）工程力學(xué)類教學(xué)與實(shí)踐

開設(shè)了機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析（如ADAMS）和有限元分析（如ANSYS）等分析課，增強(qiáng)工程力學(xué)類課程的直觀性。如將剛體的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析，變成動(dòng)態(tài)的曲線或動(dòng)畫等輸出形式，將構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變分析等，變成動(dòng)態(tài)的顏色改變、形狀改變以及數(shù)據(jù)改變，形象直觀，印象深刻。

（三）機(jī)械基礎(chǔ)類教學(xué)與實(shí)踐

機(jī)械基礎(chǔ)類包括完整的機(jī)器設(shè)計(jì)過程―運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和工作能力設(shè)計(jì)。利用ADAMS等可以根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸建模，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析，為工作能力設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。利用ANSYS等進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變以及應(yīng)力集中問題的仿真分析，加深學(xué)生對(duì)傳動(dòng)方案、結(jié)構(gòu)尺寸和選用原則的理解。

（四）機(jī)制基礎(chǔ)類教學(xué)與實(shí)踐

機(jī)制基礎(chǔ)類教學(xué)的一個(gè)主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的工藝設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)的能力。針對(duì)工程實(shí)際中的一個(gè)具有典型特征的機(jī)械產(chǎn)品零件，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)要求以及現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)條件，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)。利用數(shù)字化設(shè)計(jì)表達(dá)夾具零件和裝配體，并驗(yàn)證其設(shè)計(jì)結(jié)果。

（五）數(shù)控技術(shù)類教學(xué)與實(shí)踐

針對(duì)工程實(shí)際中的典型加工對(duì)象，利用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)首先進(jìn)行建模、編程，生成加工軌跡，仿真加工及檢驗(yàn)，后置處理，最終生成數(shù)控G代碼。通過串行通訊或網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與數(shù)控機(jī)床之間通訊，將編制好的數(shù)控G代碼下載到數(shù)控設(shè)備中，從而進(jìn)行實(shí)際加工。從對(duì)象建模、刀具選擇、工藝規(guī)劃、代碼生成、實(shí)際加工、加工效率檢驗(yàn)等多方面培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)制造綜合能力。

（六）現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法類教學(xué)與實(shí)踐

反求工程是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法之一。其利用三維激光掃描儀無接觸地掃描被測對(duì)象表面輪廓，獲得幾何數(shù)據(jù)，構(gòu)建曲面數(shù)字化模型，經(jīng)過后置處理，生成RP需要的模型截面輪廓數(shù)據(jù)或NC代碼，最終復(fù)制出原型或加工出實(shí)物。反求工程實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品原型、產(chǎn)品設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制造的數(shù)字化，達(dá)到了對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合應(yīng)用訓(xùn)練的目的。

二、工程訓(xùn)練體系和內(nèi)容的改革

工程訓(xùn)練的基本指導(dǎo)思想是四年不斷線，分階段、分內(nèi)容、分層次系統(tǒng)地進(jìn)行訓(xùn)練和培養(yǎng)。

（一）機(jī)械基礎(chǔ)認(rèn)知實(shí)習(xí)

對(duì)于剛?cè)胄５膶W(xué)生，進(jìn)行包括傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)字化設(shè)計(jì)、常規(guī)制造技術(shù)以及數(shù)控制造技術(shù)等在內(nèi)的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造方法的參觀演示，使學(xué)生對(duì)主要的設(shè)計(jì)方法、制造技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方式有一定的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)熱情和對(duì)專業(yè)的熱愛。

（二）機(jī)械基礎(chǔ)技能訓(xùn)練

進(jìn)行全面的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。絕大部分時(shí)間是用于車削、銑削、磨削、鉗工、焊接、鑄造、鍛壓、沖壓、剪切等傳統(tǒng)制造技術(shù)訓(xùn)練。同時(shí)，也進(jìn)行簡單典型零件二維、三維設(shè)計(jì)、讀圖能力訓(xùn)練以及基本的數(shù)控加工技術(shù)訓(xùn)練。

（三）數(shù)控技術(shù)訓(xùn)練

學(xué)生使用數(shù)字化設(shè)計(jì)制造手段進(jìn)行典型零件的設(shè)計(jì)和數(shù)控編程，并在數(shù)控機(jī)床上完成零件的加工，突出了數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造二者的有機(jī)融合。

（四）特種加工訓(xùn)練

訓(xùn)練學(xué)生掌握和使用多種與特種加工有關(guān)的設(shè)計(jì)、加工軟件，掌握特種加工方法。加入這些訓(xùn)練內(nèi)容，可使訓(xùn)練內(nèi)容更加全面、生動(dòng)、豐富。

三、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式第二課堂創(chuàng)新與實(shí)踐能力培養(yǎng)

項(xiàng)目實(shí)踐過程與聽課不同，是一個(gè)主動(dòng)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷。項(xiàng)目課題主要來源于三個(gè)方面：一是學(xué)生自主命題，就是學(xué)生將在生活實(shí)際中遇到的困難、問題，進(jìn)行提煉、分析、總結(jié)，提出有創(chuàng)造性價(jià)值的課題，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。二是有主題的實(shí)踐活動(dòng)，例如根據(jù)各種學(xué)科競賽的主題要求，組織學(xué)生開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐，選拔優(yōu)秀的創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品參加競賽，這有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。三是教師提供項(xiàng)目課題，教師可以根據(jù)自己的科研課題為學(xué)生提供創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目。在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，從設(shè)計(jì)構(gòu)思、具體設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、裝配調(diào)試以及產(chǎn)品商業(yè)化等全過程都需要學(xué)生付諸實(shí)踐。數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造手段為項(xiàng)目課題的順利實(shí)施起到重要作用。

四、結(jié)語

以數(shù)字化設(shè)計(jì)制造能力培養(yǎng)為切入點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)改革，促進(jìn)了人才培養(yǎng)模式的不斷完善。通過實(shí)踐，該方法行之有效。不但使學(xué)生在空間思維能力、圖形表達(dá)能力、常規(guī)工程設(shè)計(jì)制造能力得到培養(yǎng)和提高，而且其創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、先進(jìn)制造能力以及工程實(shí)踐能力也得到培養(yǎng)和訓(xùn)練，適應(yīng)了知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的需求。

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