数字化制造技术与产品

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数字化制造技术与产品
   一、技术概述
% P9 Q$ z/ C2 Z- w5 a. E) L  数字化技术是以数字电子计算机硬软件、周边设备、协议和网络为基础的信息离散化表述、定量、感知、传递、存贮、处理、控制、联网的集成技术。其用于制造业可包括数字化制造技术与数字化产品两部分。将数字化技术用于支持产品全生命周期的制造活动和企业的全局优化运作就是数字化制造技术；将数字化技术注入工业产品就形成了数字化产品
  二、现状及国内外发展趋势
0 d4 `; B+ V( w 1．技术发展趋势
    本世纪40年代末数字计算机诞生，不久就被试用于控制加工机床，其特点是把过去利用人工、行程开关或模板产生的加工信息数字化，并用以控制机床的加工运动，这就是数字控制机床。尽管这远不是数字化制造，但它却是数字化制造的一个十分重要的基础。历经半个世纪的发展和应用，数控机床的拥有量及其年产量已经成为一个国家制造能力的重要标志。
    随着计算机和网络技术的发展，使得基于多媒体计算机系统和通信网络的数字化制造技术为现代制造系统的并行作业、分布式运行、虚拟协作、远程操作与监视等提供了可能。
% E/ J/ T- J7 B+ L3 H1 F    数字化制造技术与产品的发展趋势：
8 r' t! ]! _$ b  Q: _4 a" R3 L8 g0 {    （1）制造信息的数字化，将实现CAD／CAPP／CAM／CAE的一体化，使产品向无图纸制造方向发展。如产品CAD数据经过校核，直接传送给数控机床完成加工就是一例。
    （2）通过局域网实现企业内部并行工程，通过Internet建立跨地区的虚拟企业，实现资源共享，优化配置，使制造业向互联网辅助制造方向发展。
, ]( x4 [. a; R: `( P7 v    （3）将数字化技术注入传统产品，开发新产品，无论从工业装备和人民生活需求都是社会发展的趋势。
    2．国内外现状
3 U5 `0 x7 ~$ G. N6 i    目前在工业发达国家，数字化制造技术与产品已经成为提高企业和产品竞争力的重要手段。近半个世纪，特别是近30年来，随着信息技术的迅速发展，信息技术与制造技术相融合，使制造日益走向数字化，制造技术发展日益加快。在发达国家的大型企业中，已开始实现无图纸生产，广泛使用CAD／CAM，实现100％数字化设计。制造过程技术在快速成型、并联机构机床、机器人化机床、多功能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机、软件补偿精度等单元技术方面先后有所突破，为数字化制造技术向纵深发展创造了条件。
    数字化制造技术在我国有了一定发展，如数控技术、制造信息支持系统以及CAD／CAM／CAPP／CAE／NET为主体的技术等在我国已有不同程度的发展。CAD技术在“九五”期间，特别是实施“CAD应用工程”后，我国大量的骨干企业都不同程度地采用了CAD技术，使我国的设计自动化水平产生了质的飞跃。
6 Y, F2 l3 I. I4 l! K    MRPII和ERP已在国内企业中得到部分应用，并取得一定的效果；制造业基础技术信息支持系统以机械工业共性技术数据库作为信息资源，目前已提供单机使用服务。随着计算机网络技术和信息技术的发展，该数据库的应用将步入网络化、集成化，其功能也将从数据查询进一步上升为决策支持；现场总线技术，我国制造企业车间生产过程自动化与工业发达国家的差距很大，这是我国制造企业面临的严重问题。
    在数控技术方面我国“八五”开发了具有自主版权的四种数控系统，在数控机床设计与制造中，已开始采用模块化技术，对数控切削加工中的工艺参数、工具系统的优化控制都进行过研究，为发展智能化控制奠定了基础。
" }& g# A/ A# g# D# X  B! ^+ J    在我国有些数字化产品已应用于生产生活等各个领域，如数字化显示仪表、数字化断层分析仪、CT等。
9 Q3 v' ~/ A+ K- F4 \  T# y    3．国内研究基础
' f7 }/ ]( B  J2 s    我国在数字化制造技术和产品方面有一定的基础，CAD和数控装备是数字化制造的上下游基础技术，对于数控装备，我国已有40年研究、开发和应用的历史，数控机床拥有率目前已达3％；在CAD技术方面，我国工程设计单位CAD普及率已达到80％，机械行业骨干CAD普及率已达到30％；Chinanet网络已于1994年在我国建成。全国40多万个制造企业在走向市场、参与竞争的过程中，对数字化制造技术的需求日益迫切。我国已有研究所、企业开发数字化产品，有的数字化产品已走向市场，这些都为数字化制造技术和产品在我国的进一步发展奠定了基础
$ k6 D& [9 {4 Q" L4 C/ {   三、“十五”目标及主要研究内容
    1．目标
    （1）突破数字化制造的关键技术，建立若干数字化制造示范点。
$ Y$ Q/ {9 Q  Y0 D    （2）开发一批数字化产品，实现批量生产。
* E& q* V4 j% w7 D, S    重点是数控系统与数控机床、数字化仪表、数字化医疗设备、CAD／CAE／CAPP／CAM软件等。
* G  g% E+ {8 J: _8 B; ]    2．主要研究内容
    （1）数控技术及数控机床
" Q6 \$ Z: w  E6 n. G1 G5 J. o' y    数控技术重点发展：
: g! {0 X1 b' ~4 V5 I: H+ E' ?  B1 {    新一代开放式数控系统；新一代智能化的数控系统；新一代主轴和伺服驱动装置；高效数控装备。
    数控机床发展重点：
    新一代“开放式”、“智能化”的数控车床、数控铣床（包括加工中心）及数控电加工机床系列产品；机械加工的柔性自动化理论及方法研究。
& o! R3 A9 x9 O: p; A+ U    （2）CAD／CAE／CAPP／CAM／NET集成技术
2 \6 L# h! F8 Q. U& X' M0 e    研究计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺过程规程（CAPP）和计算机辅助制造（CAM）等设计自动化技术和网络技术，在综合自动化概念框架下将CAD／CAE／CAPP／CAM／NET的应用集成，将其各种功能有机地结合起来，统一组织和管理有关信息提取、交换、共享。
    （3）以MRP、ERP、PDM为主体的制造信息支持系统
) _$ X2 S- p: x/ w    MRP／ERP：开发面向国际市场竞争和企业改制后所需要的新一代管理信息系统软件，继续保持易于国情化、厂情化的国产软件发展势头，不断扩大市场份额。
) O$ q' O" `$ T( F. Z    PDM技术：研究PDM总体技术、数据库技术、WEB技术、面向对象技术、数据安全和监控技术、应用集成技术、配置管理技术；在研究上述技术基础上组织协作攻关，开发具有我国自主版权的PDM系统软件，并在机械行业企业推广应用。
    （4）计算机辅助后勤支持系统（CALS）
5 [: s/ l! k) w4 Z- h+ e    CALS基础结构和支撑环境技术的研究；物流技术的研究；与CALS相关的STEP等标准化技术研究与应用；适合中国制造企业的基于CALS的经营管理模式和集成框架研究；在相关的科研院所建立一个类似CALS的资源共享中心，并成立相应组织，通过网络为企业服务；通过示范性研究CALS应用工程的实施。
    （5）现场总线技术
    符合国际流行的现场总线工业数字通讯协议的通讯模板设计、生产技术及防爆、可靠性一致性测试技术研究；符合制造业自动化现场总线标准的产品开发；现场总线产品的开发工具、系统软硬件开发；产品互换性、互操作性技术及认证技术与工具方法的研究；基于现场总线的、面向行业的、现场级与车间级自动化系统的研究；集成技术研究。
! E) z) t  {6 x( J8 ^3 A* ^0 R    （6）数字化仪表
. w, q) e: h0 }9 K/ o    自动化仪表（高精度、高可靠性自动化仪表和现场总线智能仪表及控制系统）的开发；总线式自动测试系统软件及基本模件开发；自调零、自校正、自诊断的数字化科学仪器（分析仪器、大地测量仪器、试验机）的开发；数字照相机、数字打印机、数字IC卡等文化办公设备开发。
    （7）数字化医疗设备
4 _; X* T" O0 [$ _0 n$ \    重点研究开发影像设备系统：医用X线诊断装置、医用超声诊断装备、计算机断层扫描装置（CT）、磁共振成像装置等医疗设备；各类医用电生理诊断设备；临床检验分析设备