數字化制造技術精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇數字化制造技術，期待它們能激發您的靈感。

篇1

【關鍵詞】數字化；先進制造；機械；信息化

【Abstract】This paper presents the key feature of advanced manufacturing technology. The relationship of advanced manufacturing technology and digital technology were discussed. The status and development of the digital technology and advanced manufacturing technology were analyzed. Pointing out that digital manufacturing is the core technology of the advanced manufacturing technology. Several key technologies in the digital manufacturing system were specifically discussed.

【Keywords】Digital technology； Advanced Manufactories Technology； Mechanical Manufacture； Informatization

1 先進制造技術的含義

先進制造技術AMT（Advanced Manufactories Technology）是指以提高制造企業綜合效益為目的，綜合利用信息、能源、環保等高新技術以及現代系統管理技術，對傳統制造過程中及產品的整個壽命周期中的使用、維護、回收、利用等有關環節進行研究并發行的所有適用技術的總稱[1-2]。

相對傳統制造技術，數字化制造技術是一項融合數字化技術和制造技術，且以制造工程科學為理論基礎的重大的制造技術革新，是先進制造技術的核心。數字化先進制造是在計算機和網絡技術與制造技術的不斷融合、發展和廣泛應用的基礎上誕生的。它是對制造過程進行數字化的描述，將制造信息采用數字化的表征、存儲、處理、傳遞和加工，從而在數字空間中完成產品的制造過程[3-6]。

2 數字化是先進制造技術的基礎

2.1 先進制造技術的基本特征

先進制造技術包括以下五個基本特征。

（1）先進性。制造工藝作為先進制造技術的基礎，必須是經過優化的先進工藝。先進制造技術的基礎必須是優質、高效、低耗、清潔工藝，它從傳統制造工藝發展起來，并與新技術實現了局部或系統集成。

（2）通用性。先進制造技術不是單獨分割在制造過程的某一環節，它覆蓋了產品設計、生產設備、加工制造、銷售使用、維修服務，甚至回收整個過程。

（3）系統性。隨著微電子、信息技術的引入，先進制造技術的駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調整的信息流動過程。先進制造技術是可以駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。

（4）集成性。先進制造技術由于專業、學科間的不斷滲透、交叉、融合，界限逐漸淡化甚至消失，技術趨于系統化、集成化，已發展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術為一體的新興交叉學科。

（5）技術與管理的更緊密結合。對市場變化做出更敏捷的反應及對最佳技術經濟效益的追求，使先進制造技術十分重視生產過程組織管理體制的合理化和最佳化。

2.2 基于數字化的先進制造技術

數字化制造技術符合先進制造技術的上述五個基本特征。先進制造技術時代是數字化信息的時代，數字化技術是數字的生產、采集、存貯、變換、傳遞、處理及廣泛利用的新興科技領域。制造業從50年代數控機床的發明，標志著機械制造業向著數字化走出了第一步，隨后制造信息化沿著三個方面推進，一是現場生產方面，如：NC/CNC/DNC/PLC/FMS/AC等；二是產品和工藝設計方面，如APT/CAD/CAM/CAE等；三是生產管理和集成方面，如MRP/PDM/ERP/CIMS等。可以說信息技術改變了當代制造業的面貌。

3 數字化是先進制造技術發展的核心

3.1 數字化先進制造的核心技術

數字化是先進制造技術的核心，它是在計算機和網絡技術與制造技術的不斷融合、發展和廣泛應用的基礎上誕生的。數字化先進制造主要包括以下幾個核心技術[4，6]：

（1）制造過程的建模與仿真。制造過程的建模與仿真是在一臺計算機上用解析或數值的方法表達或建模制造過程，建模通常基于制造工藝本身的物理和化學知識，并為實驗所驗證。

（2）網絡化敏捷設計與制造。利用快速發展的網絡技術，改善企業對市場的響應性。我國企業向國際接軌就必須在此領域開展研究，盡快掌握并趕上國外先進水平。

（3）虛擬產品開發。虛擬產品開發有四個核心要素：數字化產品和過程模型、產品信息管理、高性能計算與通訊和組織、管理的改變。

3.2 數字化對先進制造技術的實現

（1）數字制造的全球實現―網絡制造。隨著數字化技術、計算機網絡技術及交通運輸事業的迅速發展，這些企業可利用協同工作技術，在一定的時間、一定的空間內，利用計算機網絡，小組成員共享通過數字網絡在企業內部傳遞的知識與信息。

（2）數字制造的動態聯盟―敏捷制造。為實現高增值、高產品質量及優質服務，只有借助于高性能計算機和高速網絡，在數字化環境中，充分利用其他企業制造過程的信息流和數據庫等有用的數字化資源，才能對變化市場做出快速的響應。對于某些產品一個企業不可能快速、經濟地獨立開發和制造其全部，必須根據任務，由一個公司的某些部門或不同公司按資源、技術和人員的最優配置。于是，一種以數字制造為平臺的先進制造技術即數字制造的動態聯盟―敏捷制造嶄露頭角。

（3）數字制造的計算機實現―虛擬制造。數字化表征與傳遞、建模與仿真是數字制造的核心科學問題。這種能實現制造形狀與過程的數字化表征、非符號化制造知識的表征、制造信息的可靠獲取及其傳遞的、由整個制造信息形成的數字空間，為計算機和計算機網絡的應用提供了用武之地。

（4）數字制造的快速實現―快速原型制造。制造業面臨兩個重要的挑戰：一是要大大減少開發時間，二是產品的個性化。雖然計算機輔助設計和制造（CAD和CAM）已在很大程度上改善了傳統的產品設計和制造方法，但在計算機輔助設計和計算機輔助制造集成實踐過程中仍有許多障礙。

虛擬制造技術在計算機上實現了產品實際的制造過程，對縮短產品開發的周期、減少開發費用、提高市場競爭能力做出了重大貢獻。通過長期的探索與實踐，催生了制造技術上的又一次新的變革―快速成型制造技術。

（5）數字制造的環保化實現―綠色設計與制造。制造業為人類的繁榮昌盛做出了巨大貢獻的同時，每年產生了近55億噸的無害廢品和7億噸的有害廢品。因此，為了有效地保護環境，一定要在制造的各個階段進行污染控制。有必要使用能在各個階段評估環境被影響的后果的工具和方法學來支持設計和制造，一種具有意識的先進制造技術―綠色設計與制造ECD&M （EnvironmentallyConscious Design and Manufacturing ）。

4 數字化是先進制造技術發展的未來

目前，計算機和網絡已成為制造業企業的基礎環境和重要手段，目前世界500強企業無一例外地建立了內部網。制造業在知識經濟到來時呈現明顯的信息化趨勢，可以說信息技術在促進當代制造業發展過程中的作用是第一位的，信息技術將在更深層次上滲透和改造傳統制造業。

當前，數字化制造正在深入發展，其主要趨勢呈以下四點：

（1）由二維向三維的轉變―形成以MBD/MBI（Model Based Definition，MBD 基于模型的定義/Model-BasedInstructions，MBI基于模型的作業指導書）為核心的設計與制造。MBD是用集成的三維實體模型來完整的表達產品生命周期各階段的產品定義技術標準，為設計人員服務，解決的是要制造什么的問題；MBI是以三維模型表達的車間工作規范和方法，為加工、裝配、檢測人員服務，解決的是怎么制造的問題。MBD/MBI技術將使工程技術人員從繁瑣的二維圖紙和表格文化中解放出來，可將更多精力轉移到需求分析和產品創新研發上。

（2）真正并行和協同的實現-數字化制造中的直觀可視化工作環境以及建模和仿真技術，為并行和協同工作提供了友好的協同工作環境及有效的實驗驗證手段和評估優化工具。數字化制造是制造業信息化發展的新階段，也是目前制造業的重要發展方向，如精密化、智能化、網絡化、極端化等，無一不與數字化制造技術的發展密切相關。

（3）數字化裝配與維修的應用―裝配是產品生命周期中的重要環節。虛擬現實技術（VR， Virtual Reality）的發展為解決裝配序列規劃和裝配性能仿真提供新的思路和方法，虛擬裝配技術可在無物理樣機的情況下對產品可裝配性、可拆卸性、可維修性和裝配過程中的裝配精度、裝配性能等進行分析、預測和驗證，并支持面向生產現場的裝配工藝過程的動態仿真、規劃與優化。目前虛擬裝配技術已從簡單的幾何裝配正朝著考慮精度、物性、過程、環境等多方面因素的裝配技術方向發展，這是推進虛擬裝配技術實用化發展的重要一步。

（4）數字化車間與數字化工廠―數字化工廠是數字化制造技術在車間和和工廠集成應用和高效運營的全新生產模式。它在三維工藝過程、工藝裝備、生產線布局和生產管理綜合優化和集成的基礎上，實現產品在工廠、車間和生產線上由設計到制造的數字化執行、管理和控制問題，是實現企業挖潛和增效的最有效形式。目前，生產線建模仿真技術和車間布局規劃已日益受到重視，它為高效物流實施以及精益生產、可重構制造、單元化制造等先進制造模式提供科學分析工具，尤其對多品種、變批量和混線生產等復雜生產模式具有重要指導意義。

5 結束語

先進制造技術是改造傳統制造業的有效手段，為了有效地在我國利用先進制造技術改造傳統制造業，需要明確研究、開發和應用先進制造技術的重點。綜觀以上先進制造技術的現狀和發展，可以看出數字制造實為先進制造技術的核心技術，是實施其他先進制造技術的平臺。

數字化先進制造技術是席卷全球的數字化浪潮中的重要一環，其本質是支持數字化或信息化制造業的技術。充分運用當代數字化技術，大力發展數字化先進制造技術符合本世紀制造業的發展趨勢。

【參考文獻】

[1]楊叔子，吳波，李斌. 再論先進制造技術及其發展趨勢[J].機械工程學報，2006，42（1）：5-8.

[2]江征風，吳華春.以數字制造為基礎的先進制造技術[J].組合機床與自動化加工技術，2005，6：5-7.

[3]張訓杰，童偉國，陳林靜，胡金澤.先進制造技術與數字化制造[J].裝備制造技術，2007，11：106-107.

[4]張伯鵬.數字化制造是先進制造技術的核心技術[J].制造業自動化，2000，22（2）：1-9.

篇2

關鍵詞：數字化；制造技術；汽車；質量管理

1數字化制造技術的內容

通常情況下，認為數字化制造技術的技術基礎是計算機的虛擬制造，利用虛擬的功能，在沒有制作樣品的情況下，對產品的設計、制造、安裝、質量檢測等階段進行模擬，降低產品從設計到制造之間的不確定性[1]。在計算機的模擬技術中，生產制造的過程在數字空間壓縮和提前，并得到檢驗，能夠提前發現在實際的生產制造中可能會出現的問題，并及時改善，使實際的生產過程和生產系統得到優化，在節約研發費用和研發時間的基礎上提高設計的成功率。

2數字化制造技術的具體工作流程

數字化工廠系統是數字化制造技術在工藝領域的綜合運用，也為汽車的供應商和制造商提供一個共享工藝信息的開放平臺，企業在這個平臺上能夠實現制造各個流程的模擬，并且共享制造的信息，順利制造產品。數字化制造技術的具體流程包括：①從設計部門獲取產品（汽車）的數據；②從工裝工具和汽車生產部門獲得資源數據；③對制造工藝進行規劃；④對制造工藝進行驗證和仿真；⑤客戶化輸出。

3數字化制造技術在汽車制造中的實踐

數字化制造技術從汽車的開發到質量檢測都能夠模擬，能夠大幅度提高汽車的開發質量，因而得到在汽車制造中得到應用普及。數字化制造技術在汽車制造流程中的應用包括了質量管理、沖壓、白車身、涂裝、總裝、動力總成。1）在沖壓中的應用。仿真沖壓生產線能夠分析動態力、材料流，檢查模具干涉，從而對汽車的設計加以驗證。其主要優點是：利用3D在設計階段就能夠更好地溝通，檢查早期設計錯誤、優化運動學、工藝設計同步進行、降低工作時間。2）在白車身中的應用。汽車制造中白車身的制造主要是焊裝，通過自動分配焊點、自動選擇焊槍、可達性分析、離線編程等工具的使用，優化管理白車身的工藝流程（設計、仿真、優化、方案驗證），并將白車身制造過程中的信息及時更新、共享，加強生產線供應商和主機廠的交流合作。3）在涂裝中的應用。仿真涂裝生產線，利用可達性分析、離線編程、標準工序等工具動態分析涂裝流程，并對多種概率分布，比如正態、經驗分布做統計分析，輸出相關的統計分析圖，利用這些分析圖優化設計方案。4）在總裝中的應用。數字制造技術在總裝生產線上主要是對生產工藝進行規劃，包括定義裝配操作和裝配次序，分配需要裝配的零部件。在總裝中可以利用的技術有三維仿真分析、靜動態干涉分析、裝配間隙分析、支持生產裝配分析、工具可達性分析、裝配可視性分析等等，利用仿真人工裝配操作優化操作的場地和裝配循環的時間，并且制定方案設計和排產計劃[2]。5）質量管理。利用數字制造技術對汽車制造的質量進行管理，在設計上優化公差和裝配方案，并以定義的質量特征為依據；在離線的狀態下生產測量程序，供數控機床或者是坐標測量機使用。對比CAD模型的尺寸信息，分析和優化汽車的質量控制。

4數字化制造技術在汽車質量管理中的應用

車身的質量是汽車質量控制的重點內容，其中包括了鈑金連接強度、內外觀性能、裝配難易性等，而這些又都和制造的精度有著密切關系[3]。控制汽車制造精度技術控制汽車各種尺寸，因此需要控制和管理尺寸偏差。汽車的機構比較復雜，一般只看車身裝配就包括了四百個左右薄板沖壓零件、一百個左右裝配站、兩百個左右夾具和四五千個焊點，還包括內外飾件，過多的零件會積累尺寸偏差，必須在汽車質量控制的全過程對尺寸偏差實施管控。1）設計階段。在數字化制造技術中有一種叫做產品保質設計的設計方法，利用仿真分析工具模擬原型，并將后續的制造問題也考慮在設計當中，優化設計方案和設計工藝。在設計中利用的仿真分析工具是3D尺寸鏈和仿真產品，在其制造和裝配的過程中對產品的尺寸偏差進行預測，并分析導致偏差的原因，判斷設計的尺寸能不能夠達到要求，如果不能達到要求，就會給出整改方案。2）制造階段。在加工制造汽車的過程中，對質量進行控制的是CMM和CNC，CMM是指數字化的設置、仿真與模擬三坐標測量儀，而CNC是指數控加工設備，利用這兩個設備做到制造階段的離線編程和在線監測。3）汽車生產階段。跟蹤、分析和從工廠各類測量設備中獲取的生產質量信息，利用對數據的深度關聯分析找出能夠解決問題的方案，在降低成本的同時提高汽車的質量和生產效率。

5結束語

在汽車質量管理中，數字化制造技術是未來汽車行業會普遍應用的技術，也是汽車行業在市場競爭和科技發展下的必然選擇。只有融合了高科技技術的汽車制造，才能夠滿足人們對汽車質量的要求，保持汽車行業的健康可持續發展。

參考文獻：

[1]黃川.全面質量管理方法在汽車制造業的運用——以江鈴汽車全面質量管理運用為例[J].南方農機,2014(6):9-11.

[2]周會霞,孫會玲.汽車質量管理中數字化制造技術的實踐[J].科研,2016(8):82.

篇3

關鍵詞：數字化；人機協同；加工；制造；通信

一、數字化技術與自然人結合

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

二、數字化人的特點

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

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

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

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

三、以數字化設備為主導的人機協同制造

1.運行模式

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

2.以數字化設備人機協同制造的特點

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

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

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

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

參考文獻：

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

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關鍵詞：項目型制造業；數字化項目制造；大規模定制

一、引言

當前中國項目型制造業發展勢頭迅猛，主要得益于兩大原因。一是中國城鎮化進程的加快，目前中國的城鎮化率已從2000年的36.2%提高到了47.6%，但是和國際平均65%的水平還有較大差距，和發達國家70%～80%的城鎮化率差距更大，所以未來20年加快推進城鎮化將成為項目型制造行業的主戰場。其次是國家對基礎設施建設的投入的加大，2009年在電力、交通、水利等基礎設施建設的拉動下建設規模達到了64.7萬億，比上年增長29.8%；而項目型制造業承擔了基礎設施建設的最重要任務。“十二五”期間，國家仍會在改善民生、基礎設施建設、中西部地區開發、戰略性新興產業方面加大投入力度。

適應個性化需求、解決客戶最終目標為導向的EPC模式（設計、采購、生產、建造、安裝、維護、服務一攬子解決方案）已成為一種新型的項目型制造模式；項目制造是一種面向訂單設計的生產制造模式。項目制造以滿足客戶個性化需求為目標，其產品（如大型專用設備、飛機、船舶和坦克等）是根據客戶要求定制的。項目制造具有產品結構復雜，生產周期長，對資源計劃、能力平衡、成本控制與交貨期控制要求高等特點。

數字化項目型制造是以信息化為基礎、以項目管理思想為核心的項目技術管理、項目供應鏈、項目生產、項目成本管理和控制問題的綜合解決方案，重點支持項目管理與業務的集成、支持多種及其混合的制造模式（如按單設計、按單組裝、按單生產、預測生產、預投生產、項目關鍵件計劃等），強化基于項目的計劃排程和優化，強調項目驅動的采購和物料控制，從而實現項目成本的管理和基于項目的成本控制。而國內項目制造業的數字化制造水平與發達國家的差距還十分顯著，尚未走出傳統工業的大量消耗資源老路。而傳統ERP管理還無法支撐數字化制造需求。因此，以目標管理為導向、以技術管理為核心、以項目管理為基礎、以客戶管理為主線的數字化項目制造平臺已成為支撐新型現代項目型制造業的轉型最重要的手段。

二、數字化項目制造平臺的全流程管理

數字化項目制造平臺圍繞整個項目制造的全程規劃、執行、監管和控制，主要適合于合同制造和按訂單設計的項目型制造企業，同時在航空、國防、船舶和鋼構也需要項目制造的全面解決方案。

首先是項目前期的客戶需求管理，包括投標、商務和技術報價、項目可行性論證、客戶訂單管理；其次是技術設計管理，包括產品配置管理和兩層工藝路線設計、工程變更管理和生產準備；第三是項目生產制造管理，包括項目網絡進度控制、項目生產計劃、外協管理、裝配或部裝的管理、項目成本控制；第四是項目敏捷供應鏈管理，包括預采購計劃、協同生產和供應計劃、發運過程跟蹤、項目質量追蹤追溯；第五是項目的安裝和交付，包括現場安裝管理、現場調試管理、產品交付和售后維護服務支持。

因此， 數字化項目制造解決方案重點包括技術管

理（物料主文件ITEMDATA、物料清單BOM、工藝路線ROUTING、參數化產品配置管理、工程變更等）、敏捷詢單、主生產計劃MPS，物料需求計劃MRP、能力需求計劃CRP、車間作業控制SFC、支持流水線的重復式生產、制造執行系統、產品質量管理（包括質量檢驗和試驗、過程質量控制、質量的追蹤和追溯）、能源管理、敏捷詢單、樣品管理及協同生產。

數字化項目制造特點決定了信息化解決方案還必須具備以下性能：①快速的市場響應能力，解決方案的敏捷性是項目制造企業的主要競爭能力；②安全性，因為項目制造的產品是以裝備、國防、航空航天為主的國家重點行業，因此在這方面都有特殊的要求；③可靠性要求高，對于大型復雜項目，數據量大、數據維護困難，與PDM或PLM系統集成是保證數據同步的及時性、一致性，準確性要求高，減少手工干預并減少錯誤，從而提高工作效率；④靈活性，項目制造企業的產品復雜，涉及的領域多，因此不可能由一個軟件或一家軟件提供商解決所有的項目制造問題，所以解決方案必須具備較強的靈活性、可配置性、可操作性。

三、數字化項目制造的關鍵技術

雖然以裝備制造業為代表的我國項目制造企業國際競爭能力正在不斷提升，但是仍然面臨嚴峻的挑戰，主要問題有自主創新能力較弱，對外存在高度的依賴性，核心技術受制于人；粗放式的管理沒有根本轉變，片面追求發展規模和速度，尚未走出傳統工業化大量消耗資源的老路，整體素質有待提高，產業集中度低、基礎薄弱，高新技術與傳統裝備工業改造的結合度低，制造業信息化程度不高。即使實施了ERP管理的項目制造企業盡管在財務管理、人力資源管理、辦公自動化方面取得了一定的成果，但仍然存在使用不方便、成功率低等現象，拋開企業對信息化不重視、或者實施規范性差等原因，針對采用通用ERP軟件的項目制造的信息化解決方案本身的主要問題是：①關鍵需求缺乏適合的解決方案，例如由于無法事先預測顧客可能要求的所有產品配置，結果造成大量人力輸入一些只能用一次、甚至從來沒有客戶訂購過的產品，造成效率低下和過高的維護與管理成本；②軟件功能與項目制造企業生產經營特點不匹配，例如缺乏項目進度監控功能，容易造成訂單脫期；由于缺乏動態的成本預測，造成產品報價的盲目性；③缺乏熟悉項目制造企業特點的高級管理咨詢顧問，無法理解兩層工藝路線；④項目制造信息化全面解決方案的實施沒有和項目制造企業戰略轉型接軌，例如向聯盟體協同生產和服務型制造的轉型。

因此，數字化項目制造的關鍵技術的技術路線如圖2所示。

（1）基于敏捷詢單的項目報價管理：敏捷詢單（Agile Order Response，簡稱AOR）技術是面對客戶的詢單和招標請求時，應用異構環境工作流技術使制造企業能夠快速、準確地捕捉客戶需求，并對這些需求提出合理的解決方案，提交相關的技術文檔并及時回應客戶的請求。主要特點是：快速響應客戶的需求；快速排產計算來預測交貨期；快速的成本估算和報價；使客戶能夠了解項目訂單的生產進度。

（2）支持大規模定制的技術管理：大規模定制（Mass Customization，簡稱MC，又稱為大批量定制）是一種接近于大批量生產的高速度和低成本、滿足客戶的個性化要求的生產方式。首先它能夠生產大量的不同變體產品，其次滿足客戶做期望的各種可能的、特定的最終產品，第三由于是大量生產，因此制造成本是低的項目制造產品的工程技術管理模型。

（3）支持工程變更的PLM/PDM集成技術：產品數據管理（Product Data Management，簡稱PDM）是一個用于追蹤和管理零件配置、物料清單還有版本和產品設計歷史的系統。它設計版本，分發設計數據到多個生產基地，并且以閉環的方式管理對設計的變更。它提供的基礎功能來控制設計循環流程和管理變更。PLM/PDM還必須與ERP集成。

（4）支持參數化的產品配置管理：參數化產品配置是

在模塊化設計的基型產品基礎上，通過變型設計和模塊化組件的選配實現滿足客戶不同需求的最終產品組合的過程。依據用戶指定的規則對產品結構進行匹配，生成最終配置產品的物料清單BOM、物料屬性、事物特征表、工藝路線等。它把產品定義的全部數據，包括幾何信息、技術說明、工藝文件、合同訂單和質量文件等，都與產品結構建立了聯系，使用戶能夠很方便地知道某一項變化所造成的影響。

（5）支持兩層工藝路線的工藝路線管理技術：兩層工藝路線主要是指大型成套裝備橫跨各部機和設備專業制造工廠生產協作的第一層工藝路線，和各工廠內部各工步組成的第二層工藝路線。從項目管理的解決方案的角度，第一層工藝路線設計實質就是項目工作結構分解WBS的制定，而第二層工藝路線設計就是項目活動的定義。因此，要支持兩層工藝路線關鍵必須實現多項目進度協同技術。

（6）支持多工廠的生產進度計劃：項目型制造業的多工廠的協同生產是最普遍的特點，數字化項目制造必須支持兩層主生產排程，上層主生產計劃重點解決以總成套為主的跨各專業制造工廠之間的協同多工廠生產計劃，第二層主生產計劃是各專業廠內部的主生產排程。

（7）支持按訂單設計的項目合同管理： 按訂單設計（Engineer To Order，簡稱ETO，又稱為按訂單定制、專項設計）是一種根據客戶訂單進行產品設計、采購、制造、裝配、發運的生產模式。客戶在招標或下訂單時提出產品的功能和規格要求參數，企業根據客戶需求進行產品和工藝設計，設計結果經雙方認可，簽訂合同后才進行生產、采購、裝配、發運、現場調試、交付、后期運行維護支持。按訂單設計的項目合同管理重點是按照項目各階段進度實現價值的資金計劃、結算、支付、決算的管理。

（8）基于項目看板的項目定義：項目看板是對整個項目生命周期的實時管控，重點支持項目制造現場的視頻監控與隱患分析、資源優化配置和制造信息實時公告。

（9）支持WBS的項目資源計劃：項目制造中必須實現設備、工裝模具、資金、關鍵工種技工等項目關鍵資源計劃，而基于工作結構分解WBS驅控創新技術是實現項目資源計劃的關鍵，因此必須突破傳統項目管理軟件無法實現的企業級多項目物資需求、人力資源、費用預算的資源優化和業務流程協同。

（10）支持軟/硬追溯的項目MRP：項目MRP（Project Material Requirement Planning）在項目型制造中，創新的提出以單個項目或訂單為需求進行物料需求計劃計算的方法，主要用于項目報價中的交貨期預測，以及頻繁插單的項目生產計劃安排。可快速響應市場需求，并可對項目中的產品、零部件和原材料進行追蹤。這里的硬追溯指所有的庫存的物料都必須和項目號聯系在一起，軟追溯是指每個物料都是為每個項目通過物料需求計劃的計算所分配的。

（11）支持高級計劃協同的供應鏈管理：項目制造的供應鏈管理的關鍵是高級計劃與排程技術（Advanced Planning and Scheduling，簡稱APS），并通過高級計劃系統（APS）生成準確的生產計劃和排程來保證按時完成訂單。APS與傳統的企業資源計劃（ERP）不同，它試圖在直接考慮潛在瓶頸的同時，找到跨越整個供應鏈的可行最優（或近似最優）計劃。

（12）支持子項目招標的采購管理：項目型制造的采購管理還包括了分部分項工程的專業分包，因此通過信息化實現子項目招標流程選擇合格的供應商是關鍵。

（13）基于BI的項目監控和績效分析：項目監控和績效分析是項目風險管理的最重要的手段，因此采用商業智能BI技術建立項目風險監控的指標和模型，可以及時預警報告給風險責任人。

（14）基于靈動項目成本的成本控制技術：項目制造中除了采用贏得值技術實現項目預算和實際項目成本之間的差異分析獲得項目成本控制的重要手段以外，更需要的是以目標成本為核心的項目成本控制，而實時成本控制的重要保證。

（15）支持按項目/任務采集的質量管理：按項目的質量數據采集方法不僅包括項目產品和設備的質量的數據采集，更關鍵的是從材料源頭批次號、爐批號的數據采集開始，它是項目質量的追蹤和追溯的基礎。

（16）支持按項目控制的物流管理：在項目制造中，有時客戶和項目制造商對跟蹤和轉移物料有特殊要求，因此需要對庫存的物料按項目進行分配，指定該物料只能用于某個項目，項目經理可以隨時查看該項目所有物料的庫存情況。按項目分配庫存的物料時每個在庫存中的物料（除公共物料和未分配的物料以外）都必須記錄該物料對應的項目號，同種物料不同項目中不得挪用，除非做借用或轉移到另一項目的處理，在項目結束時，可以將按項目分配的物料做批量轉移處理。

通過上述關鍵技術的攻關，重點解決項目制造快速投標報價方法、項目制造產品的工程技術管理模型、PLM/PDM與ERP集成技術、產品配置的自動生成工具、兩層工藝路線的維護與應用模式、項目合同管理體系、項目看板的運用技術、項目資源計劃的方法、項目MRP的計算、項目制造的供應鏈管理、多工廠生產計劃排程問題、子項目招標的采購管理、項目監控和績效分析手段、以目標成本為核心的項目成本控制，按項目的質量數據采集方法、交期控制下的發貨管理、基于預防性/預測性維護的設備維護管理等關鍵需求，從而提升項目制造企業的資源整合能力，提升項目制造企業服務價值和客戶滿意度，提升企業快速響應市場能力、項目成本控制能力，從而擴大項目制造企業的盈利空間。

四、結語

目前該解決方案已在特威盾門業、河北宏業、華鵬集團、音飛貨架、捷森成電機和六維物流設備等企業得到了推廣應用，重點解決了以下問題。①客戶化設計要求高，生產準備周期長，傳統的企業為不同的客戶提供相同的產品，而項目型制造企業的產品都是客戶定制的，每個客戶對產品都有著比較獨特的個性化需求。因此，項目型制造產品的可重復性利用性很低，客戶化設計工作量大，生產準備周期長，制造過程中不可預測的因素多。因此，項目計劃和任務的調整和變化、工藝路線的細化、工程變更、訂單拆分、例外情況發生是經常性的。②精細化管理與項目型制造企業生產經營特點不匹配，例如缺乏項目進度監控功能，容易造成訂單脫期；由于缺乏動態的成本預測，造成產品報價的盲目性。③項目型制造的產品很多需要在客戶現場完成安裝，以每個部件組裝為小節點，安排各部件、零件、毛坯的投入/產出數量和時間；同時還可能采用預投、庫存計劃、外協、提前采購等手段保證交付，由此配套成為生產最大的瓶頸。④單項管理無法支持項目型制造企業戰略轉型接軌，例如向聯盟體協同生產和服務型制造的轉型。

其中江蘇六維物流設備有限公司信息化實施實現了面向客戶需求的敏捷報價系統（創新地提出了快速技術響應、基于動態成本的快速報價、交期評估功能）按項目的精細化合同管理、全程項目制造的進度跟蹤、支持大規模定制的參數化產品配置、項目派工單、與立體倉庫軟件的ERP集成，使得企業實現了銷售增長83%、利潤增長139%、成本壓縮60%及訂單兌現率提高75%。

參考文獻

[1] 李伯鳴. 大型工程建設企業的聯盟體資源計劃（URP）系統的總體架構. 2010中國建筑業年鑒，2011.3.

篇5

關鍵詞：數控加工；加工參數；編程模板 航空發動機機匣

中圖分類號：V261 文獻標識碼：A

1 引言

近年來，國內航空發動機制造企業由于面臨國內外同行業的激烈競爭，對制造周期、加工質量、加工成本的要求越來越高。在數控加工領域，迫切需要通過發展CAD快速建模技術、CAM高效編程技術、數控加工仿真技術、數控加工防錯技術等數字化制造技術來快速提升數控加工能力，來滿足企業精益生產的要求。

2 項目概述

2.1 技術指標

2.1.1在某型號發動機中實現MBD項目的應用

2.1.2兩類機匣實現基于設計模型的工序高效建模及模塊化編程應用

2.1.3重新完成主要數控機床的仿真控制系統，刀具、優化數據庫建設，實現仿真過程規范化。

2.1.4完成典型件刀具、切削數據庫建設，實現仿真過程切削參數規范化。

2.1.5完成數控程序管理防錯內容修改，完成數控機床防錯功能和刀補防錯程序開發，在程序中和工步中增加防錯技術手段。

3 技術方案

3.1 總體技術方案及其實施過程與效果

3.1.1機匣典型零件基于設計模型的工序高效建模及模塊化編程應用

機匣類零件UG編程模板的建立包括以下內容：

（1）定義加工模板類型。在UG樣板文件中，針對不同機匣典型零件的加工特點，如材料、幾何特征、加工階段等內容制定不同的加工方式。

高溫合金零件，在粗加工和精加工階段，所考慮的加工方式是不同的，粗加工主要考慮高效去處余量，保證精加工余量的均化。精加工為了保證零件的加工質量，效率放在次要地位。針對不同的加工對象，應采用不同的加工模板，如上面零件的銑面、清根，就需要不同的加工模板，將整個工序內容按照加工順序，完成所有編程內容設置。

（2）創建加工方法組、刀具組。建立加工方法組和刀具組，可以省去每次創建操作時必須進行的加工刀具、加工方法等參數的重復性設置工作，提高編程效率。創建刀具組就是將所需刀具的類型、名稱、直徑、長度、切削刃長度等信息按照要求，然后調用刀具庫中已有刀具進行關聯，完成加工刀具組工作。在加工過程中，為了保證加工的精度，需要對粗加工、精加工創建方法組，方法組就是為粗加工、精加工制定統一的加工公差、加工余量、進給量等參數。

（3）確定加工模板中的加工參數。將操作中的各種加工參數固化，在以后的編程工作中不再重復輸入。這里主要有兩個方面的內容：一是指加工切削參數，如進給量、主軸轉速、走刀方式、步距、切削方向等；二是指UG產生程序所需的條件和控制選項，如驅動方式、投射方向、刀軸方向、機床控制、顯示方式等。對這些參數和選項按規范的要求確定好后，在以后的編程工作中不再輸入，既節省了時間，又減少了出錯的機會。

（4）刀具庫的建立。把常用的刀具參數按照規范的要求輸入，所謂規范的要求，是指根據車間刀具命名規則和實際加工用的刀具尺寸，修正加工中的各種不利因素所帶來的誤差。進入UG加工環境后，將數控加工車間加工時所用的刀具建立到UG刀具庫中，編程時就可以直接調用了。

（5）設置模板關聯和繼承關系。自定義好的模板只有設置好了關聯性和繼承性才能實現調用，在Template setting中，按照創建的目的，對Templat和load with Parent進行選擇， 就完成了模板關聯性和繼承性關系的設置。

3.1.3機匣數控加工仿真環境數據庫建設

3.1.4基于PDM系統的機匣高效切削數據庫建設

數據庫內容包括四個部分：

（1）零件材料庫：TC4、TC17、GH4169、GH907、|0Cr17Ni4Cu4Nb、M152

（2）加工方式庫：平面銑、型銑銑、側面銑、槽銑

（3）刀具材料庫：端銑待涂層硬質合金刀 端銑不帶涂層硬質合金刀、 端銑帶涂層刀片，端銑不帶涂層刀片，球形帶涂層銑刀、球形不帶涂層銑刀。

（4）加工數據庫：部前面的刀具材料和零件材料、加工方式、相互組合形成的加工數據庫。

3.1.5機匣零件數控加工防錯方法技術

a）收集數控加工中出現的質量事故案例。

b）總結數控加工中質量事故的錯誤方式，并制定改進方案。

c）采用新的數控工步卡，為建立更完善的程序說明作準備。

d）建立數控加工程序編制規范并完善相應制度。

e）完善UG軟件新版本后置軟件。

f）開發機床可用于防錯的功能，改進刀補防錯程序，控制刀補值范圍，并在新編程完全運行。并逐漸推廣到批產零件。

對西門子840D控制系統數控機床刀具參數指令進行了開發應用，并進行了全面推廣，并將規范的應用方式寫入文件，整體提升刀補、刀長防錯能力。開發了藍天機床的區域限制功能，解決這類機床的刀補刀長防錯問題，在所有新編程序中第1加工工步增加M00，結合MSG（）指令，防止坐標系錯誤。

3.2 達到的技術指標

3.2.1在某型號發動機中實現MBD項目的初步應用

3.2.2主要研制機匣零件實現基于設計模型的工序高效建模及模塊化編程應用

編程效率提升30%。

3.2.3重新完成20多臺數控機床的仿真控制系統，刀具、優化數據庫建設，實現仿真過程規范化。

3.2.4完成四種材料所對應典型件刀具、切削數據庫建設，實現仿真過程切削參數規范化。

3.2.5完成數控程序管理防錯內容修改，完成數控機床防錯功能和刀補防錯程序開發，在程序中和工步中增加防錯技術手段。

結語

通過MBD項目的推廣，不僅可以減少精銑、精車的建模時間，還可提升機匣零件工序的建模速度，在CAM的編程技術上，通過實施模板式編程技術，可提升編程質量和效率。

參考文獻