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1、 数字化设计与制造读书报告 班级： 机械卓越1001 姓名： 魏延宾 学号： 任课老师： 王霄 2013年10月摘要：阐述了发展进程和发展趋势，指出了数字化设计与制造技术的重要性，列举了一些用于数字化，设计与制造技术方面的有关情况。从制造业的信息化的要求出发，提出实现数字化设计与制造的三个方面的关键问题，即：数据集成、企业间的产品数据交换、过程集成。关键词：数字化; 设计技术; 制造技术、关键技术前言： 制造业信息化的内涵是将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合应用，带动产品设计方法和工具的创新、企业管理模式的创新、企业协作关系的创新，实现产品设计制造和企业管理的信息化：产过程控
2、制的智能化、制造装备的数控化、查询服务的网络化，从而推动产业结构调整和产品结构升级，建造现代化的新兴制造业，全面提升我国制造业的国际竞争力。1数字化设计与制造的内涵与发展数字化设计与制造主要包括用于企业的计算机辅助设计（CAD）、制造（CAM）、工艺设计（CAPP）、工程分析（CAE）、产品数据管理（PDM）等内容。其数字化设计的内涵是支持企业的产品开发全过程、支持企业的产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持企业产品开发流程的控制与优化等，归纳起来就是产品建模是基础，优化设计是主体，数控技术是工具，数据管理是核心。它们之间的关系见图l 所示。由于通过CAM 及其与CAD 等集成技术与工具的研
3、究，在产品加工方面逐渐得到解决，具体是制造状态与过程的数字化描述、非符号化制造知识的表述、制造信息的可靠获取与传递、制造信息的定量化、质量、分类与评价的确定以及生产过程的全面数字化控制等关键技术得到了解决，促使数字制造技术得以迅速发展，这些关键技术之间具体关系见图2 所示。图1 图2l. l 数字化设计从产品形成过程（产品规划 概念设计 详细设计 生产准备）的昨天、今天和明天发展看：由昨天的过程序列到今天过程链并将发展到明天的过程流。见图3 所示。可见产品形成过程并行程度越来越高，其效率也不断提高。图3从产品设计的昨天、今天和明天的发展看，它是从手绘图到CAD，发展到虚拟现实，见图4 所示。而
4、它们在各个发展过程中其重点是不同的，过去注重的是零件，重点放在开发和制造上；今天注重的是原型，重点放在产品的形成过程；将来注重的是产品，重点放在产品全生命周期。即产品的设计由点到线再到面的发展趋势。2 数字化设计与制造技术发展趋势先进制造技术发展的总趋势可归纳为：精密化、柔性化、虚拟化、网络化、智能化、敏捷化、清洁化、集成化及管理的创新。而数字化设计与制造技术是先进制造技术的的基础。随着计算机技术的不断提高，Internet 网络技术的普及应用，以及用户的需求，CAD / CAM、CAE、PDM 等技术本身也在发展，集成技术也在向前推进，其发展趋势主要有：（1）单项技术向完善化发展。在CAD
5、/ CAM 中的技术主要有：曲面建模技术、曲面与实体集成的技术、实体建模技术、大型组件设计技术等。在CAPP 中创成式CAPP 的研究和实用化技术。在PDM 中产品结构/配置管理的有关算法的研究，项目管理的开发研究及PDM 在企业中实施方法的研究等。ERP 的新发展是与Internet 和电子商务相结合。（2）PDM 与CAD / CAPP / CAE / CAM、MRP!/ ERP、OA 的集成技术。目前用三种方式集成即：封装、接口、集成。封装：是指把对象的属性和操作方法同时封装在定义对象中。封装可以通过PDM 提供的封装工具来实现。接口：通过PDM 与各应用系统CAX 的API 应用接口程
6、序提取部分信息实现系统间的信息交换。集成：通常所称无缝集成。这种集成方式要真正了解PDM 和各CAX 系统的底层数据结构，通过编程来实现二者库中的数据访问，无缝集成实现了信息的双向交换。（3）产品协同商务CPC 将迅速崛起。产品协同商务（CPC Collaborative Product Commerce）定义了一种全新的软件和服务，它是基于Internet 和Web 技术的全新的解决方案。其内容有：基于Internet 的动态拟实产品模型技术、基于Internet 的数字模拟及仿真技术、基于Internet 的协同设计技术基于PDM 与Web 的工艺设计（CAPP）技术、敏捷生产系统、基于I
7、nternet 的制造规划评估技术等。企业的CPC 解决方案就是构造一个数码工厂。（4）虚拟制造技术以计算机支持的仿真技术为前提，形成虚拟的环境、虚拟的制造过程、虚拟的产品、虚拟的企业，从而大大缩短产品开发周期，提高一次成功率。网络技术的高速发展推动了网络制造技术的发展和广泛应用。企业通过国际互联网、局域网和内部网，可以实现对世界上任何一地的用户定单而组建动态联盟企业，进行异地设计、异地制造，然后在最接近用户的生产基地制造成产品。（5）将数字化技术用于制造过程，可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性，从而提高工业生产过程的质量和效率，增强工业产品的市场竞争力；将数字化技术“融入”工业产品，
8、可提高其性能，使之升级，以满足国民经济和人民生活日益增长的要求。3 实现数字化设计与制造的关键技术3.1数据集成数字化设计与制造中的数据集成是对产品数据的统一管理和共享，它通过PDM（Product Data Management）来实现。对象管理组织OMG对PDM的基本功能和开放的接口做了详细的规定：8个功能使用器 REA-Request Engineer ActionECO-Engineer Change OrderMJ- Manufacturing ImplementationDM- Document ManagementPSD-Product Structure DefinitionP
9、SE-Product Structure EffectivelyCM-Configuration ManagementTMD-Test Maintenance and Diagnostic 12个IDL模块及其接口用于支持8个功能使用器。目前，基于WEB的PDM产品主要有：SDRC公司的Metaphase、IBM公司的 Enovia、PTC公司的Winchill、EDS公司的IMAN3.2 企业间的产品数据交换企业动态联盟需要进行数据交换。因此要有电子数据交换标准EDI（Electronic Data Interchange）EDI标准规定了文件的结构和形式。国际标准ISO10303-28标准
10、定义了从EXPRESS 到XML文件的映射。当外部数据通过XML传入企业内部后，首先通关XML解释器对文件进行识别，然后建立数据映射，从而实现企业内外的数据交换。因此，采用XML作为企业数据交换的标准是发展的趋势。3.3过程集成过程集成的H的是为了过程优化。数字化设计和制造中的过程集成是通过工作流管理技术WFM(Workflow management technology)实现的。工作流管理技术是实现企业业务过程建模BPM(Business Process Modeling)/业务过程仿真分析(Business process simulation)、业务过程优化(Business Proce
11、ss optimization)、业务过程管理与集成(Business Process Management and Integration)，从而实现业务过程自动化的核心技术。工作流管理组织工作流管理联盟 WMC(workflow management coalition)认为：工作流管理技术的核心思想是将业务过程的逻辑定义和技术实现分开。这样，过程的变化不会影响到业务过程的逻辑流程，使整体业务或部分业务简单化、自动化成为可能，从而达到个人或小组在结构化和非结构化的环境中自动管理一系列重复的和非重复的业务的目的。工作流管理通过对一个组织或企业业务核心过程的定义、建模、分析、评估及其子过程的实
12、现完成业务过程的重组。、4 结束语设计与制造技术是关系到国家生存和繁荣的重要基础，它的水平与制造业的发达程度突出反映了一个国家、一个地区的经济实力和综合国力，人民的生活水平和生活质量，国防能力和社会发展程度。该项技术因涉及到产品研制、开发、生产、服务等多个方面，具有无所不在的独特性和不可估量的影响。美国学者在美国制造业的衰退及对策一夺回生产优势的报告中有一名言：“一个国家要想生活好；必须生产好”，“失去制造就失去未来”，这高度地概括了发展制造技术的重要性！，这些说法也充分表明了制造技术对一个国家和民族的重要性。近年来，工业发达国家和一些新兴工业化国家把发展制造技术作为一项极其重要的发展战略或政策，把它列为国家中长期发展的重大关键技术，将其看作是经济增长的根本动力之一，以国家行为的方式对其进行规划、资助、协调与管理，并对制造技术和制造工业进行认真研究、开发和应用。参考文献：1周红桥 于振华等主编.基于数字样机的产品数字化设计与制造标准体系构建 中国标准化2011（09）2潘紫微 .数字化设计与制造的进程与发展 安徽工业大学报 2003-033苏春. 数字化设计与制造 M.北京:机械工业出版社,20124杨平,廖宁波,丁建宁,等.数字化设计技术概论 M.北京：国防工业出版社，2005