數字設計與制造技術范文

導語：如何才能寫好一篇數字設計與制造技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：農業機械；數字化技術；制造技術；應用

在信息時代背景下，傳統農業逐漸向數字農業發展，數字農業主要指將工業技術和數字信息技術進行有機結合，使農業各對象可視化表達的目標得以實現，能夠為農業機械制造過程提供可靠的依據和支持，對提高農業生產水平有較大的積極作用。下文首先對數字化設計與制造技術進行概述，其次對兩者在農業機械上的應用進行闡述，以期為農業機械制造企業提供一定參考。

1數字化設計與制造技術簡述

數字化設計與制造技術主要指使用計算機硬件、軟件和網絡環境對相關產品的設計，分析，裝配以及制造等過程進行全面模擬，能夠為實際生產過程提供可靠的依據。在農業機械設計及生產中應用數字化設計與制造技術具有如下優勢：農業機械產品開發能力有所提升；產品研制周期明顯縮短；農業機械開發成本有所降低；能夠最大程度的實現初期設計目標，可以提高農業機械制造企業的市場競爭力，同時可以為其帶來更多的經濟效益。

2農業機械數字化設計與制造技術應用分析

數字化設計與制造技術包括多種先進的技術，下面對幾種常用的技術進行說明：其一，對CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM進行說明。前四種分別指計算機輔助設計，計算機輔助工程，計算機輔助工藝過程設計及計算機輔助制造，以上工具的合理應用對提高產品開發效率及效果有較大的積極影響；其中PDM技術能夠對產品相關的數據和信息、人及各類組織等進行有效管理，使分布環境中數據共享的目標得以實現，同時為異構計算機環境提供了相應的應用平臺。其二，對異地協同設計進行說明。其主要指在有網的環境中能夠對相應產品進行定義、建模、產品分析、設計、數據管理和產品數據交換，使用其對多人、異地產品協同開發提供了便利條件。其三，對虛擬設計及制造進行說明。使用仿真、建模及虛擬現實技術等可以對產品的模型進行合理構建，在構建完成后工作人員可以對產品的性能，可裝配性以及可加工性等方面的問題進行發覺，在經過分析后可以及時采取合理措施進行調整，進而提高產品設計合理性，為后期制造過程奠定堅實的基礎；其四，對并行設計進行說明。并行設計主要指使用并行工程模式進行產品開發和制造，其對以往串行式產品開發模式存在的缺點進行彌補，在農機產品開發初期能夠對后期實際需求進行更多的考慮，進而使產品研發效率較高，且研發效果較好。下面筆者對智能CAD技術在農機產品設計中以及數字化制造技術在高科技農業機械開發中的應用進行分析。

2.1智能CAD技術應用分析

第一，智能CAD技術在農機產品設計中的應用分析。工作符號推理是農業機械設計過程中的重要內容，傳統CAD技術在符號推理方面存在一定的缺失，智能CAD技術能夠對其存在的缺失進行彌補，在使用智能CAD技術后農業機械設計過程中信息利用率有所提升、重復設計情況明顯減少且產品研發時間明顯縮短，能夠在短時間內完成農機產品的設計工作，進而可以為農業機械制造企業帶來更多的經濟效益。第二，參數設計在農機產品設計中的應用分析。農業機械設計過程具有型號、種類較多以及受季節影響較大的特點，為了更好的保證設計和合理性及效率在實際設計過程中可以對視力推理模塊化參數設計及變量設計進行合理應用，并且在使用后能夠對智能CAD技術使用中存在的問題進行最大程度的規避，為設計方案的合理性提供更多的保障。第三，裝配模型在農機產品設計中的應用分析。裝配模型其屬于支持概念設計和變型設計中的一種，其主要指構建相應零部件的幾何模型，在構建完成后結合裝配信息對設計意圖，產品原理以及功能等進行詮釋，能夠讓工作人員盡快領悟設計意圖，進而能夠盡快展開生產。

2.2數字化制造技術在高科技農業機械開發中的應用

數字化制造技術在我國農業機械設計及制造中得到廣泛應用，在實際應用過程中可以使用數控及虛擬技術等對農業機械產品的虛擬樣機進行制造，為實際生產過程提供了一定的有利條件。下面對使用三維CAD技術設計農機產品虛擬樣機的流程進行說明：其一，使用參數設計、變型設計等技術對相關產品的三維CAD模型進行構建，通過模型的構建能夠實現所有零部件模式化的目標；其二，根據相關數據和信息對二維工程圖進行構建；其三，使用各類分析原理對模型進行分析，將其同三維裝配體設計進行有機結合；其四，將三維CAD模型作為主要依據對PDM結構體系進行合理構建；其五，工作人員嚴格按照虛擬樣機的要求對三維CAD產品進行制作，與此同時對開發體系進行合理構建；其六，對三維虛擬樣機進行監測和試驗，通過以上兩過程可以準確的發現虛擬樣機存在的問題，在經過分析后可以采取有效措施進行處理，從而對虛擬樣機具有較高的合理性進行提升。

3結束語

通過上文可知在農業機械研發及生產過程中對數字化設計及制造技術進行合理應用對縮短研發時間及提高產品質量有較大的積極作用，為此農業機械制造企業需要對數字化設計及制造技術產生足夠的重視，根據自身實際情況和時展的需求對其進行分析和研究，不斷的擴大應用范圍，使農業機械研發及實際生產過程向數字化、智能化技自動化的方向發展，加快農機制造企業的發展速度。

引用：

[1]陳英姿.農業機械數字化設計與制造技術的應用[J].農家科技（下旬刊）,2015(10):305-305.

[2]吳發輝.農機數字化設計與制造技術的研究與應用[J].南方農機,2016,47(7):50,71.

[3]任曉光,劉佳.農業機械數字化設計技術研究與展望[J].河北農機,2014(2):33-33,34.

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（沈陽工程學院機械學院，遼寧沈陽110136）

摘要：數字化設計制造是技術應用型本科機械電子工程專業的核心職業能力，我院在人才培養方案中以數字化設計制造工程能力培養為主線，首先以典型企業的崗位能力需求為基礎，構建了理論教學、實踐教學、素質教育的三大課程群體系結構，提出了在教學中實施綜合課程改革的探索性實踐方法，通過改革使學生的工程能力得到了提高。

關鍵詞 ：數字化設計制造；課程群；工程能力培養；課程改革

DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.04.025

中圖分類號：G642.4文獻標識碼：A文章編號：1671—1580（2015）04—0054—02

基金項目：遼寧省教育科學“十二五”規劃立項課題“以數字化設計制造為主線的卓越工程能力培養”（編號：JG14DB280）。

收稿日期：2014—11—19

作者簡介：李鐵鋼（1973— ），男，遼寧沈陽人。沈陽工程學院機械學院，高級工程師，副教授，在讀博士，研究方向：先進制造技術及教學。

當代機械工程領域邁進了數字化制造的時代，在產品制造活動的全生命過程中利用數字化的信息實現產品和制造活動的表達、組織和運行，數字化制造大大地提高了產品的質量和企業的生產經營效率。企業的數字化制造水平和應用能力已經成為企業的核心競爭力。

應用型本科院校機電專業的人才培養特色是“工程教育，職業取向”，培養的學生是既不同于普通高等教育的研究型人才，也不同于高職高專院校的技能操作型人才，而是具有夠用的機械和電子專業理論知識，一定的人文、科技和藝術素質，較強創新精神的高等應用型機械工程領域的復合性應用型人才。從就業反饋來看，企業認為學生的理論泛泛而實踐技能不足，理論與當代的企業技術脫軌，就業后工作適應能力差，需要經過相當長時間的培訓和培養才能勝任崗位。因此，需要改革人才培養方案和課程，以數字化設計制造的綜合工程能力為主線、基于企業實踐培養人才。

一、以數字化設計制造為主線的培養方案規劃

基于我校機械專業近幾年的就業和定向培育就業客戶群調研，我院總結形成了企業的崗位能力需求指標，并分解指標，形成知識體系，根據知識體系修改了培養方案。

沈陽工程學院為以工為主的培養技能應用型人才的地方高校，辦學戰略依托電力行業，服務先進裝備制造行業和現代服務業，培養創新應用型人才。機械電子工程專業主要培養德、智、體、美全面發展，較系統地掌握機械制造及自動化、計算機應用、自動控制和電子技術應用等復合型的專業知識，以機床數控系統的應用與開發，機電一體化產品的設計、調試和管理等能力為特色的機械電子工程領域高級應用型人才。

課程群規劃遵循“三面向、三服務”的理念，即面向學生就業、面向企業界、面向未來，課程改革要服務于職業能力需求、服務于工程實踐能力培養，理論課程要服務于實踐課程。

我院綜合美國ABET工程專業認證的標準和企業需求確定了機電專業工程素質能力的培養包含自然人文能力、工程應用能力、機械產品設計能力、機械產品制造能力、機械設備控制能力和企業實踐能力等模塊。課程群體系要體現“理實交融、分為層遞進”的原則，分為基本技能層次、提高應用層次和綜合創新層次三大類。

二、課程群建設方法

（一）以課程群為基礎，結合教師科研，組建教學科研團隊，爭創精品課程。建立同典型企業的校企密切合作關系，按照典型企業的數字化生產流程規劃工程軟件，軟件分必修和選修兩部分，對于必修課程，學生必須掌握；而選修課程，學生可課后自學。必修軟件有AUTOCAD、UG、ANSYS和Matlab，選修軟件有機械工程師、Amesim、VERICUT、CAXA工藝圖表、PC DMIS、VNUC、Autoform、Geomagic Qualify和Imageware等。在工程軟件課程體系中，AUTOCAD主要培養學生的機械和電子平面制圖能力，在機械制圖與CAD課程中學習，在機械原理、機械設計、機械測繪、機械原理課程設計和機械設計課程設計中應用；UG主要培養三維設計和數控編程能力，在三維設計基礎、CAD/CAE技術與應用和數控加工工藝與編程中按模塊講授，在模具設計與制造、數控加工工藝與編程課程設計和機械裝備課程設計中應用；Matlab主要培養數學分析和控制系統分析能力，在高等數學、線性代數和機電工程控制基礎中學習，在機電一體化系統課程設計、機械工程測試技術和液壓與氣壓傳動課程設計中應用；ANSYS主要培養有限元分析能力，在工程力學和CAD/CAE技術與應用中學習，在材料成形技術和CAD/CAE實訓中應用。

（二）貫徹工程軟件培養，注重對必修軟件的系統培訓，安排好自學選修軟件的知識點，規劃好各課程中軟件的知識點講授和知識的遞進，以使學生掌握數字化設計制造能力。比如：對于數字化制造能力的培養，重點培養數控機床的加工能力，在三維設計基礎課程中講授UG軟件的基本操作和三維實體造型；在模具設計和制造課程中講授模具的三維設計；在機械制造裝備設計課程中講授夾具的設計；在機械制造技術基礎課程中講授CAXA工藝圖表軟件編制數控加工工藝規程；在數控加工工藝與編程課程中講授利用UG軟件編制數控程序；在先進制造技術課程中講授利用VERICUT軟件進行數控程序加工仿真，利用PC DMIS軟件生成數字化測量程序，利用Geomagic Qualify軟件進行檢測結果分析，最后這些技能在獨立實踐環節數控加工工藝與編程課程設計中得到全面應用。學生利用前述這些工程軟件，從產品的圖紙出發，獨立分析并設計數控加工工藝規程，編寫數控加工程序，分組加工零件并檢測。

（三）為體現數字化設計和制造能力培養，對課程群的能力體系進行分解，得到詳細的能力和目標矩陣。設置40周的獨立實踐環節，包括課程設計、實訓、實習和畢業設計，側重綜合問題的解決，體現工程實踐性和創新性，培養學生的企業實踐技能，使其能夠綜合應用專業知識進行產品的數字化設計和制造，解決實際工程問題。突出實踐教學的地位，實踐教學不僅僅是理論教學的演示、驗證和補充，還是工程能力培養的決定性環節，培養目標的實現應以能否從事生產實踐作為評判基準。加大專業化、數字化設計制造素質教育，對于

取得相關學科證書的學生將給予學分加分或課程減免的激勵，

包括數控車床和銑床的中級工和高級工操作等級證書、制圖員證書、三維設計證書、數控工藝員證書、各種省級以上相關比賽證書等。

此類課程也可以幫助學生考取職業資格等級證書，增加就業資本。

（四）加強數字化設計制造教學資源庫建設，選擇企業經典案例進行課件、圖片、動畫等教學資源的信息化建設；加強虛擬實驗室建設，建造虛擬材料成型實驗室、虛擬數控加工仿真實驗室和網絡化制造實驗室等。在進行數字化教學資源建設和虛擬實驗室建設中吸收學生參與，既激發了其學習的興趣，又鍛煉了其數字化設計和制造能力。

（五）加大教材建設，特別是綜合實踐類教材，編寫反映企業數字化設計制造技術的教材，對企業的典型零件和流程進行凝練，形成具有代表性的教學案例。教材應言簡意賅，圖例形象，還要便于進行啟發性教學，便于課后思考和進一步的知識擴展。

（六）開放數字化設計制造相關實驗室。將數控機床實驗室、CAD/CAM實驗室開放，接受課外實驗和創新制作，提高學生的學習能動性。利用好教務網絡教學平臺，將數字化設計和制造的教學資源放到網絡上，開展網絡答疑，增加與學生間的互動，利用當代大學生的信息獲取手段促進其學習興趣的提高。

［

參考文獻］

［1］陳冰.理實一體化教學在數控專業中的實踐與應用［J］.職教論壇，2007（6）.

［2］陳文杰，任立軍，張林等.新加坡理工學院基于CDIO模式的項目教學改革［J］．職業技術教育，2009（35）.

［3］胡志剛，任勝兵，吳斌.構建基于CDIO理念的一體化課程教學模式［J］．中國高等教育，2010（22）.

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關鍵詞：數字化車間；智能制造；紡機專件

中圖分類號：TH164 文獻標志碼：A

On Promoting Intelligent Manufacturing of Textile Machinery Accessories with the Construction of Digitalized Workshop

Abstract： The paper introduces the overall structure of digitalized workshop for intelligent manufacturing. It suggests that the construction of digital application platform should play equal emphasis on carrying out business process based on model manufacturing and numerically-controlled manufacturing of machine parts based on model technology. It also analyzes the structure and main functions of enterprise information network and its connection with digitalized workshop.

Key words： digitalized workshop； intelligent manufacturing； textile machinery accessories

隨著“中國制造2025”的出臺，經緯紡機榆次分公司在躋身全國首批200家兩化融合管理體系認證企業之列的同時，按照以智能制造推進企業制造轉型升級的思路，對紡機專件產品智能制造數字化車間進行了系統性打造，力爭通過智能制造項目的實施，實現紡織專件制造的全面提升。

1智能制造數字化車間的總體架構

以羅拉產品為例，智能制造數字化車間總體架構如圖1所示。

總體架構設計分企業層、車間層、控制層、設備層等4級模型，第一級企業層主要以PLM、ERP為數據平臺，集成應用有CAD、CAE、CAPP、CAM、虛擬制造、過程仿真等；第二級車間層主要以MES為數據平臺，集成功能有計劃排程管理、生產調度管理、庫存管理、采購管理、設備管理、刀具管理、工裝管理、質量管理、成本管理、人力資源管理、看板管理、生產過程控制等；第3級控制層和第4級設備層以網絡DNC為數據平臺，包括控制層的過程控制系統、數據采集系統與設備層的數控機床、機器人（機械手）、輸送系統、工業識別系統、工業控制系統、儀器儀表分析系統等。4級模型是建立在工藝流程、車間布局、產能優化模擬仿真的基礎之上，遵循基于模型定義MBD（Model-Based Definition）的數字化設計與制造方法。

2智能制造數字化車間各平臺的功能建設

2.1數字化應用平臺的建設

數字化應用平臺的建設圍繞基于模型的制造執行業務流程和基于模型技術的零件數控加工制造兩個方面進行重點打造。

2.1.1基于模型的制造執行業務流程（圖2）

在PLM中完成產品、工藝、工裝設計與驗證后，對產品EBOM與工藝PBOM發送的ERP系統進行主計劃編制，形成生產工單與物料BOM，再發送到PLM和MES系統；PLM系統接收到生產工單與物料清單后，與對應版本的產品和工藝數據組合，形成制造工作包，下發到MES系統；MES系統接收到生產工單和制造工作包后，進行生產排程和物料準備，然后下發到工作中心，進行生產制造、產品檢驗及數據采集，必要時進行現場問題反饋和超差品處理，最終將數據返回PLM系統，將計劃完工和物料消耗等數據返回ERP系統。

2.1.2基于模型技術的零件數控加工制造

基于模型技術的零件數控加工制造的打造要通過后置處理產生數控程序（NC）代碼，NC代碼在PLM平臺中進行版本控制和文件管理，通過PLM與DNC的緊密集成，實現基于模型技術的數控加工編程的輸出與加工機床的連接。數控程序的管理是將其掛接在工藝結構上的數控工序下，基于工序對象實現版本控制，在統一的流程控制下實現數控程序下發和回傳。

各種信息的交互實現如下。

（1）數控程序傳輸到數控機床：工藝人員根據流程指令可選擇程序（系統自動保證最新流程中版本），通過DNC接口下發到相應數控機床。

（2）在數控機床上查看和首件試切：機床上操作者即可查詢到可下傳的NC程序列表。NC程序通過同MES系統關聯化管理，機床操作者可以直觀查看執行具體工序內容、每個工序使用的NC程序，根據需要可以查看工序三維模型和尺寸要求。

（3）回傳數控程序：對NC進行驗證和確認之后，通過DNC接口回傳確認過的數控程序，掃描到數據回傳之后，通知相關工藝員，工藝員確認之后將程序掛接到相應的工藝結構樹下。

（4）DNC系統可以將NC程序文件直接提供給機床控制器。借助車間連接，機床操作員可直接訪問生產數據。操作員可通過作業編號或工作數據包標示符找到生產所需的正確數據文件，包括NC程序、刀具清單、設置表和圖紙。

2.2 信息網絡平臺的搭建及其功能

2.2.1 企業信息網絡架構（圖3）

圖3中上層為企業局域網，覆蓋了公司產品研發、生產經營、銷售采購、質量、人力資源、財務等各職能部門和生產車間，由50多臺服務器作為數據服務平臺；下層為車間設備層DNC網絡，與數控機床、機械手、輸送系統、工業識別系統、工業控制系統、儀器儀表分析系統及管理人員客戶端等實現連接，并通過網絡交換設備連接公司局域網。

2.2.2 信息網絡平臺的主要功能

（1）基于PLM平臺的集成化系統

在統一的平臺上實現需求的解析和確立、功能架構、邏輯設計、物理設計及系統驗證，實現系統驅動的產品開發，使企業可以從整體上把握價值鏈的上下游系統。通過設計流程，可早期全面理解產品，使各個部門都能對整個系統有一個全面的了解，企業可以利用所掌握的知識來更好地權衡影響具體設計、制造、銷售、采購和服務決策的各種因素。

（2）專業CAE分析

通過與數字化生命周期管理和數字化產品開發的緊密集成，能夠在一個可視的三維環境中訪問最新的已經配置好的設計數據、產品結構、要求、規格、變更單和其它相關的信息，進行全面配置管理和產品結構管理，以協調CAD模型、CAE模型以及過程，管理實際分析數據，并與實際設計數據和實際制造數據相匹配和關聯。

（3）基于模型的全生命周期質量管理

在產品設計階段，直接從模型中提取數模和進行尺寸建模，通過仿真產品的制造和裝配過程預測產品的尺寸質量和偏差源貢獻因子，實現模型中公差分配的優化。在工藝規劃階段，實現基于實體模型三維標注驅動的智能化離線編程與虛擬仿真，有效準確地傳遞尺寸設計信息，確保數字化測量路徑規劃與虛擬仿真驗證結果的可靠性與唯一性，為輸出高質量零缺陷的執行程序提供有力支持。在產品生產階段，通過對實時生產質量信息跟蹤、分析和，幫助管理人員及時發現生產過程中的質量問題，通過對制造數據的深度關聯分析，尋求問題的根本解決方案，同時將產品開發過程中制造質量和設計質量掛鉤，形成企業質量管理的閉環。

（4）基于模型的零件工藝

以產品三維模型為基礎，工藝設計和CAM編程基于產品設計數據，并且通過工藝與產品、制造資源的關聯實現設計與制造過程中關鍵元素的有機結合；以制造特征為內在因素構建結構化的工藝結構，為下游ERP、MES系統做數據準備；基于產品三維模型的工藝設計過程是工藝仿真驗證的基礎，通過對工藝資源進行三維建模，實現產品加工和裝配的仿真驗證；三維實體造型的工藝展現形式使工藝表達形式更為直觀，手段更為豐富，對于車間工人操作更加具有現實意義；面向產品設計的編程，識別零件特征與公差要求，基于典型零件和特征的模板化編程，可以提高編程效率，改善質量，減少對員工經驗的過分依賴。

（5）基于模型的數字化制造-質量檢測基于數字化檢測，提供從檢測編程到檢測執行的功能，涵蓋從制造工程到生產執行的環節。數字化檢測與三維尺寸公差仿真、測量數據統計分析共同構成了全面的質量管理體系，幫助企業提升產品制造質量。

（6）基于模型的作業指導書

將格式多樣、關系復雜的產品定義、制造過程定義和沉淀的工藝知識等信息展現到制造現場或維護維修現場，使現場人員無二義地快速理解和執行，是整個基于模型的數字化工廠體系的重要一環。提供滿足數字化需求的紙質和電子作業指導、脫機和實時聯機的作業指導、基于Web的在線作業指導、3D交互式作業指導和基于便攜終端的作業指導。

（7）基于模型的實做數據管理

將制造執行系統中的產品制造過程、檢驗結果、消耗的物料、任務批次等信息組成實做數據，提交給PLM系統，以實做BOM的形式進行管理，構成完整的實物的虛擬表現，固化和追蹤產品實物技術狀態。

3數字化車間的實施

建設紡機專件產品智能制造數字化車間，企業要以兩化融合的思想為指導，充分應用現代信息技術、制造技術實現物流、信息流的高度統一，重點是對底層制造自動化、信息集成進行拓展應用。目的是進一步提高生產效率、提升產品質量、縮短產品研發周期、打造信息化環境下企業綜合實力以及提高資源和能源利用效率，也是企業主動順應紡織機械行業由傳統制造向現代制造轉型升級、實現企業技術創新、面向未來制造業搶占未來市場競爭制高點的戰略性舉措。

經緯榆次分公司紡機專件羅拉產品數字化車間采用PLM的管理方法，以網絡和數據庫為技術支撐，從CAD、CAPP、CAM、PDM、ERP等各環節對產品信息進行管理和動態跟蹤；運用網絡DNC技術對車間數控機床、輸送系統、檢測系統進行互聯和集成；通過物聯網技術實現產品制造質量的動態檢測和全程跟蹤；通過虛擬化的產品規劃和設計，利用制造執行系統，賦予工廠更多的靈活性，滿足多品種紡機專件產品的混線生產，并可為將來的產能調整做出合理規劃。

3.1產品制造流程

羅拉是細紗機牽伸機構的一個重要零件，是決定細紗機成紗指標好壞的核心零件，技術要求極高。細紗機上有6對羅拉，每對羅拉由幾十乃至上百節羅拉通過導桿、導孔、內外螺紋及羅拉軸承連接而成，最長可達到40余米，每對羅拉跳動要求不超過0.02mm，因此羅拉的各個技術指標均要達到極高的水平，是一種制造難度和復雜系數極高的產品。目前企業羅拉產品共七大類300余個品種。其工藝流程：備料外協粗加工來料檢驗切入磨加工雙頭車連線援齒熱處理校直成型磨粗磨軸承檔精磨軸承檔數控打孔粗磨端面半精磨端面砂光鋼絲輪拋光清洗錘前布輪拋光清洗電錘精磨孔端面錘前布輪拋光清洗孔精加工車外螺紋完工檢驗裝配裝箱。

3.2生產過程采集與分析系統的建設

經緯榆次分公司羅拉工廠應用無線射頻質量跟蹤系統，在羅拉生產中及售后進行產品跟蹤和質量追溯。

3.2.1羅拉生產的過程采集

羅拉生產加工過程進行跟蹤和記錄，根據羅拉的材質、加工工藝和規格，在羅拉上打印二維條碼來進行跟蹤。生產過程處于受控狀態，對直接或間接影響產品質量的生產、安裝和服務過程所采取的作業技術和生產過程進行分析，診斷和監控。

3.2.2羅拉質量追蹤數據的采集及分析系統

質量管理主要記錄、跟蹤和分析產品及過程質量數據，用以控制產品質量，確定生產中需要注意的問題。

質量數據采集：通過布置在車間的數據采集終端或手持終端上報檢驗結果，系統自動將數據存儲起來，供其他模塊進行數據處理和即時顯示。

質量檢測記錄：通過在系統中的“質量檢測記錄”界面錄入檢測項目的真實內容信息（如實際尺寸、粗糙度等）。

質量分析：可對車間生產的質量情況，按日、月、年、人、設備、日期等條件或復合條件自動生成報表文件、存儲或打印。可以提供有關產品、人員在生產過程中的基本信息給績效管理系統，通過對信息的匯總分析，以離線或在線的形式提供對當前生產績效的評價結果。

3.2.3售后產品質量追溯

羅拉產品銷售后，可以通過產品的激光條碼查到該產品的批次、生產設備及生產人員等信息，客戶發現羅拉產品存在質量問題，能及時反饋給羅拉生產廠，作為質量改進的依據。

3.3無線射頻質量跟蹤系統與其子系統MES系統的集成

企業對無線射頻質量跟蹤系統與其子系統羅拉廠MES系統實現無縫數據集成。

（1）基于工單的排產及采集信息的集成

羅拉廠MES系統生成工單后，打印產品生產跟蹤卡，所有的采集信息（包括物流信息、質量檢測數據、激光打碼信息）直接錄入工單及工單對應的所有產品的數據中，實現了采集數據與工單的無縫數據集成。

（2）質量分析與羅拉廠MES系統的信息集成

技術部門通過經緯紡機無線射頻質量跟蹤系統的質量分析系統發現問題，及時反饋給羅拉廠MES系統，羅拉廠MES系統及時對生產計劃進行調整。

4結束語

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關鍵詞：數控技術 機械設計制造 自動化 人才培養

中圖分類號：G718 文獻標識碼： C 文章編號：1672-1578（2013）09-0245-01

1 前言

隨著我國經濟的發展，也帶動了我國科技的迅速發展，這就使我國從原來的機械大國逐步轉變成為了機械強國，但是從目前高等院校的人才培養模式來看，仍然存在著很多問題，具體表現在雖然每年畢業生的人數都在不斷增加，但是個人素質卻沒有顯著提高，很難達到企業的要求。追溯這個原因，主要體現在大部分高校在現階段的教育僅僅是注重單純的給學生傳授專業方面的知識，但是卻忽視了培養學生的個人能力、綜合能力以及創新意識。高校應該盡快完成對教學模式和教學體系的調整與改革，不僅重視理論的培養，還更應該做好學生實踐能力的培養工作。

2 當前的人才培養目標與定位

由于當今科學技術的迅速發展，使得傳統機械方面的學科和人文科學、材料以及信息等方面的其他專業的邊界變得越來越模糊，幾個專業之間的聯系也變得越來越緊密。因此，機械設計制造及其自動化專業為了適應新形勢教學要求的需要，就需要對該專業的人才培養模式做出全面的改革。第一，改革的目的主要是為了給一些事業單位及企業提供具有高素質的人才，以滿足現代社會對于人才的能力、個人素養以及專業知識等方面日益增長的需求。在人才類型上主要可以分成工程應用型以及工程研究型兩類，這兩種類型的人才在培養時所需要的專業知識、操作能力以及個人素質的方式既有共同點也有區別。第二，為了滿足新時代下的現代化需求，應該培養出德智體美勞各個方面全面發展，具備專業的基礎知識、基本技能以及創新能力的優秀人才，這樣才能夠滿足制造行業一線生產的要求。第三，在現代化的培養目標中，能夠充分地體現出當今社會的發展與社會的進步。培養的人才主要應該具備機電結合與工程應用兩個方面的特征，人才培養視為了服務制造行業的一線生產；其業務范圍具體規定了需要設計制造、管理銷售和技術運用及改造等方面的人才。而在該專業的人才培養目標中，并不包含開發型人才。

3 人才培養結構的基本框架

當前該專業的應用型人才培養框架大致可以概括為以下幾點：以工程應用為一條主線；以機與電為兩根支柱；以設計、制造、測控和傳動三個方面為三個模塊；以數學物理、人文科學、計算機技術、外語四個方面為四塊基石；以專業技術、工程素質、人文修養、道德品質、身心健康五個方面為五種素質。

4 應用型人才培養的主要措施

4.1加強高校師資隊伍建設

要想實現教學改革，高校就需要建立起一支具有高素質、專兼結合的已經優化配置的師資隊伍。在一所高校中，師資隊伍的教學質量、學術水平以及具體實踐能力，都會直接影響到學生的水平和質量。首先，需要對該專業的專職教師進行培訓，提高基礎課教師對專業課的了解，掌握該課程的基礎理論與實際應用的技能；使專業課教師明確教學的目標和方向，充分了解專業發展的動態與前言的信息，學習最新的加工工藝，從而保證學生能夠學到更好的機械制造技能。

4.2加強高校實驗基地建設

高校應該加大對機械制造實驗室的投資力度，提高實驗室的硬件條件與軟件設施。與此同時，還需要修建一些機械拆裝實驗室，為學生提供機械拆裝的設備，使該裝業的學生能夠通過對這些機械設備的拆裝與測繪等技術提高自己的專業技能，之后還需要學生通過三維軟件對這些機械拆裝的部件做好建模，這樣就能夠進一步強化學生對于這些機械拆裝結構、原理等的掌握。

除此之外，學校還應該積極聯系校外的實習基地，組織學生去實習基地參觀、實習。在這個基礎上們不僅能夠提高教師的實踐能力與科研能力，還能夠實現真正的資源共享與優勢互補，是高校都能共同進步。

4.3加強高校學風制度建設

高校不僅需要抓好教學的質量，還需要規范教學過程，要同時充分調動教師與學生的積極性。教師應該做好理論教學與課堂教學，同時還不應該忽視學生的課余時間?？梢栽趯W校成立與該專業相關的協會，為學生在課余時間提供學生與實踐的場所，而教師也應該積極參與到實訓中，給學生做出及時、專業、正確的指導。該實訓基地應該全天為學生開放，避免挫傷學生的學習積極性。通過課下的實踐，既能夠提高教師的教學水平與實踐技能，還能夠培養學生的動手能力與實踐能力。

5 結語

總而言之，在新的時代要求下，國內的各大高校都應該積極研究、探索并改革當前對機械設計制造及其自動化專業的人才培養策略，高校應該轉變教育的思想，進一步明確高校培養人才的目的與特色，從而為今后提供高質量的應用型人才做好保證。

參考文獻：

[1]明哲.基于數控技術的機械設計制造及其自動化專業應用型本科人才培養模式的研究與實踐[J].制造業自動化，2012，03.

[2]熊志卿.人才培養目標以及知識、能力、素質結構研究――以機械設計制造及其自動化專業為研究對象[J].南京工程學院學報（社會科學版），2005，01.

篇5

航空飯金工裝數字化設計制造技術

與其他加工制造方法相比,飯金件的數字化設計制造有自身的特點。飯金件并非一次成形,它的制造過程包括多個工序,因此飯金件的數字化定義不僅包括零件本身的定義,更包括工序件的定義和優化。為了保證制造精度,必須根據零件形狀、成形工藝、材料特性等進行成形過程中工藝數模的定義,作為工序間的制造依據和檢測依據。其次,飯金件成形是塑性變形過程,無法完全定量控制。再次,飯金成形過程中需控制的主要是成形力、溫度等工藝過程參數,而非坐標等幾何參數,控制難度更大。由于材料性能的不穩定性和隨機性,使工藝參數設計和成形過程精確控制十分困難。因此必須從成形工藝開始直至工裝模具試壓交付整個過程進行研究,形成飯金件數字化設計制造的解決方案,建立飯金的數字化設計制造體系。飯金數字化設計制造包括工藝數字化設計、數字化工藝數模(即制造模型)、工裝數字化設計、工裝模具數字化制造等內容,這些內容以產品數模庫、產品工藝數據庫、工藝數模庫、模具設計知識庫、標準件庫、成形分析/仿真庫等共享數據為支撐,通過數據接口與相關部門進行數據交換,由數據管理系統進行管理,進行系統集成,實現并行設計制造,從而提高飯金模具設計質量,縮短制造周期。飯金的數字化設計制造技術工藝設計和制造模型的定義是核心,應該進行以下方面的工作:建立企業共享數據庫。飯金件設計是典型的知識需求密集的過程。企業在以往的制造過程中積累了大量關于飯金材料性能數據、典型流程、工藝參數等經驗及試驗數據,這些數據轉化為共享知識,建立模具工藝知識數據庫,有助于提高飯金工藝設計的效率和成形質量。此外還有模具設計知識數據庫、模具數字化分析數據庫等。研究飯金件制造模型定義方法,建立毛坯和工藝模型的專用計算工具,為工裝設計、工藝參數設計、數控編程等提供數據源,以滿足零件精密成形的需要。圖1中,成形模具的外形制造依據為制造模型中的成形工藝模型而不是零件原始數模。成形工藝模型考慮了零件的回彈等因素,對型面和尺寸進行了合理的預修正。以制造模型為框肋零件橡皮囊液壓成形工藝過程的數據源,改變了反復試錯的制造方式,簡化了模具設計的工作,減少了人為不確定因素的影響,提高了模具設計的效率,同時可保證零件成形后的精度,提高零件制造的質量,實現零件的精密、快速和低成本的制造。圖1框類零件橡皮囊液爪成形過程飛機蒙皮柔性工裝是數字化制造的一個典型案例。圖2所示是一種柔性多點吸盤式夾持工裝系統,采用數字量傳遞的蒙皮制造技術,與工藝數字化和數控設備結合很容易實現蒙皮零件的數字化生產,使工裝制造周期大幅減少,生產效率顯著提高。模具外形調整在10分鐘之內可以完成,對于多品種小批量蒙皮零件的生產具有獨特優勢。國內北京航空制造工程研究所已經開展了這方面的工作5:。

國內航空公司的飯金工裝數字化設計制造

篇6

關鍵詞：無圖制造 鈑金零部件 數字化系統

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)08-0195-01

隨著數字化無圖制造技術的發展，數字化制造系統已經演變成鈑金零部件加工和制造的關鍵性工具，鈑金數字化制造的信息載體已經完全由“模擬量”轉換成“數字量”。眾所周知，“數字量”信息其做大的優勢就是安全、精確、并行分布式處理、傳遞易行、容量大。鈑金數字化制造系統的信息所表達出來的“數字化”，往往會引發信息處理上的一些變化，譬如：其所引發的技術革新和操作手段都有了巨大的變化和更新，因此，我們必須要在數字空間的實際運行模式中不斷的完善和探索。

1、鈑金數字化制造現狀分析

激光切割制造技術的出現，完全替代了“剪切－沖”的工藝流程，它的特點就是靈活且具有較大的柔性，其缺點就是運作成本比較高。這種制造技術最常見于一些形狀不規則的產品或器件上，隨著小批量零部件的大量生產，激光切割制造技術越來越受到人們的重視。因為激光切割具有高柔性和高精度以及三維設計技術的不斷完善和成熟，使用者可以完全從新設計和流程中取得收益，這樣就可以大大降低生產成本，而且還能夠有效地縮短工期。所以新的鈑金工藝其實就是從設計開始的，及設計+激光切割+折彎+焊接/鉚焊。多重折彎工藝在國內的箱體制造業已經比較普及。好處是省掉了傳統的加強筋。在實際生產過程中我們發現激光具有切縫細，精度高的優秀特點。通常情況下，都是一次性進行切割，然后配合4次的折彎，從而實現4個工件。這種制造方式，完全超越了傳統工藝的設計思路，所以為縮短工期奠定了基礎。激光切割的不斷普及，市場要求提高速切割，只有這樣才能降低待機的時間，向厚板，高反射材料進行擴展，降低電耗成本等。例如雅馬哈2010年所推出的by speed機型，其切割的速度可高達40m/min，加速度為3g，它能夠切割20毫米厚的不銹鋼，12毫米厚的鋁合金，6毫米厚的紫銅等，而所耗電只有60kW左右。機器的有效利用率能夠達到95%以上。

2、鈑金數字化制造系統模式

2.1 數據源的整合與集成

鈑金零部件的數字化制造數據大都是采用集中的管理與存儲，這樣就可以形成一個惟一的數據源。每一個系統都是經過產品的具體數據管理系統進行訪問制造相應的模型、工裝和工藝信息，從而改變了模擬量的傳遞模式，滿足了所有信息在不同的用戶之間與不同的應用系統之間的集成和共享。鈑金零部件制造數字化數據庫所有的知識組元可以隨時更新而且還能夠多次使用，鈑金數據庫知識系統的完善和建立，極大程度地滿足了所有信息的數字自動化表述，同時，在每一個數字化的設計當中都可以重新使用所有者的制造技術，這就完全顛覆了傳統意義上，單憑經驗和多次的試驗設計模式。集成系統協同設計就是把數據庫、知識重用工具以及應用系統整合到一個相同的平臺，該平臺為工程設計的統一介質，使得整個數字化流程固定化，對所有數字化制造流程進行統一的控制和管理，從而進一步集成了各大子系統制造工藝，完成了其要素的設計。

2.2 數字量控制與傳遞

在傳統鈑金制造模式中模擬量主要是依靠傳遞實現的，所有零部件的生產流程中所有的環節都缺少一個整體的數字化定義，其所生產的成品難以確保精度和準度。數字化制造則是通過前提準備，將每一個使命的設計要素準確地進行了數字化的表述，憑借數字化的信息驅動生產材料加工的所有過程。通過對零部件模型的設計，就能得到所需產品的具體尺寸和形狀，不過由于在零部件生產過程中出現很多的中間不確定狀態，所以很難對設計信息向制造延伸。設計和制造模型屬于相同對象的不同組成部分，其分別用于兩個不同的生產階段。確定了內容與工序之后，制造模型主要是結合工藝生產過程中的具體因素，對產品做出的一個詳細描述，把以往制造模式中通過模擬量表達零件尺寸與形狀的所有信息進行了數字化的定義，是工藝過程設計和工藝資源設計的依據。

3、鈑金制造要素設計

3.1 知識建模

知識建模其實就是根據鈑金零部件生產過程中所出現的知識，通過鈑金零部件將其串聯起來，把鈑金制造和加工過程中所有知識作為一個整體系統，從橫向和縱向兩個方向進行歸納建模。縱向方面主要是從宏觀到微觀組元進行構建知識系統，同時依據不同知識組元易難程度進行分層建模，通常都是將該系統劃分為型、域、屬、族四個不同的層次。知識分類的最基本的單元就是型，它是根據知識具體求解對象的疑難程度進行分類，主要包含實例、基型和典型知識。橫向方面，通過進一步地分析所有組元間的相互依賴關系，建立一個如同記憶網一樣的模型，把鈑金相關知識轉化為由制造要素所組成的網絡，建立一個完整、科學、便于管理的鈑金知識庫。

3.2 知識使用

基本類型的知識對形成問題解方案的作用方式分為表型和典型兩種。知識可直接形成問題的解方案，基型知識則部分形成問題的解方案。鈑金制造指令設計、成形模具設計等問題求解，根據知識的層次模型使用對應的屬及基類知識，開發不同的推理方法，如：基于表型知識的推理、基于典型知識的推理、基于基型知識的推理等。以工藝流程設計為例，對于典型鈑金零件，通過歸納總結典型方案，根據各種條件檢索得到合理的工藝流程；對于非典型零件可以依次采用基于實例的設計或創成式方式來完成；知識檢索采用基于編碼的精確匹配方法。

4、結語

無圖制造技術的發展，為鈑金零部件的生產和加工提供了一個巨大的發展空間，其主要就是因為無圖制造技術不但涵蓋了最新信息和最前端技術，而且更重要的是它促進了生產技術的數字化智能化的發展。本文通過對鈑金零件數字化制造系統模式的研討和分析，提出了鈑金數字化制造模式和解決思路，其中制造模型是面向制造過程對鈑金零件信息的組織，采用集成管理的方法形成了鈑金數字化制造的數據源。

參考文獻

篇7

關鍵詞：三維輕量化模型、數字化制造定義

隨著三維CAD在國內制造業的廣泛推廣應用，三維設計過程已經成為企業進行產品設計的主流工具。企業在產品設計中積累了大量的三維模型數據，如何充分利用這些三維模型數據成為企業關注的焦點。設計手段的變革，工藝設計跟著需要變革。工藝如何和三維C AD進行集成，工藝如何基于三維CAD進行加工工藝設計和裝配工藝設計等，目前在很多企業都有迫切的需求。

企業設計逐步采用三維設計模式后，工藝設計模式也面臨著改變和沖擊。企業迫切地需要利用三維模型的信息完整、可視的獨特優勢提高工藝編制的質量和效率，并實現產品模型信息的統一。然而，三維模型數據量雖大，但目前的數據模型主要表達設計幾何信息，對于制造工藝以及數據模型卻涉及很少，同時，不同的C A D系統產生的數據在異構平臺下不兼容、工藝信息量龐大和網絡帶寬的限制，使得三維模型數據的交換、共享以及在制造工藝上的應用具有很大的困難。

本文就內蒙古第一機械集團有限公司（簡稱內蒙一機）采用M P M S制造規劃管理系統實現基于三維輕量化模型的工藝無紙化應用的實際情況，探討三維模型下工藝管理的關鍵技術。

一、三維模型輕量化是工藝三維化的關鍵技術支撐

為了實現產品全生命周期內三維模型數據的交換和共享，人們對三維模型的輕量化進行了大量的研究和探索，內蒙一機在Extech MPMS系統上開發應用了符合企業需求的輕量化格式，取得了很好的制造工藝應用效果。

由于工藝制造信息是設計信的息數十倍，在三維工藝設計中，數據的輕量化是實現三維工藝的關鍵技術，三維工程輕量化模型需實現標注、測量、裝配和制造工序模型技術。

在成熟輕量化軟件的基礎上，開發適合工藝應用的輕量化工具，達到工藝設計模式從二維向三維的轉變。將原有的CAPP與2D CAD集成轉變為CAPP與3D CAD的集成，為設計人員提供一個接近真實的可視化工藝設計環境。在這個環境下進行包括建立和提取三維模型中的加工特征信息，加工過程仿真和校驗、裝配過程仿真優化、加工資源規劃等高層次的工藝設計工作。這將大大提高工藝設計的質量和效率，并強化工藝在產品研發過程中的地位。

1.基于輕量化模型的數字化定義技術

數字化產品定義（DPD）是實現數字化制造的基礎，它以數字的方式對產品進行準確描述。采用輕量化模型技術后，數字化產品定義信息必須按輕量化模型要求進行分類組織管理，完整準確地表達產品零部件本身的幾何屬性、工藝屬性、質量檢測屬性以及管理屬性等信息，滿足制造過程各階段對數據的需求，保證產品設計制造過程中的協調性。

2.基于輕量化模型的數字化工藝設計與仿真技術

輕量化模型是產品三維數模的過程制造模型，使產品的工藝設計活動發生了根本變化。工藝設計與仿真將在三維數字化環境下，依據基于輕量化模型技術的數字化工藝協調制造體系要求，以產品的EBOM和三維數字樣機為基礎，以工藝數字化并行定義為核心，制定工藝總方案，建立三維工藝數字樣機，進行數字化三維工藝設計、數字化工藝容差分配、仿真優化和數字化三維工藝仿真驗證。

在工藝設計與仿真的不同階段，仿真的內容也不同。在工藝審查階段，對零件、組件及部件組成的制造單元進行可制造性、可裝配性分析，檢查結構設計的合理性；在工藝規劃階段，通過裝配工藝仿真，確定零部件之間的裝配順序和運動路徑；在工裝設計階段，進行制造資源仿真，設計出合格的工裝資源；在工藝編制階段，通過建立起產品、工藝和資源的數字化工藝數據模型（P P R），并對關鍵部件進行基于M B D的工藝容差分配計算和優化，實現基于模型的工藝分離面劃分、裝配工位設計、裝配流程設計和三維工藝指令設計等。

3.建設輕量化模型的工藝裝備數據

工藝裝備設計在三維數字化環境下，以產品數字樣機、工藝數字樣機為基礎，進行工藝技術裝備的設計和仿真，逐步形成面向現代航空制造的基于三維的飛機制造技術裝備工程體系，實現技術裝備數字化、自動化和柔性化。在工裝設計過程中，產品設計數模、工藝數模的版本變化將直接引起工裝數模的版本變化。因此，必須應用三維關聯技術和三維在線技術，預先開展基于輕量化模型工藝裝備設計與產品、工藝設計及仿真的數字化協同技術，工藝裝備設計與產品設計、工藝設計的關聯更改技術，工藝裝備三維數字化設計制造一體化集成技術和基于三維數字化工藝裝備設計制造等技術的研究工作。

4.基于輕量化模型的裝配過程可視化技術

在數字化制造模式下，裝配現場已擺脫傳統基于二維圖樣的模擬量傳遞體系，三維數模及三維工藝指令已經完全替代了二維工程圖樣和紙質工藝指令，成為在生產現場指導工人工作的技術依據。

為了確保裝配現場能夠及時獲取現行有效的三維數模、輕量化模型和三維裝配工藝指令，滿足產品裝配過程管理與執行控制的要求，需要解決三維數模輕量化的問題，并將基于數字化制造的設計模型、工藝模型、檢驗模型、三維工裝資源數據、輕量化模型和三維裝配工藝指令統一納入企業級P L M中進行管理（圖1），并建立與裝配現場作業計劃的關聯關系，實現三維可視化裝配技術在裝配制造執行系統（MES）的集成應用，實現真正的無紙化。

二、輕量化三維模型的應用

1.現場工藝實現三維模型化以減少生產人員的識圖時間

三維數字模型的直觀性可以幫助工藝人員直接了解零件內部結構，減少看圖出錯的幾率，提高工作效率，工藝人員可以把更多的時間和精力投入到其他工作中。因為對于比較復雜的鑄件圖樣，工藝人員要想在很短的時間內看明白，不是一件容易的事。

對三維數字模型還可以進行三維立體尺寸標注，隨時測量各個需要加工的工序尺寸，檢查零件實際加工的尺寸是否正確。對于復雜且比較大、重的零件，要想知道它的體積和重量不是一件容易的事，需要大量的計算?；谌S數字模型，得到體積和重量則是一件非常簡單的事。

2.更好地了解組件的內部結構

為了更好地了解組件內部結構，需要用軸測圖來表示部件的裝配形式，用這種形式可以很好地反映部件的裝配結構。如果用過去的二維形式來畫軸測圖，幾十個零件組成的部件可能要用十幾天的時間才能夠完成。用三維數字模型裝配的部件，可以很容易生成軸測圖。并能夠及時發現問題，如：在設計過程中通過裝配能夠及時發現零件之間是否有干涉。在裝配中有些零件之間的空間距離在二維圖樣中很難確定，但在三維數字模型裝配中卻是件很容易的事。同時能夠生成任何方向的裝配和軸測圖，并能夠做成各種方向的裝配圖片。這樣就會大大提高了裝配工人的感官認識和實際操作能力，提高了裝配的速度和準確性。

3.動態數字化工藝視頻指導現場正確操作

三維數字模型在計算機中進行裝配，就可以很好地了解整個部件的裝配順序，減少工藝規程編寫中的錯誤，提高工藝規程編寫的質量。

對于稍有文化和專業技術培訓基礎，且有一定識圖能力的年輕員工，如果用播放數字媒體的形式來反映復雜部件裝配的過程，再配合正確的工藝規程文件，就會很好地完成復雜部件的裝配。

制作好的數字媒體，不僅可用以對現場的員工進行培訓，還可用以通過互聯網對千里之外的協作用戶進行培訓，這將是未來培訓的必然趨勢，也是現場工藝人員用于了解裝配部件內部結構最有效的方法。

另外，用三維數字模型制作的視頻文件存為avi形式，就可用Windows中的Windows Media Player或其他視頻軟件來播放，從而反映整個部件的裝配過程。

三、應用效果與部署情況

圖2所示是內蒙一機制造規劃管理系統的完整應用模型。系統將企業的工藝設計與管理組合成一個有機結構化的數據體系，這些數據完全可以為信息系統和后續的應用系統服務，運用三維數字化定義、三維數字化工藝設計與仿真、三維數字化工藝裝備的設計與制造、基于輕量化模型的裝配過程可視化技術、三維數字化檢驗檢測技術以及基于結構化的工藝數據，結合產品數據管理系統集成技術的應用，能夠有效地縮短產品研制周期，改善生產現場工作環境，提高產品質量和生產效率，真正實現無二維圖紙、無紙質工作指令的三維數字化集成制造。

參考文獻

篇8

將數字化技術應用于制造業中是制造業的一項重大改革，它的水平高低能夠反映一個國家的制造業水平。隨著經濟全球化一體化，科技也在迅速發展，這也就直接影響了現代制造業發展，主要變化有：產品生產更快，用戶需求多樣化等。

關鍵詞：工裝數字化；制造與功能性；研究

1工裝數字化制造技術的國內現狀

隨著計算機技術的不斷發展，數字化技術也越來越多的應用于制造業中，數字化技術與制造業融合已經成為主流。在目前的制造業中，數字化技術用于制造業中已經成為提高產品質量以及提高產品效益的重要手段。在近30年的制造產業發展過程中，在一些發達國家已經可以實現無圖化生產模式，采用CAD/CAM實現百分之百的數字化設計生產[1]。

我國采用CAD/CAM技術是從20世紀60年代開始的，剛開始僅僅應用于航空產業，隨著科技的不斷發展，在諸多領域中已經都進入了實用階段。我國工裝數字化技術中的CAD技術已經得到很好發展，實現制造業自動化設計的巨大飛躍。

2工裝數字化制造技術的意義

對于制造產業而言，工裝數字化技術是實現技術升級的必要手段。為了使制造技術得到提升與創新，改變以往制造模式，就需要對數字化技術進行引進，采用數字化的技術來對產品質量進行嚴格控制。隨著越來越多的制造企業采用工裝數字化技術，此技術將會逐漸成為市場所需的主流。

在激烈的制造業市場競爭過程中，人們對所用產品的要求也越來越高，尤其是一些需要長期使用的物品，例如：汽車，冰箱等大型家用電器。人們除了對它的性能、質量以及價格要求之外還希望產品多樣化，外觀更加個性等[2]。采用數字化技術應用于制造業不僅僅能夠滿足這些需求，還可以更好的適應市場所需，有效降低制造企業成本。

工裝的制造以及準備對于產品的零部件而言是很重要的，它是整個制造生產的準則，它的制造精度可以直接影響產品的質量，甚至可以影響產品生產所需的周期。所以將工裝數字化技術應用于制造生產來講，是具有重大意義的。

3工裝數字化制造工藝參數

在進行數字化生產過程中，工藝參數是一個非常重要的問題。合理的選擇參數對產品的生產效率、成本、質量以及利潤都有深刻聯系。對工作人員來講，應該在現有基礎上，根據市場所需以及產品要求來合理并且有效的選擇切削用量，進而達到最佳的指標。

4工裝數字化的重要應用

在我國，工裝數字化最主要是應用于航空產業，因為此產業對制造要求極高，飛機之間的零部件數量較多，并且許多零件尺寸較大，剛性很小，在進行裝置過程中容易受損變形，為了滿足飛機產品的高精度要求，這中間也就需要標準數字化工裝來進行信息之間的協調與控制。

在航空領域多采用工裝數字化技術中的柔性裝配工裝技術，這項技術已經得到國內外大多數航空企業的關注與使用。柔性工裝技術一般具有柔性化、數字化以及模塊化和自動化的特點。柔性化可以使得工裝具有使得產品進行快速重構的過程，這也一套工裝也就可以應用于多種產品之中，這個也就是柔性工裝最主要的特點。數字化則表現在進行產品制造、設計過程中均采用數字化模式進行。模塊化則是指工裝在硬件上具有模塊化結構的特點，這個特點也可以體現工裝的柔性，進而對各個模塊進行重構。模塊之間可以自動重組調整也體現了柔性工裝的自動化特點。柔性工裝雖然是一種柔性可重復利用的工裝，但其本質決定了必須有足夠的結構強度和結構剛度來保證其定位準確度；同時，柔性工裝要實現其柔，使得其結構較一般剛性工裝復雜。因此，針對柔性工裝特點的結構優化設計技術是柔性工裝設計的一項重要技術。

工裝數字化在功能方面是非常全面的，并且形式也是多種多樣的，能夠充分滿足制造業的需求[3]。單就柔性工裝而言，就很很多種構成模式。例如：1、多點陣真空吸盤式柔性工裝。這種形式的工裝是模塊化單元為帶真空吸盤的立柱式單元，并且具有3個方向運動度，通過整體控制系統可以進行自動調形。2、行列式結構柔性工裝。行列式結構柔性工裝是一種由多個行列式排列的立柱單元構成的工裝，各立柱單元為模塊化結構，獨立分散排列，每個立柱單元上裝有夾持單元，夾持單元一般具有3自由度的運動調整能力，從而可通過調整各立柱單元上多個夾持單元排列分布，來實現對不同飛機零件的裝配。

結語：綜上所述工裝數字化制造技術對于制造企業而言是一項非常重要的技術，在功能方面也非常全面實用，不僅能夠滿足企業的需求同時也能夠滿足市場的需求，具有非常好的前景。

參考文獻：

[1]欒合俊.先進模具數字化制造技術及其在航空航天領域的應用[J]. 航空制造技術. 2009(20)

篇9

中圖分類號：G642

摘要：針對我國制造業信息化領域和山西轉型跨越發展急需的信息化工程技術人才的培養問題，提出一種側重于制造業信息化不同層次人才需求的專業群人才培養模式，將太原科技大學計算機學院建設的4個專業構建成一個信息化人才培養專業群，通過構建不同的課程教學體系和實踐教學體系實現專業群共性知識的聯合教學和特色化專業知識的分布教學。

關鍵詞：制造業信息化；專業群；人才培養；層次化培養體系

0 引言

在我國，制造業作為支柱產業之一，在國民經濟中占有十分重要的地位。隨著現代科技的迅速發展和企業全球化趨勢的進一步擴大，’制造業面臨著產業結構調整、產業轉移步伐加快、國際市場競爭更加激烈的局面。目前，我國已成為全球的制造業大國，但還遠不是制造業強國，特別是裝備制造業發展嚴重滯后。中國的制造業大部分是發達國家制造業轉移的結果，勞動密集型居多，有自主知識產權的先進制造企業較少。另外，制造企業的信息化程度偏低，許多企業僅僅實現了“甩圖版”工程，無法實現資金流、信息流、物資流的高效運行和科學管理，在產品數字化設計、數字化制造、企業數字化管理以及信息化網絡環境支撐平臺建設方面還存在諸多問題，無法適應國家“兩化融合”的戰略發展需求。究其原因，除了制造企業產品創新設計能力較弱外，制造業信息化的水平與發達國家相比還存在較大差距，從事制造業信息化所需的軟硬件開發與服務的人才嚴重缺失。

制造業信息化是企業實現產品設計創新、制造模式創新和經營管理方式創新的重要手段，是打造優勢產業鏈、提升中小企業集群競爭力的有效工具，是制造業發展的必由之路，是全面貫徹黨的十六大關于“以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化，信息化和工業化相互融合”精神，推動科技與經濟結合的一項重大戰略舉措。從制造業生產過程的自動化和生產管理的信息化需求來看，制造業信息化技術包括信息化支撐環境技術、數字化設計技術、數字化管理技術、數字化制造技術等4個重要技術領域，其中數字化制造技術又分為制造裝備數字化和生產流程數字化兩個方面。制造業信息化軟硬件開發、設計與服務人才培養涉及眾多的學科專業，但是其人才培養的核心專業集中在計算機科學與技術類學科中。2012年，教育部提出了新的學科專業設置目錄，其中計算機科學與技術類學科中包含了制造業信息化人才培養的計算機科學與技術、網絡工程、軟件工程以及物聯網工程等專業。

基于上述分析，筆者以太原科技大學計算機學院課程群建設為例，研究面向制造業信息化的專業群人才培養體系建設問題。學院按照面向制造業信息化領域各層次技術人才培養目標，依托太原科技大學計算機學院所承辦的計算機科學與技術專業、網絡工程專業、信息管理與信息系統專業以及軟件工程專業，構建具有裝備制造業信息化特色的人才培養專業群。在打通大學科同類基礎和專業基礎課程的前提下，學院確定網絡工程專業培養面向制造業信息化領域的網絡支撐環境技術方面的工程技術人才；計算機科學技術專業培養面向裝備制造業信息化領域的嵌入式系統方面的工程技術人才；信息管理與信息系統專業培養面向裝備制造業信息化領域的生產管理自動化方面的工程技術人才；軟件工程專業的計算機輔助設計與工業控制應用軟件方向，培養數字化設計技術方面的工程技術人才。該研究，為我國制造業信息化領域培養具有行業特色的高級信息化工程技術人才，提供了一種專業群的人才培養體系和方法。

1 培養目標定位

依托太原科技大學在我國重型機械和重大技術裝備領域的行業優勢，面向裝備制造業信息化和山西省地方經濟建設的需求，適應國家“以信息化帶動工業化、信息化與工業化相融合”的戰略發展，計算機學院努力尋找為我國制造業信息化領域和山西地方經濟發展培養信息化高級工程技術人才的專業群人才培養目標定位。

1）專業群建設目標定位。

面向制造業信息化領域的專業群建設是為我國制造業信息化領域培養網絡化支撐環境技術、數字化管理技術、數字化制造技術以及數字化設計技術方面的高級信息化工程技術人才。整個專業群由計算機科學與技術、網絡工程、軟件工程、信息管理與信息系統4個本科專業構成，每個專業突出其在制造業信息化領域不同層次人才培養特色，以實現面向制造業信息化領域所需的軟硬件系統開發、設計與服務等不同層次人才的專業群培養目標。

2）專業群建設的服務面向對象定位。

根據我國制造業信息化領域和山西轉型跨越發展對制造業信息化人才的需求，依托太原科技大學在重型機械和重大技術裝備領域的人才培養優勢，緊密結合我校計算機科學與技術國家級特色專業的建設成果，堅持以培養學生的創新精神和實踐能力為重點，培養面向制造業信息化領域和山西轉型跨越發展急需的制造業信息化高級工程技術人才。

3）專業群建設人才培養觀念定位。

把握21世紀工程教育理念，突出創新精神和實踐能力的培養，以行業需求為導向，在注重對學生專業知識與工程技術培養訓練的同時，培養他們崇尚學術、追求真理、弘揚理性的學術精神，嚴謹求實、開拓創新、兼收并蓄的治學態度和誠信敬業、吃苦耐勞、踏實肯干的工作作風，突出“行業特色明顯、專業基礎厚重、實踐技能突出、素質教育鮮明”的專業群人才培養特色。

2 人才培養課程教學體系的建立

在制定專業群相關專業培養方案時，學院通過走訪實施信息化的裝備制造企業和制造業信息化軟硬件集成開發企業，確定從事制造業信息化軟硬件系統開發、設計與服務人才所需的知識結構、工程技術和業務能力，并以此為指導，制定專業群相關專業的人才培養方案。該方案在保證通識課程和學科大類基礎課統一的前提下，通過相應的專業課程和專業選修課程來培養裝備制造業信息化不同層面的信息技術人才。

1）專業群共有知識體系的基礎課程平臺構建。

制造業信息化專業群共有知識體系是制造業信息化領域不同層次人才培養必須掌握和具備的基礎課程。專業群學科基礎課程平臺分為通識基礎、公共基礎和大類基礎3個部分：通識基礎課程主要包括大學英語、政治理論、思想修養、大學體育等課程；公共基礎主要包括高等數學、大學物理、線性代數、概率統計、離散數學、計算方法等課程；大類基礎主要包括計算機集成制造系統導論、計算機科學導論、高級語言程序設計、算法與數據結構、數據庫系統原理、計算機組織與結構、計算機網絡、操作系統、軟件工程等課程。

2）專業群特色化專業課程平臺構建。

根據專業群在制造業信息化領域不同層次的人才培養需求，學院將計算機科學與技術專業確定為制造業信息化領域嵌入式系統方向與計算機控制方向的特色化人才培養專業，將信息管理與信息系統專業定位為制造業信息化領域生產管理自動化軟件設計方向的特色化人才培養專業，將網絡工程專業定位為制造業信息化領域網絡集成與架構方向的特色化人才培養專業，將軟件工程專業的計算機輔助設計確定為制造業信息化領域數字化設計方向的特色化人才培養專業，并根據各專業的人才培養特色，構建其專業課程平臺。

計算機科學與技術專業的專業課平臺包括專業課程與特色課程兩大類。專業課程主要包括模擬電子技術、數字電子技術、電路與系統、數字邏輯、數字信號處理、嵌入式系統軟件設計、基于Web的面向對象編程技術等；特色化課程主要包括工業控制網絡、工業組態軟件設計、PLC編程與控制、微機接口技術、計算機控制技術，嵌入式系統硬件設計、嵌入式系統軟件設計、Web系統與技術等課程。

信息管理與信息系統專業主要培養掌握現代信息管理學基礎和計算機信息系統開發技術，具有生產管理信息化系統分析、設計、集成、管理與維護能力的高級工程技術人才，其專業課平臺主要包括信息管理課程和信息系統開發課程兩類。信息管理課程主要包括信息管理學、管理統計學、西方經濟學、運籌學、管理信息系統等課程；信息系統開發課程主要包括軟件分析與建模技術、電子商務戰略結構與設計、企業資源計劃ERP、物流與供應鏈管理SCM、客戶關系管理CRM、企業資產管理EAM、知識工程與專家系統、Web系統與技術等。

網絡工程專業主要面向制造業信息化領域的信息基礎設施的規劃集成和運維管理，培養具有計算機網絡系統規劃、設計、組織、管理與維護以及計算機網絡應用系統架構、設計、開發、集成與項目管理方面的高級工程技術人才，其專業課平臺包括TCP/IP設計與實現、計算機網絡工程、計算機網絡布線、計算機網絡的集成與管理、信息保障與網絡安全、計算機網絡設備的配置與管理、無線傳感器網絡、無線網絡與移動計算、數據存儲網絡、Web系統與技術、工程項目管理等課程。

軟件工程計算機輔助設計方向主要培養數字化設計方面的高級工程技術人才。本專業方向開設軟件設計與體系結構、軟件測試與分析、軟件需求工程、人機交互技術、CAD軟件開發與設計、計算機輔助工程、數字化協同與網絡交互設計、先進制造技術等。

3 實踐教學體系的建立

專業群的實踐教學體系主要包括課程設計、畢業設計、綜合實驗周、制造業信息化不同層次逆向工程案例分析、生產實習和畢業實習等環節。

專業群中每個專業的校內實習實訓環節包括3個課程設計和3個綜合實驗周。計算機科學與技術專業實踐教學包括高級語言程序開發課程設計、軟件工程課程設計、計算機組織與結構課程設計、數字系統綜合實驗周、計算機網絡綜合實驗周、嵌入式系統綜合實驗周。信息管理與信息系統專業包括高級語言開發課程設計、數據庫系統課程設計、企業資源計劃課程設計、軟件建模與架構綜合實驗周、信息系統分析與設計綜合實驗周、Web系統與技術綜合實驗周。網絡工程專業實踐教學環節包括高級語言程序開發課程設計、網絡通信與協議分析課程設計、計算機組織與結構課程設計、數字系統綜合實驗周、網絡工程綜合實驗周、網絡集成與配置綜合實驗周。軟件工程專業由校外聯合培養單位完成不同方向的專業綜合設計。所有專業群實踐教學環節的選題都緊密圍繞制造業信息化領域的內容進行設計。在教學方法上，我們采取送出去和請進來的策略，將學生4年中的一些課程設計、綜合實驗以及畢業設計等教學實踐環節放在企業完成或者聘請企業工程技術人員來學校指導。

制造業信息化不同層次逆向工程案例分析課程在課程體系中單獨設置，由具有實際工程經驗的教師或聘請制造業信息化領域的工程技術人員擔任。同時，按照專業群4個專業特色人才培養的需求，依托學校在重大技術裝備制造領域的行業優勢，充分借助學校產學研聯盟企業的資源優勢，有計劃地建設適合于專業特色方向的實習基地。學院通過與那些在企業資源計劃（ERP）、企業資產管理（EAM）開發與應用等生產管理信息化水平較高的企業聯手，建立有利于學生在業務流程分析、系統規劃設計與軟件開發設計方面提升實踐水平的數字化管理技術實習基地。同時，我們還與那些在生產過程控制與企業基礎自動化開發與應用領域具有較高水平的企業聯合，建立數字化制造技術方向的實習基地。

4 專業群師資隊伍建設

在教學實踐過程中，學院以學歷教育、技術培訓和科學研究等不同方式，積極推進專業群師資隊伍建設，努力打造一批具有裝備制造業信息化領域教學科研背景的師資隊伍。面向裝備制造業信息化領域的特色人才培養，對師資水平的要求非常高，要想高水平地完成一門課程的教學，不僅需要教師有扎實的理論基礎，更要掌握先進的工程技術。所以，本專業積極鼓勵教師攻讀制造業信息化方向的博士學位，同時積極推進在職教師工程技術培訓制度，并鼓勵他們通過在制造業信息化開發與應用領域掛職鍛煉、參加專業培訓機構的技術培訓以及在制造企業技術研發中心進行項目合作等形式，來提高專業教師的工程技術水平。

5 結語

學院將計算機科學與技術專業、信息管理與信息系統專業、網絡工程專業和軟件工程專業組合為一個專業群，面向制造業信息化不同層次的人才培養需求，構建了相應的特色化人才培養體系。通過教學實踐，不同專業在實現共同知識課程平臺教學的基礎上，突出不同面向的特色化專業課程設置與教學的人才培養模式，有利于制造業信息化領域的特色人才培養。這種教學模式的改革，可以有效解決同一類專業的同質化教育問題，也可以很好地形成面向同一領域的特色化人才培養方案。

參考文獻：

[1]國家自然科學基金委員會工程與材料學部.機械工程學科發展戰略研究報告（2011—2020）[M].北京：科學出版社，2010。

篇10

隨著中國制造業信息化進程的不斷加快，數字化技術在產品創新中的作用凸顯。中國航天科技集團總工程師楊海成講述了三維技術發展的新內涵，楊海成告訴記者，三維技術已經成為當前推動制造業信息化發展，推動兩化融合的一個最重要、最核心的高技術的支撐和應用。在推動兩化融合過程中，應該強調用數字化的設計和制造技術來促進企業的設計革命。

從產品設計向服務運行延伸

三維CAD技術在當代工業和制造業的發展中，得到了廣泛的應用，是技術集成應用的現代高科技的產品設計制造技術。在航天工業的研發、生產、制造、實驗，運營乃至產品全生命周期的過程中得到了貫通和廣泛應用。特別是在載人航天的火箭的設計制造，飛船的設計制造中，得到了關鍵的重要應用。

楊海成說，火箭、衛星、飛船等都是高技術集成的裝備產品，航天裝備的結構復雜，零部件組建眾多，相互之間的功能上和性能上的集成，也反映了現代高技術裝備的特點，必須要用現代三維的數字化技術來進行產品的設計和定義，來充分評估產品的功能性。只有使用三維技術才能完整表達產品的各個零部件的功能，性能、結構狀態，才能進行產品功能性能在制造之前的各種優化、仿真、試驗。例如在產品定義階段進行設計性能分析仿真，包括產品的技術狀態管理、產品數據有效的組織管理等方面都是以三維數據、三維模型的形式進行管理。

在制造階段，設計的數據，可以通過三維技術直接打通到制造的各個環節中去。把一個設計模型變成可制造的模型，需要進行三維的工藝設計，把制造的三維數據傳遞到現代的數控、機床，數控設備上進行加工生產實驗，都需要用到三維制造技術。

產品在裝配階段，可以先用計算機三維模型進行預裝配，使得裝配的順序、裝配過程中的不協調環節，都能夠充分的展現出來，能夠做到產品裝配完全逼真的三維在線展示。工人可以按照三維的裝配工藝要求，按照裝配的指令，完成整個零件的裝配過程。到了實驗環節，三維的數據、產品模型要與一系列性能數據進行比對，來確定產品的功能性是否滿足實際工程的要求。

在楊海成看來，三維技術的應用已經從最初的衛星和飛船產品的設計，延伸到為產品在天空上運行提供支持服務。三維技術對整個的航天產品的功能、性能以及制造水平，運營狀態，進行全面數字化定義、仿真優化的主要支撐工藝，起到核心的作用。

不僅如此，在我國由制造大國走向制造強國的過程中，在制造業信息化科技工程與兩化融合中，三維CAD技術的應用發展起到非常重要的作用。

促進“兩化融合”的重要支撐

我國當前在推動著信息化與工業化融合，特別是科技部以高技術為旗幟，推動制造業信息化如火如荼的進行。近二十年來，從“八五”、“九五”、“十五”到“十一五”，信息技術正在不斷的發展，不斷的向前邁進。在“八五”時期，國務委員宋健提出了“甩圖板”工程，用電子圖板代替原來手工的畫圖圖板，這是一場二維CAD產業革命。

經過近二十年的發展，特別是現在的制造業信息化和兩化融合，企業的產品設計到生產制造，已經開始由二維、二維半開始走向三維產品設計，開始用三維的方式來定義產品，來制造和銷售產品。三維CAD技術的應用已經滲透到從產品設計到生產制造到產品的實驗驗證，一直到產品投入市場使用的環節中。可以說，三維CAD正在醞釀著更大的提升。

“三維技術已經成為當前推動制造業信息化發展，推動兩化融合的一個最重要、最核心的高技術的支撐和應用?！睏詈３杀硎荆嬲匀S技術為支撐的現代制造業的設計制造管理，更能本質性體現現代工業的一種從傳統的以工程圖紙定義產品的模式，邁到以三維模型定義的現代的、新型的工業產品定義模式，三維CAD應用是一場巨大的提升。它把傳統的幾百年來，工程師以工程圖紙語言表達的產品設計制造，提升到了以數字化定義的模型、以真正的三維樣機的模型來貫穿整個設計的過程。

所以，楊海成強調，在推動兩化融合過程當中，要強調用數字化的設計和制造技術來促進企業的設計革命，制造提升，工業的轉型升級。在制造業信息化發展中，強調使用三維技術實現設計制造的集成和并行，來縮短產品的設計和周期。而且通過三維和無紙化的設計制造方式，使得工業的現代化水平提升到與當代國際上一流產品設計的層次上。

支撐企業向服務型制造轉型

現代服務業已經成為我國國民經濟的重要產業和經濟發展的一個重要增長點，并成為新技術的一個重要的促進者。過去傳統制造業以產品的設計和制造為主，把設計圖紙或生產的產品銷售給用戶。所以，長期以來，我國傳統制造業是以產品生產和銷售為主的。

楊海成表示，我國制造業企業在信息化技術的支撐下，特別是在數字化設計和制造，三維設計制造等技術的支撐下，正在由生產型制造向服務型制造轉型，即：向制造服務轉型。通過從生產型制造向服務型制造轉型，可以使企業不僅僅獲取的產品生產的價值和銷售價值，也能夠獲得產品服務所帶來的附加值和價值鏈的高端。

產品從研發、設計到生產、制造，到銷售、使用、服務，是一個覆蓋產品全生命周期的價值鏈環節。對于制造業來講，要由過去所謂的只關注生產制造的低價值的苦笑曲線，到關注高價值的微笑曲線，向全價值鏈服務型制造擴充，這是制造業由低端向高端發展的一個必然趨勢和規律，也是現代制造業和服務業結合的必然?，F在可以看到，很多企業已經開始不僅是關注產品的設計制造，更關注產品的使用和服務。比如海爾，海爾的服務比其產品本身所創造的價值還要高。