数字化制造技术精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇数字化制造技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【关键词】数字化；先进制造；机械；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 先进制造技术的含义

先进制造技术AMT（Advanced Manufactories Technology）是指以提高制造企业综合效益为目的，综合利用信息、能源、环保等高新技术以及现代系统管理技术，对传统制造过程中及产品的整个寿命周期中的使用、维护、回收、利用等有关环节进行研究并发行的所有适用技术的总称[1-2]。

相对传统制造技术，数字化制造技术是一项融合数字化技术和制造技术，且以制造工程科学为理论基础的重大的制造技术革新，是先进制造技术的核心。数字化先进制造是在计算机和网络技术与制造技术的不断融合、发展和广泛应用的基础上诞生的。它是对制造过程进行数字化的描述，将制造信息采用数字化的表征、存储、处理、传递和加工，从而在数字空间中完成产品的制造过程[3-6]。

2 数字化是先进制造技术的基础

2.1 先进制造技术的基本特征

先进制造技术包括以下五个基本特征。

（1）先进性。制造工艺作为先进制造技术的基础，必须是经过优化的先进工艺。先进制造技术的基础必须是优质、高效、低耗、清洁工艺，它从传统制造工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。

（2）通用性。先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、销售使用、维修服务，甚至回收整个过程。

（3）系统性。随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术的驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

（4）集成性。先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科。

（5）技术与管理的更紧密结合。对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳技术经济效益的追求，使先进制造技术十分重视生产过程组织管理体制的合理化和最佳化。

2.2 基于数字化的先进制造技术

数字化制造技术符合先进制造技术的上述五个基本特征。先进制造技术时代是数字化信息的时代，数字化技术是数字的生产、采集、存贮、变换、传递、处理及广泛利用的新兴科技领域。制造业从50年代数控机床的发明，标志着机械制造业向着数字化走出了第一步，随后制造信息化沿着三个方面推进，一是现场生产方面，如：NC/CNC/DNC/PLC/FMS/AC等；二是产品和工艺设计方面，如APT/CAD/CAM/CAE等；三是生产管理和集成方面，如MRP/PDM/ERP/CIMS等。可以说信息技术改变了当代制造业的面貌。

3 数字化是先进制造技术发展的核心

3.1 数字化先进制造的核心技术

数字化是先进制造技术的核心，它是在计算机和网络技术与制造技术的不断融合、发展和广泛应用的基础上诞生的。数字化先进制造主要包括以下几个核心技术[4，6]：

（1）制造过程的建模与仿真。制造过程的建模与仿真是在一台计算机上用解析或数值的方法表达或建模制造过程，建模通常基于制造工艺本身的物理和化学知识，并为实验所验证。

（2）网络化敏捷设计与制造。利用快速发展的网络技术，改善企业对市场的响应性。我国企业向国际接轨就必须在此领域开展研究，尽快掌握并赶上国外先进水平。

（3）虚拟产品开发。虚拟产品开发有四个核心要素：数字化产品和过程模型、产品信息管理、高性能计算与通讯和组织、管理的改变。

3.2 数字化对先进制造技术的实现

（1）数字制造的全球实现―网络制造。随着数字化技术、计算机网络技术及交通运输事业的迅速发展，这些企业可利用协同工作技术，在一定的时间、一定的空间内，利用计算机网络，小组成员共享通过数字网络在企业内部传递的知识与信息。

（2）数字制造的动态联盟―敏捷制造。为实现高增值、高产品质量及优质服务，只有借助于高性能计算机和高速网络，在数字化环境中，充分利用其他企业制造过程的信息流和数据库等有用的数字化资源，才能对变化市场做出快速的响应。对于某些产品一个企业不可能快速、经济地独立开发和制造其全部，必须根据任务，由一个公司的某些部门或不同公司按资源、技术和人员的最优配置。于是，一种以数字制造为平台的先进制造技术即数字制造的动态联盟―敏捷制造崭露头角。

（3）数字制造的计算机实现―虚拟制造。数字化表征与传递、建模与仿真是数字制造的核心科学问题。这种能实现制造形状与过程的数字化表征、非符号化制造知识的表征、制造信息的可靠获取及其传递的、由整个制造信息形成的数字空间，为计算机和计算机网络的应用提供了用武之地。

（4）数字制造的快速实现―快速原型制造。制造业面临两个重要的挑战：一是要大大减少开发时间，二是产品的个性化。虽然计算机辅助设计和制造（CAD和CAM）已在很大程度上改善了传统的产品设计和制造方法，但在计算机辅助设计和计算机辅助制造集成实践过程中仍有许多障碍。

虚拟制造技术在计算机上实现了产品实际的制造过程，对缩短产品开发的周期、减少开发费用、提高市场竞争能力做出了重大贡献。通过长期的探索与实践，催生了制造技术上的又一次新的变革―快速成型制造技术。

（5）数字制造的环保化实现―绿色设计与制造。制造业为人类的繁荣昌盛做出了巨大贡献的同时，每年产生了近55亿吨的无害废品和7亿吨的有害废品。因此，为了有效地保护环境，一定要在制造的各个阶段进行污染控制。有必要使用能在各个阶段评估环境被影响的后果的工具和方法学来支持设计和制造，一种具有意识的先进制造技术―绿色设计与制造ECD&M （EnvironmentallyConscious Design and Manufacturing ）。

4 数字化是先进制造技术发展的未来

目前，计算机和网络已成为制造业企业的基础环境和重要手段，目前世界500强企业无一例外地建立了内部网。制造业在知识经济到来时呈现明显的信息化趋势，可以说信息技术在促进当代制造业发展过程中的作用是第一位的，信息技术将在更深层次上渗透和改造传统制造业。

当前，数字化制造正在深入发展，其主要趋势呈以下四点：

（1）由二维向三维的转变―形成以MBD/MBI（Model Based Definition，MBD 基于模型的定义/Model-BasedInstructions，MBI基于模型的作业指导书）为核心的设计与制造。MBD是用集成的三维实体模型来完整的表达产品生命周期各阶段的产品定义技术标准，为设计人员服务，解决的是要制造什么的问题；MBI是以三维模型表达的车间工作规范和方法，为加工、装配、检测人员服务，解决的是怎么制造的问题。MBD/MBI技术将使工程技术人员从繁琐的二维图纸和表格文化中解放出来，可将更多精力转移到需求分析和产品创新研发上。

（2）真正并行和协同的实现-数字化制造中的直观可视化工作环境以及建模和仿真技术，为并行和协同工作提供了友好的协同工作环境及有效的实验验证手段和评估优化工具。数字化制造是制造业信息化发展的新阶段，也是目前制造业的重要发展方向，如精密化、智能化、网络化、极端化等，无一不与数字化制造技术的发展密切相关。

（3）数字化装配与维修的应用―装配是产品生命周期中的重要环节。虚拟现实技术（VR， Virtual Reality）的发展为解决装配序列规划和装配性能仿真提供新的思路和方法，虚拟装配技术可在无物理样机的情况下对产品可装配性、可拆卸性、可维修性和装配过程中的装配精度、装配性能等进行分析、预测和验证，并支持面向生产现场的装配工艺过程的动态仿真、规划与优化。目前虚拟装配技术已从简单的几何装配正朝着考虑精度、物性、过程、环境等多方面因素的装配技术方向发展，这是推进虚拟装配技术实用化发展的重要一步。

（4）数字化车间与数字化工厂―数字化工厂是数字化制造技术在车间和和工厂集成应用和高效运营的全新生产模式。它在三维工艺过程、工艺装备、生产线布局和生产管理综合优化和集成的基础上，实现产品在工厂、车间和生产线上由设计到制造的数字化执行、管理和控制问题，是实现企业挖潜和增效的最有效形式。目前，生产线建模仿真技术和车间布局规划已日益受到重视，它为高效物流实施以及精益生产、可重构制造、单元化制造等先进制造模式提供科学分析工具，尤其对多品种、变批量和混线生产等复杂生产模式具有重要指导意义。

5 结束语

先进制造技术是改造传统制造业的有效手段，为了有效地在我国利用先进制造技术改造传统制造业，需要明确研究、开发和应用先进制造技术的重点。综观以上先进制造技术的现状和发展，可以看出数字制造实为先进制造技术的核心技术，是实施其他先进制造技术的平台。

数字化先进制造技术是席卷全球的数字化浪潮中的重要一环，其本质是支持数字化或信息化制造业的技术。充分运用当代数字化技术，大力发展数字化先进制造技术符合本世纪制造业的发展趋势。

【参考文献】

[1]杨叔子，吴波，李斌. 再论先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报，2006，42（1）：5-8.

[2]江征风，吴华春.以数字制造为基础的先进制造技术[J].组合机床与自动化加工技术，2005，6：5-7.

[3]张训杰，童伟国，陈林静，胡金泽.先进制造技术与数字化制造[J].装备制造技术，2007，11：106-107.

[4]张伯鹏.数字化制造是先进制造技术的核心技术[J].制造业自动化，2000，22（2）：1-9.

篇2

关键词：数字化；制造技术；汽车；质量管理

1数字化制造技术的内容

通常情况下，认为数字化制造技术的技术基础是计算机的虚拟制造，利用虚拟的功能，在没有制作样品的情况下，对产品的设计、制造、安装、质量检测等阶段进行模拟，降低产品从设计到制造之间的不确定性[1]。在计算机的模拟技术中，生产制造的过程在数字空间压缩和提前，并得到检验，能够提前发现在实际的生产制造中可能会出现的问题，并及时改善，使实际的生产过程和生产系统得到优化，在节约研发费用和研发时间的基础上提高设计的成功率。

2数字化制造技术的具体工作流程

数字化工厂系统是数字化制造技术在工艺领域的综合运用，也为汽车的供应商和制造商提供一个共享工艺信息的开放平台，企业在这个平台上能够实现制造各个流程的模拟，并且共享制造的信息，顺利制造产品。数字化制造技术的具体流程包括：①从设计部门获取产品（汽车）的数据；②从工装工具和汽车生产部门获得资源数据；③对制造工艺进行规划；④对制造工艺进行验证和仿真；⑤客户化输出。

3数字化制造技术在汽车制造中的实践

数字化制造技术从汽车的开发到质量检测都能够模拟，能够大幅度提高汽车的开发质量，因而得到在汽车制造中得到应用普及。数字化制造技术在汽车制造流程中的应用包括了质量管理、冲压、白车身、涂装、总装、动力总成。1）在冲压中的应用。仿真冲压生产线能够分析动态力、材料流，检查模具干涉，从而对汽车的设计加以验证。其主要优点是：利用3D在设计阶段就能够更好地沟通，检查早期设计错误、优化运动学、工艺设计同步进行、降低工作时间。2）在白车身中的应用。汽车制造中白车身的制造主要是焊装，通过自动分配焊点、自动选择焊枪、可达性分析、离线编程等工具的使用，优化管理白车身的工艺流程（设计、仿真、优化、方案验证），并将白车身制造过程中的信息及时更新、共享，加强生产线供应商和主机厂的交流合作。3）在涂装中的应用。仿真涂装生产线，利用可达性分析、离线编程、标准工序等工具动态分析涂装流程，并对多种概率分布，比如正态、经验分布做统计分析，输出相关的统计分析图，利用这些分析图优化设计方案。4）在总装中的应用。数字制造技术在总装生产线上主要是对生产工艺进行规划，包括定义装配操作和装配次序，分配需要装配的零部件。在总装中可以利用的技术有三维仿真分析、静动态干涉分析、装配间隙分析、支持生产装配分析、工具可达性分析、装配可视性分析等等，利用仿真人工装配操作优化操作的场地和装配循环的时间，并且制定方案设计和排产计划[2]。5）质量管理。利用数字制造技术对汽车制造的质量进行管理，在设计上优化公差和装配方案，并以定义的质量特征为依据；在离线的状态下生产测量程序，供数控机床或者是坐标测量机使用。对比CAD模型的尺寸信息，分析和优化汽车的质量控制。

4数字化制造技术在汽车质量管理中的应用

车身的质量是汽车质量控制的重点内容，其中包括了钣金连接强度、内外观性能、装配难易性等，而这些又都和制造的精度有着密切关系[3]。控制汽车制造精度技术控制汽车各种尺寸，因此需要控制和管理尺寸偏差。汽车的机构比较复杂，一般只看车身装配就包括了四百个左右薄板冲压零件、一百个左右装配站、两百个左右夹具和四五千个焊点，还包括内外饰件，过多的零件会积累尺寸偏差，必须在汽车质量控制的全过程对尺寸偏差实施管控。1）设计阶段。在数字化制造技术中有一种叫做产品保质设计的设计方法，利用仿真分析工具模拟原型，并将后续的制造问题也考虑在设计当中，优化设计方案和设计工艺。在设计中利用的仿真分析工具是3D尺寸链和仿真产品，在其制造和装配的过程中对产品的尺寸偏差进行预测，并分析导致偏差的原因，判断设计的尺寸能不能够达到要求，如果不能达到要求，就会给出整改方案。2）制造阶段。在加工制造汽车的过程中，对质量进行控制的是CMM和CNC，CMM是指数字化的设置、仿真与模拟三坐标测量仪，而CNC是指数控加工设备，利用这两个设备做到制造阶段的离线编程和在线监测。3）汽车生产阶段。跟踪、分析和从工厂各类测量设备中获取的生产质量信息，利用对数据的深度关联分析找出能够解决问题的方案，在降低成本的同时提高汽车的质量和生产效率。

5结束语

在汽车质量管理中，数字化制造技术是未来汽车行业会普遍应用的技术，也是汽车行业在市场竞争和科技发展下的必然选择。只有融合了高科技技术的汽车制造，才能够满足人们对汽车质量的要求，保持汽车行业的健康可持续发展。

参考文献：

[1]黄川.全面质量管理方法在汽车制造业的运用——以江铃汽车全面质量管理运用为例[J].南方农机,2014(6):9-11.

[2]周会霞,孙会玲.汽车质量管理中数字化制造技术的实践[J].科研,2016(8):82.

篇3

关键词：数字化；人机协同；加工；制造；通信

一、数字化技术与自然人结合

数字化技术与自然人在车间生产中各有特点。数字化技术能够对车间内的控制信息、设备信息、库存信息等进行管理和控制，但是缺乏灵活性，而人却能够随机应变。将数字化技术控制的各种设备和数据通过无线通信网络传到自然人的数字化设备，自然人通过数字化设备能够全面的掌握车间的运行状态。

二、数字化人的特点

因为数字化设备与自然人结合后，人成为车间内的移动控制者，他能够不断地来回移动，对正在运行的设备状况进行随时监控，也能够对产品加工工艺进行调整。车间内采用的无线局域网技术，使得人的这种移动控制成为可能。软件上车间各种信息应能快速反映到数字设备上，并按照人的操作发出指令，控制设备。

数字设备功能多，体积小，因此集成是必然的选择。硬件上要集成多种芯片，包括WIFI、蓝牙等通信芯片，还包括存储器、处理器、其他模块和各种接口、电池、显示器等。软件上要与上层工作站通信，发送各种信息，与设备通信，这么多功能都要集成在一款软件之内，占用资源要小，功能要齐全。

人在车间内要能够监控所有运行设备，但现在企业内加工设备往往五花八门，因此兼容性是非常重要的，也是非常难以实现的。其原因第一个是不同厂家的设备运行模式不同，要想兼容就要研究所有的通信协议，然后才能通信，从而获取设备的信息并进一步控制设备，单就这一步已经极为困难；第二个，不同时期的设备控制方式是变化的，新的设备容易通信，旧的设备通信难度大。

另一个问题是操作问题，大量的各种设备，操作方式不同而且操作复杂，加之各种信息，使得实际上的操作任务是很繁重的，如果人机界面操作不简易，那么很难完成所有任务。因此人机界面的易操作性非常重要，好的人机界面会给操作带来便捷，从而提升工作效率。

三、以数字化设备为主导的人机协同制造

1.运行模式

数字化设备管理系统能够对车间进行监控，但人脑的决策和判断同样重要而且无法为数字化系统实现。人不再是具体的操作加工设备，而是根据设备状况，对工艺、物流等进行安排和调整。数字化设备与人的结合，对设备之间的组合、加工工艺的规划、数控加工程序、刀具工具的使用做出具体安排，并实时监控。

2.以数字化设备人机协同制造的特点

传统加工制造，所有的任务、工艺、操作都由管理层设定，下达到生产现场，这个过程中，最上层是办公室里负责设计和工艺的管理层，下面设备层只是命令的执行者，这是绝大部分的数字化制造中都采用的模式。

在新的加工制造模式中，上面的被颠覆，由于数字化设备连接了管理层和现场设备层，因此设备层的操作人员同样是车间的管理者，并且由于操作人员更接近生产设备，可以直接观察生产现场的状况，因此对于车间的直接控制其效果还要优于上面的管理层。

传统车间，产品的设计人员一般在技术部门，而现场的操作人员则完全按照计划完成加工任务，这使得加工中如果出现问题就无法及时的修补，带来时间和经济上的损失。新的加工模式很好地解决了以上问题，生产工艺的制定者是身处生产第一线的操作数字化设备的人员，这样的工作人员通过对数字化设备监控车间，发现问题能及时处理，消除了设计人员和操作人员间的距离，减少了处理问题的时间，提高了生产效率。

数字化设备与人的结合，最大限度地弥补了数字化设备和自然人各自的缺点，发挥了二者的长处和优点，最大限度的使得通信技术和人的判断得以结合，为新一代的生产制造模式提供了良好的平台，是新型制造技术发展的重要方向，一部分已经为现代企业所采用，其余的也必将成为制造业未来发展的潮流之一。

参考文献：

[1]雷源忠.我国机械工程研究进展与展望[J].机械工程学报，2009（5）：1―11.

篇4

关键词：项目型制造业；数字化项目制造；大规模定制

一、引言

当前中国项目型制造业发展势头迅猛，主要得益于两大原因。一是中国城镇化进程的加快，目前中国的城镇化率已从2000年的36.2%提高到了47.6%，但是和国际平均65%的水平还有较大差距，和发达国家70%～80%的城镇化率差距更大，所以未来20年加快推进城镇化将成为项目型制造行业的主战场。其次是国家对基础设施建设的投入的加大，2009年在电力、交通、水利等基础设施建设的拉动下建设规模达到了64.7万亿，比上年增长29.8%；而项目型制造业承担了基础设施建设的最重要任务。“十二五”期间，国家仍会在改善民生、基础设施建设、中西部地区开发、战略性新兴产业方面加大投入力度。

适应个性化需求、解决客户最终目标为导向的EPC模式（设计、采购、生产、建造、安装、维护、服务一揽子解决方案）已成为一种新型的项目型制造模式；项目制造是一种面向订单设计的生产制造模式。项目制造以满足客户个性化需求为目标，其产品（如大型专用设备、飞机、船舶和坦克等）是根据客户要求定制的。项目制造具有产品结构复杂，生产周期长，对资源计划、能力平衡、成本控制与交货期控制要求高等特点。

数字化项目型制造是以信息化为基础、以项目管理思想为核心的项目技术管理、项目供应链、项目生产、项目成本管理和控制问题的综合解决方案，重点支持项目管理与业务的集成、支持多种及其混合的制造模式（如按单设计、按单组装、按单生产、预测生产、预投生产、项目关键件计划等），强化基于项目的计划排程和优化，强调项目驱动的采购和物料控制，从而实现项目成本的管理和基于项目的成本控制。而国内项目制造业的数字化制造水平与发达国家的差距还十分显著，尚未走出传统工业的大量消耗资源老路。而传统ERP管理还无法支撑数字化制造需求。因此，以目标管理为导向、以技术管理为核心、以项目管理为基础、以客户管理为主线的数字化项目制造平台已成为支撑新型现代项目型制造业的转型最重要的手段。

二、数字化项目制造平台的全流程管理

数字化项目制造平台围绕整个项目制造的全程规划、执行、监管和控制，主要适合于合同制造和按订单设计的项目型制造企业，同时在航空、国防、船舶和钢构也需要项目制造的全面解决方案。

首先是项目前期的客户需求管理，包括投标、商务和技术报价、项目可行性论证、客户订单管理；其次是技术设计管理，包括产品配置管理和两层工艺路线设计、工程变更管理和生产准备；第三是项目生产制造管理，包括项目网络进度控制、项目生产计划、外协管理、装配或部装的管理、项目成本控制；第四是项目敏捷供应链管理，包括预采购计划、协同生产和供应计划、发运过程跟踪、项目质量追踪追溯；第五是项目的安装和交付，包括现场安装管理、现场调试管理、产品交付和售后维护服务支持。

因此， 数字化项目制造解决方案重点包括技术管

理（物料主文件ITEMDATA、物料清单BOM、工艺路线ROUTING、参数化产品配置管理、工程变更等）、敏捷询单、主生产计划MPS，物料需求计划MRP、能力需求计划CRP、车间作业控制SFC、支持流水线的重复式生产、制造执行系统、产品质量管理（包括质量检验和试验、过程质量控制、质量的追踪和追溯）、能源管理、敏捷询单、样品管理及协同生产。

数字化项目制造特点决定了信息化解决方案还必须具备以下性能：①快速的市场响应能力，解决方案的敏捷性是项目制造企业的主要竞争能力；②安全性，因为项目制造的产品是以装备、国防、航空航天为主的国家重点行业，因此在这方面都有特殊的要求；③可靠性要求高，对于大型复杂项目，数据量大、数据维护困难，与PDM或PLM系统集成是保证数据同步的及时性、一致性，准确性要求高，减少手工干预并减少错误，从而提高工作效率；④灵活性，项目制造企业的产品复杂，涉及的领域多，因此不可能由一个软件或一家软件提供商解决所有的项目制造问题，所以解决方案必须具备较强的灵活性、可配置性、可操作性。

三、数字化项目制造的关键技术

虽然以装备制造业为代表的我国项目制造企业国际竞争能力正在不断提升，但是仍然面临严峻的挑战，主要问题有自主创新能力较弱，对外存在高度的依赖性，核心技术受制于人；粗放式的管理没有根本转变，片面追求发展规模和速度，尚未走出传统工业化大量消耗资源的老路，整体素质有待提高，产业集中度低、基础薄弱，高新技术与传统装备工业改造的结合度低，制造业信息化程度不高。即使实施了ERP管理的项目制造企业尽管在财务管理、人力资源管理、办公自动化方面取得了一定的成果，但仍然存在使用不方便、成功率低等现象，抛开企业对信息化不重视、或者实施规范性差等原因，针对采用通用ERP软件的项目制造的信息化解决方案本身的主要问题是：①关键需求缺乏适合的解决方案，例如由于无法事先预测顾客可能要求的所有产品配置，结果造成大量人力输入一些只能用一次、甚至从来没有客户订购过的产品，造成效率低下和过高的维护与管理成本；②软件功能与项目制造企业生产经营特点不匹配，例如缺乏项目进度监控功能，容易造成订单脱期；由于缺乏动态的成本预测，造成产品报价的盲目性；③缺乏熟悉项目制造企业特点的高级管理咨询顾问，无法理解两层工艺路线；④项目制造信息化全面解决方案的实施没有和项目制造企业战略转型接轨，例如向联盟体协同生产和服务型制造的转型。

因此，数字化项目制造的关键技术的技术路线如图2所示。

（1）基于敏捷询单的项目报价管理：敏捷询单（Agile Order Response，简称AOR）技术是面对客户的询单和招标请求时，应用异构环境工作流技术使制造企业能够快速、准确地捕捉客户需求，并对这些需求提出合理的解决方案，提交相关的技术文档并及时回应客户的请求。主要特点是：快速响应客户的需求；快速排产计算来预测交货期；快速的成本估算和报价；使客户能够了解项目订单的生产进度。

（2）支持大规模定制的技术管理：大规模定制（Mass Customization，简称MC，又称为大批量定制）是一种接近于大批量生产的高速度和低成本、满足客户的个性化要求的生产方式。首先它能够生产大量的不同变体产品，其次满足客户做期望的各种可能的、特定的最终产品，第三由于是大量生产，因此制造成本是低的项目制造产品的工程技术管理模型。

（3）支持工程变更的PLM/PDM集成技术：产品数据管理（Product Data Management，简称PDM）是一个用于追踪和管理零件配置、物料清单还有版本和产品设计历史的系统。它设计版本，分发设计数据到多个生产基地，并且以闭环的方式管理对设计的变更。它提供的基础功能来控制设计循环流程和管理变更。PLM/PDM还必须与ERP集成。

（4）支持参数化的产品配置管理：参数化产品配置是

在模块化设计的基型产品基础上，通过变型设计和模块化组件的选配实现满足客户不同需求的最终产品组合的过程。依据用户指定的规则对产品结构进行匹配，生成最终配置产品的物料清单BOM、物料属性、事物特征表、工艺路线等。它把产品定义的全部数据，包括几何信息、技术说明、工艺文件、合同订单和质量文件等，都与产品结构建立了联系，使用户能够很方便地知道某一项变化所造成的影响。

（5）支持两层工艺路线的工艺路线管理技术：两层工艺路线主要是指大型成套装备横跨各部机和设备专业制造工厂生产协作的第一层工艺路线，和各工厂内部各工步组成的第二层工艺路线。从项目管理的解决方案的角度，第一层工艺路线设计实质就是项目工作结构分解WBS的制定，而第二层工艺路线设计就是项目活动的定义。因此，要支持两层工艺路线关键必须实现多项目进度协同技术。

（6）支持多工厂的生产进度计划：项目型制造业的多工厂的协同生产是最普遍的特点，数字化项目制造必须支持两层主生产排程，上层主生产计划重点解决以总成套为主的跨各专业制造工厂之间的协同多工厂生产计划，第二层主生产计划是各专业厂内部的主生产排程。

（7）支持按订单设计的项目合同管理： 按订单设计（Engineer To Order，简称ETO，又称为按订单定制、专项设计）是一种根据客户订单进行产品设计、采购、制造、装配、发运的生产模式。客户在招标或下订单时提出产品的功能和规格要求参数，企业根据客户需求进行产品和工艺设计，设计结果经双方认可，签订合同后才进行生产、采购、装配、发运、现场调试、交付、后期运行维护支持。按订单设计的项目合同管理重点是按照项目各阶段进度实现价值的资金计划、结算、支付、决算的管理。

（8）基于项目看板的项目定义：项目看板是对整个项目生命周期的实时管控，重点支持项目制造现场的视频监控与隐患分析、资源优化配置和制造信息实时公告。

（9）支持WBS的项目资源计划：项目制造中必须实现设备、工装模具、资金、关键工种技工等项目关键资源计划，而基于工作结构分解WBS驱控创新技术是实现项目资源计划的关键，因此必须突破传统项目管理软件无法实现的企业级多项目物资需求、人力资源、费用预算的资源优化和业务流程协同。

（10）支持软/硬追溯的项目MRP：项目MRP（Project Material Requirement Planning）在项目型制造中，创新的提出以单个项目或订单为需求进行物料需求计划计算的方法，主要用于项目报价中的交货期预测，以及频繁插单的项目生产计划安排。可快速响应市场需求，并可对项目中的产品、零部件和原材料进行追踪。这里的硬追溯指所有的库存的物料都必须和项目号联系在一起，软追溯是指每个物料都是为每个项目通过物料需求计划的计算所分配的。

（11）支持高级计划协同的供应链管理：项目制造的供应链管理的关键是高级计划与排程技术（Advanced Planning and Scheduling，简称APS），并通过高级计划系统（APS）生成准确的生产计划和排程来保证按时完成订单。APS与传统的企业资源计划（ERP）不同，它试图在直接考虑潜在瓶颈的同时，找到跨越整个供应链的可行最优（或近似最优）计划。

（12）支持子项目招标的采购管理：项目型制造的采购管理还包括了分部分项工程的专业分包，因此通过信息化实现子项目招标流程选择合格的供应商是关键。

（13）基于BI的项目监控和绩效分析：项目监控和绩效分析是项目风险管理的最重要的手段，因此采用商业智能BI技术建立项目风险监控的指标和模型，可以及时预警报告给风险责任人。

（14）基于灵动项目成本的成本控制技术：项目制造中除了采用赢得值技术实现项目预算和实际项目成本之间的差异分析获得项目成本控制的重要手段以外，更需要的是以目标成本为核心的项目成本控制，而实时成本控制的重要保证。

（15）支持按项目/任务采集的质量管理：按项目的质量数据采集方法不仅包括项目产品和设备的质量的数据采集，更关键的是从材料源头批次号、炉批号的数据采集开始，它是项目质量的追踪和追溯的基础。

（16）支持按项目控制的物流管理：在项目制造中，有时客户和项目制造商对跟踪和转移物料有特殊要求，因此需要对库存的物料按项目进行分配，指定该物料只能用于某个项目，项目经理可以随时查看该项目所有物料的库存情况。按项目分配库存的物料时每个在库存中的物料（除公共物料和未分配的物料以外）都必须记录该物料对应的项目号，同种物料不同项目中不得挪用，除非做借用或转移到另一项目的处理，在项目结束时，可以将按项目分配的物料做批量转移处理。

通过上述关键技术的攻关，重点解决项目制造快速投标报价方法、项目制造产品的工程技术管理模型、PLM/PDM与ERP集成技术、产品配置的自动生成工具、两层工艺路线的维护与应用模式、项目合同管理体系、项目看板的运用技术、项目资源计划的方法、项目MRP的计算、项目制造的供应链管理、多工厂生产计划排程问题、子项目招标的采购管理、项目监控和绩效分析手段、以目标成本为核心的项目成本控制，按项目的质量数据采集方法、交期控制下的发货管理、基于预防性/预测性维护的设备维护管理等关键需求，从而提升项目制造企业的资源整合能力，提升项目制造企业服务价值和客户满意度，提升企业快速响应市场能力、项目成本控制能力，从而扩大项目制造企业的盈利空间。

四、结语

目前该解决方案已在特威盾门业、河北宏业、华鹏集团、音飞货架、捷森成电机和六维物流设备等企业得到了推广应用，重点解决了以下问题。①客户化设计要求高，生产准备周期长，传统的企业为不同的客户提供相同的产品，而项目型制造企业的产品都是客户定制的，每个客户对产品都有着比较独特的个性化需求。因此，项目型制造产品的可重复性利用性很低，客户化设计工作量大，生产准备周期长，制造过程中不可预测的因素多。因此，项目计划和任务的调整和变化、工艺路线的细化、工程变更、订单拆分、例外情况发生是经常性的。②精细化管理与项目型制造企业生产经营特点不匹配，例如缺乏项目进度监控功能，容易造成订单脱期；由于缺乏动态的成本预测，造成产品报价的盲目性。③项目型制造的产品很多需要在客户现场完成安装，以每个部件组装为小节点，安排各部件、零件、毛坯的投入/产出数量和时间；同时还可能采用预投、库存计划、外协、提前采购等手段保证交付，由此配套成为生产最大的瓶颈。④单项管理无法支持项目型制造企业战略转型接轨，例如向联盟体协同生产和服务型制造的转型。

其中江苏六维物流设备有限公司信息化实施实现了面向客户需求的敏捷报价系统（创新地提出了快速技术响应、基于动态成本的快速报价、交期评估功能）按项目的精细化合同管理、全程项目制造的进度跟踪、支持大规模定制的参数化产品配置、项目派工单、与立体仓库软件的ERP集成，使得企业实现了销售增长83%、利润增长139%、成本压缩60%及订单兑现率提高75%。

参考文献

[1] 李伯鸣. 大型工程建设企业的联盟体资源计划（URP）系统的总体架构. 2010中国建筑业年鉴，2011.3.

篇5

关键词：数控加工；加工参数；编程模板 航空发动机机匣

中图分类号：V261 文献标识码：A

1 引言

近年来，国内航空发动机制造企业由于面临国内外同行业的激烈竞争，对制造周期、加工质量、加工成本的要求越来越高。在数控加工领域，迫切需要通过发展CAD快速建模技术、CAM高效编程技术、数控加工仿真技术、数控加工防错技术等数字化制造技术来快速提升数控加工能力，来满足企业精益生产的要求。

2 项目概述

2.1 技术指标

2.1.1在某型号发动机中实现MBD项目的应用

2.1.2两类机匣实现基于设计模型的工序高效建模及模块化编程应用

2.1.3重新完成主要数控机床的仿真控制系统，刀具、优化数据库建设，实现仿真过程规范化。

2.1.4完成典型件刀具、切削数据库建设，实现仿真过程切削参数规范化。

2.1.5完成数控程序管理防错内容修改，完成数控机床防错功能和刀补防错程序开发，在程序中和工步中增加防错技术手段。

3 技术方案

3.1 总体技术方案及其实施过程与效果

3.1.1机匣典型零件基于设计模型的工序高效建模及模块化编程应用

机匣类零件UG编程模板的建立包括以下内容：

（1）定义加工模板类型。在UG样板文件中，针对不同机匣典型零件的加工特点，如材料、几何特征、加工阶段等内容制定不同的加工方式。

高温合金零件，在粗加工和精加工阶段，所考虑的加工方式是不同的，粗加工主要考虑高效去处余量，保证精加工余量的均化。精加工为了保证零件的加工质量，效率放在次要地位。针对不同的加工对象，应采用不同的加工模板，如上面零件的铣面、清根，就需要不同的加工模板，将整个工序内容按照加工顺序，完成所有编程内容设置。

（2）创建加工方法组、刀具组。建立加工方法组和刀具组，可以省去每次创建操作时必须进行的加工刀具、加工方法等参数的重复性设置工作，提高编程效率。创建刀具组就是将所需刀具的类型、名称、直径、长度、切削刃长度等信息按照要求，然后调用刀具库中已有刀具进行关联，完成加工刀具组工作。在加工过程中，为了保证加工的精度，需要对粗加工、精加工创建方法组，方法组就是为粗加工、精加工制定统一的加工公差、加工余量、进给量等参数。

（3）确定加工模板中的加工参数。将操作中的各种加工参数固化，在以后的编程工作中不再重复输入。这里主要有两个方面的内容：一是指加工切削参数，如进给量、主轴转速、走刀方式、步距、切削方向等；二是指UG产生程序所需的条件和控制选项，如驱动方式、投射方向、刀轴方向、机床控制、显示方式等。对这些参数和选项按规范的要求确定好后，在以后的编程工作中不再输入，既节省了时间，又减少了出错的机会。

（4）刀具库的建立。把常用的刀具参数按照规范的要求输入，所谓规范的要求，是指根据车间刀具命名规则和实际加工用的刀具尺寸，修正加工中的各种不利因素所带来的误差。进入UG加工环境后，将数控加工车间加工时所用的刀具建立到UG刀具库中，编程时就可以直接调用了。

（5）设置模板关联和继承关系。自定义好的模板只有设置好了关联性和继承性才能实现调用，在Template setting中，按照创建的目的，对Templat和load with Parent进行选择， 就完成了模板关联性和继承性关系的设置。

3.1.3机匣数控加工仿真环境数据库建设

3.1.4基于PDM系统的机匣高效切削数据库建设

数据库内容包括四个部分：

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

（2）加工方式库：平面铣、型铣铣、侧面铣、槽铣

（3）刀具材料库：端铣待涂层硬质合金刀 端铣不带涂层硬质合金刀、 端铣带涂层刀片，端铣不带涂层刀片，球形带涂层铣刀、球形不带涂层铣刀。

（4）加工数据库：部前面的刀具材料和零件材料、加工方式、相互组合形成的加工数据库。

3.1.5机匣零件数控加工防错方法技术

a）收集数控加工中出现的质量事故案例。

b）总结数控加工中质量事故的错误方式，并制定改进方案。

c）采用新的数控工步卡，为建立更完善的程序说明作准备。

d）建立数控加工程序编制规范并完善相应制度。

e）完善UG软件新版本后置软件。

f）开发机床可用于防错的功能，改进刀补防错程序，控制刀补值范围，并在新编程完全运行。并逐渐推广到批产零件。

对西门子840D控制系统数控机床刀具参数指令进行了开发应用，并进行了全面推广，并将规范的应用方式写入文件，整体提升刀补、刀长防错能力。开发了蓝天机床的区域限制功能，解决这类机床的刀补刀长防错问题，在所有新编程序中第1加工工步增加M00，结合MSG（）指令，防止坐标系错误。

3.2 达到的技术指标

3.2.1在某型号发动机中实现MBD项目的初步应用

3.2.2主要研制机匣零件实现基于设计模型的工序高效建模及模块化编程应用

编程效率提升30%。

3.2.3重新完成20多台数控机床的仿真控制系统，刀具、优化数据库建设，实现仿真过程规范化。

3.2.4完成四种材料所对应典型件刀具、切削数据库建设，实现仿真过程切削参数规范化。

3.2.5完成数控程序管理防错内容修改，完成数控机床防错功能和刀补防错程序开发，在程序中和工步中增加防错技术手段。

结语

通过MBD项目的推广，不仅可以减少精铣、精车的建模时间，还可提升机匣零件工序的建模速度，在CAM的编程技术上，通过实施模板式编程技术，可提升编程质量和效率。

参考文献