数字化制造技术范文10篇

时间:2024-05-24 10:42:40

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数字化制造技术

数字化技术模具设计与制造探索

随着社会经济的发展进步,科学技术的进一步发展推进了我国各类产品的更新换代速度,对模具生产企业也提出了更高的要求,比如要求模具制造朝着精密化方向发展,要缩短生产周期,提高生产效益等,我国高精度、大型而且繁复的模具制造水平也不断提高,相对于传统的模具设计与制造而言,基于数字化技术的模具设计与制造研究提高了精密性,改善了传统模具设计与制造过程中存在的问题,而且基于数字化技术的模具设计一定程度上提高了模具的研究设计和制造效益,因此,做好基于数字化技术的模具设计与制造研究至关重要。

1基于数字化的模具设计研究

1.1模具的设计方案分析(1)基于数字化技术的模具设计过程中,要重视对模具制造的工序优化设计。在数字化模具设计过程中,尤其要重视模具冲压板工艺的不断优化设计,简化模具制造工序,降低模具制造难度,还要重视模具生产制造的集约化生产模式的实现,保证在模具制造过程中其冲压成本的有效控制;(2)在数字化基础上进行模具设计,要重视先进的NC模面变间隙技术的应用研究,通过对模具制造过程中的零件精度、零件成形性以及零件材料的变化的有效控制,并对模具的模面变间隙进行技术性处理,有效降低模具生产制造时间,降低模具制造难度,进而提升模具生产制造的生产效益及生产质量;(3)基于数字化的模具设计过程中,要重视零件整体变形补偿技术的应用研究。比如,在模具生产过程中,可能会遇到一些尺寸较大而且平坦的零件,这会影响其在成形中的拉伸延长,而且其应用可能使整体刚性有所降低,特别是在零件的顶面,很容易造成坍塌现象,因此为了有效保证零件的应用质量,要重视利用零件整体性补偿技术的研究,对模具制造过程中的变形进行处理和控制。(4)基于数字化技术的模具设计要重视RE逆向工程技术的应用研究,RE逆向工程技术主要是用来再现产品设计过程中,其有利于生产模具的改型设计,以及模具新产品研发及其质量的检测等,RE逆向工程技术在数字化模具生产制造中的应用,有利于在保障模具制造质量的前提下,节省模具生产制造时间,进而提升模具的生产制造效益。1.2数字化模具的结构设计分析基于数字化的模具结构设计过程中,需要注意如下4个方面。(1)数字化模具的结构设计过程中,要重视创建三维实体,模具生产制造设计可以充分利用CAD技术,建立所生产的模具的三维实体模型,相对于传统的模仿工程图纸的三维图模式,这种技术更直观、立体地构建了模具的模型,而且有利于将模具生产的真实状态显现出来,有利于发现目录生产制造过程中可能出现的问题,并及时解决,进而提升模具的生产质量。(2)数字化模具的结构设计时,要善于从模具设计资料库中寻找有用的信息,一般在模具的设计过程中会利用的模具设计资料库主要有基本结构库、典型结构库、标准件库以及冲压设备资料库等,一般系列化零件、装配参数化零件要到标准库件资料库里查找相关资料,典型结构资料库以及冲压设备库可以提供可行性参考。善于利用各类资料库的信息资源,有利于提升模具生产效益。(3)数字化模具结构设计过程中,可以应用自动冲压过程仿真,一般模具生产过程中,各个零件的形态以及运行状况较为复杂,借助仿真冲压线过程有利于在模具生产过程中直观、真实地看到各个部件在整个过程中的位置关系,这更方便对可能还会干涉到各部件性能发挥的问题进行改进,对模具的生产结构设计进行优化。(4)在模具结构设计过程中,要重视端拾机构的及时检修,尽可能地规避模具在生产制造过程中的连线调试,避免影响模具的正常制造,这有利于在保证模具生产质量的同时,减少生产时间,有利于模具生产成本控制。

2基于数字化的模具制造技术研究

就当前数字化模具生产发展来看,数字化技术的广泛应用,提高了模具的生产质量,并实现了对模具生产成本的有效控制,数字化技术在模具生产过程中发挥着至关重要的作用,所以要重视基于数字化的模具设计与制造研究。模具生产制造过程中的数字化技术主要是指利用计算机辅助模具生产制造的技术,计算机技术在数字化模具设计与制造过程中占据关键地位,利用计算机技术,把控模具设计以及生产制造的全过程,比如模具设计与制造过程中的制造方案设计、加工过程控制、生产计划实施、制造质量的把握、生产成本的控制等,在模具生产制造过程中,模具生产企业利用计算机辅助制造技术来提升模具生产制造效益,促进模具生产的数字化发展。2.1在加工模板与参数库中的发展应用。众所周知,模具的设计与制造过程中,模具生产企业的实践经验以及技术水平直接关乎到模具的生产质量,所以模具生产企业要重视模具生产实践以及经验的总结分析,构建模具制造信息参数库,为模具设计与制造提供参考。其次,要聘用专业的模具工程师,让工程师根据模具生产实际以及市场发展变化的实际情况构建模具生产数据库以及模具加工模板,在这过程中要特别重视对现代信息化技术的应用,并重视对新技术应用成功的案例进行总结分析,整理出相应资料。另外,数字化模具设计与制造过程中,要重视对其程序的编写,科学、合理地选择适合的机床、刀具,并明确加工剩余量、走刀方向等的参数数据,降低模具生产过程中的风险,提高数字化模具制造水平。2.2坯料的选择。基于数字化的模具生产制造过程中,坯料的选择以及建立是十分关键的,模具生产制造技术水平、生产原材料等直接关系到模具生产制造质量,但就我国模具设计与生产制造发展现状来看,毛坯模具制造水平不够高,模具精度和西方先进国家相比,也还存在一定的差距,这就造成在模具生产过程中,数字化模具设计以及生产制造和模具毛坯间的差异比较大,导致后期模具加工出现撞机、刀具碰撞等问题,进而增加模具生产风险,不利于模具生产质量的提升,所以在加工模具前要重视利用白光扫描技术对毛坯进行扫描成型,再利用三维模型和白光扫描技术成型数据进行比较分析,然后根据对比结果进行程序编写,及时发现存在的问题,并提出相应的解决措施。

3结束语

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数字化协同创新研发模式

摘要:装备制造业承担国民经济和国防建设的重任,其持续高速发展离不开科学的创新模式,现有研究多从产学研协同创新视角提出对策,但往往忽视数字化工具对协同创新的促进作用。本文借助数字化手段,尝试以产学研数字化协同创新研发模式为研究对象,建立装备制造业产学研数字化协同创新的演化博弈模式,并对模型结果进行模拟和仿真,分析有限理性下各参数变化以及在结果中的作用。研究结果表明,数字化水平能力、政府支持力度以及装备制造业转型程度等因素通过提升企业利润的方式对产学研数字化协同创新具有提高创新效能的作用。最后根据研究结果从促进数字化产学研融合发展角度提出增强我国装备制造业自主创新能力的对策建议。

关键词:装备制造业;产学研合作;数字化;协同创新;演化博弈

装备制造业是为满足国民经济各部门发展和国家安全需要而制造各种技术装备的产业总称,其快速发展也为我国的产业转型升级与科学技术进步提供重要的保障[1],特别是在当前全球贸易保护主义日益抬头、外部环境的不确定性日益加剧等巨大变化的背景下,装备制造业已经对国内市场经济实现高质量发展具有重要的促进作用[2]。国内外关于我国装备制造业发展的文献指出,我国装备制造业存在产业内部结构单一[3]、高技术设备制造能力滞后[4]、信息化与工业化融合能力下降[5]等问题,严重限制装备制造业的高速发展,制约装备制造业结构的升级、效益的提高和资源的优化。可见,目前装备制造业发展缺乏技术创新能力。为了更快触达科研创新资源,企业往往倾向与具有较高创新能力的高校和科研单位合作,打造产学研协同合作的新型技术创新生态。然而,在开发投入、技术创新活动以及创新成果应用等方面仍存在内外部环境驱动力较差[6]的问题,主要存在数字化知识共享障碍[7]、产业结构不合理、创新成果转化率较低[8]以及政府支持力度有限[9]等问题。因此,装备制造企业迫切需要提高行业内外部驱动力,形成新型科技创新体系[10]。结合当今新兴技术的创新以及市场经济大环境改变,数字化以及数字化协同已经成为促进新经济时代国民经济快速发展的要素[11],推动形成以数字资源为核心竞争力的装备制造业产学研协同创新的新模式,实现跨越融合式发展是必然趋势。梳理上述文献发现,仍存在以下不足之处:相关文献尝试通过装备制造业产学研协同模式解决创新能力不强的问题,但协同双方由于信息的不完全性以及有限理性的特点,可能导致存在知识偏差等,未考虑到参与者决策过程中的利益协调、收益共享等问题;相关研究在产学研模式研究中引入政府因素,探究在静态视角下政府对于策略选择的定性影响。而实际上,政府对策略选择是随着环境不断变化的微观动态的影响过程。因此,本文以产学研数字化协同创新作为提升装备制造业发展的途径,将数字化融合发展模式为主要契机,引入博弈模型,将装备制造业以及学研机构作为博弈双方,将双方的博弈行为视为不完全信息下有限理性主体的博弈行为。并将政府的支持力度定量纳入装备制造业产学研数字化协同创新的关系研究中,通过政府引导推动外部资金和内部资金的流动,促进产业集聚。利用数字平台构筑双方密切协同创新的平台生态,获得数字化创新的财政支持,借助数字化因素优化从原始创新到成果转化各环节之间的信息屏障,缓解信息不对称、资源不对称等问题,增加装备制造企业创新发展的动态性,实现“数字-实体”融合经济的支撑性效应与数字化引领作用。

1演化博弈模型构建及分析

1.1演化博弈理论分析

当今科学技术高速发展,装备制造业实现技术革新,打破数字壁垒,必须采取与其他社会主体参与合作的方式,运用多学科交叉创新模式有效提高创新效能。争取更大的发展空间,其中较为明显的利益相关者是企业、政府和具有创新科研能力的大学、科研单位等相关机构。在数字化协同创新活动的过程中,每个参与者都会考虑其他利益相关者的决策行为对自己的影响,从而对行为做出合理的判断。演化博弈论不同于完全理性下的传统博弈方法,从有限理性的角度出发,参与活动的主体在不断试错的过程中达到平衡状态,突出重复动力学的特点。在产学研数字化协同创新过程中,装备制造企业和学研机构等面临着不确定性和风险等因素,在传统运行模式以及数字化协同创新模式之间进行策略选择,这与演化博弈的理论特征相吻合。其中,传统运行模式是指装备制造企业通过单向渠道进行价值创造的过程。数字化协同创新模式是指将装备制造企业将综合分析能力、连接能力、智力能力整合优化形成数字化、信息化和生态化的融合交互模式。因此,构建演化博弈模型研究装备制造业产学研数字化协同创新的选择是合理的。

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现代企业人力资源战略选择

在移动互联、工业4.0迅猛发展和人文社会深刻变革的新时代背景下,从发展方向、运营模式、组织架构和资源配置等方面实施企业转型,已是大势所趋。作为全球经济竞争制高点的制造业,企业发展主要方向就是智能制造和数字化企业建设。在这场快速推进的现代企业转型升级中,数字化人力资源发挥着关键保障和重要驱动的战略功能。清晰现代企业(尤其是制造企业)数字化人力资源的战略目标和实现路径,具有十分重要的战略意义和现实意义。

一、数字化人力资源是现代企业发展的关键保障

基于云计算、大数据、物联网等新一代信息技术所引领的产业变革,为在市场竞争中真正立足战略高地,数字化企业建设成为当今企业面向未来的重要发展战略。(一)数字化是现代企业发展的必然选择科学技术的发展总是引领着社会关系与组织变迁。推动企业做大做强,打造百年老店,必须深刻认识当前企业所处的经济社会发展的历史阶段及其特点,特别是技术创新所带来的产业结构变化、消费行为方式改变以及商业模式转型。数字化是信息化和智能化的技术基础,智能化是信息化发展的必然趋势。党的把数字中国、大数据、智能制造作为国家战略,是把脉时展规律的顶层擘画。中国制造2025作为建设制造强国的行动纲领,主攻方向是智能制造,使传统制造企业能够通过工业互联网把供应链、生产过程和仓储物流连接起来,达成生产过程全自动化,产品个性化,将前端供应链管理与生产计划、后端仓储物流管理,实现全过程智能化。对比我们制造企业的现实而言,虽然如此智能制造还是十分高不可攀,但技术创新与企业变革的实践总是比我们预想的快得多。在此过程中,数字化企业建设是智能制造的基础和关键。企业必须把人力资源、智力资源和财务等企业核心资产实现数字化,以数字化方式进行管理和运作,尤其要实现设计与制造的数字化。数字化和智能化转型升级是时展的大势,不以人们意志为转移的趋势。企业如果沉浸于传统制造的既有荣耀,必然会重蹈诺基亚、摩托罗拉走向衰落的覆辙。企业和产业的发展往往不在于产品技术和经营管理的好坏,而是在于能不能把握和顺应时代前进的规律。在当前实施高质量发展的制造强国战略窗口期,数字化企业建设是必然的选择。(二)数字化人力资源是数字化企业建设的重要驱动数字化企业是把数据信息作为维系机体的血液,从宏观的战略到微观的业务,都以量化的数字为依据,运用数字化管理的方法与手段,进行有效的决策、计划、组织、领导和控制等。发人深思的是,管理转型的速度总是滞后于技术提升的速度,其根本原因在于“组织”转型的迟缓。数字化企业建设能否成功,关键在于数字化组织的转型,包括领导力、人才、文化、组织架构、流程、系统等。只有抓好人力资源管理,才能驱动组织转型,使组织与技术发展的要求相匹配,才能成功打造数字化企业。因此,数字化人力资源必然成为数字化企业建设的重要驱动。一是需要加强数字型人才队伍建设。建立一个具有数字化思维和管理能力的领导团队,培养一支具有数字化管理技能和掌握数字技术的人才队伍;二是需要建立数字化的人力资源政策、制度和流程。组织架构、薪酬福利、劳动定额、人才选拔、人才评价、人才盘点、学习发展等,人力资源管理全过程、全要素实现数字化管理,才能精准的控制人工成本,才能精准地落实“能上能下、能增能减、能进能出”的三项制度改革,有效地激发人才的活力;三是需要营造以敏捷文化为特征的数字化企业文化。只有建立了数字化的人力资源政策与制度,方能形成数字化的企业文化。数字化人力资源是数字化文化形成的基础和前提条件。(三)数字化人力资源是现代企业发展的关键保障通过数字化企业建设,加快推进企业高质量发展,与“数字化技术”的应用有着本质区别。数字化管理是企业的一场历史性深刻变革,将极大地提升战略决策、市场开拓、技术创新的精准性。以追求持续增长为王道的企业,实施数字化企业建设的关键驱动是人力资源管理。在全国人大会议上提出了“三个第一”的观点:发展是第一要务,人才是第一资源,创新是第一动力。高屋建瓴地道出了发展及其动能转换的战略关系。引领变革、落地变革、协助组织转型的是“人”。数字化人力资源是现代企业数字化建设的关键保障。

二、数字化人力资源的目标与主要任务

数字化人力资源,在战略层面是培育数字化领导力,搭建数字化的组织模式,确保转型升级和高质量发展;在微观层面是实施人力资源信息化管理,对选、育、用、留完整业务实行以数据信息为依据的数字化管理,全面跨越和替代手工的、纸档化的管理模式。其核心目标是为数字化企业建设提供坚实的人力资源保障,使数字化人力资源成为数字化企业建设的重要驱动和支撑。(一)加快数字化领导模式构建和领导班子搭建搭班子、定战略、带队伍是柳传志提出的著名管理三要素。将“搭班子”放在“定战略”之前,成为三要素的龙头,是这一管理思想的精髓所在。不同时代以及企业的不同发展阶段,需要不同的领导模式和领导班子。在以新一代信息技术应用为特征的数字化企业建设中,数字化人力资源的首要任务就是数字化领导模式构建和数字化领导班子搭建。领导团队不仅要具有洞察未来的战略眼光,还要熟悉数字化的管理原理和工具,具有数字化能力和潜质。领导模式要从层层传达、汇报的方式,转变为以信息系统和量化数据为主导,将决策层与管理前端的市场前沿直接对接,使指挥员时刻听到前沿阵地的“枪炮声”。因此,数字化的领导模式和领导班子不只是领导人才的选拔问题,更多的是敏捷管理系统和管理文化的构建。(二)推动组织模式向网络化、平台化转型组织架构设计是做好人力资源规划的基础。数字化人力资源建设需要从组织模式和组织架构抓起。互联网时代组织模式转型的突出特征就是网络化、平台化,建设客户导向的敏捷组织。阿里巴巴、淘宝、京东、猪八戒网等,都只是提供了一个集中的前端营销平台,产品或者服务由众多的机构、专业人员提供,是一个“众筹”的方式。通过一个大平台,打造出一种任何单体企业都无法比拟的强大组织能力。这种组织又很像阿米巴,虽网状、松散不容易管理,但极其高效和多元化。(三)加强数字化人才队伍建设数字化人才队伍是数字化人力资源的主体。要建立数字化人才能力素质模型和人才标准,拥有数字化的高端核心人才团队,强化数字化技术的教育培训,培育具有数字化思维和基本技能的人才队伍。智能制造对现有人才结构的冲击将是巨大的。要充分评估数字化对人才能力结构和数量结构带来的变化,组织员工进行能力变革,培养员工适应新时代和应对变化的能力。要充分发挥数字技术的优势,使培训与本职工作无缝衔接,让学习更加便捷,支持员工的学习与成长,促进员工和企业共同与时俱进。(四)打造数字化人力资源管理体系数字化人力资源建设的基础任务是数字化的制度与流程,也就是打造数字化的人力资源管理体系。要建立大数据支持的人才政策与决策,实施数字化的学习、招聘、薪酬与绩效管理,构建数字化的人才评价、盘点和发展体系。要使人力资源的业务从更多的手工与纸质文档方式,转变为更多的信息化、表单化、模型化。要使人才管理决策与判断从更多的依靠直觉和经验,转变为更多的依靠数据分析,突出以员工为中心的社会化民意。

三、数字化人力资源的实现路径

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数字化加工集成管理发展及展望

摘要:数字化加工是数控加工发展的必然趋势,数字化加工集成管理能有效打破加工过程信息孤岛,实现信息共享和重用,从而降低信息化成本,提高产品研发效率。在对企业数字化加工集成管理现状总结的基础上,对全三维数字化设计制造、数字化加工业务流程管理、数字化加工系统集成等数字化加工集成管理未来的发展方向进行了分析和展望。

关键词:数字化加工;集成管理;业务流程

数控技术的发展使制造业得到了革命性的改革,使制造业的发展进入了崭新的阶段,数控技术其以高效率、高精度的技术特性解决了普通机床无法解决的工艺结构复杂产品的机加工问题,使企业的制造水平不断提高,取得了优异的经济效益[1]。然而,面对越来越复杂的零件数控加工需求,单纯的人工数控编程远远无法满足需求,计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing)技术应运而生,数控加工也由单一的车间编程加工进入包含产品造型至成品检测在内的数字化加工阶段。机械产品数字化加工是一项复杂的过程,需要分布异地的多个厂所单位部门参与、涉及多个专业学科领域而且协同过程业务活动交互频繁、产品研发制造任务繁重而且周期短,其工艺设计及管控的水平直接影响着最终的产品加工质量及效率。企业迫切需要整合产品研发制造信息,对信息进行集中管理,打破加工过程信息孤岛,实现共享和重用,从而降低信息化成本,提高产品研发效率。因此,有必要对数字化加工集成管理问题进行探讨。

1数字化加工集成管理进展

数字化加工,即在数字化技术和制造技术融合的背景下,在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下,根据用户的需求,迅速收集资源信息,对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组,实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造,进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。某种程度来说,数字化加工是数控加工向上下游的延伸。产品数字化加工过程涉及CAD、CAE、CAM(前置处理)、后置处理、加工仿真、实际加工、成品检测等多个系统及应用程序的参与,在企业信息化的大背景下,集成多个系统进行数字化加工过程的管理,是提高产品研发效率、保证制造数据唯一性的有效途径。目前,UG、CATIA、solidworks、PRO/E等CAD软件均可出色的完成产品三维数模的建立,并通过ANSYS、Abaqus、Hyperworks、Adams等CAE软件对结构进行优化,修改三维数模后直接进入CAM模块进行前置处理。前置处理,即由三维设计模型生成刀位文件(APT/CL),目前已经非常成熟,当前广泛应用的CAD/CAM软件如UG,CATIA的CAM模块已经能够满足企业生产的需求。后置处理,即将APT/CL文件转化为机床可识别的数控代码文件。目前,高档数控机床所用那发科、西门子、海德汉、马扎克等数控系统均为封闭式数控系统,无法识别CAM软件生成的只含刀尖点位置和刀轴矢量的刀位文件,必须采用IMSPost等专用后置处理软件针对机床特点开发专用后置处理器,将刀位文件后置处理成机床可识别的G/M数控代码。由于机床和数控系统的多样性,导致了后置处理器开发的复杂性。后置处理器的开发是目前的数控工艺规划中的重要环节,也是难点。随着新型机床的不断出现,后置处理器及后置处理算法也在不断的革新。总体来说,后置处理器的开发虽然复杂,但技术条件相对成熟。四轴、五轴加工时,刀轴矢量随时变化,数控加工工业设计不合理,很可能造成过切、欠切、碰撞等问题,因此在零件实际加工前,必须进行数控加工仿真。在数控加工仿真方面,目前通用的做法是采用美国CGTECH公司开发的高级数控加工仿真软件VERICUT进行虚拟仿真,验证后置处理生成的NC程序的正确性,并对数控程序进一步优化。对于机床联网控制,目前技术已经非常成熟。虽然数字化加工的每一个关键节点都已经有了比较成熟的技术及装备基础,但是对于整个过程的集成管控却缺乏有效的手段。基于计算机及网络技术,以提升生产效率、加强管理为目的,相关人员在数字化加工集成管理方面进行了大量的研究。早期的研究主要集中在CAD/CAPP/CAM的集成,期望以CAPP作为CAD与CAM的桥梁,完成CAD与CAM的集成。然而,CAD/CAPP/CAM集成模式下的数控加工过程往往是:设计部门将三维设计模型投影转化为二维工程图纸下发工艺设计部门,工艺设计部门为保证产品数据的准确无误,根据工程图再次建模,形成工艺设计模型,再通过CAM软件完成数控工艺的设计。这种模式下,制造信息来回转换繁琐且各部门间协作性、一致性差,在制造信息的转换过程中,还可能会出现相关人员识图、制图不准确导致偏离设计意图的问题。但是由于其代替了手工制图,极大地缩短了研发周期、提高了效率,不少中小型企业仍沿用至今。

2数字化加工集成管理技术发展趋势

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数字化转型对国际经济的影响

摘要:数字化转型,是将数字化技术应用于企业生产经营活动中,推动企业商业模式创新,进而实现商业模式数字化的过程。随着第三次科技革命的不断深入,数字化转型在全社会范围内加快了脚步。在数字化转型的影响下,现有的生产方式发生了极大变化,社会生产关系和社会经济体系受到了前所未有的冲击,全球经济一体化的进程大大加快,国际经济格局面临新的调整。面对数字化转型引发的国际格局变化,我国应加大对数字技术的开发投入,推动数字产业创新升级,培养数字化技术人才,努力提高国家在数字化领域的国际地位。

关键词:数字化转型,生产方式,国际经济格局

随着数字技术的高速发展,数字化转型对全球经济和贸易的深远影响,已经逐渐露出了端倪。虽然数字化引发的变革仍不足以改变当前国际经济格局,但在生产方式数字化的大趋势下,未来国际经贸关系的变化是可以预见的。本文探讨了数字化转型在生产方式和国际经济格局变革中的作用和影响,试图为中国在数字化转型大潮中的应对策略,提供一点有益的思考。

1科技革命推动经济发展的历史规律

自工业革命以来,科学技术革命一直是影响生产方式变革的根本原因,也是推动国际经济格局发生变化的关键力量。历史证明,每当社会生产方式发生巨大变革,必然有颠覆现有认知的全新生产技术出现;而以往三次技术革命对国际经济政治格局产生的影响,同样是显而易见的。如今世界进入数字化的时代,物联网、人工智能、大数据等数字技术被广泛应用到社会各个领域,数字化转型的趋势已不可阻挡。大体而言,科技革命推动经济发展的历史规律可以概括如下:科学技术更新——生产要素更新——生产方式更新——国际经济格局变化。进入数字化时代,以煤炭、石油等旧能源为代表的旧生产要素不再占据主导地位,取而代之的,是物联网、人工智能、大数据等数字技术所提供的数据资源。数据资源与新能源、新材料的融合,形成了新的核心生产要素。而核心生产要素的变化,又对企业生产经营和资源配置的方式产生了巨大影响,成为了产业革命的催化剂,在社会范围内推动了产业重组,传统产业逐渐退出舞台,新兴产业纷纷崛起。在数字技术革命的洗礼下,各个国家和地区的竞争优势也随之改变,旧有的国际经济格局面临新的挑战。

2生产方式向数字化转型的主要表现

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数字化工装管理困惑与出路

摘要:提高数字集成装备技术管控水平,要立足企业现有的技术水平和组织架构,学习吸取国内外先进的数字化工装技术。基于此,分析数字化工装管理的现状与困惑,通过国内外模式对比,探索我国数字化工装管理的出路。

关键词:数字化工装;管控模式;探索

随着信息技术、自动控制技术和计算机技术的飞速发展,现代化飞机设计制造水平日益提高,为提高飞机装配质量和装配效率,降低工人劳动强度,越来越多的数字化工装被应用到大飞机部件装配领域。数字化工装是指在航空产品制造过程中,为了实现数字化、自动化生产制造,确保产品质量、提高生产效率,而设计制造或采购的,在产品制造中以支撑、定位、夹紧、成型、部件加工、检测和测量等功能为目的,并由工装部分及机动设备、计算机信息系统等集成一体的装备。

1现状与困惑

近年来,随着我国综合国力的增强和对制造业的高度重视,国家对航空制造业的投入也逐年加大,新型号研制过程中,越来越多的数字化工装被用于飞机部件装配过程,特别是在机翼、机身等大部件装备过程中,广泛采用数字化工装。在飞机制造装备管理领域,我国航空制造企业主要沿用的是国外的管理模式,即将航空制造装备严格区分为设备和工装两部分:工装主要指与飞机产品制造直接相关的非标工艺装备,大多依靠企业自身设计、制造和维护;设备主要指通用化、标准化、机床化的标准制造装备,大多通过采购获取,后期的日常维护依靠企业自身,较为复杂的维修依靠专业厂家。这两种装备无论是从资金来源、立项过程,还是制造、保养维护,都有着截然不同的形式。随着数字化装备大量应用,工装设备化的趋势日渐凸显,传统的明确的工装、设备管理方式已经满足不了航空工业的发展需求,只有打破传统的装备管理方式,进行装备的一体化管理改革,才能适应新形势的发展。

2国内外模式对比

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数字化设计技术在农业机械的应用

摘要:伴随着计算机技术的日渐提高,互联网技术的普及和使用,数字化设计技术基于各行业的信息化发展的本质需求得到了较多的推广和使用,它极大地发掘了农业机械制造业发展的潜力。农业机械设计在农机制造起着重要作用,要真正实现数字化设计技术和农机机械设计的有机融合及可持续发展,就必须始终秉持创新理念积极实践。

关键词:数字化设计技术;农业机械设计;应用

1关于数字化设计技术的简要介绍

1.1数字化设计技术的内涵。所谓的数字化设计技术是指人借助计算机、网络、CAD及CAE软件、打印机、绘图仪等工具根据客户对产品的需求,在数学建模的过程中充分考虑整个产品的生命周期,经过大量科学且行之有效的运算,在稳定的几何模型建构和不断的数据调试中完成产品的初期设计[1]。数字化设计技术的本质是一种数字压缩、编码、解调和调制的处理技术,贯穿于与整个产品开发过程的数字化模型的使用较少和避免了实物模型应用的成本,其整个设计行为因为能被严格规范和把控,产品的设计水平、设计效率和整体性能都获取了有效的保障。1.2数字化设计技术的特性。1)数字化设计技术的产品定义模型其实是一种参数化造型,从某种程度上来说是统一的。相对与传统的设计技术,数字化设计系统有着自己独有的规范数据库,比如结构标准零件库、材料及半成品型材库、型材截面图形库及其参数库、强度分析库等,这些标准化的参数修改应用使得不同模块的组合和转化更加方便,保证了数据链的完整。同时,它面向整个产品的生命周期,对产品的开发期、成长期、成熟期、衰退期的状况都能进行详尽的设计,能够根据需求在稳定科学的架构中进行及时有效的调整。2)数字化设计往往有助并行设计的实现和突破。众所周知,产品的设计讲究设计上的契合性,要想在概念设计、零件设计、装配设计等过程实现生产、制造、包装、维修工序的有效统一,传统设计通常是由同一班人马全程跟紧,而数字化设计因为专业化水准高人们可有效分割产品的设计周期及任务,它在时间和空间上允许不同的设计的团队和小组共同参与设计,类工业化模式的并行执行、分工操作不仅能缩短工期,将产品的生产效率提升一个层次,还能够在装配、制造、维修的多层设计中保障产品的高质量。

2农业机械设计中数字化设计技术的应用现状和趋势研究

目前我国机械领域进行了相当多的数字化操作尝试,但不同行业数字化技术的使用和深化程度不一,差距较大。相对于航天、汽车等行业,农机企业在这一现代设计方法的使用层次极低,相互之间重复设计过多、信息资源不能被最大限度地接触利用,数字化设计技术未能被高效融合在其设计过程,造成主这一状况的原因一在于我国缺乏自主研发的高精度计算机分析软件,二是数字化设计在农业机械行业还处在概念认同阶段,比如有的农机大型研发企业已经拥有了类似“数字样机”“并行工程”“虚拟仿真”等前沿性课题的专门讨论,但规模化的工业应用还有很长一段时间要走[2]。如何在未来使数字化设计技术和农业机械设计完美融合,需要注意以下几点。2.1关注虚拟现实技术的运用。这一基于计算机图形系统的技术集合图、形、声音构筑出交互性的三维环境,让设计者和农机企业客户都能有身临其境的逼真体验。比如在周期长、结构复杂的农机设计中利用现有的CAD系统定义出产品模型,再将这模型输入VR系统,强力增强农机产品设计的可视效果,这样用户即时提供反馈体验意见,设计人员在机械复杂结构设计中能进行精准的修改,保证设计的科学性、合理性和可行性。2.2强调设计的创新。任何一门新技术的应用在实践中都会产生这样或那样的问题,数字化设计技术应用在农业机械设计的过程也不会例外。要使农机设备有更加广阔的市场,必须在产品的设计初期,进行扎实科学的市场调研,提升数字化设计技术的标准,加大数字化设计技术的创新力度,充实其知识数据库进行有效的数据系统知识表达和重组,在这一融合过程中农业机械设计更具前瞻性,制造出的农机产品功能才能被市场认可[3]。2.3注重协同设计。我国的农机产品有14大类、95小类,在呈现上高达3000多种。农业机械产业的发展不仅要在设计和制造的过程中保证一致性,产品定制需求也需要被满足,数字化设计技术的集成功用为农机设计这一纷繁要求提供了可能。农机制造相关的供应商应该充分利用互联网优势建立一个可以提供产品零件种类、参数的资源搜索网络,实现不同客户端、应用系统、服务器数据库的异构,树立协同观念,加强设计沟通和资源共享可以使农业机械设计的周期和成本耗用得到较大改善。

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小议航空钣金工装的实践

本文作者:肖利李雪工作单位:中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司

航空饭金工装数字化设计制造技术

与其他加工制造方法相比,饭金件的数字化设计制造有自身的特点。饭金件并非一次成形,它的制造过程包括多个工序,因此饭金件的数字化定义不仅包括零件本身的定义,更包括工序件的定义和优化。为了保证制造精度,必须根据零件形状、成形工艺、材料特性等进行成形过程中工艺数模的定义,作为工序间的制造依据和检测依据。其次,饭金件成形是塑性变形过程,无法完全定量控制。再次,饭金成形过程中需控制的主要是成形力、温度等工艺过程参数,而非坐标等几何参数,控制难度更大。由于材料性能的不稳定性和随机性,使工艺参数设计和成形过程精确控制十分困难。因此必须从成形工艺开始直至工装模具试压交付整个过程进行研究,形成饭金件数字化设计制造的解决方案,建立饭金的数字化设计制造体系。饭金数字化设计制造包括工艺数字化设计、数字化工艺数模(即制造模型)、工装数字化设计、工装模具数字化制造等内容,这些内容以产品数模库、产品工艺数据库、工艺数模库、模具设计知识库、标准件库、成形分析/仿真库等共享数据为支撑,通过数据接口与相关部门进行数据交换,由数据管理系统进行管理,进行系统集成,实现并行设计制造,从而提高饭金模具设计质量,缩短制造周期。饭金的数字化设计制造技术工艺设计和制造模型的定义是核心,应该进行以下方面的工作:建立企业共享数据库。饭金件设计是典型的知识需求密集的过程。企业在以往的制造过程中积累了大量关于饭金材料性能数据、典型流程、工艺参数等经验及试验数据,这些数据转化为共享知识,建立模具工艺知识数据库,有助于提高饭金工艺设计的效率和成形质量。此外还有模具设计知识数据库、模具数字化分析数据库等。研究饭金件制造模型定义方法,建立毛坯和工艺模型的专用计算工具,为工装设计、工艺参数设计、数控编程等提供数据源,以满足零件精密成形的需要。图1中,成形模具的外形制造依据为制造模型中的成形工艺模型而不是零件原始数模。成形工艺模型考虑了零件的回弹等因素,对型面和尺寸进行了合理的预修正。以制造模型为框肋零件橡皮囊液压成形工艺过程的数据源,改变了反复试错的制造方式,简化了模具设计的工作,减少了人为不确定因素的影响,提高了模具设计的效率,同时可保证零件成形后的精度,提高零件制造的质量,实现零件的精密、快速和低成本的制造。图1框类零件橡皮囊液爪成形过程飞机蒙皮柔性工装是数字化制造的一个典型案例。图2所示是一种柔性多点吸盘式夹持工装系统,采用数字量传递的蒙皮制造技术,与工艺数字化和数控设备结合很容易实现蒙皮零件的数字化生产,使工装制造周期大幅减少,生产效率显著提高。模具外形调整在10分钟之内可以完成,对于多品种小批量蒙皮零件的生产具有独特优势。国内北京航空制造工程研究所已经开展了这方面的工作5:。

国内航空公司的饭金工装数字化设计制造

国内航空公司在民机转包项目中通过与波音公司的合作,也逐渐开始了数字化技术的应用。配置了以CATIA软件系统为主导的三维CAD/CAM系统,实现了产品和工装的数字化设计,模具的数字化制造也已经开展多年。饭金工装的设计流程如图3所示,工装设计部门接到设计任务后,提取零件数字模型作为设计依据,图纸归档后,提交工装数字模型作为模具制造依据,模具制造部门以工装模具数字模型为依据进行数控加工。整个过程中数据模型作为设计、制造的唯一依据。题。比如工艺数模数据库。在饭金设计模型到零件最终形状的成形过程中,由于材料性能以及回弹等因素,成形饭金的模具形状与设计的零件最终形状存在一定偏差。饭金件设计模型准确描述了最终形状和尺寸,但未考虑饭金件工艺过程的中间状态,缺乏设计到制造的过渡。现在的饭金设计还无法依据产品数据模型和工艺设计提供制造用数字模型(即工艺数模),饭金设计使用的依然是设计模型,导致饭金件成形回弹后需要辅助工序进行修正,影响了饭金件质量的进一步提高,也影响到饭金件的制造效率。需要对各种材料进行进一步研究,通过仿真分析,在产品数模基础上建立工艺数模,为模具设计和数字化检测服务。再比如模具设计知识库。饭金件及其成形工艺的种类繁多、成形过程的多因素性决定了饭金件在设计制造过程中依赖于在长期实践中积累的经验知识,这些经验知识以及各种成形工艺参数知识、各类模具的设计知识等都是模具设计的重要资源,知识库的建立有助于模具设计质量和效率的提高。在质量控制方面。目前飞机质量控制方法落后于制造技术发展,人员队伍素质和能力与当前数字化制造技术深人应用不匹配。检测手段不够先进,除数控加工的结构件采用数控测量机检测外,其他零件和装配件基本上仍依赖于工装进行手工检测,精度和准确度难以满足客户要求。模具的数控制造中,高速加工、复合加工、快速原型制造和制模技术等还需要开展研究。

图3国内航空公司饭金模具设计制造流程但是在饭金设计制造过程中还存在一些问B一777实现了全球第一个全机数字样机,在55个月内完成了研制到交付使用;JSF联合攻击战斗机是第一个基于全球虚拟企业制造的飞机项目,代表了数字化制造的最高水平。这都证明了数字化设计制造技术的生命力。伴随民机转包生产和产品型号研制,国内数字化制造技术有了较大的发展,已经全面开展三维数字化设计和虚拟装配,形成了全机级和部件级的数字样机,在产品数据管理、工艺设计和工装设计制造已经基本实现了数字化技术。具体就模具设计制造而言,只是在设计和制造上实现了一些突破,初步建立了饭金工装的数字化设计流程;对于饭金工装的数字化系统而言,在工艺数模设计、知识数据库的建立、模具数字化分析与仿真、模具数字化制造仿真还有很多工作要做。

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数字化设计技术在农业机械设计的应用

1数字化设计技术相关内容概述

1.1数字化设计技术概念。所谓“数字化设计技术”,是指在计算机数字化技术发展到一定程度的背景下,用于辅助设计领域的部分工作[1]。就当前大家所了解的数字化设计技术而言,涉及众多技术,核心处理技术主要有数字压缩、数字编码以及数字调制等。伴随着信息技术与计算机技术的不断深入应用与发展,数字化设计技术也得到了长足发展,逐步建立了一个以计算机为基础框架的模型,现如今在社会众多领域当中得到了广泛应用[2]。1.2数字化设计技术特点。数字化设计技术在实践应用中,彰显了众多特点,总结起来,主要包括以下几个方面:首先,一个统一化产品定义模型,在社会众多领域当中能够得到更加广泛的应用,并且有着巨大的、潜在的应用空间;其次,数字化设计技术可实现并行设计,能够实现多小组同时作业,在一定程度上,可以大大提高工作效率[3];再次,基于统一化模型,设计质量也有相应的保障;最后,设计可以实现虚拟仿真处理,主要是利用计算机技术来实现,避免了传统设计对实物模型依赖程度高的弊端,相比传统设计而言,具有明显的优势,具体表现在工作效率与成本2个方面。

2农业机械设计中数字化设计技术应用现状分析

在数字化设计技术推广应用之前,设计主要是满足设计对象的一些具体要求,在局部优化或者整体优化方面,并没有重点考虑,导致无法实现总体设计优化。数字化设计技术的应用,主要是在产品设计过程中,注重CAD、CAE等多类处理技术的应用,使得产品设计周期影响因素发生巨大改变,从而达到各项要求,例如设计质量、设计成本等。与此同时,为保障后期维护工作的便捷,设计会重视总体设计的优化。就农业机械而言,具有种类繁多、市场需求量大等特点,在具体设计中,主要是在传统设计理念的支撑下,采用一些传统的设计工艺,造成整体设计水平低下,然而数字化设计技术具有一定的先进性,基于农业机械设计现状,无形中为数字化设计技术的应用提供了巨大的空间。纵观当前数字化设计技术的应用,尤其是在农业机械设计中的应用,有效促进了农业机械设计效率与质量的提升,然而在实际应用中,相关设计人员还需要高度重视一些注意事项,包括农业机械设计特点,同时对数字化设计技术的特点引起高度重视,确保两者的兼容性,以此有效提升农业机械设计的总体水平。农业机械设计特点众多,概括起来,主要包括以下2个方面:首先,从结构方面而言,结构类型较多且较为复杂;其次,从功能角度而言,功能多样,操作较为方便、简单。就前者而言,以播种机为例,在具体的设计过程中,设计人员通常需要重视的仅有2项,一是农作物的品种,二是农艺特点。根据上述2项要求,播种机便可以大致分为条播种机、穴播种机以及精密播种机等,在此基础上,结合工作原理加以区分,播种机又可以分为2大类,分别是机械式与气力式。基于此,农业机械种类繁杂。就后者而言,为满足播种的各项需求,即使农业机械型号不同,在功能方面也没有本质差异。

3农业机械设计中数字化设计技术应用前景

数字化设计技术在农业机械设计中的应用,具有十分重要的现实意义。伴随着各项技术的进一步发展,有必要对数字化设计技术的应用前景进行更深层次的剖析。对其应用前景进行论述,具体内容如下:(1)农业机械设计中引入虚拟技术。虚拟技术在农业机械设计中的应用,最大优势在于有效解决复杂结构设计问题,具体操作:借助声音定位技术以及三维成像技术实现仿真处理,在计算机上完成结构设计,以此简化设计,有效降低设计难度。另外,虚拟技术的应用,可以真实再现机械运动过程,并且可以在虚拟的情况下,借助计算机进行机械运动的力学分析,以此有效提升农业机械设计的可行性与质量。(2)实现产品设计以及制造的协同性,主要是注重两者的协调,才能保障农业机械设计质量。然而传统设计在设计与制造2个方面,存在严重的脱节问题。因此,在今后的设计中,设计人员需要高度重视农业机械产品设计与制造的协同化,并且落实到具体的设计工作中,以此实现农业机械设计优化、降低成本以及周期缩减等目的。关键工作是落实数字化设计技术的集成式应用,恰当运用这一技术,能够实现设计效果的最优化。(3)重视技术的创新。21世纪是知识时代,也是一个创新时代。一项技术是否能可持续发展,关键在于技术是否能够与时俱进、不断创新。数字化设计技术也需要不断创新,才能满足农业机械设计的各项实时要求。随着时间推移,农业机械设计将会不断衍生出新问题,数字化设计技术的应用将会面临诸多挑战。基于这一认识,为满足农业机械设计的可行性与前沿性,实现数字化设计技术的创新显然具有十分重要的现实意义。与此同时,农业机械设计必然朝着高标准方向发展,这无形中对数字化设计技术提出了更高的要求。数字化设计技术的创新,注重理念与技术的同时创新,以新理念推动技术的深入研究与实践,以此推动技术的发展,切实使设计水平得到有效提升。

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机械设计制造数字化与智能化发展趋势

摘要:随着我国综合国力的不断提升,如今的工业化发展也逐渐朝着现代化方向前进,尤其是机械设计制造领域,在不断发展的科学技术的支撑下,迎来了前所未有的发展机遇。得益于技术的进步以及发展需求的增长,使得机械设计制造行业的升级改造尤为必要且迫切,传统的机械设计制造技术工艺已难以适应现阶段的发展需求,所以数字化与智能化发展将成为今后很长一段时间内我国机械设计制造行业的发展趋势。基于此,本文将重点针对机械设计制造的数字化与智能化发展展开研究,希望为助力行业发展作出微薄贡献。

关键词:机械设计制造;数字化;智能化;发展

在机械制造行业领域,机械设计工作非常关键,唯有高质量完成机械设计工作,才能保证机械制造质量。而随着机械设计制造行业的发展,除了要汲取传统技术工艺的经验以外,更要与现代科学技术结合,尤其是随着用户需求的不断增多与提高,一定要重视数字化与智能化技术的应用,才能最大限度地满足用户的需求。因此,作为机械设计制造行业技术人员,需要对该行业前沿技术保持关注,紧随行业发展方向,掌握全新技术工艺,从而提高企业市场竞争力。

1机械设计制造数字化与智能化的应用优势

随着现代科学技术的高速发展,数字化与智能化技术在各行业领域中得到广泛渗透,机械设计制造行业也不例外,属于时代发展的必然选择。从机械设计制造行业应用数字化与智能化技术的实际情况来看,表现出的优势体现在如下几个方面:

1.1提高机械设计制造工作效率

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