時間：2024-01-17 16:20:22
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關鍵詞：數字化車間，機械加工
中圖分類號：TH161 文獻標識碼：A 文章編號：
近年來，為實現我國裝備制造業的轉型升級，國家大力推行精益制造、智能制造、敏捷制造等先進制造理念，并高度重視信息化在制造中的促進作用。數字化車間理論與應用研究方興未艾。
數字化車間的概念
數字化車間是數字化技術在制造車間集成應用而形成的一種制造車間的模式，即從數字化產品工藝設計、工藝試驗、生產組織和管理等方面入手，將制造車間中的數字化設備與工藝設計及生產管理的信息進行集成，形成基于數字化設備和信息集成于信息流自動化的集成制造系統，從整體上改善生產的組織與管理，提高制造系統的柔性，提高數字化設備的效率。
數字化車間目前存在兩個方面的含義。一方面，它是指從制造的現實出發，對制造過程中產生的數據進行數字化，并對它們進行加工處理，產生相關的信息，在制造系統中進行存儲和交換，并直接應用于車間對生產過程的管理和控制，通常把這種生產方式稱為數字化制造。另一方面，它是指“車間”生存于數字化世界，在真實工廠或生產過程還沒有開始前，這個車間在虛擬空間中運作，對真實車間進行虛擬現實的仿真，提供優化的結果，是虛擬制造技術的發展。
本文討論的是前一種含義，其實質是數字化技術在車間的綜合應用，即利用計算機輔助進行信息管理、生產工藝安排、生產計劃制定和生產過程控制，在車間范圍內實現CAD/CAPP/CAM,PDM,MRP,MES,DNC等數字化技術的集成應用。
2、數字化車間的組成結構
數字化車間的總體結構如圖1所示，分為企業計劃層、制造執行層和控制層。通常，數字化車間本身包括制造執行和控制兩個層次，企業計劃層是數字化車間的上游，是數字化車間運行的外部環境。制造執行層是數字化車間的核心，它協調車間各個部門完成車間的技術管理、生產計劃和調度及整個生產過程的管理與控制，而控制層則完成設備管理、現場數據采集和物流監控。數字化車間需要實現企業以生產計劃和執行控制為主線的生產管理信息系統集成應用，以CAD/CAPP/CAM和PDM集成為特征的技術信息系統集成，以及基于網絡實現DNC、現場數據采集和物流標識等監控系統集成應用。制造執行系統為車間范圍內的這三種集成提供了應用平臺。
實施數字化車間的關鍵是基于車間數字化裝備、綜合網絡（DNC）和數據管理系統建立制造執行系統，實現生產作業計劃管理與執行控制，以及實現制造執行系統與企業資源管理系統和產品與工藝過程設計系統的集成應用。
3、典型機械加工數字化車間
數字化車間在各種類型車間中已有廣泛實踐，以機械加工車間最為典型。機械加工車間通過制造執行系統將工廠生產計劃信息引入車間，并根據工廠生產計劃進行具體執行計劃——生產作業計劃的指定，把企業下達的生產任務具體分配到車間的各個生產單元（工段）、工作地和工人，規定他們在月、旬、周、日以及輪班和小時內的具體生產任務；并通過現場終端將生產指令直接下達到操作者，同時及時采集任務狀態信息，組織產品生產過程各階段、各工序在時間上和空間上的銜接協調，實現生產進度控制、產品質量控制、物料消耗與庫存控制及生產成本費用控制等。生產計劃與控制是實現生產計劃，提高產品質量，降低生產消耗和產品成本的重要手段。
車間可通過PDM集成和運行CAD/CAPP/CAM軟件，支持車間的工藝準備技術工作，實現設計數據直接引入、工藝建模、自動編程和程序仿真。DNC系統通過網絡與CAD/CAPP/CAM相連，直接從NC程序庫中讀取所需要的加工程序和參數，也可以將生產現場經調試的實際應用程序回收后統一存放、歸檔。同樣，機床的CNC參數也可以通過此系統進行傳輸。
車間建立刀具管理系統，實現數控用刀具的管理和預調，考慮到生產規模的擴大和品種的變化速度加快，在加強CAD/CAPP/CAM的同時，應注重生產準備環節的技術改造。刀具綜合管理和預調制度的建立及刀具管理系統的采用可以實現在車間（單元）范圍內的刀具參數和壽命管理，實現刀具的統一調配和配送，將縮短生產準備時間，降低車間刀具占有量，提高刀具的利用率，以及穩定產品質量，還可以通過DNC系統實現刀具參數的傳遞。
4、機械加工數字化車間的實施效果
通過數字化車間系統的實施，機械加工車間在管理手段、生產效率、生產成本等方面都會有明顯效果，為精益生產模式的建立奠定了良好的基礎。
1）徹底消除機床信息孤島，實現了工廠的完全網絡化管理
通過機床網絡DNC的建設，徹底改變了以前數控機床的單機通信方式，全面實現了機床的集中管理與控制，機床由以前的信息孤島轉變為整個工廠的一個信息節點，實現了數控程序的傳輸網絡化、管理規范化、仿真虛擬化、數據采集自動化。
2）通過圖形化的高級排成，最大程度地優化了生產計劃
通過高級自動排產算法，可將生產任務分解到每一工序、每一設備、每一分鐘，并可通過方便直觀的圖形看板形式，以即時的方式提供準確的交貨日期，實時獲知落后于計劃的作業，查明是哪里出現了生產“瓶頸”，實現了生產任務的精確管理。
3）實現生產過程的全透明化管理
通過準確、及時、自動的機床生產信息反饋，可以同時采集所有機床的實時狀態，隨時查看機床的開機、運行、故障等信息，實施獲知每臺機床的工件生產數量，并結合條碼掃描等手動采集方式，實現生產過程全方位的透明化管理。
4）減少機床輔助時間，提高機床利用率
通過協同制造平臺，實現了技術、物料、工具、質量等生產準備協同，從根本上避免了因某一環節的準備不足而影響生產的不良情況。通過高級排產、程序網絡傳輸、模擬仿真、程序數據庫管理，將生產計劃、程序編輯、仿真、管理等生產輔助任務在計算機端快速高效地完成，這些管理措施與手段均可最大程度地提高機床的有效利用率。
5）實現對庫房的精細管理，優化庫存，降低生產成本
充分利用先進的計算機網絡技術，全面實現對車間各類（包括刀具、物料、在制品等）庫房的計算機管理，可有效優化各類庫存，明顯地降低車間庫存成本。
6）與PDM/ERP系統全面集成，整合企業制造資源
通過與PDM/ERP等系統的有機集成，以及MES系統自動導入ERP的生產計劃等上游信息，實現企業各管理系統之間數據資源最大程度的共享，為實現企業級的精益生產奠定良好的技術與管理基礎。
參考文獻：
[1] 楊文通，王蕾，劉志峰 編著. 數字化網絡化制造技術. 電子工業出版社
【關鍵詞】數字化工廠工藝規劃仿真優化
中圖分類號：S220文獻標識碼： A
1引言
圍繞激烈的市場競爭，制造企業已經意識到他們正面臨著巨大的時間、成本、質量、產品差異化等壓力。如何快速適應市場的變化，實現從“以產定銷”到“按訂單生產”模式轉變？數字化工廠提供了較為理想的解決方案。
2 數字化工廠概述
數字化工廠是BIM(建筑信息模型)技術、現代數字制造技術與計算機仿真技術相結合的產物，同時具有其鮮明的特征。
2.1數字化工廠
2.1.1數字化工廠的概念
數字化工廠是以產品全生命周期的相關數據為基礎，根據虛擬制造原理，在虛擬環境中，對整個生產過程進行仿真、優化和重組的新的生產組織方式。它是在設計建造階段，建立全面、詳實的信息，包括材料、工藝、設備運行管理等全生命周期的信息檔案數據庫，利用BIM(建筑信息模型)技術指導建筑物、構筑物及設備的科學使用和維護，為信息化、標準化管理提供數據基礎平臺，加上CAD、EEP、MEP等應用管理系統，實現工廠控制系統內部數字化信息的有效傳遞，既鏈接了生產過程的各個環節，又與企業經營管理相互聯系，進而把整個企業數字化的資金信息、物流信息、生產裝置狀態信息、生產效率信息、生產能力信息、市場信息、采購信息以及企業所必須的控制目標都實時、準確、全面、系統地提供給決策者和管理者，幫助企業決策者和管理者提高決策的實時性和準確性以及管理者的效率，從而實現管理和控制數字化、一體化的目標。
2.1.2數字化工廠的優勢
數字化工廠利用其工廠布局、工藝規劃和仿真優化等功能手段，改變了傳統工業生產的理念，給現代化工業帶來了新的技術革命，其優勢作用較為明顯。
預規劃和靈活性生產：利用數字化工廠技術，整個企業在設計之初就可以對工廠布局、產品生產水平與能力等進行預規劃，幫助企業進行評估與檢驗。同時，數字化工廠技術的應用使得工廠設計不再是各部門單一地流水作業，各部門成為一個緊密聯系的有機整體，有助于工廠建設過程中的靈活協調與并行處理。此外，在工廠生產過程中能夠最大程度地關聯產業鏈上的各節點，增強生產、物流、管理過程中的靈活性和自動化水平。
縮短產品上市時間、提高產品競爭力：數字化工廠能夠根據市場需求的變化，快速、方便地對新產品進行虛擬化仿真設計，加快了新產品設計成形的進度。同時，通過對新產品的生產工藝、生產過程進行模擬仿真與優化，保證了新產品生產過程的順利性與產品質量的可靠性，加快了產品的上市時間，在企業間的競爭中占得先機。
節約資源、降低成本、提高資金效益：通過數字化工廠技術方便地進行產品的虛擬設計與驗證，最大程度地降低了物理原型的生產與更改，從而有效地減少資源浪費、降低產品開發成本。同時，充分利用現有的數據資料（客戶需求、生產原料、設備狀況等）進行生產仿真與預測，對生產過程進行預先判斷與決策，從而提高生產收益與資金使用效益。
提升產品質量水平：利用數字化工廠技術，能夠對產品設計、產品原料、生產過程等進行嚴格把關與統籌安排，降低設計與生產制造之間的不確定性，從而提高產品數據的統一性，方便地進行質量規劃，提升質量水平。
2.2數字化工廠的差異性
“數字化工廠”貫穿整個工藝設計、規劃、驗證、直至車間生產工藝整個制造過程，在實施過程需要注意系統集成方面的問題，“數字化工廠”不是一個獨立的系統，規劃時，需要與設計部門的CAD/PDM系統進行數據交換，并對設計產品進行可制造性驗證（工藝評審），同時，所有規劃還需要考慮工廠資源情況。所以，“數字化工廠”與設計系統CAD/PDM和企業資源管理系統ERP的集成是必須的。同時，“數字化工廠”還有必要把企業已有的規劃“知識”（如工時卡、焊接規范等）集成起來，整個集成的底部是PLM構架。
同時，類似于PDM系統和ERP系統，每個企業都有自己的流程和規范，考慮到很多人都在一個環境中協同工作（工藝工程師、設計工程師、零件和工具制造者、外包商、供應商以及生產工程師等），隨時會創建大量的數據，所以，“數字化工廠”規劃系統也存在客戶化定制的要求，如操作界面、流程規范、輸出等，主要是便于使用和存取等。
3 數字化工廠的實現與應用
數字化工廠以突出的功能優點，在工業生產，尤其是制造業生產中具有廣泛的應用，但其實現過程也涉及多種關鍵技術。
3.1數字化工廠的關鍵技術
數字化工廠涉及的關鍵技術主要有：數字化建模技術、虛擬現實技術、優化仿真技術、應用生產技術。
數字化建模技術：數字化工廠是建立在數字化模型基礎上的虛擬仿真系統，輸入數字化工廠的各種制造資源、工藝數據、CAD數據等要求建立離散化數學模型，才能在數字化工廠軟件系統內進行各種數字仿真與分析。數字化模型的準確性關系到對實際系統真實反映的精度，對于后續的產品設計、工藝設計以及生產過程的模擬仿真具有較大的影響。因此，數字化建模技術作為數字化工廠的技術基礎，其作用十分關鍵
虛擬現實技術：虛擬現實技術能夠提供一種具有沉浸性、交互性和構想性的多維信息空間，方便實現人機交互，使用戶能身臨其境地感受開發的產品，具有很好地直觀性，在數字化工廠中具有廣泛的應用前景。虛擬技術的實現水平，很大程度上影響著數字化工廠系統的可操作性，同時也影響著用戶對產品設計以及生產過程判斷的正確性。
優化仿真技術：優化仿真技術是數字化工廠的價值所在，根據建立的數字化模型與仿真系統給出的仿真結果及其各種預測數據，分析虛擬生產過程中的可能存在的各種問題和潛在的優化方案等，進而優化生產過程、提高生產的可靠性與產品質量，最終提高企業的效益。由此可見，優化仿真技術水平對于能否最大限度地發揮企業效益、提升企業競爭力具有十分重要的作用，其優化技術的自動化、智能化水平尤為關鍵。
應用生產技術：數字化工廠通過建模仿真提供一整套較為完善的產品設計、工藝開發與生產流程，但是作為生產自動化的需要，數字化工廠系統要求能夠提供各種可以直接應用于實際生產的設備控制程序以及各種是生產需要的工序、報表文件等。各種友好、優良的應用接口，能夠加快數字化設計向實際生產應用的轉化進程。
3.2常見數字化工廠軟件
由于數字化工廠技術在工業生產過程中的優越性，各知名企業競相開發各種數字化工廠軟件，其中較為常見、應用最為廣泛的數字化工廠軟件主要有eM-Power和Demia等。
eM-Power是由美國的Tecnomatix技術公司開發的數字化工廠軟件，它在工業生產中應用十分廣泛。該軟件架構是建立在Oracle數據庫之上的三層結構，它為企業用戶提供零件制造解決方案、裝配規劃、工廠及生產線設計和優化、產品質量和人員績效等主要功能。這些主要的功能模塊建立在統一的數據庫eM_Server中，實現整個生產制造過程的信息共享。2007年以來，西門子公司在收購了UGS（UGS于2004年收購了Tecnomatix）的基礎上，推出了功能更為強大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工廠設計及優化、制造工藝管理、裝配規劃與驗證、開發、仿真和調試自動的制造過程和質量管理等功能，在各大企業具有廣泛應用。
Delmia是由法國的Dassault公司開發的數字化工廠解決方案，該解決方案是構建在Dassault公司的PLM結構的頂層，由其專用數據庫（PPR-Hub）統一管理。Delmia的體系結構主要包括：面向制造過程設計的（DPE）、面向物流過程分析的（QUEST）、面向裝配過程分析的（DPM）、面向人機分析的（Human）、面向虛擬現實仿真的（Envision）、面向機器人仿真的（Robotics）、面向虛擬數控加工方針的（VNC）、面向系統數據集成的（PPR Navigato）等。它主要由面向數字化工藝規劃模塊、數字化仿真平臺工具集以及車間現場制造執行系統的集成模塊等組成。
3.3數字化工廠的應用
數字化工廠是信息化技術發展過程中出現的一種新的企業組織形式，是促進企業現代化發展的新興技術，目前主要應用在汽車制造、航空航天等大型制造企業。
3.3.1數字化工廠技術在汽車行業的應用。
目前，數字化工廠技術在國內外汽車制造業中得到了廣泛應用。在國外，如通用汽車公司使用Tecnmatix eMPower的解決方案，大大縮短了通用公司從新產品設計、制造到投放市場的時間，同時提升了其產品質量。奧迪公司使用eM-Plant進行物流規劃仿真，如A3 Sportback項目。通過物流規劃仿真不僅使得整個生產物流供應鏈之間建立起了緊密有序的聯系，同時也方便對物流方案進行先期評估和可行性分析。在國內，如一汽大眾在車身主拼線工藝設計中采用數字化工廠技術，改善了車身焊接工藝，提高車身焊接質量。上海大眾在發動機設計和產品總裝領域采用數字化工廠技術，大幅提升了公司的制造技術和產品質量。目前，華晨金杯公司引進西門子的Tecnomatix軟件，對產品的總裝工藝進行數字化改造。
3.3.2數字化工廠技術在飛機制造業的應用。
在飛機制造業，數字化工廠技術的先進性也得到了充分體現。如美國的洛克希德馬丁公司在F35研制過程中，采用數字化工廠技術縮短了2/3的研制周期，降低了50%的研制成本，開創了航空數字化制造的先河。有如波音787飛機在研制過程中采用基于Delmia的數字化工廠技術，實現其產品的虛擬樣機?？湛虯380飛機采用虛擬裝配方案，實現整機的三維虛擬裝配仿真和驗證。不僅國外飛機制造企業在其產品的研制、生產過程中使用數字化工廠技術，國內的飛機制造企業也是如此。如上海飛機制造廠利用數字化工廠技術在三維環境中進行人工裝配操作的數字化模擬，提高了人工操作的標準化。而西安航空動力控制公司則采用Tecnomatix的數字化工廠軟件對其異型件生產線進行仿真和優化，進行技術改造探索。
3.3.3數字化工廠在鑄造行業的探索
共享鑄鋼團《數字化工廠示范工程》擬運用先進制造理念（如虛擬制造、智能制造、綠色制造、柔性制造等）和先進鑄造技術、方法，結合共享集團在鑄造行業內領先的制造、技術和管理經驗，全面融合先進信息化技術，建設數字化模樣生產線、數字化柔性造型生產線、智能化熔煉控制系統、智能體聯合控制的鑄件精整線、數字化在線檢測等綜合集成的數字化鑄造工廠，在“多品種、小批量、快捷”鑄造生產方面達到同行業領先水平，建成一座在鑄造行業領先的“數字化、柔性化、綠色、高效”鑄造工廠，集成并創造數字化鑄造新模式。
4結束語
隨著計算機技術、網絡技術的飛速發展，數字化工廠技術不斷與現代企業相結合，已成為提升企業競爭力的新動力。在當前企業發展的新形勢下，數字化工廠技術出現了新的趨勢。首先，現場總線技術在數字化工廠中的應用，提升數字化工廠的現場可操作性；其次，應用網絡技術，拓展數字化工廠網絡互聯能力；最后，數字化工廠的智能化發展，實現虛擬仿真與企業真實生產的無縫鏈接，打造真正的智能數字化工廠。
作者簡介
郭兆祥（1976-）男，碩士研究生，從事技術質量管理工作。
參考文獻.
[1]李險峰.DELMIA讓數字化工廠成為現實[J].CAD/CAM與制造業信息化，2006，(9)：48-50.
關鍵詞：數字化制造技術；數字化設計；數字化制造；應用
信息技術不僅已經被廣泛應用到人們日常生活、生產等各個領域，同時也在很大程度上促進了工業制造領域智能化的高速發展。我國數字化制造技術在工藝設計、制造數據管理以及生產過程控制等環節發揮了一定作用，但是有些技術在該領域中的應用水平相對較低，因此，在未來發展中必須構建以企業產品為背景的數字化制造技術應用研究。
1.數字化制造技術概念簡介
數字化制造技術基于虛擬現實技術、計算機網絡技術、快速原型技術、數據庫技術以及多媒體技術等多種現代化科學技術，可以根據不同制造企業的需求，實現資源信息收集和整理，產品信息、工藝流程信息、資源信息自動整合分析、規劃以及重組，實現對產品進行設計、功能仿真以及原型制造，并根據用戶對產品的實際需求進行功能調整或整體優化設計。
2.數字化制造技術的應用現狀
（1）產品數字化設計。產品數字化設計是指產品在設計階段充分利用計算機，在圖形設備（CAD）的輔助下可以將產品的圖形設計出來，同時也要完成產品功能設計、結構分析等多個產品設計環節，在數字化設計過程中使用了軟件繪圖、編輯圖形以及分析等技術，技術人員也可以利用數字化設計程序對產品結構設計進行優化與完善，運用計算機強大的計算功能、分析功能以及比較功能在各種設計方案中選出最佳方案。
（2）數字化分析。數字化產品分析功能也是基于計算機輔助技術而成，可以對結構復雜的產品進行優化設計，產品優化設計過程中主要利用了力學性能對其進行分析，并運用CAE軟件對產品的綜合性能及安全性、穩定性、可靠性等方面進行模擬分析，通過模擬不同產品在實際上的運行狀態來確定其是否存在設計缺陷，如果發現設計缺陷可以立即對產品設計進行優化，以確保最終產品在實際運用中的綜合性能等方面可以滿足用戶需求。
（3）數字化生產工藝。數字化生產工藝是指產品在生產過程中利用計算機對生產過程進行控制，技術人員可以將產品零件的形狀、尺寸、材料以及處理過程等數據輸入計算機，并將該產品在生產設備中的工藝參數輸入到計算機中，這樣計算機便可以對該產品的生產工藝進行數值計算、邏輯判斷以及推理，并根據所輸入的參數編制出最佳的工藝內容及路線。
（4）數字化制造。數字化制造主要是基于CAM軟件而成，該軟件可以根據技術人員設計出的模型進行自動編程，并可以利用計算機與其他輔助軟件實現仿真制造生產過程，并可以自動判斷出產品生產過程中會遇到的干涉及碰撞等問題，計算機軟件自動編寫的程序需要技術人員對其進行修改，以便計算機編寫的程序可以滿足產品的制造要求，在程序加以處理后便可以傳輸到數控機床上進行產品的實際加工，如果發現產品加工中存有缺陷，技術人員可以在數控機床的控制端對其進行微調。
（5）數字化管理。產品數據管理是工業制造領域數字化管理中的核心內容，企業一般都是通過CAD/CAM系統實現對產品數據的數字化管理，并可以對所產生的產品進行全生命周期數據管理，不僅可以根據企業信息的管理要求對圖紙、工藝文件進行整理，更可以根據企業的運行管理需求進行市場調研、產品更新等一切與生產有關的數據管理，而這也是在信息時代有效提高制造企業市場核心競爭力的有效途徑之一。PDM技術不僅在我國工業制造領域中占有重要的地位，同時也是計算機領域中的核心技術，而在我國只有一部分大型企業在發展中運用了PDM技術，這也為這些大型工業制造企業帶來了可觀的經濟效益，因此，在新時期我國工業制造領域應充分利用PDM技術。
（6）逆向工程。傳統的產品設計無法實現產品的“復制”過程，而數字化制造技術的應用有效打破了這一限制，逆向工程可以根據已有的產品通過分析研究來獲取其設計過程，而逆向工程在工業制造領域中一般都應用到企業無法獲取產品設計方法的情況下，利用產品實物可以在很大程度上推導出產品的設計方法及工藝流程，所以該項技術在新時期已被廣泛運用到新產品的開發或舊產品的改進等，對我國工業制造領域在新時期的高速發展有著重要意義。
3.結語
現階段我國數字化制造技術正在不斷向著產品集成化、管理網絡化方向發展，同時產品生產過程的智能化、虛擬化、綠色化以及柔性化等都是該項技術未來發展中的必然趨勢，其不僅對提高我國工業制造領域的生產效率及質量有著重要意義，同時也可以更好地促進工業制造領域在新時期向著可持續發展方向邁進。
參考文獻：
[1]李鐵剛.車銑復合集成數字化制造[J].組合機床與自動化加工技術，2013（02）.
關鍵詞 數字化；設計制造；一體化；應用研究
中圖分類號TP3 文獻標識碼A 文章編號2095―6363（2017）03―0021―01
1概述
飛機設計和制造是飛機研制的重要2個環節。飛機研制是創造新型的飛機，從設計方案的提出到投入使用，需要經歷很長的時間，是一件很復雜的系統工程。一般情況下飛機研制分為擬定技術要求、飛機設計、飛機制造和飛機試飛定型等4個階段。飛機數字化設計制造技術是數字化數據管理和傳遞系統為基礎，在數字化設計技術的前提下，有效結合數字化工藝技術、裝配技術、檢測技術、機器人自動鉆鉚技術及數字化的集成控制技術等多種先進技術的綜合應用的結果。
數字化設計制造技術在機械、汽車、醫藥行業應用比較早。航空領域在20世紀80年代誕生于西方航空發達國家。數字化設計制造技術從根本上改變了飛機制造方法。數字裝配方法有效解決了傳統制造方式的周期長、返工率高、質量低、精度低、風險大和成本高的問題，給飛機研制開辟了嶄新的道路。
面對市場競爭，傳統的飛機研制方式無法滿足企業發展需求，為了能在競爭中處于有利位置，企業必須采用數字化設計制造一體化技術是勢在必行。數字化設計制造一體化技術能夠大幅降低制造成本，提高制造精度和質量，縮短制造周期，降低返工率。
2數字化設計制造一體化技術的組成
數字化設計制造一體化技術是多個高新技術高度集成的結果。數字化設計制造一體化技術包含數字化設計系統、數字化工藝系統、數字化工裝系統、數字化檢測系統、自動鉆鉚系統等子系統。
1）數字化設計系統。數字化設計系統能夠在產品的數字化定義和建模的基礎上，利用計算機實現模擬預裝配，主要作用是對產品M行干涉檢查、位置分析以及人際功效分析等工作。通過虛擬預裝配可以進行結構協調設計、系統協調設計、檢查零部件的安裝和拆卸等工作，有效地減少因設計錯誤而引起的返工和更改。
2）數字化工藝技術。數字化工藝技術是在數字設計的基礎上，對設計數據進行按數字裝配要求分析，總結歸類和工藝設計的過程。包括工藝路線分工、工藝流程設計、工藝裝備選擇、工藝控制點選取、容差分配和數字化預裝配等等。也就是根據現有技術、設備選擇最合適的產品實現的方案或工藝技術的過程。
3）數字化工裝系統。飛機裝配中廣泛應用的數字化工裝技術有特征定位技術、柔性定位技術和數字化定位技術等等。
特征定位技術是利用零部件的工藝特征或裝配配合關系來確定零部件的位置關系，達到準確定位的目的。常用的方法有凸臺定位、裝配孔和工藝孔定位等。
柔性定位技術是指通過采用可變的工裝支撐和定位要素來滿足不同產品或類似產品的不同定位要求。柔性工裝常用于壁板類部件、翼梁類部件、對接部件、舵面等部件的裝配。
數字化定位技術是數字化測量技術在飛機裝配中的應用。指通過同一組數字化測量點的位置來確定組、部件的不同站位不同狀態下的準確定位。常用的數字化定位系統有激光跟蹤儀、iGPS定位系統、照相測量等。
4）自動鉆鉚系統。自動鉆鉚系統，也叫機器人加工系統。通過數字化編程的程序控制機器人，用機器人的動作代替部件裝配中的制孔、锪窩、送釘、加膠、鉚接等工序。自動鉆鉚系統加工精度高、效率高、工作一致性好等特點。機器人效率是人工的6～10倍。機器人加工工作已拓寬到鉚接、焊接、膠接和噴漆等工作。
3國內飛機數字化設計制造一體化應用情況及存在的問題
我國航空工業主要沿襲前蘇聯的組織生產模式，飛機設計制造技術發展緩慢。飛機研制技術和組織管理方式落后，雖然在不斷完善和該機，但與發達國家比差距較大，自動化水平不是很高，半自動和純手工制造還在應用。目前在技術和管理方面都存在一定的問題。
數字化設計制造一體化體系建設需完善。數字化設計、工藝設計、工裝設計、流程設計、數據管理和傳輸、數字化裝配等方面均缺乏完整的、體系的標準規范。雖然已有了基礎的標準，但實踐過程中存在諸多問題。
在產品設計階段缺乏設計制造一體化的考慮，缺乏數字化裝配的工藝性考慮。在我們飛機裝配中發現很多方面可以改變設計方式方法，應逐步加強面向裝配的設計，加強“三化”設計。比如壁板設計、地板設計、翼肋設計完全可以按模塊設計，便于柔性制造。
數據管理和數據傳遞平臺需規范和完善。從設計到裝配需要多個數據庫、多個軟件、多個接口的交換，數據管理和傳遞，硬件軟件需進一步規范和完善。
數字化裝配過程中補償技術、檢測技術需進一步提高。數字化裝配是復雜的系統工程，裝配過程受產品設計、工藝設計、工裝設計與制造、零件制造、檢驗檢測、工具使用等多個方面的影響，以上某個環節出現任何問題均影響部件制造的進度、節奏和質量。
4加快飛機數字化設計制造一體化應用的方法
數字化設計制造一體化技術是制造業發展的必然選擇。面對困境和問題，我們需要采取以下措施，加強研究和應用實踐。
1）建立產品全壽命工作模型，優化流程。目前發達國家高新企業幾乎全部都采用全壽命周期的設計制造方法，其主要特點是充分考慮制造工藝性、售后維護的方便性，在方案論證階段銷售維護和制造問題先考慮并反復迭代。
國內航空產品研制周期長，質量低、成本高的主要原因是沒有按照產品全壽命周期模型管理產品的研發，在設計階段缺乏全壽命考慮，產品沒有面向制造、面向用戶、面向維護。
具體表現為：（1）缺乏完整的系統工程的研發理念，重功能性能，輕過程管理；白頂向下的設計分解和自底向上的逐級驗證過程不清晰，不完整；設計指標逐級分解不全，設計驗證迭代不夠，驗證不充分。（2）缺乏規范化、操作性強的流程；流程結構化差，粗放、層次不清、不夠規范、不細化、操作性不強；沒有整體流程，流程是串行的，運行緩慢，問題留到了后面，造成返工和拖延；流程的執行缺乏強制和紀律性。
2）加強面向制造的設計。傳統的設計方式和傳統的模擬量傳遞技術很難與數字化裝配技術接軌，數字裝配技術的前提是面向裝配的數字化設計技術。具體為，加大產品的“三化”設計，加大產品的模塊化、系列化和通用化，盡量加大通用件和共享零部件。比如壁板類零件、地板零件應采取模塊化設計。另外，零件剖面選擇取、設計分離面的選取應充分考慮數字化裝配工藝，如，Z字形長桁剖面比L形長桁更便于機器人加工。
3）加強數字化裝配技術的研究。數字化裝配技術在國內剛剛起步，從標準的建立和技術的協調兼容沒有明確的參考依據。我們知道需要數字化裝配技術，但不是很明白需要什么樣的數字化裝配技術，因為產品類型不同、工藝分離面不同，所選取的裝配方法不同。因此目前沒有形成完整的技術樹，對核心技術、關鍵技術識別不夠。在產品零件到總裝結束哪些分里面或哪些工位選取數字化裝配更合適、效率更高等方面需研究和探索。
關鍵詞：350km高速動車組；工裝設計制造；技術
前言
近年來，高度動車覆蓋率不斷增大，意味著動車制造工作量也不斷在增加，350km高速動車組是技術要求十分高的產品，在制作過程中，必須要嚴格要求制造工藝才能產生出合格的產品，在工裝設計制造中，不但要保證質量，而且要控制工作設計制作成本。
1 350km高速動車組工裝設計制作技術改進
1.1設計方法上的改變
在工裝設計上一直以來都在二維計算機的輔助下進行設計，360km高速動車組制造技術引入之后，工裝設計工作進行了改進，采用了工裝三維數字化技術進行設計。在工裝設計上還采用三維軟件，在原始數據模型的基礎上進行數據修改時，只需要進行工裝設計的更新工作即可，與此同時工裝設計也隨之得到改變[1]。例如，司機室總成工裝設計中，司機室外形數據的大小與工裝側面弧度定位板弧度的大小一致，并且建立以參數關系，此時，需要更變司機室外形，采取的改變方式是對工裝進行更新，更新時，工裝上兩側的弧度定位板會自動根據命令進行更變，此設計大大提高了設計的效率。
1.2結構上的改變
我國機車車輛工裝技術起步比較晚，與國外相比還存在很大的差距，我國在機車車輛的工裝結構上，采用的前蘇聯的技術，而發達國家在機車車輛工裝上已經采用更為先進的技術。我國所采用的機車工裝結構零件交換性差，并且體積大，需要很長一段時間進行制造，此缺點大大降低了工作效率。350km高度動車組技術的提高，在工裝結構上進行了改進，解決了原有的一系列問題[2]。例如，原有的車頂組焊夾具，其結構是兩個長度為25米長的鑄鐵平臺構建而成，體積巨大，開展工裝調整工作必然十分不方便，經過改進之后，其結構僅由10組模塊化緊壓機構、10組模塊化定位機構以及2個基礎座構成，此結構簡單、體積小，使用方面，工裝的重量不超過12t，和原來的工裝結構體重相比，重量足足減少的1/3，更重要的是模塊與模塊之間進行調整時十分方便快捷。
1.3通用設計上的改進
隨著350km高速動車組制造技術的不斷提高，工裝設計通過設計上的理念已完全改變，采用的是新的通用設計技術。例如，350km高速動車組的側墻組焊夾具就是工裝實現通用化工裝的表現，特點就是可對3中形狀各不相同的側墻開展焊接工作，此工作取代了傳統的6種不同類型的組焊工裝，使工裝成本得到有效控制，此工裝的構成為16個定位卡緊模塊，其模塊看，而已進行側墻定位等多項工作。位于定位卡緊模塊中心部位的是圓輥，可以進行360度的旋轉。圓輥在使用的過程中，旋轉的控制由電氣自動化系統進行控制，這樣的控制方式使每一組的圓輥旋轉角度都可保持一致。在旋轉的過程中，圓輥旋轉的角度為60度時，16組定位卡緊模塊的圓輥定位機構在此時就會自動形成一個定位機構，工裝整體就形成了一個相互聯通的整體。
2 350km高速動車組工裝設計制造技術未來的發展趨勢
現如今，我國在350km高速動車組工裝研制模式上，還停留在串行工程的模式上，無法提高工作效率，尤其是在工作的設計、制造這兩項工作上，周期較長。國外采用的是并行工程的模式，350km高速動車組司機室操作臺工程設計上采用此模式之后，操縱臺制作所花費的時間大大減少 [3]。另外，工裝設計制造中還未實現數字化，為此，工裝數字化將會成為工裝設計制造微未來的發展趨勢，所謂的數字化就是處在三維數字化的情況下開展工裝結構設計等工作，工裝制造實現數字化是將數字化設計工裝模型運用其中，進行數字化的加工，尤其是關鍵特征面進行加工制作，而工程數字化檢測指的是對數字化設計制造工程采用的檢測設備為數字化檢測設備。
3結束語
我國在350km高速動車組工裝設計制造中采用的技術與發達國家相比，較為落后，在高速動車組快速發展的今天，若是不對工裝設計制造技術進行改進，則難以滿足時代的需求，為此，要對工工裝設計方法、結構等多方面進行改進，提高我國的制造效率。
參考文獻：
[1]李碧鈺,劉長清,石東山,熊煜宇,辛本雨.350km/h高速動車組換氣裝置國產化研制[J]. 機車電傳動,2014,21(01):37-40.
關鍵詞：飛機；數據管理；集成管理
飛機是當今交通運輸行業的主要交通工具之一，其匯集了當今各種高新技術，可以說是人類當今工作科技發展支柱，航空產業也因此成為當今各國經濟與國力的體現依據。就我國而言，航空產業的興起也帶動著材料產業、通信產業及電子產業的蓬勃發展。在飛機裝備綜合保障的分析與設計工作中，可靠性維修性保障性分析已成為關注的焦點。文章通過分析飛機數字化裝備數據集成管理的內涵，提出了具體的實施方案。
1 飛機綜合保障數據集成管理
飛機是一個集機械、電子、通導、武器等多種裝備及技術的綜合體。在使用過程中如何保持飛機的最大系統效能，以最少的投入來保障各裝備的安全可靠的運行一直是各級部門以及裝備使用和維修管理人員追求的目標。為了實現該目標，要進行有效地綜合保障，必須要有能描述裝備狀態的準確數據。也就是說，要有大量的有效信息用于分析與決策，這就涉及到數據的集成管理。即數據是各種保障方案得以執行的前提。
飛機數字化裝備數據是飛機數字化裝配工藝設計、制造中所使用的制造數據的總稱，它包含了工程數據、裝配工藝數據、資源數據及檢驗數據等多個領域。其中工程數據主要指的是工程設計部門所的有關產品結構、產品物理性能、功能及設計方面的數據。裝配工藝數據指的是飛機是數字化裝配中所生成的各項工藝信息流。資源數據則是飛機數字化裝配工藝設計、生產當中所生成的基本信息，其中包含了材料信息、設備庫信息、人員配置信息及工具庫等。檢驗數據是一個動態的過程，它隨著裝配業務流程的開展而不斷變化，其中包含了檢驗測驗數據、現場裝置數據、數字化測量設備得出的實驗數據以及誤差分析數據等。
2 以數字化為核心的裝配技術
飛機裝配的關鍵在于要協調和解決好系統件裝配過程中的互換問題，只有這樣才能實現裝配的科學合理。數字化裝配技術是一種能提高產品質量、適應快速研制和生產、降低制造成本的技術。數字化裝配方法不僅包括了傳統數字化裝配概念中工裝的設計、制造及裝配的虛擬仿真等，還包括了如柔性裝配、無型架裝配等自動化裝配方法。飛機數字化裝配技術是數字化裝配工藝技術、數字化柔性裝配工裝技術、光學檢測與反饋技術、數字化鉆鉚技術及數字化的集成控制技術等多種先進技術的綜合應用。數字化裝配技術在飛機裝配過程中實現裝配的數字化、柔性化、信息化、模K化和自動化，是將傳統的依靠手工或專用型架夾具的裝配方式轉變為數字化的裝配方式，將傳統裝配模式下的模擬量傳遞模式改為數字量傳遞模式，因此要首先明確以下概念：
2.1 協調準確度。
協調準確度描述的是兩個系統件相互配合的實際尺寸和幾何形狀的匹配程度，符合程度越高該值越大。由此可見，采用的先進裝配技術必須能夠提高不同系統件之間的協調準確度。
2.2 關鍵特性
關鍵特性是指那些能夠影響飛機系統件之間協調準確度的過程特性、零部件特性以及材料特性。它是由具體的計量和計數數據來衡量的，并根據數據制定相應的特性樹從而指導飛機裝配。
2.3 基于數字化標工定義的互換協調方法
數字化協調方法是一種建立在數字化標準工裝定義上的協調互換方法，也即是常說的數字化標準工裝協調方法，它能夠保證組件和產品部件、產品和生產工藝裝備、工藝裝備之間形狀和尺寸的協調互換。數字標工協調法的實現依賴于測量系統、數字化制造以及數字化工裝設計，利用數控成形加工出定位元素。在進行工裝制造時，通過室內GPS、數字照相測量、電子經緯儀、激光跟蹤儀等數字測量系統實時控制測量，建立相關的坐標系統從而直接比較3D模型定義數據和測量數據，達到驗證產品是否合格的目的。
3 裝配數據集成模型
飛機數據裝配之中需要大量的數據信息，這些信息在各個應用系統之間要及時互通共享，此時集成數據則能有效的保證業務流和數據流的互轉。在飛機裝配中，數據集成模型的構建主要從以下方面入手。
3.1 系統集成框架的建立
集成框架指的是在分布式、異構的計算機環境中實現信息集成、功能集成及過程集成的軟件系統，這一環節通常都是以PDM作為集成平臺，將CAD、CAPP、ERP、MES作為數據傳輸平臺，從而實現內外信息的共享與互通，使信息流處于有效、有序、可控的狀態。這種集成框架是以現有的數據庫技術、網絡技術為支撐平臺來完成文檔管理、項目管理和配置管理等任務。
3.2 裝配數據集成實現的關鍵技術
3.2.1 數字化裝配工藝的設計
數字化裝配工藝設計的基礎是基于模型的定義（MBD）技術，即用集成的三維實體模型來完整表達產品定義信息，作為唯一的制造依據。MBD技術根據數字化定義規范，采用三維建模進行數字化產品定義，建立起滿足協調要求的全機三維數字樣機和三維工裝模型。工藝人員可直接依據三維實體模型開展三維工藝設計，改變了以往同時依據二維工程圖紙和三維實體模型來設計產品裝配工藝和零件加工工藝的做法，依據數字化裝配工藝流程，建立三維數字化裝配工藝模型，通過數字化虛擬裝配環境對裝配工藝過程進行模擬仿真，在工藝工作進行的同時及飛機產品實物裝配前進行制造工藝活動的虛擬裝配驗證，確認工藝操作過程準確無誤后再將裝配工藝授權發放，進行現場使用和實物裝配。在工藝模擬仿真過程中還可生成裝配操作的三維工藝圖解和多媒體動畫，為數字化裝配工藝現場應用提供依據。
3.2.2 框架系統之間的集成
現階段的裝配數據是在數字化技術的基礎上，以PDM作為集成平臺，這一集成方式包含了封裝模式、接口模式、內部函數調用模式、中間交火模式和中間數據庫等，是根據數據類型、信息操作分類及存儲方法再結合管理流程、開發成本形成的一套系統集成模式。
（1）CAD與PDM集成
CAD與PDM之間的信息集成利用接口連接的方式來實現，CAD系統將產品的結構。零件信息及時、準確的反映給PDM系統，確保了兩個系統數據的一致性，另外通過PDM系統內部借口，將這些文件批量導出并存儲到PDM系統中，讀取零件相關信息，且生成BOM結構樹，與三維模型、文件等信息一一對應。
（2）CAPP與PDM集成
CAPP與PDM系統之間的集成采用了接口與緊密集成混合的繼承方式，是通過DELMIA作為系統核心，以PPR-HUB作為存儲器，用來存儲集成產品的相關信息和工藝資源，為產品裝配各階段工藝人員使用提供了最新、最真實的數據資料。
結束語
伴隨科學技術的進一步發展，裝配企業的信息集成勢在必行，本文通過對飛機綜合保障數據集成管理分析，旨在通過建立統一裝配數據模型，達到信息共享與交換的目的，但由機系統的復雜性，這一方案還有待進一步的探討與研究。
參考文獻
關鍵詞：數字化 節能 抽油機 數字化油田
引言
數字化抽油機是指具備數據采集和遠程控制功能的抽油機。是針對目前數字化建設現場施工中安裝工作量大、野外施工難度大、油田現場動火、動電危險度高、設備集成度低、各施工單位安裝方式不統一等問題而研制的新產品。
該產品集成油井數據采集模塊，實現抽油機自動調節平衡，自動調節沖次?，F場安裝和數字化建設安裝同步進行，節約建設成本，縮短建設周期，對油田數字化建設起到了積極地推動作用。
現就數字化抽油機介紹如下：
一、結構組成
數字化抽油機是一種游梁平衡的無基礎彎梁變矩抽油機。通過智能控制系統中數據采集傳輸模塊，實現本機與上位機的數據傳輸，并實現本機的邏輯運算與智能控制。
其中數據顯示模塊實時顯示抽油機的沖次和平衡度，控制系統還具有工頻啟動、停止、過流、過載、缺相等保護的功能，可通過變頻器的變頻，調整抽油機沖次，并實現電機的軟啟動及多項保護功能。數字化抽油機還配置有一體化載荷懸繩器，該懸繩器將載荷傳感器嵌入到其中，使傳感器得到有效保護，從而很好的實現載荷和位移及電參數的實時采集與傳輸。數字化抽油機的平衡調節裝置，包括控制系統和執行機構，具有手動和自動兩個功能，根據平衡度的大小，調節平衡重的力矩，實現抽油機平衡狀態的無級調節。
二、結構特點
數字化抽油機的支架采用三條腿結構，三條腿全部坐于底座上，具有足夠穩定性，便于制造安裝、節約材料成本；減速器安裝方向與常規式游梁抽油機布置一致，更利于低轉速減速器的齒輪和軸承；電機與控制柜后置，符合SY6320-2008《陸上油氣田油氣集輸安全規程》相關規定，距離井口在5米以上；全新游梁平衡調節裝置，利用電動機帶動絲杠傳到系統，使與抽油機后臂連接的平衡重力臂發生改變來平衡懸點載荷。
三、性能特點
抽油機平衡狀況的好壞，直接影響到抽油機的效率、能耗和壽命，對抽油桿的工作狀況也有很大的影響，必須予以高度重視。數字化抽油機根據自動監測并實時顯示抽油機的平衡狀況，可手動或自動將抽油機調整到最佳的平衡狀況，降低峰值電流，達到保護減速器和節能的目的。通過軟件可設定平衡度，如85～95%為最佳平衡狀態，當采集的傳感器數據計算之后，自動啟動平衡電機進行至最佳。抽油機運行過程中，根據功圖量油軟件數據接口得到的泵功圖或泵充滿度，應用最佳沖次技術設計的判定軟件計算后，發送指令給變頻器，調整電動機輸入頻率，調整到最合理的抽油機沖次。沖程的改變是靠人工調整曲柄銷裝置在曲柄上的位置來實現的，沿用了原來調徑變矩抽油機的成熟結構，不需吊車配合即可完成。
四、數字化控制
數字化控制柜分上下兩層。上層集成安裝油井的數據采集模塊，主要包括：井口RTU、低壓電源、功放、揚聲器等，可實現數據傳輸（有線/無線）、功圖采集、電參數采集、油壓采集、遠程啟停、報警等功能。具有多種類型的通信接口，根據標準的通信協議，可提供RS232、RS485或RJ45等對外接口；下層安裝變頻器、工頻和變頻控制單元的部件和線路，工頻變頻可不斷電切換。外面板有各種手動自動轉換開關、沖次及平衡度顯示屏等。
五、標準化與模塊化設計
為適應抽油機規?；a，在保證強度和安全性的前提下，設計時對零部件進行標準化和模塊化設計。
1、焊接件：驢頭、游梁、支架、底座、橫梁和連桿等根據沖程的不同，設計時多種型號使用一種方案設計；
2、軸承座：支架軸承座、橫梁軸承座、曲柄銷軸承盒借用原來彎梁變矩抽油機標準化之后的圖紙，保證配件及易損件的連續性使用；
3、一體化懸繩器：根據機型和驢頭結構不同設計了兩種型號
六、壽命周期
與游梁式曲柄平衡抽油機相比，由于大部分曲柄平衡的重量轉為游梁平衡，所以抽油機各個活動部件受力（如：連桿、曲柄銷、減速器扭矩力等）大幅度減小，使得抽油機各轉動部件及整機使用壽命延長。
七、安全維護
繼承和保留了原常規游梁式抽油機的全部優點具有結構簡單、安全可靠、耐用皮實、維護方便、維修費用低的優點，且運轉現場的安裝、維修、保養等和現狀無改變，不需要進行采油工重新培訓。
數字化抽油機借鑒了常規游梁式抽油機的成熟節能機理，采用了傳統游梁式抽油機的外形結構，特別是生產制造、使用維護與傳統游梁式抽油機無變化，由于整機高度降低，重心下移，因此出現意外風險的幾率明顯低。
八、數字化管理
數字化建設必須結合延長油田特點，集成整合現有的綜合資源，創新技術和管理理念，建立全油田統一的生產管理，綜合研究的數字化管理系統，實現同一平臺信息共享多級監視，分散控制，達到強化安全過程監控，節約人力資源和提高效益的目標。而數字化抽油機是數字化采油管理的基礎，大面積普及數字化抽油機可以為延長油田開拓數字化油田奠定結實的基礎。
九、結論
數字化抽油機的利用是采油行業信息化建設的發展趨勢，是油田科研生產部門管理與決策的基礎平臺。它將為油田各層次實現信息化建設起著統領和導向的作用。是延長油田實現數字化油田發展戰略的關鍵環節，是企業現代化的基本標志，是提高企業數字化核心競爭力的重要手段，是走新型工業化道路的必然選擇，是體制創新、管理創新和加強企業管理的重要途徑，是科技進步的重要表現和組成部分，是帶動各項工作提高水平的突破口，是企業求生存、圖發展的必由之路。按照集團公司要求十二五期間油田公司實現石油產量達到1500萬噸，如何管理好8萬口油井，只有靠管理創新、技術進步、市場化運作來保障，在管理上需要建設適合延長油田的集生產指揮、綜合分析決策措施方案自動生成的管理系統，發展數字化油田的基礎就是數字化抽油機。從而可以看出數字化抽油機在延長油田的推廣使用將會給延長油田未來發展宏圖畫上濃重的一筆。
參考文獻
[1].游梁式抽油機節能機理及其典型構件分析；作者：羅仁全，張學魯，于勝存，季祥云；中國石油大學出版社
[2]游梁式抽油機技術與應用；作者：羅仁全，張學魯，季祥云；石油工業出版社
1.1自動化制造模塊為了提高生產效率與減少生產費用而研發的一種規模較小的自動化控制系統，就是所謂的自動化制造模塊，因為它能夠自主性地完成某項任務以及具有比較小的外形，所有被普遍地應用于機械制造中。自動化制造模塊可以是一立的設施，也可以是很多臺的設施，結合加工產品的差異可以組合不一樣的加工設施像是數控機床和物料運輸機等。
1.2自動化加工的生產線在機械制造當中，自動化制造系統是這項自動化的控制技術是應用普遍的，自動化制造系統指的是在缺少人工間接或者是直接參與的情況下，組裝零件或者是加工原材料為零件，在加工的過程中實施自動化的工藝與管理過程。由很多臺的加工設施組合而成了自動化制造系統，并且是由統一的計算機系統進行控制的，從而形成了自動化的加工流水線。
1.3自動化制造工廠因為自動化制造工廠是這種自動化的技術是有著極高綜合性的，它能夠實現原料到產品制造的整個過程，所以自動化制造工廠具有十分高的技術含量。而自動化制造工廠的重要組成部分就是自動化制造系統，并且在借助計算機系統的控制，統一了高自動化物料運輸系統，從而使得系統和全面的自動化控制系統形成鑒于自動化制造工廠的制造費用比較高以及對技術含量高要求，因此在機械制造業當中未能夠普遍地應用自動化制造工廠。
2機械制造工藝的未來發展趨勢
2.1自動化
2.1.1自動化機械制造生產線的高效發展機械制造業生產線的高度自動化與技術的改進得益于批量零配件的市場需要。而自動化設施研發機構和制造企業的主要內容就轉向自動化機械制造生產線的高效發展。
2.1.2自動化制造模塊是機械制造自動化的未來發展趨勢在柔性技術應用于機械制造的影響下，機械制造業的未來發展趨勢是生產方式靈活與花費較少的FMC。當前，我國的中小型企業的主導依舊是制造業，FM在這一部分企業當中的應用，能夠大大地減少生產費用，使得生產變得更加靈活因此，通過FMC系統實施柔性化作為前提條件往縱深的方向發展是機械制造工藝未來的發展趨勢。
2.1.3功能多樣性的自動化生產設施對于機械產品的市場需要來講，功能性單一的自動化生產設施已經遠遠不能夠滿足，而科研人員與企業的研究重點就是功能多樣性的自動化生產系統。在新的世紀，機械制造行業主要的研發內容是自動化的制造和加工系統。在工業機器人與數字化加工制造中心組成以機械制造系統集成化的影響下，機械制造的自動化發展趨勢更加明顯。與此同時，這有利于實現自動化工廠。
2.2集成化
集成化也是機械制造工藝一種必然的發展趨勢，也就是機械制造和加工從分散型的工藝向連續化與集成化的工藝轉變。其中，技術與設施的集成是當前的集成化，也就是某些零件的一次性制造過程是借助連續性的工藝與機電一體化來實施的。集成化的未來發展趨勢是成品的集成化加工和制造，也就是在一個自動化的系統當中實現設計、制造加工、裝配，產品檢驗的整個過程。
2.3數字化
計算機技術在機械制造工藝與技術當中的應用，重點表現為數字體系與數字工程，它是機械制造工藝發展與技術進步的一種發展趨勢，也是主導，即所謂的數字化。其中，工藝流程的信息化、數字化，技術方面的自動化、數字化是數字化的基本發展趨勢。縱觀當前形勢下機械制造工藝的發展，數字化的發展趨勢是必然的，也是不可取代的，同時也是工藝改進與技術發展的一種重要力量。比如，在機械制造的整個過程當中，以管理工藝的數字化信號與制造技術，不僅僅能夠全天候地監測在工藝流程與技術，還能夠大大地減少費用支出，使得生產效率大大地提高，并且使得生產的科學技術含量提高。當然，管理人員實施決策與管理的一個關鍵依據就是數字信號，從而使得數字信號變成機械制造的重要管理要素。
2.4精細化
對于機械制造工藝的發展來講，加工方式與材料的進步是必不可少的，也就是應當不斷地提高加工制造的精密化，比如，在上個世紀的時候，將誤差降低在10μm就是超精密加工，之后是1μm，在到上個世紀末期的時候是0.01μm，而當前是1nm。在以后不斷進步的納米技術的影響下，機械制造工藝會以納米作為主要的單位。
3結語
【關鍵詞】船舶制造；數字化設計；信息一體化
一、引言
數字化造船是以造船過程的知識融合為基礎，以數字化建模仿真與優化為特征，將信息技術全面應用于船舶的產品開發、設計、制造、管理、經營和決策的全過程，最終達到快速設計、快速建造、快速檢測、快速響應和快速重組的目的。數字化造船技術涵蓋的范圍非常廣泛。本文就目前較為流行的部分數字化技術進行簡要分析。
二、行業背景
在經濟全球化的今天，國際造船業已發展成為全球一體化市場，世界各國造船企業在全球范圍內展開了技術、性能、質量和服務等全方位的角逐。隨著全球船舶市場占有率的競爭日趨激烈，世界造船業在技術、體制上發生了重大改革，其中造船技術的發展尤為突出，從最初的焊接技術到大型生產流水線等新技術的成功應用，到現階段信息集成系統、并行工程、敏捷造船、先進制造模式等先進技術或理念在船舶制造業中廣泛應用，使船舶行業凸顯成為信息密集、技術密集和資金密集的現代新型產業。
自二十世紀七十年代開始，我國造船業開始快速發展，至今已經歷了特征鮮明的三個階段。從最初的打開國門走向世界，到規模不斷壯大超越日韓，我國造船業在幾經沉浮后實現了蛻變，造船技術的發展也實現了飛躍。尤其是數字化造船技術的發展，完成了船舶設計、制造、管理手段的革新。
中國船舶工業發展歷程
三、技術分析及應用
數字化造船要求以數據處理、虛擬現實、數據庫、網絡通訊等數字化技術為基礎，將數字化技術全面應用于船舶的開發、設計、制造、管理的全過程中。數字化技術所包含的內容非常廣泛，如何將船舶設計、生產、管理的相關理論和方法與特定數字化技術相融合將是數字化技術應用的關鍵所在。下面列舉部分船舶行業中應用的重點/難點技術，并結合NACKS的現狀進行了簡要的分析。
（一）虛擬仿真技術
船舶建造虛擬仿真技術作為一種新型技術，旨在利用數字模型替代物理原型，對船舶的設計、制造及生產系統等進行仿真，以提高設計水平、建造質量，縮短產品研制周期。船舶建造虛擬仿真技術是基于計算機和信息技術的一種新的先進造船技術，是船舶數字化建造的具體體現，對船舶產業的科技發展具有重要意義。
造船發達國家紛紛利用信息技術給造船業帶來的各種機遇，積極開展船舶虛擬設計和建造仿真技術的研究。韓國和日本的造船業，虛擬設計與制造仿真技術研究開展得比較早，并取得較好的研究成果。對于首制高附加值船舶和船舶的設計和建造，在實際建造之前都要利用虛擬仿真技術對設計結果、建造工藝和建造流程進行預先仿真，能夠及時發現并糾正設計中存在的問題。由于虛擬現實技術可將仍處于概念階段的設計方案以逼近于現實的形式呈現出來，從而可以及早發現并糾正設計問題。
虛擬仿真在船舶行業的應用范疇，主要包含四部分內容：船舶虛擬設計評估與優化技術、船舶建造工藝仿真與優化技術、船廠物流仿真與能力評估技術與作業、運行保障仿真技術。國內船舶行業在前三個方向都開展了一些工作，基本突破了常用異構系統數據轉換、船舶產品虛擬評估技術、船舶工藝自動建造技術、船舶焊接工藝智能設計與統計技術等關鍵技術，并開展多型船舶的建造工藝仿真，船廠建造資源能力評估等工作。然后，在建造工藝深化應用、船廠物流仿真、運行保障領域的應用較少，深度也較淺，將是未來發展重點。
（二）物聯網技術
物聯網技術即通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網技術是在近十年開速發展的一項網絡技術，在不知不覺間已經充斥在我們身邊每一個角落，比如打卡考勤系統和條形碼掃描系統。
船舶行業屬于勞動力密集型、多品種、小批量、按訂單生產的離線制造行業，因其行業信息化量大、管理復雜，物聯網技術的快速發展給船舶行業注入了新鮮的血液。通過物聯網技術的應用，可在生產建造、物流、設備管理、能源控制、安全管理、質量管理等多領域實現信息的實時采集、統計分析，實現過程控制、狀態跟蹤、統計分析、平衡優化的目的。
物聯網技術在最近幾年發展迅速，但其在船舶行業的普及還存在一定難度，首先最重要的一點就是成本問題。電子標簽、讀寫設備價格較高，在沒有大規模應用的情況下，收益預期與投入難以平衡。其次，物聯網的應用還存在一定的技術難點：技術標準還存在較多不統一的部分；數據采集頻繁，信息安全需重點考慮；物聯網的協議棧需要統一；IPV4資源存在耗盡風險。另外，造船現場的條件較差，這對物聯網的應用提出了挑戰，潮濕、高溫、電磁屏蔽等也是阻礙物聯網普及的障礙物。
（三）企業信息集成技術
在船舶企業中，由于作業內容的不同，往往有多個異構的、運行在不同的軟硬件平臺上的信息系統同時運行，這些系統的數據源彼此獨立、相互封閉，使得數據難以在系統之間交流、共享和融合，從而形成了"信息孤島"。隨著數字化應用的不斷深入，企業內部、企業與外部信息交互的需求日益強烈，急切需要對已有的信息進行整合，聯通“信息孤島”，共享信息。
企業信息集成是指企業在不同應用系統之間實現數據共享，即實現數據在不同格式和存儲方式之間的轉化，來源不同、形態不一、內容不等的信息資源進行系統分析、辨清正誤、消除冗余、合并同類，進而產生具有統一數據形式的有價值信息的過程。
對船舶企業而言，企業的信息集成可實現各部門、各應用系統之間的協調運作，實現業務流程的定制、改造和優化，為企業的各種應用和系統提供一個統一的運行協作平臺，實現流程協作和信息共享。信息的共享又會間接的降低企業的運營成本。
（四）CAD/CAE一體化技術
船舶設計是一個涉及多個專業、多個系統、規模龐大的協同工作過程。其周期較長、過程較復雜，且在船舶設計過程中，不同專業使用不同的計算機輔助設計（CAD）及計算機輔助分析（CAE）軟件，從而造成缺乏一體化、集成化的設計系統，信息交流不通暢，存在“信息孤島”問題。CAD/CAE技術的相互融合、相互滲透已成為了一種自發的有效需求，在CAD/CAE一體化技術的幫助下，船舶研發、設計將實現從經驗設計到計算機輔助設計的轉變，可大大縮短產品周期，提高產品質量。
通過對比可以看出，CAD注重產品的外形特征，以提供圖形圖像、數字化模型為主，而CAE更注重的是產品物理特征問題。在實際作業中，將研發和設計相互割裂開來會產生重復性投入，同時會降低作業流程的效率。
FEM與TRIBON建立的船體模型對比