數(shù)字工廠技術(shù)

課程簡介 數(shù)字 :數(shù)字，數(shù)據(jù) 數(shù)字化：數(shù)字化就是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)。 制造：通過 生產(chǎn)對象在幾何形狀和材料性能上的變化 來為社會提供所需的產(chǎn)品與服務(wù) 數(shù)字化制造：制造領(lǐng)域的數(shù)字化 數(shù)字工廠：數(shù)字化制造的 載體 名稱解讀 課程簡介 感性認(rèn)識 課程簡介 數(shù)字工廠是數(shù)字化制造中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，數(shù)字工廠技術(shù)最主要解決產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造之間的鴻溝，降低設(shè)計到生產(chǎn)制造之間的不確定性， 在數(shù)字空間中將 生產(chǎn)制造過程壓縮和提前 ，使生產(chǎn)制造過程在數(shù)字空間中得以檢驗，從而提高系統(tǒng)的成功率和可靠性，縮短從設(shè)計到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化時間。 背景 課程簡介 了解先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，數(shù)字制造技術(shù)特征、概念與發(fā)展，數(shù)字工廠與數(shù)字制造技術(shù)之間的關(guān)系，數(shù)字工廠與虛擬制造之間的關(guān)系，理解數(shù)字工廠技術(shù)在現(xiàn)代制造企業(yè)中的作用。 深刻理解數(shù)字工廠的概念及其內(nèi)涵，包括數(shù)字工廠的體系框架、數(shù)字工廠的基本功能模塊；了解數(shù)字制造的建模理論。 了解制造系統(tǒng)仿真與優(yōu)化、虛擬現(xiàn)實技術(shù)基本原理與方法；初步掌握工廠、車間、單元設(shè)備多層次數(shù)字化方法，生產(chǎn)線規(guī)劃與仿真，數(shù)字化裝配和數(shù)字化質(zhì)量管理等數(shù)字工廠關(guān)鍵使能支撐技術(shù)。 了解數(shù)字工廠軟件技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況。 目的與要求 課程簡介 1.考核方式 學(xué)生的成績由平時成績和考試 (開卷 )成績綜合評定。 2.教材及參考書 教材： 數(shù)字化工廠技術(shù)與應(yīng)用 張浩，樊留群，馬玉敏編著 .北京，機(jī)械工業(yè)出版社， 2006年 4月 教學(xué)參考書： 數(shù)字制造 周祖德編著 .北京，科學(xué)出版社 .2004年 6月 虛擬制造的理論、技術(shù)基礎(chǔ)與實踐 嚴(yán)雋琪，范秀敏，馬登哲編著 .上海，上海交通大學(xué)出版社 .2003年 8月 課程簡介 虛擬制造技術(shù) 數(shù)字制造的建模理論 緒論 數(shù)字工廠支撐技術(shù) 數(shù)字工廠理論 數(shù)字工廠應(yīng)用技術(shù) 3 13 23 3 43 53 6第一章 緒論 1 概述 2 先進(jìn)制造技術(shù) 3 數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 第一章 緒論 -概述 制造技術(shù)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域，是產(chǎn)品更新、生產(chǎn)發(fā)展、國際間技術(shù)競爭的重要手段； 制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)，在工業(yè)化國家約有 25%的人口從事制造業(yè)， 70%80%的物質(zhì)財富來自制造業(yè)； 制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的核心和工業(yè)化的原動力，我國制造業(yè)總產(chǎn)值約占全國 GDP的 42.5%； 世界各發(fā)達(dá)國家都把先進(jìn)制造技術(shù)列為國家中、長期發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)。 原材料 產(chǎn)品 工藝 能源 知識 技能 工具 制造 與物流有關(guān)的加工和裝配過程 狹義制造 包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工裝配、質(zhì)量保證、生產(chǎn)管理、市場營銷整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)一系列相互聯(lián)系的生產(chǎn)活動 廣義制造 一、制造與制造業(yè) 1. 制造（ Manufacturing) 第一章 緒論 -概述 11 產(chǎn)品制造的全過程 市場需求調(diào)研 產(chǎn)品設(shè)計開發(fā) 產(chǎn)品制造 售后服務(wù)回收 產(chǎn)品銷售 第一章 緒論 -概述 2. 制造技術(shù)（ Manufacturing Technology) 在產(chǎn)品生產(chǎn)中，使 原材料 轉(zhuǎn)化為 產(chǎn)品 過程所施行的 各種手段 的總和，稱為制造技術(shù)。 運用一定的知識、技能 操縱可以利用的物質(zhì)、工具 采取有效的方法 手段包括 第一章 緒論 -概述 制造系統(tǒng) 具有特定功能的有機(jī)整體 制造過程 硬件 制造過程 軟件 硬件 人員 經(jīng)營規(guī)劃、開發(fā)研制、加工制造和控制管理等過程 生產(chǎn)設(shè)備、工具和材料、能源以及各種輔助裝置 軟件 制造理論、制造工藝和方法、各種 制造信息等 3. 制造系統(tǒng) 制造系統(tǒng)是制造業(yè)的基本組成實體 第一章 緒論 -概述 制造系統(tǒng)特性 軟件 硬件 制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性 結(jié)構(gòu)特性 制造系統(tǒng)可視為若干 硬件 的集合體。為使硬件充分發(fā)揮效能，必須有 軟件 支持。 第一章 緒論 -概述 轉(zhuǎn)變特性 主要從技術(shù)角度出發(fā)，如何使轉(zhuǎn)變過程更有效進(jìn)行。 獲取階段 轉(zhuǎn)變階段 分配階段 制造系統(tǒng)的物質(zhì)流 原材料供應(yīng)者 原材料庫存 零件加工 零件庫存 裝配 成品庫存 最終用戶 第一章 緒論 -概述 壓力加工 油漆 車身裝配 內(nèi)部裝飾 驅(qū)動橋裝配 變速箱裝配 輪胎裝配 底盤裝配 車身安裝 最后試驗 發(fā)動機(jī)裝配 發(fā)動機(jī)試驗 機(jī)械加工 熱處理 鍛造 熔化 造型 澆鑄 壓鑄 油漆 機(jī)械加工 自動線 熱處理 汽車生產(chǎn)物流示意圖 第一章 緒論 -概述 制造業(yè) 可供人們使用和消費的產(chǎn)品行業(yè)，是所有與制造有關(guān)的企業(yè)群體 4. 制造業(yè) 將制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、信息、人力等）利用制造技術(shù)，通過制造過程，轉(zhuǎn)化為供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費品的行業(yè)。 第一章 緒論 -概述 制造業(yè)生產(chǎn)方式的演變 大批量生產(chǎn) 剛性制造線 多品種小批量 柔性制造 大批量定制 敏捷制造 信息化程度 網(wǎng)絡(luò)化 設(shè)計制造 1960s 1980s 2000s 一、 制造技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展 （市場需求不斷變化的驅(qū)動下） 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 制造技術(shù)的變化 手工 機(jī)械化 單機(jī)自動化 剛性自動化 柔性自動化 （在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的推動下） 一、 制造技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 工場式生產(chǎn)時期： 18世紀(jì) ， 瓦特發(fā)明 蒸汽機(jī) ， 標(biāo)志第一次工業(yè)革命興起 ， 工業(yè)化大生產(chǎn)從此開始 。 手工作坊到以機(jī)械加工為中心的工廠生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變 。 工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)時期 ： 19世紀(jì) ， 麥克斯韋 建立電磁場理論 ， 電氣化時代開始 。 電氣技術(shù)與其他制造技術(shù)的融合 。 實現(xiàn)了 批量生產(chǎn) 、 工業(yè)化規(guī)范生產(chǎn) 。 剛性自動化發(fā)展時期： 20世紀(jì)初 ， 內(nèi)燃機(jī) 的發(fā)明 。 福特汽車生產(chǎn)線 ， 泰勒科學(xué)管理方法， 標(biāo)志自動化時代到來 （ 以大量生產(chǎn)為特征 Mass Production） 制造技術(shù)的 5個發(fā)展時期 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 柔性自動化發(fā)展時期 ： 二戰(zhàn)后 ， 計算機(jī) 、 微電子技術(shù) ， 信息技術(shù)及自動化技術(shù)的發(fā)展， 使 中小批量生產(chǎn) 自動化成為可能 ， 并產(chǎn)生了 綜合自動化和許多新的制造哲理與生產(chǎn)模式 。 包括 NC、 CNC、 FMC、 FMS等 綜合自動化發(fā)展時期： 20世紀(jì) 80年代以來，制造技術(shù)向 自動化、柔性化、集成化的方向發(fā)展。計算機(jī)技術(shù)和其他應(yīng)用技術(shù)的結(jié)合，促進(jìn)了制造業(yè)中的設(shè)計、制造和管理在內(nèi)的單元自動化技術(shù)。 設(shè)計 ： CAD/CAM， CAPP， CAE， CAT； 管理 ： MRP物料， ERP， TQM； 加工制造 ： DNC， CNC， FMC/FMS， ROBOT； 集成技術(shù) ： CIMS， CE， LP 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 至今尚無明確的和一致公認(rèn)的定義 ， 通過對其特征的分析和多年的實踐 ， 可以認(rèn)為： 二、先進(jìn)制造 技術(shù) (AMT)定義和特征 先進(jìn)制造 技術(shù) AMT： 是 制造業(yè) 不斷吸收機(jī)械、 電子、信息、能源及 和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù) 的 先進(jìn)成果 ，綜合 應(yīng)用 于產(chǎn)品設(shè)計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的 制造全過程 ，以實現(xiàn) 優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活 生產(chǎn)，提高對市場的 適應(yīng)能力和競爭力 的制造技術(shù)的總稱。 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 目標(biāo)提高制造企業(yè)對市場的 適應(yīng)能力和競爭力 強(qiáng)調(diào) 信息技術(shù) 、 現(xiàn)代管理技術(shù)與制造技術(shù) 的有機(jī)結(jié)合 信息技術(shù) 、 現(xiàn)代管理技術(shù) 在整個制造過程中綜合應(yīng)用 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 先進(jìn)制造 技術(shù) AMT： 是 制造業(yè) 不斷吸收機(jī)械、 電子、信息、能源及 和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù) 的 先進(jìn)成果 ，綜合 應(yīng)用 于產(chǎn)品設(shè)計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的 制造全過程 ，以實現(xiàn) 優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活 生產(chǎn)，提高對市場的 適應(yīng)能力和競爭力 的制造技術(shù)的總稱。 美國聯(lián)邦政府科學(xué) 、 工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會 （FCCSET） 于 1994年提出 AMT的分類目錄 ， 指出 “ AMT 是制造技術(shù)和現(xiàn)代高技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的一個完整的技術(shù)群” 。 其結(jié)構(gòu)體系見下圖 。 主體技術(shù)群 設(shè)計技術(shù)群 （產(chǎn)品和工藝 設(shè)計技術(shù)群） （加工和裝配 技術(shù)群） 制造工藝技術(shù)群 支撐技術(shù)群 AMT結(jié)構(gòu)體系 管理技術(shù)群 三、先進(jìn)制造 技術(shù)的體系結(jié)構(gòu) 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 產(chǎn)品 、 工藝設(shè)計 ， 包括： 計算機(jī)輔助設(shè)計 （ CAD） 適于加工和裝配的設(shè)計 （ DFM， DFA） 工藝過程建模和仿真 計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計 （ CAPP） 工作環(huán)境設(shè)計 符合環(huán)保的設(shè)計 快速原型制造技術(shù) （ 快速原形法 ） 并行工程 其它 CAD-Computer Aided Design 計算機(jī)輔助設(shè)計 CAM-Computer Aided Manufacturing 計算機(jī)輔助制造 CAPP-Computer Aided Precess Planning 計算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 主體技術(shù)群之一：產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)群 主體技術(shù)群之二：制造工藝技術(shù)群 材料生產(chǎn)工藝 加工工藝， 包括： 切削加工 材料熱處理 表面涂層與改性 復(fù)合材料工藝 鑄、鍛、壓力加工 電子工藝（光刻 /沉積、離子注入等微細(xì)加工） 連接與裝配 測試與檢驗 環(huán)保技術(shù) 維修技術(shù) 其它 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 信息技術(shù) 接口和通信 數(shù)據(jù)庫技術(shù) 軟件工程 決策支持系統(tǒng) 集成框架 人工智能、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 標(biāo)準(zhǔn)和框架 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品定義標(biāo)準(zhǔn) 接口框架 工藝標(biāo)準(zhǔn)、檢驗標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)床和工具技術(shù) 傳感與控制技術(shù) 其它 支撐技術(shù)群 指支持設(shè)計和制造工藝兩方面取得進(jìn)步的基礎(chǔ)性核心技術(shù)，包括： 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 管理技術(shù)群 其內(nèi)容主要包括： 質(zhì)量管理 用戶 /供應(yīng)商交換作用 工作人員培訓(xùn)和教育 技術(shù)獲取和利用 全局監(jiān)督與基準(zhǔn)評測 其它 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) (1)先進(jìn)制造技術(shù)是多學(xué)科的融合 傳統(tǒng)制造業(yè) 網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù) 智能理論 控制論 企業(yè)管理 信息論 現(xiàn)代制造理論體系 計算機(jī)集成制造、智能制造、敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)化制造 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 現(xiàn)代制造的特征 (2)先進(jìn)制造是覆蓋產(chǎn)品全生命周期的制造 設(shè)計 制造 銷售 使用 設(shè)計 制造 銷售 使用 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 現(xiàn)代制造的特征 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化 大型集團(tuán)企業(yè)信息化向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化方向發(fā)展 ， 為其在全球范圍內(nèi)優(yōu)化配臵資源提供支撐 。 系統(tǒng)集成化 骨干企業(yè)信息化向系統(tǒng)集成化方向發(fā)展 ， 促進(jìn)企業(yè)核心競爭力的提升 。 服務(wù)平臺化 中小企業(yè)信息化向服務(wù)平臺化方向發(fā)展 ， 降低其企業(yè)信息化成本 ， 提高其敏捷 、 靈活與快速響應(yīng)性 。 (3) 信息化與數(shù)字化制造 數(shù)字化制造是先進(jìn)制造技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，體現(xiàn)了 制造技術(shù)的發(fā)展趨勢和學(xué)科前沿； 現(xiàn)代制造的特征 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 德國 法國 英國 西班牙 機(jī)艙內(nèi)裝飾 前后機(jī)身 駕駛艙和中段 機(jī)翼 發(fā)動機(jī)機(jī)架 垂直尾翼 水平尾翼 發(fā)動機(jī) 工裝 美國 其它供應(yīng)商 （ 4）網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化： 制造業(yè)信息化技術(shù)支撐產(chǎn)業(yè)鏈、企業(yè)間的國際化協(xié)作和全球資源優(yōu)化配臵，實現(xiàn)集團(tuán)企業(yè)與供應(yīng)商、經(jīng)銷商和服務(wù)商的信息流、業(yè)務(wù)流的集成。 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 現(xiàn)代制造的特征 福特公司 C3P計劃強(qiáng)調(diào)使用單一的核心系統(tǒng)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)設(shè)計制造集成。 集成環(huán)境 C3P，使得產(chǎn)品數(shù)據(jù)能夠在各個部門間高效傳遞，大幅度減少了紙制介質(zhì)的使用，縮短了研發(fā)周期。 在 Teamcenter基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)和系統(tǒng)定制，將 PDM向 PLM延伸并實現(xiàn)與ERP系統(tǒng)的有機(jī)融合，提供汽車全生命周期的集成平臺。 （ 5） 系統(tǒng)集成化： 制造業(yè)信息化技術(shù)促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)、資源的集成，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部數(shù)字化設(shè)計、制造與管理的互連互通，支撐企業(yè)核心競爭力的提升。 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 現(xiàn)代制造的特征 （ 6） 服務(wù)平臺化： 以公共服務(wù)平臺為基礎(chǔ)，采用一對多的服務(wù)方式，為中小企業(yè)提供制造業(yè)信息化的應(yīng)用服務(wù)，支持企業(yè)的業(yè)務(wù)過程、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作的信息集成。 汽車行業(yè)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺（ ANX）為汽車制造廠、多級配件供應(yīng)商、多級銷售商和多級服務(wù)企業(yè)建立了統(tǒng)一的信息交流環(huán)境。 ANX平臺大大降低了運營成本，為眾多中小企業(yè)提供了介入原本只有大型企業(yè)才能擁有的采購、銷售和服務(wù)體系。 ANX：美國 ENX：歐洲 JNX：日本 KNX：韓國 AANX：澳大利亞 TANX：中國臺灣 現(xiàn)代制造的特征 第一章 緒論 -先進(jìn)制造技術(shù) 傳統(tǒng)制造技術(shù)向高精度、高速高效、自動化和智能化方向發(fā)展 生物制造與仿生機(jī)械：結(jié)構(gòu)、功能、能源與運動機(jī)械仿生和仿生制造、生物自生長成形制造；機(jī)械超前反饋仿生與制造的科學(xué)與技術(shù)；生物制造原理和技術(shù)；新一代生物芯片制造原理與技術(shù) 納米制造科學(xué)與技術(shù)：納米材料制備及其性能測量；納米尺度加工、制造、測量與裝配；納電子制造與分子原子制造的原理與技術(shù) 綠色制造 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 新的制造理念與發(fā)展 隨著信息技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，世界正經(jīng)歷一場網(wǎng)絡(luò)化革命 網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、全球化、知識化和服務(wù)化是制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn) 數(shù)字化已成為制造業(yè)中產(chǎn)品全生命周期不可缺少的驅(qū)動因素。制造業(yè)由傳統(tǒng)的能量驅(qū)動型逐步轉(zhuǎn)為數(shù)字信息驅(qū)動型 未來的制造業(yè)將成為一種信息產(chǎn)業(yè)，信息將成為制造業(yè)的決定因素，用信息化技術(shù)促進(jìn)制造業(yè)的改造已成為時代的潮流 新的制造理念與發(fā)展 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 信息在制造過程中的作用 人類大腦 四肢 工具 對象 感官器官 環(huán)境 人類體力與智力為主導(dǎo)的制造 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 數(shù)字制造的概念和發(fā)展 信息在制造過程中的作用 人類大腦 手 機(jī)器 對象 感官器官 環(huán)境 工業(yè)革命 -機(jī)器時代 數(shù)字制造的概念和發(fā)展 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 信息在制造過程中的作用 人類大腦 數(shù)字指令 控制器 對象 感官器官 環(huán)境 計算機(jī)時代 -數(shù)字控制時代 執(zhí)行器 傳感器 數(shù)字制造的概念和發(fā)展 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 信息在制造過程中的作用 智能體 控制器 執(zhí)行器 對象 傳感器 環(huán)境 信息時代 數(shù)字制造的概念和發(fā)展 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 裝配 有限元分析 機(jī)構(gòu)分析 工藝規(guī)劃 數(shù)控編程 CAD、 CAM、 CAPP、 PDM 制造執(zhí)行 柔性制造 企業(yè)資源計劃 供應(yīng)鏈管理 客戶關(guān)系管理 STEP/TCP/IPXML 數(shù)字制造的概念和發(fā)展 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 波音 777是世界上第一個采用全數(shù)字化定義和無紙化生產(chǎn)的大型飛機(jī) 依據(jù)飛機(jī)部件功能劃分為 238個綜合設(shè)計制造小組，共有人員 8000余人 配置 2200個使用 CATIA軟件的 IBM RISC6000工作站和9000多臺 PC，建立了由 8臺主機(jī)聯(lián)網(wǎng)的并行工程環(huán)境，支持238小組進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計與信息交換 減少設(shè)計更改和返工率 50%以上，降低成本 30%-60%，縮短開發(fā)時間 50% 數(shù)字制造案例之一 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 設(shè)計制造周期大大縮短： 4.5年（波音 757、 767約 9-10年） A380客機(jī) 歐洲的驕傲 A380客機(jī)是世界上最大的全雙層客機(jī)，載客量 550人，續(xù)航能力 14800公里。 A380客機(jī)運行成本可降低1520%，續(xù)航能力提高1520%，油耗、噪音和噴射排放等指標(biāo)都有所降低，是目前世界最先進(jìn)的客機(jī)。 A380客機(jī)改變了飛行旅行的概念，已經(jīng)有新加坡航空公司等 11家定購 129架。 數(shù)字制造案例之二 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 Airbus 全球化采購 Airbus 的采購網(wǎng)絡(luò)遍布全球 30個國家，有 1500家以上的供應(yīng)商加盟，其中： 40%是美國供應(yīng)商，其他為歐洲、亞洲、非洲和澳大利亞。 Airbus 采購范圍從原材料到飛機(jī)結(jié)構(gòu)件和起落架。 Airbus 有完整的采購策略、采購過程和系統(tǒng)，包括規(guī)范的加工外包策略和合同政策。 Airbus 建立了采購門戶網(wǎng)站 SupirWorld，保證整個供應(yīng)鏈采購信息的及時溝通。 數(shù)字制造案例之二 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 從設(shè)計到飛行實行全線數(shù)字化 全球數(shù)字協(xié)同網(wǎng)絡(luò) 整個系統(tǒng)實行 PLM 與任何 CAX系統(tǒng)兼容 超級保密，迅即訪問 可快速和低風(fēng)險地擴(kuò)展 超過 50,000用戶 經(jīng)過驗證是優(yōu)秀可靠的 JSF -各軍兵種聯(lián)合起來，共同研制一種用途廣泛、性能先進(jìn)、通用性好、價格可承受的新一代戰(zhàn)斗機(jī) . JSF -聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī) (93-96-2001) 2006億美元 50+ 公司 /30 國家 3002 架飛機(jī) , 成本控制在 3000萬美元 首批交貨在 2008年 壽命在 40至 50年 JSF-第一個基于全球虛擬企業(yè)制造的飛機(jī)項目 數(shù)字制造案例之三 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 1.在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)和裝配 2.使用同一種通用的支援和維護(hù)系統(tǒng) 3.各種型別之間的零部件 /系統(tǒng) /設(shè)備的通用性應(yīng)在 80%以上 JSF 采用信息技術(shù)，建立了全球 50家公司參與研發(fā)的數(shù)字化協(xié)同環(huán)境，形成了無縫連接、緊密配合的全球虛擬企業(yè)，快速地實現(xiàn)了以數(shù)字化技術(shù)為研制基礎(chǔ)的三種變型、四個軍種、客戶化程度高的飛機(jī)設(shè)計。 數(shù)字制造案例之三 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 1.建立全球 30個國家 50家公司參與研發(fā)的數(shù)字化協(xié)同平臺 2.無縫連接 、 緊密配合的全球虛擬企業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈 3.實現(xiàn)了以數(shù)字化技術(shù)為研制基礎(chǔ)的三種變型、四個軍種的飛機(jī)設(shè)計與制造 4.縮短研制周期 50%，降低制造成本 50% C A D C A E C A MC A D C A E C A M設(shè)計Hon e y w ellTRWG o od ric h24 ot hersMRPSCMSCMMRO空軍海軍陸戰(zhàn)隊國防部F o r t W o r th M a r i et ta Pal md a l e Pt. M u g a諾斯羅普格魯門英宇航 羅羅公司 普惠公司+數(shù)據(jù) /BOM 表項目需求美國協(xié)同平臺英國 其他 28 個國家和地區(qū)JSF 集成產(chǎn)品研制與協(xié)同生產(chǎn)的最高典范 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 數(shù)字制造案例之三 總體外形設(shè)計 維護(hù) 結(jié)構(gòu)分析 機(jī)構(gòu)仿真 數(shù)字預(yù)裝配 強(qiáng)度分析 管路設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計 電器設(shè)計 復(fù)材壁板 數(shù)字樣機(jī) 新支線飛機(jī)虛擬樣機(jī)數(shù)字化設(shè)計 數(shù)字制造案例之四 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 數(shù)字制造案例之四 載人航天工程是“神六”飛船、火箭、測控通信等高技術(shù)產(chǎn)品的成功。 載人航天工程更是 我國自主創(chuàng)新的航天工業(yè)能力的成功 。 載人航天工程是在系統(tǒng)工程指導(dǎo)下，全國 110個研究所、3000多家單位大協(xié)作的成功 。 “ 神六”測控圖 載人航天工程是當(dāng)今技術(shù)最復(fù)雜、難度最大的系統(tǒng)工程，融合與集成了眾多的最新技術(shù)成果， 是產(chǎn)品自主創(chuàng)新和先進(jìn)工業(yè)能力的典型代表 。 數(shù)字制造案例之五 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 數(shù)字制造案例之六 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 探月工程 數(shù)字仿真與模擬 微觀過程數(shù)字化： 制造工藝過程知識的獲取以及進(jìn)行制造工藝自主設(shè)計和優(yōu)化控制 宏觀過程數(shù)字化： 生產(chǎn)系統(tǒng)的布局設(shè)計與實際優(yōu)化運作的數(shù)字化 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 用數(shù)字化定量、表述、存儲、處理和控制方法，支持 產(chǎn)品全生命周期 和企業(yè)的全局優(yōu)化運營，以制造過程的知識融合為基礎(chǔ)，以 數(shù)字化建模仿真 與優(yōu)化為特征；它是在虛擬現(xiàn)實、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)支撐下，根據(jù)用戶的需求，對產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，實現(xiàn) 對產(chǎn)品設(shè)計和功能的仿真以及原型制造 ，進(jìn)而快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶要求性能的產(chǎn)品的整個制造過程。 數(shù)字制造的概念 數(shù) 字 化 模 型 及 信 息 模 型網(wǎng) 絡(luò) 制 造以設(shè)計為中心的數(shù)字制造以制造為中心的數(shù)字制造以管理為中心的數(shù)字制造數(shù) 字 制 造計 算 機(jī) 集 成 制 造虛擬制造快速制造I n t e r n e t / I n t r a n e t數(shù)字制造的概念輪圖 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 數(shù)字制造的概念 以制造為中心的數(shù)字制造觀 來源于數(shù)字控制技術(shù)與數(shù)控機(jī)床是數(shù)字制造的基礎(chǔ)； 多臺數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人協(xié)同工作，形成柔性制造單元，若干柔性制造單元形成柔性制造系統(tǒng)，以數(shù)字量 實現(xiàn)加工過程的物料流、加工流和控制流的表征、存儲和控制 通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將每臺設(shè)備作為一個節(jié)點實現(xiàn)一個車間或多個車間的生產(chǎn)過程自動化 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 三種數(shù)字制造觀 以設(shè)計為中心的數(shù)字制造觀 由于計算機(jī)的發(fā)展以及計算機(jī)圖形學(xué)與機(jī)械設(shè)計的結(jié)合，產(chǎn)生了以數(shù)據(jù)庫為核心，以交互式圖形系統(tǒng)為手段，以工程分析計算為主體的計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)（ CAD）； 將 CAD的產(chǎn)品設(shè)計信息轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造、工藝規(guī)則信息，進(jìn)一步形成面向產(chǎn)品設(shè)計、制造、工藝、管理、成本核算等所有信息數(shù)字化； 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展形成了支持異地協(xié)同跨平臺、區(qū)域的群體智能協(xié)作 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 三種數(shù)字制造觀 以管理為中心的數(shù)字制造觀 根據(jù)不斷變化的市場信息、用戶訂貨和預(yù)測，從企業(yè)全局和長遠(yuǎn)利益出發(fā)，通過決策模型，評價企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營狀況，預(yù)測企業(yè)的未來和現(xiàn)階段的運行狀況； 出現(xiàn)了能夠覆蓋整個企業(yè)從產(chǎn)品的市場需求、研發(fā)、設(shè)計、制造、銷售、服務(wù)、維護(hù)等生命周期中信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)以產(chǎn)品和供應(yīng)鏈為核心的過程集成； 形成了以 ERP為中心的 MRP/PDM/MIS/ERP等技術(shù)集成 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 三種數(shù)字制造觀 數(shù)字制造 宏觀數(shù)字制造 微觀數(shù)字制造 制造資源、環(huán)境、服務(wù)等數(shù)字化 生產(chǎn)系統(tǒng)布局設(shè)計與實際優(yōu)化運作 產(chǎn)品營銷、維修、使用等數(shù)字化 決策支持系統(tǒng) QFD、 CAD、DFX、 VM、 RP、CAE、 CAM、CAPP NC、 MC、 CNC、 FMC、FMS、基于 Web制造、無紙化制造、遠(yuǎn)程協(xié)同 最終產(chǎn)品 數(shù)字制造信息支持技術(shù)： IGES、 STEP、 MRP、 MIS、 PDM。 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 決策支持 數(shù)字設(shè)計 計算機(jī)輔助工程 管理調(diào)度 市場與客戶 維修與報廢 數(shù)字制造 數(shù)字制造的概念體系 標(biāo)準(zhǔn)化 數(shù)據(jù)庫 建模仿真 知識管理 監(jiān)控調(diào)度 通信網(wǎng)絡(luò) 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 數(shù)字裝備 制造工藝 材料資源 制造技術(shù)與裝備 信息科學(xué) 管理科學(xué) 控制科學(xué) 制造科學(xué) 基礎(chǔ)理論和科學(xué)問題 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 數(shù)字制造關(guān)鍵技術(shù) 1.數(shù)字制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及實施規(guī)范 2.制造信息學(xué) 3.數(shù)字制造建模與仿真工具 4.網(wǎng)絡(luò)化制造 5.數(shù)字裝備 6.數(shù)字制造中的知識管理與應(yīng)用 7.以可視化為代表的人機(jī)交互技術(shù) 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 數(shù)字制造內(nèi)容 設(shè)計 數(shù)字化 過程 數(shù)字化 資源 數(shù)字化 實際 數(shù)字化制造 過程體系 制造活動 數(shù)字樣機(jī) 建模體系 數(shù)字樣機(jī) 虛擬試驗和 制造體系 數(shù)字化工廠與數(shù)字化制造系統(tǒng) 擴(kuò)展企業(yè) 單獨企業(yè) 數(shù)字車間 數(shù)字制造單元 設(shè)計方法學(xué) 產(chǎn)品數(shù)字模型 試驗建模 VR方法 管理數(shù)字化 裝備數(shù)字化 服務(wù) 數(shù)字化 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 數(shù)字制造體系 管路設(shè)計 強(qiáng)度分析 結(jié)構(gòu)分析 數(shù)字預(yù)裝配 CAM 裝配過程仿真 裝配過程仿真 生產(chǎn)過程仿真 設(shè)計數(shù)字化 通過實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計手段與設(shè)計過程的數(shù)字化和智能化，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，促進(jìn)產(chǎn)品的數(shù)字化，提高企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力。 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 制造裝備數(shù)字化： 通過實現(xiàn)制造裝備的數(shù)字化、自動化和精密化，提高產(chǎn)品的精度和加工裝配的效率。 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 制造裝備數(shù)字化 制造裝備的數(shù)控化 加工機(jī)床、生產(chǎn)輔助設(shè)備、生產(chǎn)周轉(zhuǎn)設(shè)備實現(xiàn)數(shù)字化或者支持?jǐn)?shù)字化控制； 自動化的輔助裝備 比如物料自動立體倉庫、射頻信息采集手段、自動傳送帶、快裝快卸自動化工裝等； 建立生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點遍布主要的加工設(shè)備、質(zhì)量控制點和管理部門； 生產(chǎn)監(jiān)控的數(shù)字化 制造裝備的運程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、運程維護(hù)。 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 生產(chǎn)過程數(shù)字化： 通過實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制的數(shù)字化、自動化和智能化，提高企業(yè)生產(chǎn)過程自動化水平。 PCS MES ERP Intelligent-Plant-Control (IPC) 流程工業(yè) 離散制造業(yè) 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 制造 ERP PDM CRM PDM ERP SCM CRM SCM ERP ERP ERP CRM 工程 供應(yīng)商 用戶 管理數(shù)字化： 通過實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外部管理的數(shù)字化，促進(jìn)企業(yè)重組和優(yōu)化，提高企業(yè)管理效率和水平。 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 數(shù)字制造的全球?qū)崿F(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)化制造 數(shù)字制造的動態(tài)聯(lián)盟 敏捷制造 數(shù)字制造的計算機(jī)實現(xiàn) 虛擬制造 數(shù)字制造的快速實現(xiàn) 快速原型制造 數(shù)字制造的集成模型 計算機(jī)集成制造 數(shù)字制造的環(huán)保實現(xiàn) 綠色制造 數(shù)字制造的服務(wù)化 服務(wù)型制造 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 數(shù)字制造環(huán)境下的生產(chǎn)模式 Manufacturing Cell1 Manufacturing Cell n OEM 1 OEM m Internet 網(wǎng) Customer 1 Customer p System portal Client expert Technology support Networked manufacturer 在網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)下，需要有 客戶、供應(yīng)商、網(wǎng)絡(luò)化制造集 成者、技術(shù)專家等的共同參與 。他們借助于網(wǎng)絡(luò)化制造的門 戶網(wǎng)站進(jìn)行異地網(wǎng)絡(luò)化制造系 統(tǒng)的組建、管理、合作協(xié)調(diào)等。 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 網(wǎng)絡(luò)化制造 敏捷制造 敏 捷 性 員 工 敏 捷 性 管 理 高素質(zhì)員工 動態(tài)靈活的 虛擬組織 先進(jìn)的柔性 生產(chǎn)技術(shù) 集成人、組織和技術(shù)的方法論 敏 捷 性 技 術(shù) 敏捷制造 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 敏捷制造蘊(yùn)涵著許多不同于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的哲理和思想 ， 主要表現(xiàn)在： 需求響應(yīng)的快捷性 制造資源的集成性 組織形式的動態(tài)性 敏捷制造 工作原理 借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) ， 構(gòu)造由多個企業(yè)參加的 “ 虛擬制造 ” 環(huán)境；以 競爭合作 為原則 ， 動態(tài)選擇合作伙伴 ， 組成面向任務(wù)的 虛擬公司 ， 進(jìn)行快速和最佳化生產(chǎn) 。 動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò) 企業(yè) K+1 企業(yè) K+2 企業(yè) N 協(xié)調(diào) 信息 服務(wù) 企業(yè) 1 企業(yè) 2 企業(yè) K 企業(yè) 3 企業(yè) 4 “ 虛擬制造”環(huán)境與虛擬企業(yè) 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 并行工程（ Concurrent Engineering CE）定義 1988年 ， 美國國防部防衛(wèi)分析研究所 （ IDA） 發(fā)表 R338 報告： 并行工程 （ CE） 是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程 （ 包括制造過程和支持過程 ） 進(jìn)行并行 、 一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式 。 這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期 （ 從概念形成到產(chǎn)品報廢 ） 中所有的因素 ， 包括質(zhì)量 、 成本 、 進(jìn)度與用戶需求 。 注：支持過程 包括對 制造過程 的支持 （ 原材料的獲取 ,中間產(chǎn)品的庫存 ， 工藝過程設(shè)計 ， 生產(chǎn)計劃制定 ）和 使用過程 的支持 （ 產(chǎn)品銷售 ， 使用維護(hù) ， 售后服務(wù) ， 產(chǎn)品報廢后的處理 ） 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 當(dāng)新產(chǎn)品開發(fā)成為贏得競爭的主要手段后 ， 單純集成已不夠 。按順序方法開發(fā)產(chǎn)品常需要多次反復(fù) ， 不僅延誤了時間 ， 而且在資金上也造成巨大浪費 。 產(chǎn)品設(shè)計 工藝規(guī)劃 加工裝配 市場需求 無法加工 裝配困難 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 虛擬制造定義 一個在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及虛擬現(xiàn)實環(huán)境中完成的，利用制造系統(tǒng)各層次及不同側(cè)面的數(shù)學(xué)模型，對包括設(shè)計、制造、管理和銷售等各個環(huán)節(jié)的產(chǎn)品全生命周期的各種技術(shù)方案和技術(shù)策略進(jìn)行評估和優(yōu)化的綜合過程。 虛擬現(xiàn)實技術(shù)是使用感官組織仿真設(shè)備和真實或虛幻環(huán)境的動態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實，使人能夠憑借直覺作用于計算機(jī)產(chǎn)生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境。 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 快速原型制造 (Rapid Prototype Manufacturing) 快速原型制造 （ Rapid Photograph Manufacturing RPM） ， 又稱 “ 快速成形技術(shù) ” （ Rapid Photograph RP） 或 “ 分層制造 ” （ Layer Manufacturing LM） ， 是20世紀(jì) 80年代后期迅速發(fā)展起來的一種新型制造技術(shù) 。 它將計算機(jī)輔助設(shè)計 （ CAD） 、 計算機(jī)輔助制造 （ CAM） 、計算機(jī)數(shù)控 （ CNC） 、 精密伺服驅(qū)動 、 新材料等先進(jìn)技術(shù)集于一體 ， 依據(jù)計算機(jī)上構(gòu)成的產(chǎn)品三維設(shè)計模型 ， 對其進(jìn)行分層切片 ， 得到各層截面的輪廓 。 按照這些輪廓 ， 激光束選擇性地切割一層層的箔材 （ 或固化一層層的液態(tài)樹脂 ， 或燒結(jié)一層層的粉末材料 ） ， 或噴射源選擇性地噴射一層層的粘結(jié)劑或熱熔材料等 ， 形成一個個薄層 ， 并逐步迭加成三維實體 。 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 快速原型制造 (Rapid Prototype Manufacturing) 噴粘結(jié)劑 噴熱熔材料 三維產(chǎn)品（樣品 /模具） 表面處理 構(gòu)造三維模型 模型近似處理 切片處理 激光 噴射源 固化樹脂 切割箔材 燒結(jié)粉末 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 快速原型制造 (Rapid Prototype Manufacturing) 第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 計算機(jī)集成制造 (Computer Integrated Manufacturing) CIM作為一種組織、管理與進(jìn)行企業(yè)生產(chǎn)的哲理，將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場需求分析到最終報廢處理）的各個階段。通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成和優(yōu)化運行達(dá)到人（組織、管理）、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成。以加強(qiáng)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的 T（技術(shù)）、 Q（質(zhì)量）、 C（成本）、 S（服務(wù)）、E（環(huán)境），從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭能力?！?第一章 緒論 -數(shù)字化制造內(nèi)涵與體系 計算機(jī)集成制造 計算機(jī)集成系統(tǒng)的核心是集成 集成的特征： 1、人員和組織集成，管理者、設(shè)計者、制造者、保障者（質(zhì)量、銷售、服務(wù)） 2、信息集成：產(chǎn)品生命周期中各類信息的獲取、表示、處理和操作工具集成為一體。（產(chǎn)品信息模型 PIM .產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型 PDM） 3、 技術(shù)集成：產(chǎn)品開發(fā)全過程中涉及的多學(xué)科知