數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展狀況分析

1、PAGE PAGE 14數(shù)字化制制造技術(shù)術(shù)的發(fā)展展歷程分分析摘 要：從闡述述數(shù)字化化技術(shù)概概念出發(fā)發(fā)，綜述述了國內(nèi)內(nèi)外數(shù)字字化制造造技術(shù)的的研究現(xiàn)現(xiàn)狀，論論述了數(shù)數(shù)字化制制造技術(shù)術(shù)是先進進制造技技術(shù)的核核心技術(shù)術(shù)，并對對數(shù)字化化制造技技術(shù)的幾幾個核心心技術(shù)進進行了較較為詳細細的介紹紹，最后后對數(shù)字字化制造造技術(shù)進進行了展展望并結(jié)結(jié)合我國國實際情情況對我我國如何何發(fā)展數(shù)數(shù)字化制制造技術(shù)術(shù)提出了了幾點建建議。關(guān)鍵詞：數(shù)字化化；國內(nèi)內(nèi)外研究究現(xiàn)狀；制造技技術(shù)；計計算機輔輔助工業(yè)業(yè)設(shè)計1數(shù)字化化制造技技術(shù)的概概念所謂數(shù)字字化制造造，指的的是在虛虛擬現(xiàn)實實、計算算機網(wǎng)絡(luò)絡(luò)、快速速原型、數(shù)據(jù)庫庫和多媒媒體

2、等支支撐技術(shù)術(shù)的支持持下，根根據(jù)用戶戶的需求求，迅速速收集資資源信息息，對產(chǎn)產(chǎn)品信息息、工藝藝信息和和資源信信息進行行分析、規(guī)劃和和重組，實現(xiàn)對對產(chǎn)品設(shè)設(shè)計和功功能的仿仿真以及及型制造造，進而而快速生生產(chǎn)出達達到用戶戶要求性性能的產(chǎn)產(chǎn)品的整整個制造造過程。也就是是說，數(shù)數(shù)字制造造實際上上就是在在對制造造過程進進行數(shù)字字化的描描述中建建立數(shù)字字空間，并在其其中完成成產(chǎn)品制制造的過過程11。由于計算算機的發(fā)發(fā)展以及及計算機機圖形學(xué)學(xué)與機械械設(shè)計技技術(shù)的結(jié)結(jié)合，產(chǎn)產(chǎn)生了以以數(shù)據(jù)庫庫為核心心，以交交互圖形形系統(tǒng)為為手段，以工程程分析計計算為主主體的一一體化計計算機輔輔助設(shè)計計（ CC A D ）系統(tǒng)。

3、C AA D系系統(tǒng)能夠夠在二維維與三維維的空間間精確地地描述物物體，大大大地提提高了生生產(chǎn)過程程中描述述產(chǎn)品的的能力和和效率。正如數(shù)數(shù)控技術(shù)術(shù)與數(shù)控控機床一一樣，CC A D的產(chǎn)產(chǎn)生和發(fā)發(fā)展，為為制造業(yè)業(yè)產(chǎn)品的的設(shè)計過過程數(shù)字字化和自自動化打打下了基基礎(chǔ)。將將C AA D的的產(chǎn)品設(shè)設(shè)計信息息轉(zhuǎn)換為為產(chǎn)品的的制造、工藝規(guī)規(guī)則等信信息，使使加工機機械按照照預(yù)定的的工序組組合和排排序，選選擇刀具具、夾具具、量具具，確定定切削用用量，并并計算每每個工序序的機動動時間和和輔助時時間，這這就是計計算機輔輔助工藝藝規(guī)劃（C AA P P）。將包括括制造、檢測、裝配等等方面的的所有規(guī)規(guī)劃，以以及面向向產(chǎn)品設(shè)設(shè)

4、計、制制造、工工藝、管管理、成成本核算算等所有有信息的的數(shù)字化化，轉(zhuǎn)換換為能被被計算機機所理解解并被制制造過程程的全階階段所共共享，從從而形成成所謂的的C AA D/C AA M/C AA P P，這這就是基基于產(chǎn)品品設(shè)計的的數(shù)字制制造觀。從數(shù)字制制造的要要領(lǐng)出發(fā)發(fā)，可以以清楚地地看到，數(shù)字制制造是計計算機數(shù)數(shù)字技術(shù)術(shù)、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)信息技技術(shù)與制制造技術(shù)術(shù)不斷融融合、發(fā)發(fā)展和應(yīng)應(yīng)用的結(jié)結(jié)果，也也是制造造企業(yè)、制造系系統(tǒng)和生生產(chǎn)系統(tǒng)統(tǒng)不斷實實現(xiàn)數(shù)字字化的必必然。對對制造設(shè)設(shè)備而言言，其控控制參數(shù)數(shù)均為數(shù)數(shù)字信號號。對制制造企業(yè)業(yè)而言，各種信信息（包包括圖形形、數(shù)據(jù)據(jù)，甚至至知識和和技能）均以數(shù)數(shù)字的形

5、形式通過過數(shù)字網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)在企企業(yè)內(nèi)部部傳遞。對全球球制造業(yè)業(yè)而言，用戶通通過數(shù)字字網(wǎng)絡(luò)發(fā)發(fā)布需求求信息，各大中中小型企企業(yè)則通通過數(shù)字字網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需需求優(yōu)勢勢互補、動態(tài)組組合，迅迅速敏捷捷地協(xié)同同設(shè)計制制造出相相應(yīng)的產(chǎn)產(chǎn)品。在在數(shù)字制制造環(huán)境境下，在在廣域內(nèi)內(nèi)形成了了一個由由數(shù)字織織成的網(wǎng)網(wǎng)，個人人、企業(yè)業(yè)、車間間、設(shè)備備、經(jīng)銷銷商和市市場成為為網(wǎng)上的的一個個個結(jié)點，由產(chǎn)品品在設(shè)計計、制造造、銷售售過程中中所賦予予的數(shù)字字信息成成為主宰宰制造業(yè)業(yè)最活躍躍的驅(qū)動動因素。當前，網(wǎng)絡(luò)制制造是數(shù)數(shù)字制造造的全球球化實現(xiàn)現(xiàn)，虛擬擬制造是是數(shù)字工工廠和數(shù)數(shù)字產(chǎn)品品的一種種具體體體現(xiàn)，而而電子商商務(wù)制造造是數(shù)字

6、字制造的的一種動動態(tài)聯(lián)盟盟。所以以，數(shù)字字化制造造是在計計算機和和網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)與制制造技術(shù)術(shù)的不斷斷融合、發(fā)展和和廣泛應(yīng)應(yīng)用的基基礎(chǔ)上誕誕生的，其內(nèi)涵涵是：以以C AA D/C AA M/C AA E為為主體的的技術(shù)，以M R PP I、M II S、P DD M為為主體的的制造信信息支持持系統(tǒng)和和數(shù)字控控制制造造技術(shù)。下圖11為從制制造技術(shù)術(shù)理解數(shù)數(shù)字化制制造的內(nèi)內(nèi)涵22。圖1 從從制造技技術(shù)理解解數(shù)字化化制造的的內(nèi)涵2數(shù)字化化制造技技術(shù)的意意義和作作用可精確地地預(yù)測和和評價產(chǎn)產(chǎn)品的可可制造性性、加工工時間、制造周周期、生生產(chǎn)成本本、零件件的加工工質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量和制制造系統(tǒng)統(tǒng)運行性性能零件件

7、和產(chǎn)品品的可制制造性分分析、生生產(chǎn)規(guī)劃劃與工藝藝規(guī)劃的的評價與與確認、敏捷企企業(yè)和分分散化網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)中中合作伙伙伴的選選擇、生生產(chǎn)過程程和制造造系統(tǒng)設(shè)設(shè)計與優(yōu)優(yōu)化網(wǎng)上上制造資資源的查查詢與優(yōu)優(yōu)選低成成本的人人員培訓(xùn)訓(xùn)工具。3數(shù)字化化制造過過程的運運作模式式“十五”期間，數(shù)控機機床的性性能和數(shù)數(shù)量實現(xiàn)現(xiàn)了井噴噴式的發(fā)發(fā)展，基基于DMMU數(shù)字字樣機的的數(shù)字化化設(shè)計仿仿真平臺臺建設(shè)和和基于EERP的的數(shù)字化化管理平平臺建設(shè)設(shè)都取得得了較大大的成就就。數(shù)字字化設(shè)計計和管理理平臺的的建設(shè)，使傳統(tǒng)統(tǒng)的工藝藝設(shè)計和和生產(chǎn)管管理越來來越成為為產(chǎn)品制制造的瓶瓶頸。另另一方面面，數(shù)控控機床、數(shù)字化化設(shè)計、數(shù)

8、字化化管理手手段的成成熟應(yīng)用用為數(shù)字字化制造造提供了了完善的的實施基基礎(chǔ)。從從制造系系統(tǒng)中存存在的全全局性問問題著眼眼，只解解決其中中一個或或幾個方方面的問問題是不不能產(chǎn)生生太大成成效的，必須建建立全系系統(tǒng)的數(shù)數(shù)字化制制造體系系，才能能從根本本上建立立起現(xiàn)代代化的制制造模式式，使研研制、生生產(chǎn)效率率得以成成倍提高高3。制造過程程分為工工藝過程程和生產(chǎn)產(chǎn)過程兩兩個階段段，因此此數(shù)字化化制造體體系由相相對獨立立又相互互關(guān)聯(lián)的的“三維工工藝系統(tǒng)統(tǒng)”和“實時生生產(chǎn)系統(tǒng)統(tǒng)”兩大部部分組成成。31三三維工藝藝系統(tǒng)利用三維維數(shù)字化化的產(chǎn)品品設(shè)計成成果，由由PDMM導(dǎo)入EEBOMM和產(chǎn)品品、零件件的三維維數(shù)模

9、，按真實實參數(shù)建建立生產(chǎn)產(chǎn)現(xiàn)場機機床、刀刀具、夾夾具、物物料等資資源模型型庫，應(yīng)應(yīng)用虛擬擬加工和和虛擬裝裝配技術(shù)術(shù)，全面面實現(xiàn)三三維工藝藝設(shè)計。基于同同一數(shù)學(xué)學(xué)模型，并行工工程得以以實現(xiàn)。初步工工藝方案案完成后后，調(diào)用用數(shù)據(jù)庫庫中的真真實資源源，確定定工序的的分散或或集中，及時進進行工藝藝優(yōu)化。詳細工工藝設(shè)計計完成后后，生成成基于后后臺數(shù)據(jù)據(jù)庫真實實資源的的工藝卡卡片、加加工程序序和準備備清單。經(jīng)過實實際生產(chǎn)產(chǎn)驗證，零件或或產(chǎn)品檢檢驗合格格后，存存人數(shù)據(jù)據(jù)庫固化化，供今今后生產(chǎn)產(chǎn)安排直直接調(diào)用用4。圖2 工工序狀態(tài)態(tài)32基基于MEES的實實時生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)321數(shù)字字化生產(chǎn)產(chǎn)計劃管管理由PDMM導(dǎo)

10、入EEBOMM，按BBOM結(jié)結(jié)構(gòu)建立立原材料料，毛坯坯、在制制品、零零件、產(chǎn)產(chǎn)品、用用戶等各各類實物物及庫存存信息的的數(shù)據(jù)庫庫，由三三維數(shù)字字化工藝藝系統(tǒng)導(dǎo)導(dǎo)入詳細細的MBBOM，使生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)管管理的數(shù)數(shù)據(jù)資料料隨時同同設(shè)計、工藝的的更改保保持同步步。按照照ERPP的生產(chǎn)產(chǎn)作業(yè)計計劃，選選擇合適適的工藝藝路線，參照工工藝系統(tǒng)統(tǒng)優(yōu)化后后的批量量、批次次派工生生產(chǎn)，并并根據(jù)生生產(chǎn)線的的運行情情況動態(tài)態(tài)調(diào)整加加工設(shè)備備和生產(chǎn)產(chǎn)人員，保持生生產(chǎn)現(xiàn)場場均衡生生產(chǎn)。322數(shù)字字化生產(chǎn)產(chǎn)現(xiàn)場管管理現(xiàn)場設(shè)置置觸摸屏屏電腦，通過網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)閱閱零件、毛坯的的三維數(shù)數(shù)模、各各種文檔檔、仿真真加工程程序，三三坐標測測量

11、仿真真及程序序，并通通過DNN C系系統(tǒng)下載載至數(shù)控控機床，實現(xiàn)數(shù)數(shù)控加工工的無紙紙化生產(chǎn)產(chǎn)。操作作工人按按照排好好的工作作隊列依依次嚴格格按計劃劃領(lǐng)工生生產(chǎn)，系系統(tǒng)自動動安排并并記錄開開始、結(jié)結(jié)束時間間，從根根本上杜杜絕現(xiàn)場場隨意多多干或少少干的現(xiàn)現(xiàn)象，保保證了計計劃的嚴嚴格執(zhí)行行。323數(shù)字字化生產(chǎn)產(chǎn)準備管管理生產(chǎn)管理理的水平平在很大大程度上上取決于于生產(chǎn)準準備是否否充分，生產(chǎn)準準備不僅僅包括實實物的準準備，還還包括更更為重要要的各種種技術(shù)數(shù)數(shù)據(jù)，工工藝參數(shù)數(shù)以及方方式方法法的準備備。生產(chǎn)產(chǎn)準備做做得好，不僅可可以保證證生產(chǎn)的的順利進進行，更更可以充充分發(fā)揮揮機床設(shè)設(shè)備的功功能，消消除停機

12、機等待，提高設(shè)設(shè)備利用用率，從從而大大大提高生生產(chǎn)效率率。因此此，在數(shù)數(shù)字化制制造體系系建設(shè)中中，要著著重加強強生產(chǎn)準準備管理理系統(tǒng)的的建設(shè)，而數(shù)字字化制造造的技術(shù)術(shù)手段為為加強一一向比較較薄弱的的生產(chǎn)準準備管理理提供了了非常便便利的手手段5。圖3機床床加工實實時系統(tǒng)統(tǒng)全面跟蹤蹤管理現(xiàn)現(xiàn)場刀、量、夾夾等器具具實物，實現(xiàn)各各類物資資從購入入到報廢廢的全壽壽命周期期管理。依據(jù)工工作隊列列和實時時工序狀狀態(tài)，按按配餐方方式提前前做好生生產(chǎn)準備備，消除除停機等等待，實實現(xiàn)各類類產(chǎn)品混混流、混混批的JJIT流流水線式式生產(chǎn)作作業(yè)方式式。建立立機床監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)場生生產(chǎn)及設(shè)設(shè)備使用用情況分分析，采

13、采集實作作工時，為進一一步優(yōu)化化生產(chǎn)作作業(yè)排程程準備準準確數(shù)據(jù)據(jù)，同時時細化管管理考核核。4數(shù)字化化制造技技術(shù)發(fā)展展歷程41CCAD/CAMM技術(shù)發(fā)發(fā)展40年代代計算機機問世，直至550年代代中期，計算機機的使用用尚不普普遍，而而且主要要是用于于科學(xué)計計算。當當時，盡盡管在計計算機系系統(tǒng)中已已經(jīng)開始始配置了了圖形顯顯示器，但由于于計算機機圖形學(xué)學(xué)的理論論還沒有有形成，而且當當時顯示示器的性性能較差差，所以以，尚未未具備人人機交互互功能。如美國國麻省理理工學(xué)院院的旋風風號計算算機就是是這樣的的系統(tǒng)。但是到到了500年代末末期，美美國麻省省理工學(xué)學(xué)院林肯肯實驗室室研制的的空中防防御系統(tǒng)統(tǒng)就能將將雷

14、達的的信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為顯顯示器上上的圖形形，操作作者可以以用光筆筆指向顯顯示屏幕幕上的目目標來拾拾取所需需的信息息，這種種功能的的出現(xiàn)預(yù)預(yù)示著交交互圖形形生成技技術(shù)的誕誕生66。19633年，美美國麻省省理工學(xué)學(xué)院的IIESuttherrlannd在他他發(fā)表的的博士論論文中提提出了SSKETTCHPPAD系系統(tǒng)。在在該系統(tǒng)統(tǒng)中用的的計算機機是TXX2，可可以用光光筆在圖圖形顯示示器上實實現(xiàn)選擇擇、定位位等交互互功能。而且，計算機機可根據(jù)據(jù)光筆指指定的點點畫出直直線，或或者當光光筆指定定圓心或或半徑后后畫出圓圓等。另另外該系系統(tǒng)對符符號和圖圖案的存存儲采用用分層的的數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)。即即一幅完完整的較較復(fù)

15、雜的的圖形可可以通過過分層調(diào)調(diào)用各有有關(guān)子圖圖來合成成。盡管管該系統(tǒng)統(tǒng)還是較較原始，但是這這些基本本理論和和技術(shù)至至今仍是是CADD/CAAM技術(shù)術(shù)的基礎(chǔ)礎(chǔ)，十分分有用。所以，IESuttherrlannd的SSKETTCHPPAD系系統(tǒng)被公公認為對對交互圖圖形生成成和顯示示技術(shù)的的發(fā)展奠奠定了基基礎(chǔ)。交互圖形形生成技技術(shù)的出出現(xiàn)，促促進了CCAD/CAMM技術(shù)的的迅速發(fā)發(fā)展。660年代代中期后后，美國國的一些些大公司司都十分分重視這這一技術(shù)術(shù)，并投投入相當當資金對對CADD/CAAM技術(shù)術(shù)進行研研究和開開發(fā)，研研制了一一些CAAD系統(tǒng)統(tǒng)。如IIBM公公司的SSMS、SLTT/MSST設(shè)計計自

16、動化化系統(tǒng)和和洛克希希德公司司研制的的主要用用于二維維繪圖CCADAAM系統(tǒng)統(tǒng)。美國國通用汽汽車公司司為設(shè)計計汽車車車身和外外形而開開發(fā)的CCAD1系統(tǒng)統(tǒng)，該系系統(tǒng)是在在大型計計算機上上運行的的，成為為該公司司設(shè)計小小轎車和和卡車的的比必不可少少的工具具。在此此期間，美國的的CDCC公司也也開發(fā)了了作為商商品銷售售的Diigiggrapphicc CAAD系統(tǒng)統(tǒng)。這一一時期CCAD/CAMM系統(tǒng)的的特點是是：規(guī)模模龐大，價格昂昂貴。所所以，只只有經(jīng)濟濟實力雄雄厚和技技術(shù)力量量較強的的大型企企業(yè)和研研究單位位才能研研究和應(yīng)應(yīng)用CAAD/CCAM技技術(shù)77。從60年年代末期期至700年代中中期，C

17、CAD/CAMM技術(shù)的的發(fā)展較較快，已已有商品品化的硬硬件和軟軟件。由由于在這這一時期期計算機機硬件的的性能價價格比不不斷完善善，主要要特點是是圖形輸輸入板，大容量量的磁盤盤存儲器器和廉價價的存儲儲管顯示示器等相相繼出現(xiàn)現(xiàn)，以及及數(shù)據(jù)管管理系統(tǒng)統(tǒng)等軟件件的開發(fā)發(fā)等。以以小型和和超級小小型計算算機為主主主機的的CADD/CAAM系統(tǒng)統(tǒng)進入市市場并成成為主流流。接著著出現(xiàn)了了一批專專門經(jīng)營營CADD/CAAM系統(tǒng)統(tǒng)硬件和和軟件的的公司，如Coompuuterr Viisioon、IInteergrraphh、Caalmaa、Apppliicattionn等。這這些CAAD/CCAM系系統(tǒng)的特特點是

18、硬硬件和軟軟件配套套齊全，因此人人們稱它它為“交鑰匙匙”系統(tǒng)。與大型型計算機機CADD/CAAM系統(tǒng)統(tǒng)相比，其價格格相對便便宜，使使用和維維護也相相對簡單單一些，這也是是CADD/CAAM技術(shù)術(shù)得到進進一步發(fā)發(fā)展和擴擴大應(yīng)用用范圍的的原因。在這一一時期內(nèi)內(nèi)，CAAD/CCAM系系統(tǒng)的應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域域主要集集中在航航空、電電子和機機械工業(yè)業(yè)部門，同時對對三維幾幾何造型型也開始始研究。70年代代末以后后，322位工作作站和微微型計算算機的出出現(xiàn)對CCAD/CAMM技術(shù)的的發(fā)展起起了極大大的推動動作用。32位位工作站站是屬單單位用的的計算機機系統(tǒng)，具有較較高的響響應(yīng)速度度，它特特別適用用于CAAD/CC

19、AM系系統(tǒng)。而而且，332位工工作站之之間可以以聯(lián)網(wǎng)，以達到到共享系系統(tǒng)內(nèi)的的資源和和發(fā)揮各各臺計算算機的特特點。因因此，可可以根據(jù)據(jù)工作需需要和經(jīng)經(jīng)濟條件件以及CCAD/CAMM技術(shù)的的發(fā)展等等逐步投投資，逐逐步發(fā)展展和擴大大CADD/CAAM系統(tǒng)統(tǒng)的功能能和規(guī)模模。80年代代中期后后，這種種以工作作站為基基礎(chǔ)的CCAD/CAMM系統(tǒng)發(fā)發(fā)展很快快，其功功能達到到甚至超超過小型型機CAAD/CCAM系系統(tǒng)?？煽梢灶A(yù)見見，這種種系統(tǒng)將將成為CCAD/CAMM系統(tǒng)的的主流。這種系系統(tǒng)的制制造廠商商只提供供硬件和和系統(tǒng)軟軟件，而而應(yīng)用軟軟件則由由其它專專門開發(fā)發(fā)軟件的的公司研研制和銷銷售。近近年來在

20、在我國市市場上銷銷售這類類產(chǎn)品的的公司有有IBMM公司、HP公公司、SSUN公公司、DDEC公公司、SSGI公公司等，產(chǎn)品的的種類很很多，各各有特點點。由于微型型計算機機的性能能和價格格比的提提高，目目前以PPC3886、4486為為主機的的CADD/CAAM系統(tǒng)統(tǒng)不斷增增加。該該系統(tǒng)的的特點是是容量小小，處理理速度慢慢，但價價格十分分便宜，應(yīng)用軟軟件豐富富，便于于學(xué)習和和維護。另外還還可以進進入網(wǎng)絡(luò)絡(luò)系統(tǒng)共共享資源源，并可可以替代代工作站站完成一一部分CCAD/CAMM作業(yè)，很適合合中、小小型企業(yè)業(yè)和剛開開始應(yīng)用用CADD/CAAM技術(shù)術(shù)的單位位。我國在CCAD/CAMM技術(shù)方方面的研研究開

21、始始于700年代中中期，當當時主要要是研究究開發(fā)二二維繪圖圖軟件，并利用用繪圖機機輸出二二維圖形形。主要要研究單單位是高高等學(xué)校校。航空空和造船船工業(yè)是是應(yīng)用CCAD/CAMM技術(shù)較較早的部部門。880年代代初，有有些大型型企業(yè)和和設(shè)計院院成套引引進CAAD/CCAM系系統(tǒng)（主主要是TTurnnkeyy Syysteem）。在此基基礎(chǔ)上進進行開發(fā)發(fā)和應(yīng)用用，取得得了一定定的成果果。隨著著改革開開放和發(fā)發(fā)展商品品經(jīng)濟的的需要，在800年代中中后期，我國的的CADD/CAAM技術(shù)術(shù)有了較較大的發(fā)發(fā)展，而而且CAAD/CCAM技技術(shù)的優(yōu)優(yōu)點被越越來越多多的人所所注意。進入990年代代后，各各工業(yè)部部

22、門普遍遍提出了了開發(fā)CCAD/CAMM技術(shù)的的計劃，主要表表現(xiàn)在以以下幾個個方面：部分單單位已較較好地應(yīng)應(yīng)用CAAD/CCAM技技術(shù)，提提高設(shè)計計質(zhì)量，取得了了經(jīng)濟效效益；CCAD/CAMM技術(shù)的的理論和和軟件開開發(fā)進行行了大量量的研究究，并取取得了成成果（如如清華大大學(xué)、浙浙江大學(xué)學(xué)、西北北工業(yè)大大學(xué)、北北京航空空航天大大學(xué)、中中科院計計算所等等）。進進入900年代后后，國家家科委、各工業(yè)業(yè)部門都都十分重重視CAAD/CCAM技技術(shù)的發(fā)發(fā)展，并并有計劃劃、有步步驟地在在全國各各地CAAD/CCAM培培訓(xùn)基地地，對有有關(guān)人員員CADD/CAAM技術(shù)術(shù)方面的的培訓(xùn)，以提高高有關(guān)人人員CAAD/C

23、CAM素素質(zhì)。與與此同時時，有些些工業(yè)部部門還對對所屬單單位提出出應(yīng)用CCAD/CAMM技術(shù)的的具體要要求。42 數(shù)字化化設(shè)計技技術(shù)的發(fā)發(fā)展歷程程到目前為為止，數(shù)數(shù)字化設(shè)設(shè)計技術(shù)術(shù)的發(fā)展展大體上上可以劃分分為以下下三個階階段：1)CAAX工具具的廣泛泛應(yīng)用。自200世紀550年代代開始，各種CCAD/CAMM工具開開始出現(xiàn)現(xiàn)并逐步步應(yīng)用到到制造業(yè)業(yè)中。這這些工具具的應(yīng)用用表明制制造業(yè)已已經(jīng)開始始將利用用現(xiàn)代信信息技術(shù)術(shù)來改進進傳統(tǒng)的的產(chǎn)品設(shè)設(shè)計過程程，標志志著數(shù)字字化設(shè)計計的開始始。2)并行行工程思思想的提提出與推推行。220世紀紀80年年代后期期提出的的并行工工程是一一種新的的指導(dǎo)產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)

24、發(fā)的哲理理，是在在現(xiàn)代信信息技術(shù)術(shù)的支持持下對傳傳統(tǒng)的產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)方式的的一種根根本性改改進。PPDM（產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)管理理）技術(shù)術(shù)及DFFX（如如DFMM、DFFA等）技術(shù)是是并行工工程思想想在產(chǎn)品品設(shè)計階階段的具具體體現(xiàn)現(xiàn)8。3) 虛虛擬樣機機技術(shù)。隨著技技術(shù)的不不斷進步步，仿真真在產(chǎn)品品設(shè)計過過程中的的應(yīng)用變變得越來來越廣泛泛而深刻刻，由原原先的局局部應(yīng)用用（單領(lǐng)領(lǐng)域、單單點）逐逐步擴展展到系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)用（多領(lǐng)域域、全生生命周期期）。虛虛擬樣機機技術(shù)正正是這一一發(fā)展趨趨勢的典典型代表表。其中，虛虛擬樣機機技術(shù)是是一種基基于虛擬擬樣機的的數(shù)字化化設(shè)計方方法，是是各領(lǐng)域域CAXX/DFFX技術(shù)術(shù)的發(fā)

25、展展和延伸伸。虛擬擬樣機技技術(shù)進一一步融合合先進建建模/仿仿真技術(shù)術(shù)、現(xiàn)代代信息技技術(shù)、先先進設(shè)計計制造技技術(shù)和現(xiàn)現(xiàn)代管理理技術(shù)，將這些些技術(shù)應(yīng)應(yīng)用于復(fù)復(fù)雜產(chǎn)品品全生命命周期、全系統(tǒng)統(tǒng)，并對對它們進進行綜合合管理。與傳統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計技術(shù)術(shù)相比，虛擬樣樣機技術(shù)術(shù)強調(diào)系系統(tǒng)的觀觀點、涉涉及產(chǎn)品品全生命命周期、支持對對產(chǎn)品的的全方位位測試、分析與與評估、強調(diào)不不同領(lǐng)域域的虛擬擬化的協(xié)協(xié)同設(shè)計計。虛擬擬樣機技技術(shù)的實實施是一一個漸進進的過程程，其中中涉及到到許多相相關(guān)技術(shù)術(shù)，如總總體技術(shù)術(shù)、多領(lǐng)領(lǐng)域協(xié)同同建模/仿真/評估技技術(shù)、數(shù)數(shù)據(jù)/過程管管理技術(shù)術(shù)、支撐撐框架技技術(shù)等等等。下面面主要提提及三個個關(guān)

26、鍵技技術(shù)。A、虛擬擬樣機管管理技術(shù)術(shù)。虛擬擬樣機開開發(fā)過程程中涉及及到大量量的人員員、工具具、數(shù)據(jù)據(jù)/模型型、項目目/流程程，對這這些元素素進行合合理的組組織和管管理，使使其構(gòu)成成一個高高效的系系統(tǒng)，實實現(xiàn)整個個開發(fā)過過程中的的信息集集成和過過程集成成，是優(yōu)優(yōu)質(zhì)成功功的進行行虛擬樣樣機開發(fā)發(fā)的必要要條件。B、協(xié)同同仿真技技術(shù)。協(xié)協(xié)同仿真真技術(shù)將將面向不不同學(xué)科科的仿真真工具結(jié)結(jié)合起來來構(gòu)成統(tǒng)統(tǒng)一的仿仿真系統(tǒng)統(tǒng)，可以以充分發(fā)發(fā)揮仿真真工具各各自的優(yōu)優(yōu)勢，同同時還可可以加強強不同領(lǐng)領(lǐng)域開發(fā)發(fā)人員之之間的協(xié)協(xié)調(diào)與合合作。目目前HLLA規(guī)范范已經(jīng)成成為協(xié)同同仿真的的重要國國際標準準?；谟贖LAA的協(xié)

27、同同仿真技技術(shù)也將將會成為為虛擬樣樣機技術(shù)術(shù)的研究究熱點之之一。C、多學(xué)學(xué)科設(shè)計計優(yōu)化技技術(shù)（MMDO）。復(fù)雜雜產(chǎn)品的的設(shè)計優(yōu)優(yōu)化問題題可能包包括多個個優(yōu)化目目標和分分屬不同同學(xué)科的的約束條條件?，F(xiàn)現(xiàn)代的MMDO技技術(shù)為解解決學(xué)科科間的沖沖突，尋尋求系統(tǒng)統(tǒng)的全局局最優(yōu)解解提供了了可行的的技術(shù)途途徑。目目前MDDO技術(shù)術(shù)在國外外已經(jīng)有有了許多多成功的的案例，并出現(xiàn)現(xiàn)了相關(guān)關(guān)的商用用軟件，典型的的如Ennginneouus公司司的iSSIGHHT。國國內(nèi)關(guān)于于MDOO技術(shù)的的研究和和應(yīng)用也也已經(jīng)展展開99?？v觀數(shù)字字化設(shè)計計技術(shù)的的發(fā)展歷歷程可以以看出，雖然幾幾十年來來各種技技術(shù)思想想層出不不窮，

28、但但時空兩兩個方向向上的協(xié)協(xié)同始終終是發(fā)展展的主流流。宏觀觀上看，數(shù)字化化設(shè)計的的發(fā)展歷歷程正相相當于現(xiàn)現(xiàn)代信息息技術(shù)在在產(chǎn)品設(shè)設(shè)計領(lǐng)域域中的應(yīng)應(yīng)用由點點發(fā)展為為線，再再由線發(fā)發(fā)展為面面的過程程。仿真真的廣泛泛應(yīng)用正正在成為為當前數(shù)數(shù)字化設(shè)設(shè)計技術(shù)術(shù)發(fā)展的的主要趨趨勢。隨隨著虛擬擬樣機概概念的提提出，使使得仿真真技術(shù)的的應(yīng)用更更加趨于于協(xié)同化化和系統(tǒng)統(tǒng)化。開開展關(guān)于于虛擬樣樣機及其其關(guān)鍵技技術(shù)的研研究，必必將提高高企業(yè)的的自主設(shè)設(shè)計開發(fā)發(fā)能力，推動企企業(yè)的信信息化進進程。43數(shù)數(shù)字化設(shè)設(shè)計與虛虛擬樣機機技術(shù)的的發(fā)展產(chǎn)品設(shè)計計的數(shù)字字化是企企業(yè)信息息化的重重要內(nèi)容容。近年年來，隨隨著產(chǎn)品品復(fù)雜性

29、性的不斷斷增長，以及企企業(yè)間競競爭的日日趨激烈烈，傳統(tǒng)統(tǒng)的產(chǎn)品品設(shè)計方方法已經(jīng)經(jīng)很難滿滿足企業(yè)業(yè)當前生生存和發(fā)發(fā)展的需需要。為為了能在在競爭中中處于有有利位置置，實現(xiàn)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計數(shù)字字化勢在在必行。產(chǎn)品設(shè)計計過程本本質(zhì)上是是一個對對信息進進行采集集、傳遞遞、加工工處理的的過程，其中包包含了兩兩種重要要的活動動：設(shè)計計活動和和仿真活活動。因因此產(chǎn)品品設(shè)計也也可以看看作是一一個設(shè)計計活動和和仿真活活動彼此此交織相相互作用用的過程程。設(shè)計計活動推推動信息息流程向向前演進進，而仿仿真則是是驗證設(shè)設(shè)計結(jié)果果的重要要手段。隨著技技術(shù)的發(fā)發(fā)展，仿仿真的重重要性正正在不斷斷加強。主要有有以下三三個方面面：1）

30、制造造系統(tǒng)模模型及其其仿真制造系統(tǒng)統(tǒng)模型及及其仿真真是隨著著制造設(shè)設(shè)備自動動化的發(fā)發(fā)展而發(fā)發(fā)展的。比如針針對數(shù)控控機床的的NC代代碼仿真真、刀位位軌跡仿仿真，針針對加工工中心的的加工過過程仿真真，針對對立體倉倉庫的庫庫存操作作和控制制仿真，針對機機器人的的仿真，等等。柔性制制造系統(tǒng)統(tǒng)出現(xiàn)后后，針對對柔性制制造車間間的設(shè)計計和運行行，各國國的研究究人員進進行了大大量的仿仿真系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)。2）開發(fā)發(fā)過程模模型及其其仿真從開發(fā)過過程模型型發(fā)展的的角度來來看，最最初是對對局部加加工過程程的研究究和仿真真，仿真真內(nèi)容包包括加工工對象和和加工設(shè)設(shè)備在加加工過程程中的運運行和狀狀態(tài)；然然后是對對整個制制造系統(tǒng)

31、統(tǒng)及生產(chǎn)產(chǎn)過程的的建模和和仿真，仿真內(nèi)內(nèi)容包括括控制策策略、庫庫存水平平、負載載能力等等。并行行工程使使人們把把目光從從單純的的制造過過程轉(zhuǎn)移移到設(shè)計計過程，更加注注重設(shè)計計過程和和制造過過程的一一體化。設(shè)計過過程的仿仿真和加加工過程程的仿真真有很大大的不同同，設(shè)計計過程的的主體是是設(shè)計人人員，仿仿真的目目的主要要是為了了縮短產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)周期，使設(shè)計計人員能能更有效效地協(xié)作作。經(jīng)營營過程重重組進一一步把過過程集成成的概念念擴展到到整個企企業(yè)，而而供應(yīng)鏈鏈、擴展展企業(yè)、虛擬企企業(yè)則研研究多個個企業(yè)合合作中的的經(jīng)營過過程管理理問題。供應(yīng)鏈鏈調(diào)度方方面的仿仿真是目目前研究究的熱點點之一。 3）三類類

32、模型及及其仿真真的綜合合集成就產(chǎn)品制制造中所所涉及的的模型種種類來說說，大致致可以分分為三類類，即產(chǎn)產(chǎn)品模型型、制造造系統(tǒng)模模型和開開發(fā)過程程（包括括設(shè)計、加工、裝配、測試等等）模型型。其中中產(chǎn)品模模型是所所有活動動的目的的和中心心，制造造系統(tǒng)模模型是產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)必須要要考慮的的約束，開發(fā)過過程模型型是產(chǎn)品品開發(fā)的的使能器器，也是是對產(chǎn)品品開發(fā)活活動進行行管理和和控制的的基礎(chǔ)。這里的的制造系系統(tǒng)是一一個廣義義的概念念，包括括物料供供應(yīng)、加加工、裝裝配和檢檢驗等所所有方面面。仿真真技術(shù)的的應(yīng)用正正是以這這三類模模型為中中心展開開的： A、 以以產(chǎn)品模模型為中中心的仿仿真 包括產(chǎn)品品的靜態(tài)態(tài)和動態(tài)

33、態(tài)性能分分析、產(chǎn)產(chǎn)品的可可制造性性分析、產(chǎn)品的的可裝配配性分析析。在進進行產(chǎn)品品開發(fā)時時，要考考慮的不不只局限限于與功功能需求求有關(guān)的的方面，如形狀狀、尺寸寸、結(jié)構(gòu)構(gòu)及各種種物理特特性，還還要綜合合考慮諸諸如制造造、裝配配、維護護、成本本等各方方面的因因素。因因此，產(chǎn)產(chǎn)品本身身的仿真真，如CCAE、DFAA等，是是仿真技技術(shù)在制制造業(yè)應(yīng)應(yīng)用的基基本方面面。 B、 以以制造系系統(tǒng)模型型為中心心的仿真真 包括對于于復(fù)雜制制造裝備備（如加加工中心心、機器器人等）的仿 真、對對于復(fù)雜雜制造系系統(tǒng)（柔柔性制造造車間的的設(shè)計和和運行）的仿真真。仿真真的目的的在于，確定設(shè)設(shè)備能力力和運行行情況，包括加加工路

34、線線、資源源的分配配、物料料的供應(yīng)應(yīng)等。 C、以開開發(fā)過程程模型為為中心的的仿真 這類仿真真，包括括設(shè)計過過程的仿仿真和制制造過程程的仿真真。產(chǎn)品品的開發(fā)發(fā)大致包包括設(shè)計計和制造造兩個階階段。在在設(shè)計階階段，產(chǎn)產(chǎn)品的性性能和成成本就基基本上確確定了，而正是是因為設(shè)設(shè)計階段段的重要要性，以以及設(shè)計計過程中中多學(xué)科科協(xié)作和和反復(fù)設(shè)設(shè)計、試試驗帶來來的復(fù)雜雜性，設(shè)設(shè)計過程程的建模模和仿真真越來越越受到人人們的重重視。仿仿真的目目的在于于縮短周周期，降降低成本本。制造造過程是是仿真應(yīng)應(yīng)用的傳傳統(tǒng)方面面，制造造過程的的仿真必必須把產(chǎn)產(chǎn)品模型型和制造造系統(tǒng)模模型結(jié)合合起來加加以考慮慮，但它它不僅僅僅是兩者

35、者的簡單單相加，還需考考慮控制制策略、庫存能能力、負負載能力力等方面面的問題題。這三三個方面面的仿真真是相互互聯(lián)系、相互影影響的，有時在在內(nèi)容上上還會有有重疊。就仿真技技術(shù)在制制造業(yè)中中應(yīng)用的的發(fā)展脈脈絡(luò)來看看，總的的趨勢是是由局部部到全局局，由分分散到集集成，并并更加注注重可視視化技術(shù)術(shù)的應(yīng)用用及與用用戶之間間的交互互。仿真真的集成成化是統(tǒng)統(tǒng)一、全全面地考考慮產(chǎn)品品生命周周期中所所有因素素的需要要，也是是局部、單點仿仿真應(yīng)用用不斷發(fā)發(fā)展、綜綜合的結(jié)結(jié)果。幾幾乎每一一種制造造技術(shù)的的進步都都帶來了了相應(yīng)的的模型和和仿真應(yīng)應(yīng)用的發(fā)發(fā)展，而而仿真又又是以模模型為基基礎(chǔ)的9。44數(shù)數(shù)字化制制造技術(shù)術(shù)

36、的發(fā)展展歷程從整個制制造業(yè)的的發(fā)展歷歷程來看看，數(shù)字字化制造造技術(shù)的的出現(xiàn)、發(fā)展，有著其其必然性性。隨著著技術(shù)的的發(fā)展如如上所述述的CAAD/CCAM技技術(shù)的發(fā)發(fā)展、數(shù)數(shù)字化設(shè)設(shè)計技術(shù)術(shù)等的發(fā)展展以及企企業(yè)家追追求更高高的利潤潤空間，隨著社社會整個個生產(chǎn)力力水平的的提高，整個制制造行業(yè)業(yè)提出了了更高的的技術(shù)要要求：數(shù)數(shù)字化制制造技術(shù)術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)生產(chǎn)的的無人化化、無紙紙化等生生產(chǎn)。從從大的方方面看，大致可可以分為為以下三三個階段段。1）數(shù)字字制造裝裝備化。20世紀紀50年代代數(shù)控控機床的的出現(xiàn)開開辟了制制造裝備備的新紀紀元。隨隨著微型型計算機機的產(chǎn)生生和發(fā)展展。計算算機數(shù)控控的廣泛泛應(yīng)用數(shù)控機機床

37、得到到廣泛應(yīng)應(yīng)用和提提高。相相繼出現(xiàn)現(xiàn)的數(shù)控控三坐標標測量機機(CMMM)、工業(yè)機機器人和和數(shù)控機機床一起起成為重重要的數(shù)數(shù)字化加加工、測測量和操操作裝備備7。其本本質(zhì)是用用數(shù)字控控制代替替凸輪行行程控制制。實現(xiàn)現(xiàn)運動數(shù)數(shù)字化。數(shù)控技技術(shù)發(fā)展展的趨勢勢是提升升各種裝裝備性能能甚至使使其更新新?lián)Q代，即所謂謂的數(shù)字字制造裝裝備(簡稱數(shù)數(shù)字裝備備)。2）海量量信息處處理能力力的提高高。200世紀900年代，數(shù)字裝裝備的一一個重要要的發(fā)展展趨勢是是對海量量信息處處理能力力的提高高在數(shù)數(shù)字仿形形技術(shù)的的基礎(chǔ)上上，利用用H7994/ 9377-44/、EI、核核磁共振振等數(shù)字字測量設(shè)設(shè)備實現(xiàn)現(xiàn)零件幾幾何形

38、狀狀的數(shù)字字化然后后通過數(shù)數(shù)據(jù)預(yù)處處理、表表面建模模、實體體建模、后置處處理等過過程生成成STLL文件(或數(shù)控控代碼)，驅(qū)動動快速成成型機(或數(shù)控控機床)加工出出新零件件。伽馬馬刀、電電鏡一視視覺引導(dǎo)導(dǎo)的機器器人等數(shù)數(shù)字醫(yī)療療設(shè)備擴擴展了基基于視覺覺的數(shù)字字測量儀儀器的應(yīng)應(yīng)用范圍圍。實現(xiàn)現(xiàn)了人體體內(nèi)腔器器官的數(shù)數(shù)字化。數(shù)字裝裝備的另另一個重重要的發(fā)發(fā)展趨勢勢是加工工對象的的尺度變變化由由毫米、微米到到納米，陸續(xù)出出現(xiàn)了顯顯微數(shù)字字圖像處處理設(shè)備備、電子子制造裝裝備等精精密數(shù)字字制造裝裝備。在在技術(shù)方方面，數(shù)數(shù)字裝備備與數(shù)字字制造的的研究已已從單純純的制造造過程的的幾何量量(位移、多坐標標聯(lián)動位

39、位移、運運動形狀狀、微觀觀形狀等等)的數(shù)字字描述88，發(fā)展展到對制制造過程程的物理理量(溫度、流量場場、應(yīng)力力場、熱熱變形、密度、物質(zhì)材材料等)以及知知識、經(jīng)經(jīng)驗、信信息等的的數(shù)字描描述。系系統(tǒng)的形形式化、數(shù)字化化描述與與處理成成為當前前研究熱熱點，包包括海量量信息處處理微微納識別別和分辨辨率，物物理過程程仿真與與分析(包括有有限元方方法、三三角劃分分、復(fù)雜雜邊界物物理方程程求解等等)、網(wǎng)格格計算以以及物理理本質(zhì)的的探索等等。在220世紀紀90年代代中期通過并并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)與數(shù)控控技術(shù)的的結(jié)合，產(chǎn)生了了并聯(lián)機機床又又稱虛擬擬軸機床床，其應(yīng)應(yīng)用逐漸漸擴展到到虛擬軸軸坐標測測量機、六維力力傳感器器等精

40、密密測量平平臺設(shè)備備。但從從目前的的技術(shù)發(fā)發(fā)展來看看，并聯(lián)聯(lián)機床還還不能成成為數(shù)控控機床的的主流產(chǎn)產(chǎn)品。只只在輕工工、食品品加工以以及大型型天文望望遠鏡方方面等具具有一定定用武之之地。在在數(shù)字裝裝備的研研究方面面應(yīng)該擴擴大范圍圍要大大力發(fā)展展以電子子制造裝裝備、大大型醫(yī)療療裝備、精密科科學(xué)儀器器、精密密數(shù)控裝裝備等數(shù)數(shù)字裝備備為代表表的高技技術(shù)產(chǎn)業(yè)業(yè)所需裝裝備。3）虛擬擬制造階階段。作為現(xiàn)現(xiàn)代制造造裝備“靈魂”的數(shù)控控系統(tǒng)已已由NCC、CNCC時代進進入了PPCNC和NETTNC時代代其主主要目標標都是開開發(fā)具有有智能化化和柔性性化的新新一代開開放式數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)，將各各種新工工藝、新新技術(shù)、新

41、方法法集成于于控制系系統(tǒng)的基基礎(chǔ)平臺臺開發(fā)發(fā)先進制制造裝備備的支撐撐環(huán)境。數(shù)字化化制造技技術(shù)起源源于美國國，經(jīng)過過多年的的發(fā)展，現(xiàn)已進進入了基基于產(chǎn)品品數(shù)字樣樣機的虛虛擬制造造階段，并形成成了完備備的應(yīng)用用體系。波音公公司設(shè)計計的7777型大大型客機機是世界界上首架架以三維維無紙化化方式設(shè)設(shè)計出的的飛機，它的制制造成功功已經(jīng)成成為虛擬擬制造技技術(shù)從理理論研究究轉(zhuǎn)向?qū)崒嵱没牡囊粋€里里程碑。目前，美國、歐洲、日本等等國在新新產(chǎn)品研研制中，均全面面應(yīng)用了了以敏捷捷制造、精益制制造和虛虛擬制造造、復(fù)合合高效加加工、自自適應(yīng)控控制為代代表的先先進制造造技術(shù)，并大大大縮短了了產(chǎn)品的的制造周周期。目目前，

42、虛虛擬制造造技術(shù)已已經(jīng)用于于產(chǎn)品的的裝配和和加工過過程仿真真、產(chǎn)品品維修性性分析等等；自適適應(yīng)控制制技術(shù)在在數(shù)控加加工程序序的優(yōu)化化已得到到廣泛應(yīng)應(yīng)用。5數(shù)字化化制造的的關(guān)鍵技技術(shù)和核核心技術(shù)術(shù)在數(shù)字化化制造技技術(shù)的發(fā)發(fā)展過程程中，有有著其一一系列的的關(guān)鍵技技術(shù)和核核心技術(shù)術(shù)。主要要有如下下幾點12：1）關(guān)鍵鍵技術(shù)A、制造造過程的的建模與與仿真制造過程程的建模模與仿真真是在一一臺計算算機上用用解析或或數(shù)值的的方法表表達或建建模制造造過程。建模通通?；谟谥圃旃すに嚤旧砩淼奈锢砝砗突瘜W(xué)學(xué)知識，并為實實驗所驗驗證。目目前，仿仿真與建建模已成成為推進進制造過過程設(shè)計計、優(yōu)化化和控制制的有效效手段。B

43、、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化敏捷捷設(shè)計與與制造利用快速速發(fā)展的的網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)改改善企業(yè)業(yè)對市場場的響應(yīng)應(yīng)力。網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化敏敏捷設(shè)計計與制造造重點發(fā)發(fā)展領(lǐng)域域應(yīng)包括括：敏捷捷信息基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)。敏捷捷產(chǎn)品設(shè)設(shè)計技術(shù)術(shù)，敏捷捷工藝設(shè)設(shè)計技術(shù)術(shù)?；谟诰W(wǎng)絡(luò)的的研究開開發(fā)，敏敏捷生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)110。C、虛擬擬產(chǎn)品開開發(fā)虛擬產(chǎn)品品開發(fā)有有四個核核心要素素：數(shù)字字化產(chǎn)品品和過程程模型、產(chǎn)品信信息管理理、高性性能計算算與通訊訊和組織織、管理理的改變變。2）核心心技術(shù)A、計算算機輔助助工業(yè)設(shè)設(shè)計(CCAIDD)。計算機輔輔助工業(yè)業(yè)設(shè)計是是指以計計算機技技術(shù)為輔輔助手段段進行產(chǎn)產(chǎn)品的藝藝術(shù)化工工業(yè)設(shè)計計，主要要是指對對批量生生產(chǎn)的工工業(yè)產(chǎn)

44、品品的材料料、外型型、色彩彩、結(jié)構(gòu)構(gòu)、表面面加工等等方面的的設(shè)計工工作。CCAIDD的一般般過程有有市場調(diào)調(diào)查、產(chǎn)產(chǎn)品概念念草圖設(shè)設(shè)計、彩彩色效果果圖設(shè)計計、三維維效果圖圖設(shè)計、三維造造型設(shè)計計、產(chǎn)品品零件圖圖和技術(shù)術(shù)要求說說明等。所用到到的主要要工具包包括：AAliaas、CorrelDDraww、3DMMAX、ProoCDRRS等。B、計算算機輔助助設(shè)計與與制造(CADDCAMM)。計算機輔輔助設(shè)計計與計算算機輔助助制造已已密不可可分，在在許多領(lǐng)領(lǐng)域尤其其是模具具業(yè)，由由于其單單件或小小批量加加工的特特點采采用CAADCAMM技術(shù)進進行生產(chǎn)產(chǎn)的優(yōu)勢勢非常明明顯。CCADCAMM主要是是指采

45、用用先進的的計算機機軟硬件件手段進進行產(chǎn)品品三維造造型、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計、裝配配仿真、加工仿仿真、數(shù)數(shù)控加工工編程等等，其中中產(chǎn)品的的三維造造型是基基礎(chǔ)，從從CADD三維模模型到數(shù)數(shù)控加工工程序的的生成通通常不需需人工干干預(yù)，可可由CAAM軟件件自動產(chǎn)產(chǎn)生。產(chǎn)產(chǎn)品的三三維造型型設(shè)計通通常有正正向設(shè)計計和逆向向設(shè)計兩兩種。正正向設(shè)計計是指通通過工程程師對待待開發(fā)產(chǎn)產(chǎn)品概念念的理解解來進行行產(chǎn)品的的設(shè)計即由概概念到圖圖紙或數(shù)數(shù)字模型型的過程程。逆向向工程則則是從已已有產(chǎn)品品或?qū)嵨镂锬Ｐ统龀霭l(fā)。反反求產(chǎn)品品原始設(shè)設(shè)計參數(shù)數(shù)并在在此基礎(chǔ)礎(chǔ)上進行行產(chǎn)品的的設(shè)計開開發(fā)。正正向設(shè)計計講究的的是創(chuàng)意意。通常常開發(fā)

46、周周期較長長；逆向向設(shè)計則則較快，可實現(xiàn)現(xiàn)一般正正向設(shè)計計無法實實現(xiàn)的產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計計，有時時只是對對成功產(chǎn)產(chǎn)品的復(fù)復(fù)制。開開發(fā)成本本一般較較低。目目前最常常用的CCAD，CAMM設(shè)計工工具有：UG、ProoE、CATTIA、Powwer-ShaapePowwerMMilll等。其中中UG、Proo /EE應(yīng)用較較普遍,而CATTIA在在航空、汽車工工業(yè)領(lǐng)域域的應(yīng)用用近年來來呈上升升趨勢。對逆向向設(shè)計而而言,如果測測量手段段為簡單單的手工工測量或或通用三三坐標測測量機(CMMM) ,所得數(shù)數(shù)據(jù)較少少(一般少少于一萬萬點) ,可使使用UGG、Proo /EE或CATTIA進進行處理理并生成成最終三三

47、線數(shù)模模;如果采采用的測測量工具具為激光光掃描,因數(shù)據(jù)據(jù)量非常常大(一般有有1000萬點以以上) ,需要要大數(shù)據(jù)據(jù)(點云)處理軟軟件如CCopyyCADD、Geoomaggic、Surrfaccer等等,來對數(shù)數(shù)據(jù)進行行處理,其輸出出為可被被通用CCAD /CAAM軟件件所接受的SSTL、IGEES、DXFF等。C、快速速成型。采用激光光等技術(shù)術(shù)將樹酯酯、ABBS、PC等材材料按產(chǎn)產(chǎn)品的三三維造型型(S111格式式)進行快快速燒結(jié)結(jié)并成型型。這種種成型技技術(shù)可以以不必制制造模具具就做出出完整的的樣機不僅可可大大加加速了新新產(chǎn)品的的開發(fā)進進度。還還可節(jié)約約大量成成本。D、三坐坐標測量量及計算算機

48、輔助助檢測(CMMMCAII)。產(chǎn)品逆向向設(shè)計最最根本的的就是對對樣件的的三維測測量或三三維數(shù)字字化。計計算機輔輔助檢測測(CAAI或CAVV)是最最近幾年年才廣泛泛應(yīng)用的的，尤其其是在歐歐美發(fā)達達國家三維掃掃描測量量的一半半以上的的應(yīng)用為為產(chǎn)品的的快速檢檢測。即即比較產(chǎn)產(chǎn)品與設(shè)設(shè)計間的的誤差，從而找找到改進進產(chǎn)品制制造工藝藝或設(shè)計計方案的的方法。除了傳傳統(tǒng)的手手工測量量外，常常見的數(shù)數(shù)字化方方法包括括三坐標標測量機機測量、光柵掃掃描、以以及最新新的三維維激光掃掃描等多多種。三三坐標測測量機測測量的主主要工具具是三坐坐標測量量機(CCMM)，是目目前使用用最廣泛泛的高精精度測量量手段122。主要要有龍門門式、立立柱式、機器臂臂式等幾幾種。6數(shù)字化化制造技技術(shù)的未未來發(fā)展展展望隨著計算算機和網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)的發(fā)展展，使得得基于多多媒體計計算機系系統(tǒng)和通通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的數(shù)字字化制造造技術(shù)為為現(xiàn)代制制造系統(tǒng)統(tǒng)的并行行作業(yè)、分布式式運行、虛擬協(xié)協(xié)作、遠遠程操作作與監(jiān)視視等提供供了可能能。數(shù)字字化制造造技術(shù)與與產(chǎn)品的的發(fā)展趨趨勢如下下13：1制造信信息的數(shù)數(shù)字化制造信息息的數(shù)字字化將實實現(xiàn)C A DD/C A PP P / CC A M / C A EE的一體體化，使使產(chǎn)品向向無圖樣樣制造方方向發(fā)展展，如產(chǎn)產(chǎn)品C A DD數(shù)據(jù)經(jīng)經(jīng)過校核核，直接接傳送給給數(shù)控機機床完成成加工就就