数字化设计与制造

由天下分享时间：2025/1/22 21:42:48 加入收藏我要投稿点赞

一、什么是数字化设计制造技术

术语性定义：在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、

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。

通俗地说：数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。计算机技术的发展，使人类第一次可以利用极为简洁的“0”和“1”编码技术，来实现对一切声音、文字、图像和数据的编码、解码。各类信息的采集、处理、贮存和传输实现了标准化和高速处理。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势，其内涵包括三个层面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制为中心的数字化制造技术、以管理为中心的数字化制造技术。

二、数字化制造技术的未来发展方向

1.数字化设计与制造技术的发展

先进制造技术发展的总趋势可归纳为：精密化、柔性化、网络化、虚拟化、数字化、智能化、清洁化、集成化及管理创新等。而数字化设计与制造技术是先进制造技术的基础。随着计算机技术的不断提高，Internet网络技术的普及应用，以及用户的不同需求，CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM(C4P)等技术本身也在不断发展，集成技术也在向前推进，其发展趋势主要有以下几个方向。

一是利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM(C4P)集成技术，实现产品全数字化设计与制造。

在CAD/CAM应用过程中，利用产品数据管理PDM技术实现并行工程，可以极大地提高产品开发的效率和质量。企业通过PDM可以进行产品功能配置，利用系列件、标准件、借用件、外购件以减少重复设计。在PDM环境下进行产品设计和制造，通过CAD/CAE/CAPP/CAM等模块的集成，实现产品无图纸设计和全数字化制造。

二是CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与企业资源计划、供应链管理、客户关系管理相结合，形成制造企业信息化的总体构架。

CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术主要用于实现产品的设计、工艺和制造过程及其管理的数字化；企业资源计划ERP是以实现企业产、供、销、人、财、物的管理为目标；供应链管理SCM用于实现企业内部与上游企业之间的物流管理；客户关系管理CRM可以帮助企业建立、挖掘和改善与客户之间的关系。上述技术的集成，可以整合企业的管理，建立从企业的供应决策到企业内部技术、工艺、制造和管理部门，再到用户之间的信息集成，实现企业与外界的信息流、物流和资金流的顺畅传递，从而有效地提高企业的市场反应速度和产品开发速度，确保企业在竞争中取得优势。

三是虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化，将成为数字化设计与制造技术发展的重要方向。

虚拟设计、虚拟制造技术以计算机支持的仿真技术为前提，形成虚拟的环境、虚拟设计与制造过程、虚拟的产品、虚拟的企业，从而大大缩短产品开发周期，提高产品设计开发的一次成功率。特别是网络技术的高速发展，企业通过国际互联网、局域网和内部网，组建动态联盟企业，进行异地设计、异地制造，然后在最接近用户的生产基地制造成产品。

四是以提高对市场快速反应能力为目标的制造技术将得到超速发展和应用。瞬息万变的市场促使交货期成为竞争力诸多因素中的首要因素。为此，许多与此有关的新观念、新技术在21世纪将得到迅速的发展和应用。其中有代表性的是：并行工程技术、模块化设计技术、快速原型成形技术、快速资源重组技术、大规模远程定制技术、客户化生产方式等。

五是制造工艺、设备和工厂的柔性可重构性将成为企业装备的显著特点。先进的制造工艺、智能化软件和柔性的自动化设备、柔性的发展战略构成未来企业竞争的软、硬件资源；个性化需求和不确定的市场环境，要求克服设备资源沉淀造成的成本升高风险，制造资源的柔性和可重构性将成为21世纪企业装备的显著特点。将数字化技术用于制造过程，可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性，从而提高产品生产过程的质量和效率，增强工业产品的市场竞争力。

现代产品开发设计要求有效地组织多学科的产品开发队伍，充分利用各种计算机辅助技术和工具并充分考虑产品设计开发的全过程，从而缩短产品开发周期，降低成本，提高产品质量，生产出满足用户需要的产品。 2．国内外现状

目前在工业发达国家，数字化制造技术与产品已经成为提高企业和产品竞争力的重要手段。近半个世纪，特别是近30年来，随着信息技术的迅速发展，信息技术与制造技术相融合，使制造日益走向数字化，制造技术发展日益加快。在发达国家的大型企业中，已开始实现无图纸生产，广泛使用CAD／CAM，实现100％数字化设计。制造过程技术在快速成型、并联机构机床、机器人化机床、多功能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机、软件补偿精度等单元技术方面先后有所突破，为数字化制造技术向纵深发展创造了条件。数字化制造技术在我国有了一定发展，如数控技术、制造信息支持系统以及CAD／CAM／CAPP／CAE／NET为主体的技术等在我国已有不同程度的发展。CAD技术在“九五”期间，特别是实施“CAD应用工程”后，我国大量的骨干企业都不同程度地采用了CAD技术，使我国的设计自动化水平产生了质的飞跃。 MRPII和ERP已在国内企业中得到部分应用，并取得一定的效果；制造业基础技术信息支持系统以机械工业共性技术数据库作为信息资源，目前已提供单机使用服务。随着计算机网络技术和信息技术的发展，该数据库的应用将步入网络化、集成化，其功能也将从数据查询进一步上升为决策支持；现场总线技术，我国制造企业车间生产过程自动化与工业发达国家的差距很大，这是我国制造企业面临的严重问题。在数控技术方面我国“八五”开发了具有自主版权的四种数控系统，在数控机床设计与制造中，已开始采用模块化技术，对数控切削加工中的工艺参数、工具系统的优化控制都进行过研究，为发展智能化控制奠定了基础。在我国有些数字化产品已应用于生产生活等各个领域，如数字化显示仪表、数字化断层分析仪、CT等。 3．国内研究基础我国在数字化制造技术和产品方面有一定的基础，CAD和数控装备是数字化制造的上下游基础技术，对于数控装备，我国已有40年研究、开发和应用的历史，数控机床拥有率目前已达3％；在CAD技术方面，我国工程设计单位CAD普及率已达到80％，

机械行业骨干CAD普及率已达到30％；Chinanet网络已于1994年在我国建成。全国40多万个制造企业在走向市场、参与竞争的过程中，对数字化制造技术的需求日益迫切。我国已有研究所、企业开发数字化产品，有的数字化产品已走向市场，这些都为数字化制造技术和产品在我国的进一步发展奠定了基础。

特点如下：

1. 利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技术，实现产品全数字化设计与制造

在CAD/CAM应用过程中，利用产品数据管理PDM技术实现并行工程，可以极大地提高产品开发的效率和质量，企业通过PDM可以进行产品功能配置，利用系列件、标准件、借用件、外购件以减少重复设计，在PDM环境下进行产品设计和制造，通过CAD/CAE/CAPP/CAM等模块德集成，实现产品无图纸设计和全数字化制造；

2. CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与企业资源计划、供应链管理、客户关系管理相结合，形成制造企业信息化的总体构架

3. 虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化，将成为数字化设计与制造技术发展的重要方向

4. 以提高对市场快速反应能力为目标的制造技术将得到超速发展和应用

瞬息万变的市场促使交货期成为竞争力诸多因素中的首要因素。为此，许多与此有关的新观念、新技术在21世纪将得到迅速的发展和应用。其中有代表性的是：并行工程技术、模块化设计技术、快速原型成形技术、快速资源重组技术、大规模远程定制技术、客户化生产方式等；

5. 制造工艺、设备和工厂的柔性、可重构性将成为企业装备的显著特点

先进的制造工艺、智能化软件和柔性的自动化设备、柔性的发展战略构成未来企业竞争的软、硬件资源；个性化需求和不确定的市场环境，要求克服设备资源沉淀造成的成本升高风险，制造资源的柔性和可重构性将成为21世纪企业装备的显著特点。将数字化技术用于制造过程，可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性，从而提高产品生产过程的质量和效率，增强工业产品的市场竞争力。

数字化设计与制造及国外发展现状

班级：机电姓名：学号：07-1班 **

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