数字化控制与制造技术范文1
关键词：数字化监控系统
现在一般所说的数字化监控系统，是指监控系统的输入、控制、显示、存储这四大部分均采用数字化图像压缩处理技术。它的另一特点是经过数字化处理的图像，可利用现有的网络技术，将现场图像传输到远端监控中心。可以说数字化监控系统的两大技术核心就是图像压缩存储技术和网络传输技术，围绕这两种技术在监控系统中的应用，就是数字化监控发展的历程。
数字监控产品在中国的发展过程
回顾中国国内监控系统的数字化发展过程，期间划分下述几个阶段：
第一阶段为九十年代前期：当时的监控系统一般采用国外的进口矩阵控制主机，为了适应当时计算机普及化的需求，监控公司纷纷开发利用计算机对矩阵主机进行系统控制的软件，实现电脑对监控系统图像切换、音频切换、报警处理、图像抓拍等多媒体控制。此时的计算机多媒体监控实际上仅仅作为监控系统的一个辅助控制键盘使用，可以说是中国数字化监控开始的雏形。
中国的监控产品国产化进程也是在此时期起步，众多的监控公司开始生产或仿制与国外公司兼容的矩阵主机、解码器、多媒体控制系统、云台外设等监控产品。其特点是以传统电子制造业为基础的小规模的产业化。
第二阶段是九十年代中、后期：在这一时期是图像处理技术、计算机技术、网络技术飞速发展的时期。中国国内公司在完成矩阵主机、解码器、多媒体控制系统、云台等外部设备产业化生产后，发现台湾地区和国外监控公司开始将他们基于传统电子制造业的监控生产线转移到中国进行生产，这些产品包括摄像机、监视器、图像处理器、磁带录像机、报警探测器、报警主机等监控产品，上述发展过程只是九十年代国外电子产品制造商大规模进入中国市场的一个普遍现象，它完成了大多数监控产品国产化过程。中国国内公司可以以更低的价格购买到中国制造的松下的摄像机、三洋的录像机、迪信的报警探测器，促进了监控系统的在中国的普及应用。
但是，国外监控产品制造商大量进入中国，短期内限制了中国监控企业由小规模电子产品企业向大规模生产企业发展的进程，并迫使他们面临更大的竞争压力。中国国内企业开始把眼光投向一个新的领域，利用图像压缩技术和网络技术开发新的监控产品，其产品特点是利用成熟的计算机技术、图像压缩存储技术和网络技术，利用计算机产业标准化生产的便利条件，无须投入大量开发、研制和模具生产资金，便可快速生产制造产品并投放市场。这种生产模式完全有别于传统的电子加工制造业，成为中国国内监控企业难得的市场机遇。
这一阶段，国外已经开始数字化监控进程，最先被引进国内的数字监控产品是美国和以色列生产的电话线传输和网络传输产品，图像压缩标准采用 MJPEG，系统具有简单的数字化监控与网络监控的许多功能，并且还有一项令整个监控业感到新奇的功能棗数字录像功能。由于数字监控设备刚刚引入监控行业，其极高的高科技附加值立刻吸引了众多监控公司投入其中，纷纷开发出基于计算机结构的数字化监控主机，该系统将矩阵切换器，图像分割器、硬盘录像机集成在一台计算机平台上，形成了具有中国特色的监控主机产品，并发展成产业趋势。
由于受到价格的影响以及硬盘容量的限制，这一时期发展的数字监控系统和数字录像系统还不能够在与模拟设备的竞争中取得优势。
第三个阶段是2000年以后：随着图像压缩技术的进步，特别是 MPEG-I、MPEG-II图像压缩芯片的大量推广应用，2000年至今，数字监控产品进入了一个快速发展时期，产品也由原来的数字监控录像主机发展到网络摄像机、网络传输设备、电话传输设备、专业数字硬盘录像机等多种产品。
由于中国监控市场的特殊性，国外的数字监控产品这期间虽然频繁亮相中国市场，但确没能象他们的模拟产品一样大举进入中国市场，这些外国的产品为中国市场带来了数字化监控、网络化监控的理念和技术发展方向。而国产化的数字监控产品，伴随着中国计算机市场的迅猛发展，开始引领中国的数字监控市场的潮流，他们的产品技术上与国外几乎相同（使用几乎相同的计算机和芯片），功能上更能体现中国安防的特殊需求，价格上比国外品牌更具竞争优势。
2000年以后，伴随着中国国内监控系统数字化、网络化需求日益增大，数字硬盘录像设备开始取代传统模拟录像设备，数字监控产品市场份额的不断增长，使许多传统的IT企业、网络企业、家电企业纷纷看好这一市场，投入资金、人力、开发数字监控产品，数字监控市场呈现空前繁荣的景象。
社会的进步与发展促进了人们对安保行业需求的持续增长，上世纪末国际电子产品制造业向国内市场的大规模转移，包括众多知名品牌的国外监控厂商，也纷纷在国内投资设厂，为中国安防监控市场带来了新的经营理念和新的产品技术，促进了国内许多监控企业由贸易、系统集成型公司，开始转向技术开发、产品设计制造领域，使过去一贯依赖进口产品的监控行业，开始了全面国产化进程。数字化监控市场的快速发展和市场容量的快速增长，也使原来从事IT行业、家电行业的企业纷纷涉足其中，打乱了原来监控行业半封闭的状态，加速了监控市场的竞争与分化。
经过这几年的发展，中国国内诞生了一批新兴的数字化监控产品生产企业，特别是以数字化安防产品的代表 DVR（数字硬盘录像机）生产企业为代表的厂家迅速崛起，使原有的监控市场发生了根本性的变化，传统监控企业如松下、SANYO、SONY 产品在市场中的份额不断缩减，民族品牌的数字化监控产品逐步占据市场。根据中国国内数字化监控产品企业的研发、生产、销售的能力，现阶段可划分三种不同的企业类型。
第一种类型的企业是利用国外芯片和技术，开发自己的专业数字化监控产品，这样的企业一般拥有自己稳定的研发队伍，具有主板和相关板卡设计制造能力，有一定规模的生产检测能力，有确保产品稳定可靠的质量保证体系。产品功能、技术指标围绕数字化监控需求专业开发制造，产品在市场上具有良好的品牌信誉和知名度。
第二种类型企业是具有开发或生产图像压缩板卡和主板能力的公司，公司本身并不生产数字化监控产品，他们生产的图像处理板卡的目的是要使产品应用到不同的行业，如影视、视频会议、网络视频点播、家电、娱乐、监控等。他们的产品被监控公司、IT企业用来组装自己的数字监控产品。严格的来讲，这类企业不应该划分到监控行业来。
第三种类型企业为数众多，本身不具备主板或板卡等核心技术的开发和研制能力，一般利用其他企业生产的板卡，加上自己的应用软件，开发自己的数字监控产品。这类企业一般均以PC架构的数字监控录像主机为自己的主要产品，少数企业则购买其他企业的嵌入式主板生产自己的录像机。
真正处于第一种类型，甚至第二类型的监控企业在中国国内并不太多，这与这两类企业需要大的技术研发投入以及规模化生产有关系，目前大多数企业还是处于第三类企业的起步阶段，但他们是推动数字化监控产品应用的主力军。
中国数字化监控产品的用户，对产品功能和技术需求的多样化，对技术服务要求的依赖性，形成了目前特殊的市场环境，客观上起到保护民族产业的作用。数字化监控产品特别是 DVR产品，目前没能像其他模拟监控产品一样制定强制的技术标准，也造成国外公司不敢大规模投入中国市场，中国国内公司鱼龙混杂的局面。
中国数字化监控产品的制造商可以自豪地说，目前开发的数字监控产品与国外产品在技术上处于同一个水平上，而且在制造上，更加具有产业优势。
但不可否认的是，中国的数字化产品生产企业在技术上几乎完全依赖国外的技术发展。与家电企业在VCD、DVD上所面临的问题一样，中国的数字化监控企业还不能够独立开发专业硬件平台，不能够生产专业芯片，也面临着资金投入不足，无法掌握核心芯片和嵌入式主板开发的关键技术，企业的技术创新能力较差。而台湾和邻国韩国在这方面，强于中国国内企业，他们的企业可以开发出各类图像压缩芯片，提供各类板卡级解决方案。因此在近期内中国国内的企业只能利用国外公司技术成果，开发数字化监控产品。
有实力数字化监控企业今后发展的方向是自主研发专业的图像压缩主板和板卡，特别是开发适应监控产业需求的专业图像处理IC，掌握产品核心技术，并尽可能利用中国制造业的优势，打造民族品牌。
数字化监控产品，特别是DVR产品在今后的发展体现在以下三个方面的竞争上：
压缩芯片竞争：目前国外已有很多公司投入资金，开发多路的MPEG-II、MPEG-4 压缩芯片，并提供相应的整体方案解决平台，中国国内也有公司在研制基于小波的图像压缩芯片，这些芯片的研制成功，将直接影响今后数字化监控产品的发展方向，但这类芯片应用在监控行业，还需要经过芯片厂家与中国国内监控厂商的共同努力；
PC平台产品与嵌入式产品竞争：短期内PC平台产品和嵌入式还会在市场上共存，但由于嵌入式产品特有的优势，能满足监控业对稳定性、可靠性、易用性的需求，特别是多路嵌入式产品稳定上市后，嵌入式产品会逐步侵占PC平台产品的市场。而PC平台产品会逐步回到它传统的优势中棗担任监控系统管理主机的任务；
标准图像压缩技术与特殊算法之间的竞争：使用标准压缩算法与自主开发改进的标准算法开发产品，也是今后产品发展的两个不同方向，自有算法虽可根据监控需求特殊开发，可以节省存储空间和提高图像效果，但开发周期长，如果不能形成批量的芯片生产，就很难在市场上取得优势。
结语
今后中国的数字化监控产品在技术上将会向两个方向发展，第一个方向是高清晰度，对图像质量的追求，始终是人们努力的方向，更是监控业内在的要求，因此随着存储设备容量的不断增大，价格不断降低，新的存储技术的发展，采用 MPEG-II和其他高画质图像标准的产品将投入市场，成为数字化监控的重要产品。
数字化控制与制造技术范文2
关键词：数字化设计；压力容器；制造技术；应用；自动化
分类号：TP307
压力容器在加工制造业中广为应用，不论是在能源化工、军工生产、还是科研工作中都会利用到压力容器。这是因为压力容器属于一种特殊盛装容器，主要服务于能源气体或液体等，发挥承装、贮运、密封等实用性作用，对制造生产业的生产加工有着极为重要的现实意义。特别是在如今的准入市场机制下，企业竞争手段也更为多元化，所以掌握先进的生产科技才是促进企业竞争力提高的根本途径。数字化与制造技术应用强调的是利用先进的计算机信息化、电子集成技术、辅助制造技术等来实现设备。工艺等的自动化生产过程，其中包括对制造工艺的改进、自动化设备的运用、智能软件平台的优化设计等。同样，金属压力容器中在应用数字化设计与制造技术手段后，也不再是单纯的能源介质盛装容器，更是促进加工制造企业等提高核心竞争力的一种有力标志。
一、数字化制造的科技内涵
数字化设计与制造技术杂糅到一起则可称为数字化制造技术，强调的是通过计算机辅助设计手段，即CAD、CAM、CAPP、CAE等计算机电子科技手段的应用来实现数字化设计。其中，CAD属于机械制造行业中非常冠以使用的制图软件设计辅助产品；CAPP主要针对于工艺生产进行辅助设计，具有较高的逻辑性；CAM属于计算机辅助制造系统，用于生产加工时的一些指令发出，从而能够高效控制车床完成锐、钻、绞等多道工序，系统实用性强大。CAE属于计算机数据辅助分析的求解系统，比如通过该技术应用可以分析复杂的产品结构强度、动力响应、强塑性等指标参数。由此可见，数字化设计属于计算机辅助技术的综合设计运用，其科技内涵完全体现能够有利于企业加快产品的开发过程，包括企业在创新设计、数据分析评估、工艺制造开发等方面也能进一步实现技术成果应用突破。
同时，在数字化制造技术的充分支持下，许多生产加工制造业不仅在技术工艺加工生产方面获得了重要突破，同时在经济效益上也屡获收获。例如，我国印刷加工制造业的印前部门已经全面实现了数字化，同时这种发展趋势也在逐渐渗透到印后加工环节中；再如测绘行业，以数字化技术应用为主的“3s”技术也广为应用在土地勘测、工程测绘等工作中，应用前景广阔。
二、当前压力容器制造业主要发展现状
压力容器盛装的能源种类多以高温、高压、毒性或易燃爆等介质为主。为了控制高危事故发生，确保生产安全，压力容器在设计及制造技术应用方面也有着较多的行业控制标准与要求。特别是在制造环节中，其中某一道加工制造工序稍有差池，轻则造成材料报销，使产品组件组装失败，重则可能影响与压力容器相关的生产作业搁浅。现阶段，国内压力容器生产企业组织机构的工艺水准并不处在同一水平线上，有些企业由于技术条件相对落后，基于生产指标要求也在使用着传统制造工艺，故而也就形成了增时减效、费时费力的技术落后局面。虽然，现阶段在设计压力容器方面采用了AutoCAD、ANSYS等平台软件，有效降低了设计工作的作业强度，但在制造技术攻坚方面，我国许多企业采用的是机床操控，加工精细程度和国外相比相对滞后，国外在数控技术操作组装构件、焊接等作业进行时的自动化程度较高，而我国CAPP系统理论研究虽然趋于成熟，但碍于经济经费及现有技术改造的约束条件存在，也并未能在金属压力容器的数字化制造技术应用上实现充分的自动化过渡。
三、数字化在压力容器设计中的应用
压力容器具有的化工能源应用特性决定了其生产加工的难度。如果从产品研发设计角度去看待其数字化设计应用，则需要利用计算技术辅助设计CAD等软件平台，同时还需要配套应用建模等分析方法，从而才能使之设计层次与之提升。目前，现阶段应用设计平台相对可靠的有AutoCAD、Solidworks等制图软件平台，能够有效保障设计效率提升。但如此设计辅助手段还称不上准备充分，即最为关键的是能够使之与生产加工达到紧密衔接。
在如今多数压力容器生产厂商中应用数字化制造技术，首先需要建立可靠的PDM平台，然后配套应用计算机辅助设计手段，包括数控技术等完成车间加工的一条龙生产才能进一步保证产品设计与加工出来的高端质量。如此一来，企业必须从产品规划、品牌概念、设计理念、数字化建模、虚拟样机仿真试验等工作下功夫，包括对数控车间加工到产品形成的整个过程的质量监控，以确保压力容器在设计、加工、成品运营时都能渗透重要的数字化制造技术。这一过程期间，PDM始终贯穿于产品的整个研发到运营的全过程，和计算机辅助设计平台应用下的CAD、CAPP等关系密切，可有效作用于产品的数字化生产进程与加工成果。此外，在压力容器产品设计建模阶段，也应当建立一种可以展现产品全寿命周期数据的产品模型。此时，则需要考虑产品数据交换、数据集成、功能集成等，以做好软件平台应用的接口自动化，强化客户端与服务器间的信息资源控制等，从而才能搭建有力的网络辅助设计平台，指导于压力容器产品的实践加工。
结 语：
数字化制造技术背景下，化工能源、加工制造业、军工等重工行业生产都必须要实现自动化与数字化，这是社会科技发展与市场经济增长的形势要求。同样，压力容器生产制造业则需要深刻研究配套的数字化设计与制造技术，从而才能随着CAD、CAE等数字化手段的运用，有效指导于产品生产与加工，最终使得市场竞争力迅速提高，实现经济价值和社会效益的关键突破。
参考文献：
[1]向雄方.铸造模具的数字化设计与制造[J].铸造技术.2012（06）.
数字化控制与制造技术范文3
【关键词】数字化工厂工艺规划仿真优化
中图分类号：S220文献标识码： A
1引言
围绕激烈的市场竞争，制造企业已经意识到他们正面临着巨大的时间、成本、质量、产品差异化等压力。如何快速适应市场的变化，实现从“以产定销”到“按订单生产”模式转变？数字化工厂提供了较为理想的解决方案。
2 数字化工厂概述
数字化工厂是BIM(建筑信息模型)技术、现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。
2.1数字化工厂
2.1.1数字化工厂的概念
数字化工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、优化和重组的新的生产组织方式。它是在设计建造阶段，建立全面、详实的信息，包括材料、工艺、设备运行管理等全生命周期的信息档案数据库，利用BIM(建筑信息模型)技术指导建筑物、构筑物及设备的科学使用和维护，为信息化、标准化管理提供数据基础平台，加上CAD、EEP、MEP等应用管理系统，实现工厂控制系统内部数字化信息的有效传递，既链接了生产过程的各个环节，又与企业经营管理相互联系，进而把整个企业数字化的资金信息、物流信息、生产装置状态信息、生产效率信息、生产能力信息、市场信息、采购信息以及企业所必须的控制目标都实时、准确、全面、系统地提供给决策者和管理者，帮助企业决策者和管理者提高决策的实时性和准确性以及管理者的效率，从而实现管理和控制数字化、一体化的目标。
2.1.2数字化工厂的优势
数字化工厂利用其工厂布局、工艺规划和仿真优化等功能手段，改变了传统工业生产的理念，给现代化工业带来了新的技术革命，其优势作用较为明显。
预规划和灵活性生产：利用数字化工厂技术，整个企业在设计之初就可以对工厂布局、产品生产水平与能力等进行预规划，帮助企业进行评估与检验。同时，数字化工厂技术的应用使得工厂设计不再是各部门单一地流水作业，各部门成为一个紧密联系的有机整体，有助于工厂建设过程中的灵活协调与并行处理。此外，在工厂生产过程中能够最大程度地关联产业链上的各节点，增强生产、物流、管理过程中的灵活性和自动化水平。
缩短产品上市时间、提高产品竞争力：数字化工厂能够根据市场需求的变化，快速、方便地对新产品进行虚拟化仿真设计，加快了新产品设计成形的进度。同时，通过对新产品的生产工艺、生产过程进行模拟仿真与优化，保证了新产品生产过程的顺利性与产品质量的可靠性，加快了产品的上市时间，在企业间的竞争中占得先机。
节约资源、降低成本、提高资金效益：通过数字化工厂技术方便地进行产品的虚拟设计与验证，最大程度地降低了物理原型的生产与更改，从而有效地减少资源浪费、降低产品开发成本。同时，充分利用现有的数据资料（客户需求、生产原料、设备状况等）进行生产仿真与预测，对生产过程进行预先判断与决策，从而提高生产收益与资金使用效益。
提升产品质量水平：利用数字化工厂技术，能够对产品设计、产品原料、生产过程等进行严格把关与统筹安排，降低设计与生产制造之间的不确定性，从而提高产品数据的统一性，方便地进行质量规划，提升质量水平。
2.2数字化工厂的差异性
“数字化工厂”贯穿整个工艺设计、规划、验证、直至车间生产工艺整个制造过程，在实施过程需要注意系统集成方面的问题，“数字化工厂”不是一个独立的系统，规划时，需要与设计部门的CAD/PDM系统进行数据交换，并对设计产品进行可制造性验证（工艺评审），同时，所有规划还需要考虑工厂资源情况。所以，“数字化工厂”与设计系统CAD/PDM和企业资源管理系统ERP的集成是必须的。同时，“数字化工厂”还有必要把企业已有的规划“知识”（如工时卡、焊接规范等）集成起来，整个集成的底部是PLM构架。
同时，类似于PDM系统和ERP系统，每个企业都有自己的流程和规范，考虑到很多人都在一个环境中协同工作（工艺工程师、设计工程师、零件和工具制造者、外包商、供应商以及生产工程师等），随时会创建大量的数据，所以，“数字化工厂”规划系统也存在客户化定制的要求，如操作界面、流程规范、输出等，主要是便于使用和存取等。
3 数字化工厂的实现与应用
数字化工厂以突出的功能优点，在工业生产，尤其是制造业生产中具有广泛的应用，但其实现过程也涉及多种关键技术。
3.1数字化工厂的关键技术
数字化工厂涉及的关键技术主要有：数字化建模技术、虚拟现实技术、优化仿真技术、应用生产技术。
数字化建模技术：数字化工厂是建立在数字化模型基础上的虚拟仿真系统，输入数字化工厂的各种制造资源、工艺数据、CAD数据等要求建立离散化数学模型，才能在数字化工厂软件系统内进行各种数字仿真与分析。数字化模型的准确性关系到对实际系统真实反映的精度，对于后续的产品设计、工艺设计以及生产过程的模拟仿真具有较大的影响。因此，数字化建模技术作为数字化工厂的技术基础，其作用十分关键
虚拟现实技术：虚拟现实技术能够提供一种具有沉浸性、交互性和构想性的多维信息空间，方便实现人机交互，使用户能身临其境地感受开发的产品，具有很好地直观性，在数字化工厂中具有广泛的应用前景。虚拟技术的实现水平，很大程度上影响着数字化工厂系统的可操作性，同时也影响着用户对产品设计以及生产过程判断的正确性。
优化仿真技术：优化仿真技术是数字化工厂的价值所在，根据建立的数字化模型与仿真系统给出的仿真结果及其各种预测数据，分析虚拟生产过程中的可能存在的各种问题和潜在的优化方案等，进而优化生产过程、提高生产的可靠性与产品质量，最终提高企业的效益。由此可见，优化仿真技术水平对于能否最大限度地发挥企业效益、提升企业竞争力具有十分重要的作用，其优化技术的自动化、智能化水平尤为关键。
应用生产技术：数字化工厂通过建模仿真提供一整套较为完善的产品设计、工艺开发与生产流程，但是作为生产自动化的需要，数字化工厂系统要求能够提供各种可以直接应用于实际生产的设备控制程序以及各种是生产需要的工序、报表文件等。各种友好、优良的应用接口，能够加快数字化设计向实际生产应用的转化进程。
3.2常见数字化工厂软件
由于数字化工厂技术在工业生产过程中的优越性，各知名企业竞相开发各种数字化工厂软件，其中较为常见、应用最为广泛的数字化工厂软件主要有eM-Power和Demia等。
eM-Power是由美国的Tecnomatix技术公司开发的数字化工厂软件，它在工业生产中应用十分广泛。该软件架构是建立在Oracle数据库之上的三层结构，它为企业用户提供零件制造解决方案、装配规划、工厂及生产线设计和优化、产品质量和人员绩效等主要功能。这些主要的功能模块建立在统一的数据库eM_Server中，实现整个生产制造过程的信息共享。2007年以来，西门子公司在收购了UGS（UGS于2004年收购了Tecnomatix）的基础上，推出了功能更为强大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工厂设计及优化、制造工艺管理、装配规划与验证、开发、仿真和调试自动的制造过程和质量管理等功能，在各大企业具有广泛应用。
Delmia是由法国的Dassault公司开发的数字化工厂解决方案，该解决方案是构建在Dassault公司的PLM结构的顶层，由其专用数据库（PPR-Hub）统一管理。Delmia的体系结构主要包括：面向制造过程设计的（DPE）、面向物流过程分析的（QUEST）、面向装配过程分析的（DPM）、面向人机分析的（Human）、面向虚拟现实仿真的（Envision）、面向机器人仿真的（Robotics）、面向虚拟数控加工方针的（VNC）、面向系统数据集成的（PPR Navigato）等。它主要由面向数字化工艺规划模块、数字化仿真平台工具集以及车间现场制造执行系统的集成模块等组成。
3.3数字化工厂的应用
数字化工厂是信息化技术发展过程中出现的一种新的企业组织形式，是促进企业现代化发展的新兴技术，目前主要应用在汽车制造、航空航天等大型制造企业。
3.3.1数字化工厂技术在汽车行业的应用。
目前，数字化工厂技术在国内外汽车制造业中得到了广泛应用。在国外，如通用汽车公司使用Tecnmatix eMPower的解决方案，大大缩短了通用公司从新产品设计、制造到投放市场的时间，同时提升了其产品质量。奥迪公司使用eM-Plant进行物流规划仿真，如A3 Sportback项目。通过物流规划仿真不仅使得整个生产物流供应链之间建立起了紧密有序的联系，同时也方便对物流方案进行先期评估和可行性分析。在国内，如一汽大众在车身主拼线工艺设计中采用数字化工厂技术，改善了车身焊接工艺，提高车身焊接质量。上海大众在发动机设计和产品总装领域采用数字化工厂技术，大幅提升了公司的制造技术和产品质量。目前，华晨金杯公司引进西门子的Tecnomatix软件，对产品的总装工艺进行数字化改造。
3.3.2数字化工厂技术在飞机制造业的应用。
在飞机制造业，数字化工厂技术的先进性也得到了充分体现。如美国的洛克希德马丁公司在F35研制过程中，采用数字化工厂技术缩短了2/3的研制周期，降低了50%的研制成本，开创了航空数字化制造的先河。有如波音787飞机在研制过程中采用基于Delmia的数字化工厂技术，实现其产品的虚拟样机。空客A380飞机采用虚拟装配方案，实现整机的三维虚拟装配仿真和验证。不仅国外飞机制造企业在其产品的研制、生产过程中使用数字化工厂技术，国内的飞机制造企业也是如此。如上海飞机制造厂利用数字化工厂技术在三维环境中进行人工装配操作的数字化模拟，提高了人工操作的标准化。而西安航空动力控制公司则采用Tecnomatix的数字化工厂软件对其异型件生产线进行仿真和优化，进行技术改造探索。
3.3.3数字化工厂在铸造行业的探索
共享铸钢团《数字化工厂示范工程》拟运用先进制造理念（如虚拟制造、智能制造、绿色制造、柔性制造等）和先进铸造技术、方法，结合共享集团在铸造行业内领先的制造、技术和管理经验，全面融合先进信息化技术，建设数字化模样生产线、数字化柔性造型生产线、智能化熔炼控制系统、智能体联合控制的铸件精整线、数字化在线检测等综合集成的数字化铸造工厂，在“多品种、小批量、快捷”铸造生产方面达到同行业领先水平，建成一座在铸造行业领先的“数字化、柔性化、绿色、高效”铸造工厂，集成并创造数字化铸造新模式。
4结束语
随着计算机技术、网络技术的飞速发展，数字化工厂技术不断与现代企业相结合，已成为提升企业竞争力的新动力。在当前企业发展的新形势下，数字化工厂技术出现了新的趋势。首先，现场总线技术在数字化工厂中的应用，提升数字化工厂的现场可操作性；其次，应用网络技术，拓展数字化工厂网络互联能力；最后，数字化工厂的智能化发展，实现虚拟仿真与企业真实生产的无缝链接，打造真正的智能数字化工厂。
作者简介
郭兆祥（1976-）男，硕士研究生，从事技术质量管理工作。
参考文献.
[1]李险峰.DELMIA让数字化工厂成为现实[J].CAD/CAM与制造业信息化，2006，(9)：48-50.
数字化控制与制造技术范文4
我国机床发展整体大而不强，低端产品多、价值低，高端产品少，很多企业还停留在“模仿”“仿造”阶段，就像当年日本发展的初期。很多关键部件不过关，数控系统主要依赖于进口，提升产品质量的难度很大。企业创新能力差，信息化程度低，产品成熟度偏低，制造成本高，更无理论性、战略性、方向性研究，是我们制造业的通病。把信息技术融于机床产品和企业管理的水平很有限，尤其是把现代信息技术融于数控产品，而研发并制造出高精尖产品就更差，所以我国机床的产品自动化、智能化、信息化、集成化程度都偏低。
此外关键零部件及核心运行部件的技术水平、运行速度、产品精度、可靠性、稳定性差，整体机床制造工艺水平与质量比较低。
影响国产数控机床质量的关键性指标一可靠性与国外产品相比明显偏低，直接影响了国产数控机床的竞争力。例如，国产数控机床的平均无故障工作时间小于300小时，远低于国外高档数机床平均无故障工作时间2000小时，而国际标准为800小时。
因生产制造工艺、过程控制等因素，国产数控机床的几何精度和工作精度单机生产质量远高于批量生产质量，很难实现数控机床的大批量高精度生产，从而不能有效占领市场。
无论从产品功能、制造过程控制，还是知识管理与创新、整体企业管理与服务水平来讲，我国机床产业的信息化水平都还很低，难以设计和制造出高端产品，实现“高、精、尖”数控机床的技术突破，无法有效提升企业升品牌内涵和企业核心竞争力。利用信息技术在设计、制造、管理、服务、运作等方面不断实现创新与突破，向一体化、服务化、集成化综合方案供应商型企业发展，是制造业长期发展适应市场的重要手段。
注重基础理论研究，加强创新能力建设，全面融入信息技术，用高端制造业代替简单制造业、技术密集型代替劳动密集型，发展高端数控机床产品，是企业在本轮产业结构调整与升级时的必经之路。
企业转型从产品与服务入手
首先，提高产品的可靠性和稳定性（增加可靠性、破坏性实验），融入信息技术（信息塔、智能化、网络化、集成化等技术），深入研究用户需求，从而设计和制造出更符合国家重点扶持行业及特殊用户需求的高端产品、高附加值产品。
第二，提升对用户及产品的服务化水平，建立企业内外一体化、数字化、集成化运作与服务支持系统，形成从单一供应产品的生产商，到包括研发设计、生产制造、管理资讯、企业运作环境与系统建设、两化融合及软件服务在内的制造业综合解决方案供应商。
企业转型升级面临的急迫问题是创新和人的问题，即确立企业发展战略与理念后，怎样培养和管理高素质的人来利用最重要的信息技术，实现产品、管理和运作的不断创新问题。
信息化技术是解决产业转型升级最重要的手段和方法。无论是产品研究与创新，还是制造与工艺，管理与服务，无处不在。企业只有通过两化融合才能实现真正的转型与升级。
信息化建设的管理与技术难点
从管理方面来看：首先是实现管理创新难，信息化建设是一个在管理与技术上不断实现创新并前进的过程，是管理与技术交融统一的集合体，只有管理创新跟上数字化运行环境发展要求，才能更好地开展信息化的各项工作。
其次，是数据管理难，由于装配制造业企业普遍存在标准化、基础化、个人信息化水平低等因素，尤其是国营企业、老企业，这一矛盾更为突出。
再者，知识更新难，由于信息化对每一位员工综合素质要求较高，无论是在技术操作层面，或管理操作层面，都要跟上并适应数字化企业运作模式的具体要求，并要不断学习新的信息技术和新的管理思想，而固守原有旧观念、旧习惯、旧知识，又是每一员工难以接受和使用新系统、适应新环境的主要障碍。
从技术方面来看：首先是系统集成难，由于现有国内外数字化软件产品，是依据不同业务分为孤立的系统来设计和实施的，数据不能共享，事后集成统一，事倍功半，投资大、失败多，尤其是财务管理软件，直接与企业静态制造数据脱节，无法形成信息流与资金流的集成和统一，不能适应数字化的产品开发及管理对快速设计和创新设计的要求，更不能满足未来企业数字化对信息技术及产品的需求。
其次，从软件实施方法来看，所有信息化项目，都是在软件实施后，再来消除信息孤岛，解决数据唯一共享。再者，信息化项目实施边界不清，需求多变，也是信息化项目实施周期长、成本高，不易成功见效的主要原因。
实现两化融合的关键点
企业信息化就是要解决市场经济条件下的T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）问题，从某种意义上说，企业信息化就是对企业数据集合进行数字化设计、实施、应用及管理。只有解决好带有制造成本数据的工艺数据和产品数据，使之在设计和生产经营中成为唯一共享数据，并在设计、生产、销售、管理等活动中成为唯一数据源和唯一标准，才能在企业进行生产经营活动时发挥出信息化的具大作用。
所以，建立集研发、制造、管理及过程控制为一体的数字化企业运作模式，利用信息技术来不断实现企业管理创新，提升企业核心竞争力，是企业信息化发展战略面临的首要问题。而解决带有成本数据的产品数据与工艺数据的集成，和它在整个企业内外数据中的唯一共享问题，又是现代装配制造业信息化的核心问题。
数字化控制与制造技术范文5
【关键字】机电，一体化，数控技术
目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。数控加工技术是一项能大幅度提高机械加工件精确度及其生产效率的先进制造技术，不仅能适应单件、各种批量生产，还能加工传统方法难加工的形状复杂、精确度高的零件。因此，发展现代化的数控加工技术及其装备、相关的加工工艺，是机械制造业实现自动化、柔性化及集成化生产的基础，它将促进机械制造业产品结构、生产方式及管理体制发生深刻变化，更好地发挥数字技术及信息技术对提升制造水平的重大作用。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。
1数控技术的发展趋势。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现展的大趋势。
2智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势。21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。
数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP-NC），其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
3对我国数控技术及其产业发展的基本估计。我国数控技术起步于1958年，发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50%，配国产数控系统（普及型）也达到了10%。纵观我国数控技术的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩：
（一）奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。
（二）初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。
（三）建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。
4对我国数控技术和产业化发展的战略思考
（一）战略考虑。我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。
（二）发展策略。从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。
数字化控制与制造技术范文6
本世纪数控机床发展的总趋势
――高精度。从1950年到2000年的50年，机床的加工精度提高了两个数量级，即平均8年精度提高约1倍。其中经济机械加工精度将从现在的等级（0.01mm）提升到微米级（0.001mm）；超精密工作母机的微细切削和磨削加工精度可稳定达0.05μm左右，形状精度可达0．01μm左右；采用光、电、化学等能源的特种加工可达到纳米级（0．001μm）的加工精度；成形技术和设备也将从制造接近零件形状的工件毛坯向直接制成工件，即精密成形或称净成形方向发展。21世纪，塑性成形与磨削相结合，将取代大部分中小零件的切削加工。
――高效率。特别是汽车制造业和电子通讯设备制造业的发展，对生产效率提出了更高的要求。由于当今对机器设备的需求个性化和多样化的趋势越来越明显，因此要求在多品种、变批量的环境下保持高效生产，这就要求高效与柔性的统一。提高效率的一条重要对策是提高工作母机的运转速度，即实现高速化。金切机床的高速主轴转速已达10万转／分，进给快速运动速度已达80米／分、精度0．5微米。
――数字化和智能化。信息技术的发展及其与传统工作母机的相融合，使工作母机正朝着数字化和智能化的方向发展。数字化工作母机、数字化生产线、数字化工厂的应用空间将越来越大；而采用智能技术来实现多信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能，将大大提高成形和加工精度、提高制造效率。
――复合化和集成化。机床的复合化是提高效率、减少加工周期的一个重要发展方向。随着制造过程自动化程度的提高，要求机床不仅能完成通常的加工功能，而且还具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网等功能，形成包括工业机器人、物流系统组成的数字化、智能化制造系统。
数控机床技术发展的八个方面
1、持续地提高机床加工精度
数控机床的结构优化、制造与装配精化、误差补偿技术的发展和加工工艺的改善，使机床加工精度不断地提升。从1950年至2000年的50年内，普通精度加工由0．3mm提升至0．003mm，精密加工由3μm提升至0．03μm，超精密加工则由0．3μm提升至0．003μm。也即加工精度平均每8年提高1倍。
2、全面高速化实现高效制造
与精度的持续提升一样，切削速度也在不断地提高，例如实际生产中车、铣45号钢由1950年的80～100m／min，至2000年达500～600m／min，50年内切削速度提高了5倍，另一个特点是高速化加工已从单一的高速切削发展至全面高速化，不仅缩短切削时间，也降低辅助时间和技术准备时间，即除了提高主轴转速和进给速度外，还提高快速移动速度与加（减）速度，缩短主轴起动、制动时间，减少刀具自动交换时间与工件托盘自动交换时间等，来减少辅助时间并通过生产信息集成管理和规划以及CAM技术等来进一步缩短技术准备时间。
对现有数控机床使用情况统计得出：其机床利用率（有效切削时间与全部工时之比）仅为25－35％，其余的75－65％均消耗在机床调整、程序运行检查、空行程、起制动空运转、工件上下料和装夹等辅助时间以及待工时间（由于技术准备和调度不及时引起的非工作时间）与故障停机时间上。因此需通过提高各轴快速移动和加（减）速度、主轴变速的角加（减）速度、刀具（工件）自动交换速度，改善数控系统的操作方便性和监控功能以及加强信息管理才有可能全面压缩辅助时间和减少待工时间，使数控机床的切削时间利用率达到60～80％。
在推进加工过程全面高速化发展中，电主轴技术、直接驱动技术、高速高精数字化伺服控制技术发挥了重要的作用。
3、复合加工机床促进新一代高效机床的形成
多功能复合加工机床简称复合机床（Complex Machine Tools），或称多功能加工（Multi Functional Machining）或完全加工（Complete Machining或End to End Machining）机床。
复合机床的含义是在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的全部加工。复合机床根据其结构特点，可以分为如下两类：
①功能复合型。为跨加工类别的复合机床包括不同加工方法和工艺的复合，如车铣中心、铣车中心、激光铣削加工机床、冲压与激光切割复合、金属烧结与镜面切削复合等。
②工序复合型。应用切具（铣头）自动交换装置、主轴立卧式转换头、双摆铣头、多主轴头和多回转刀架等配置增加工件在一次安装下的加工工序数，如多面多轴联动加工的复合机床和主副双主轴车削中心等。
增加数控机床的复合加工功能将进一步提高其工序集中度，不仅可减少多工序加工零件的上下料时间，而且更主要的可避免零件在不同机床上进行工序转换而增加的工序间输送和等待的时间，尤其在未组成有效的生产线的条件下，这种工序间的等待时间将远远地超过零件在机床上的工作时间，从而延长了零件的生产周期。
复合数控机床则具有良好的工艺适应性，避免了在制品的储存和传输等环节，有力地支持了准时制造（JIT），因此对它的研发已被给予了极大的关注。尽管就功能来讲各种复合数控机床的界限会渐渐淡化，但各机床厂仍保留了各自的特点和侧重点，使复合数控机床呈现出多样性的创新结构。
4、工艺适用性的专门化数控机床正不断涌现
通过对机床布局和结构的创新，使对不同类型的零件有最佳的加工适用性。因为随着机械产品的性能优化和轻量化，其零件和构件的形状、尺寸和精度呈现多样性，很难用少数几种标准的、通用的机床结构来最佳地满足多方面的工艺要求。
这种“个性化”结构趋向虽有为了产品竞争的需要，但更主要的是体现了如何能更好地适应用户的需求。尤其对一些批量生产的零件，更希望有最佳工艺应用性的专门化数控机床。如飞机大型构件垂直放置的五轴联动铣床、双主轴头加工中心等。
要解决品种多样化与经济性的矛盾，这就要对机床的模块化设计提出了更高的要求，近年来对并联机构机床和混联机构机床的研究以及对可重构机床（Reconfigurable Machine Tools，简称RMT）技术的探索，反映了对制造装备能更方便地实现个性化、多样化发展的一个追求。
5、智能化和集成化成为数字化制造的重要支撑技术
信息技术的发展及其与传统机床的融合，使机床朝着数字化、集成化和智能化的方向发展。数字化制造装备、数字化生产线、数字化工厂的应用空间将越来越大；而采用智能技术来实现多信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、复杂曲面加工运动轨迹优化控制、故障自诊断和智能维护以及信息集成等功能，将大大提升成形加工精度、提高制造效率。
6、发展适应敏捷制造和网络化分布式的制造系统
柔性制造系统（FMS）和柔性制造单元（FMC）作为一种高生产率的多品种自动化生产系统，于上世纪70年代初开始研制，于80年代得到很大的发展。到90年代初由于大批量生产的制造业如汽车工业产品更新加快，出现了多品种生产的需求，要求自动线柔性化，发展了用数控机床构建的柔性生产线（FML），由此也推动了结构简约的高速化数控机床的发展。
回顾近10年来制造系统的发展历程，基本上遵循以下两个方向：
①增强制造系统的智能化和自治管理功能，以提高FMC／FMS的快速响应能力。
②发展兼顾柔性、高效、低成本和高质量且便于重构的新型制造系统以适应不确定性的市场环境。
这类制造系统统称为快速重组制造系统（RRMS）或可重构制造系统（RMS）。其原理为通过对制造系统中的设备配置的调整或更换设备上的功能模块来迅速构成适应新产品生产的制造系统。这就要求设备和系统不仅软件具有开放性，而且硬件也要有开放性成为功能可重构的机床，即如前面提到的可重构机床（RMT）。
上述两方面的发展都将使作为生产底层的制造系统的自治性和敏捷性提高，不仅能提升加工系统的自动化水平，形成与工业机器人、物流系统等组成的数字化、智能化制造系统，而且也为实施网络化制造提供良好的基础。
7、向大型化和微小化两极发展
能源装备的大型化及航空航天事业的发展，要求提供300吨以上的巨型、高精度、高质量的锻件，需要建造6－8万吨的模锻压机及重型加工中心。
微米纳米技术是21世纪的战略高技术，微系统技术是微米纳米技术的一部分，是集微型机构、微型传感器、微型执行器及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源于一体的微型器件系统，正在形成一个产业。需发展能适应微小型尺寸结构和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备。
8、配套装置和功能部件的品种日臻完善
