数字化制造技术在工厂中的应用

【作者简介】盛伟（１９８０￣），男，吉林农安人，工程师，从事工艺设计

与研究，（电子信箱）

ｓｈｅｎｇｗ＠ｃｈｉｎａｃｕｃ．ｃｏｍ。数字化制造技术在工厂中的应用

ＤｉｇｉｔｉｚｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＭｏｄｅｒｎＦａｃｔｏｒｙ

盛伟，商剑南，许伟民

（中国联合工程公司，杭州３１００２２）ＳＨＥＮＧＷｅｉ，ＳＨＡＮＧＪｉａｎ－ｎａｎ，ＸＵＷｅｉ－ｍｉｎ

（ＣｈｉｎａＵｎｉｔｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２２，Ｃｈｉｎａ）

【摘要】数字化制造是对产品信息、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

及原型制造的技术。文章以宁夏某机床数字化制造工厂为例，简要介绍数字化制造的必要因素，以及数字化制造较之传统制造业的优势。

【Abstract 】Ｄｉｇｉｔｉｚｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｓｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇ，ｗｉｔｈｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ

ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ．ＴｈｉｓｅｓｓａｙｃｉｔｅｓａｄｉｇｉｔｉｚｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎＮｉｎｇｘｉａａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｔｏｔｈｅｅｓｓｅｎｃｅｏｆｄｉｇｉｔｉｚｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｖｅｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｅｓ．

【关键词】数字化制造；智能网络；ＰＤＭ系统；数据流

【KeyWords 】

ｄｉｇｉｔｉｚｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｎｅｔｗｏｒｋ；ＰＤＭｓｙｓｔｅｍ；ｄａｔａｆｌｏｗ【中图分类号】ＴＢ１１４．２【文献标志码】Ｂ【文章编号】１００７－９４６７（２０１３）０５－０１４６－０３

１引言

数字化制造是指将信息技术用于产品设计、制造以及管理等产品全生命周期中，以达到提高制造效率和质量、降低制造成本、实现快速响应市场需求的目的，所涉及的一系列活动的总称。数字化制造的提出是根据虚拟制造的原理，通过提供虚拟产品开发环境，利用计算机技术和网络技术，实现产品生命周期中的设计、制造、装配、质量控制和检测等各个阶段的功能，达到缩短新产品上市的时间、降低成本、优化设计、提高生产效率和产品的质量。

在传统的机械加工过程中，机械的生产往往以流程为核

心，不同的加工流程在不同的设备上运行，流程之间区分明确。但在市场经济的新形势与新技术的冲击之下，

功能单一的传统设备正在被具有复合加工能力的加工中心逐渐取代。高速化、复合化、自动化、数字化的机械加工是未来加工行业的发展趋势。

我国的数字化制造技术目前处于快速发展阶段，国内一系列较大型数字化工厂已经建成或处于规划建设阶段，如长春奥迪数字化汽车生产中心，成都西门子工业自动化产品生产及研发基地，北京石油机械厂新厂区等。本文以宁夏某机床数字化制造工厂为例，旨在说明数字化制造技术在现代化工厂中的实际应用。

２数字化制造的要素

在数字化制造中，通过建模与仿真技术模拟制造、生产和装配过程，设计者可以在计算机中“制造”出产品，通过揭示制

Construction&DesignForProject

工程建设与设计

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造工艺过程的本质，获得知识及进行制造工艺自主设计和优化控制的能力。而数字化制造的实现需要四个要素：数字化生产设备，数字化产品数据，网络化工作环境与智能化管理软件（见图１）。

图１数字化工厂的构成

２．１数字化生产设备

生产设备的数字化至关重要：即使有再好的环境网络，没有生产设备的实时信息，其信息化管理的程度也会大打折扣。管理者必须尽可能实时掌握生产的动态，并及时做出反应，所以对现场的生产设备进行实时的掌控，就成为了数字化工厂管理的一个前提条件。

２．２数字化产品数据

数字化的产品数据，并不是简单的将企业产品图纸、工艺文件、

技术资料的管理记录转换成电子表格，而是要建立起一个关系型的数学模型，以数据流作为不同模块之间的沟通渠道。

从产品的设计开始，就做好与ＰＤＭ数据管理系统集成、建立数据共享。数字化的产品结构是数字化制造的前端，这部分的核心在于ＣＡＤ、ＰＤＭ软件和技术的应用，解决“做什么”的问题，一切的生产经营活动都是围绕其进行的。

整个的生产经营活动是围绕产品展开的，管理的对象自然也是产品，所以产品数据是一切经营活动的源头和基础。如果所有的产品数据全部停留在纸面上，那么当需要的时候查找相关数据的工作，无疑会非常困难——

—因为关系型的数据关系很难建立起来，所有的数据无疑成为了若干个信息孤岛，缺乏信息流动。比如，在上万种零件中找到一张图纸，但仅凭图纸的编号我们很难找到这张图纸是在哪里使用的，这样的搜索方法无疑会降低信息搜索的效率和准确性。而如果是在关系型的数据库中，查找某个特定产品的相关数据，是件非常容易办到的事情。所以，数字化制造需要把产品的数据建立起

关系型数据库，并用智能的软件去管理他们。

以宁夏某机床数字化制造工厂为例，该数字化工厂技术部采用了自主研发的产品数据管理软件与ＰＤＭ系统。这套系统采用ＢＳ构架，独创的ＮＶＳ-通知书验证系统＋ＩＣＥ智能编号管理引擎系统，非常高效和严谨地将工厂的产品系统地组织起来，并全部实现了数字化管理，工厂的生产活动全部以其为根据进行。由于这套系统是企业为自己量身定做，在生产过程中，

ＰＤＭ系统与实际生产活动的配合准确、快捷，在提高了整个数字化工厂的工作效率的同时，也节省了大量人工成本。

２．３网络化工作环境

在数字化制造进程中，企业各处的信息都是通过信息网

络化来进行的，工作环境的网络化是数据得以流动的大前提。通过互联网的信息共享，设计制造各个环节的信息与知识在数字化描述的基础上得到流通与集成。企业的管理者必须尽可能实时掌握生产的动态，并及时做出反应，所以对现场的生产设备进行实时的掌控，就成为了数字化工厂管理的一个前提条件。

目前，我国的工厂中，办公室内的生产管理部门、营业销售部门、设计开发部门之间的联网通常很容易实现，但这些部门与生产现场设备之间联网与信息流通情况，多半是不够完善的。若无法实现管理部门与生产部门双向数据流动，网络化的效用将会大打折扣，数字化工厂的障碍也多在于此。与之相比，宁夏某机床数字化制造工厂生产的数控机床，联网、监控等功能是标准的配置，通过数字化监控软件ＣｙｂｅｒＭｏｎｉｔｏｒ，管理人员可以直观地看到各台机床的运行状态，包括各种状态下运行的时间和百分比，从而了解每台设备的开动率、辅助时间等信息，为设备的管理提供了可靠的依据。

２．４数字化管理软件

数字化管理是利用计算机技术，包括数据库系统、编程语言、

信息技术包括ＧＳ、ＧＩＳ、ＧＰＳ等对管理对象和内容，进行统一深入的管理。透过个人电脑数据库与现代化的信息管理软件的连接，将传统的复杂的手工操作流程在电脑上进行数字化的整合，将结果以直观、形象的用户界面形式表现给用户。

传统的管理模式中，工作人员往往需要对采集到的数据进行大量的脑力处理，不仅工作负担很重，而且工作效率低，从而影响到企业的整体运营效率。而现代化的数字化管理通

过程序软件的设计，将繁琐的数据处理过程运用计算机来进

制造工程设计

ManufactureEngineeringDesign

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