制造业信息化的现状与未来

等强度设计
产零品件设结计构更拓加扑节优约化材的料6个和步能骤源 更加小型化和美观实用
优化后的零件
形状优化
重新建模
汽车传动系统数字原型
动力输出轴
变速齿轮
变速操纵杆
借助数字原型检验产品设计的 可装配性、运动特性和动力特性
动力输入轴
齿轮拨叉
山地车的后轮减震仿真
并联运动机床机框架床的仿真伺服驱动
伸缩杆
克服思想障碍是当务之急
➢学习美国人的创新精神，抛弃妄自菲薄、 热衷仿效他人的思维方法
➢学习德国人的严谨精神，克服“马大哈”、 “差不多”和“弄虚作假”的作风
➢学习日本人的团队精神，克服“三个和尚 没水吃”和“窝里斗”的恶习
制造业信息化的内涵
制造业信息化的几个误区
➢制造业信息化不计算机化，计算机是信息 化的基本工具
3维造型 产品性能和质量明显提高
2维图纸 更图 管重纸 理要的工管作是理流上市产据速品管数理度加产 命快品 周生 期
管理 方法
赢得新的市场机遇 管理
CAD数据的多元化转换
CAD数据格 式自动转换成
不Fra Baidu bibliotek用途的 数据格式
结构设计 数字原型 数控加工 逆向工程 可视化
零件结构设计的新方法
零件的初步设计 有限元分析
改进制 造过程
仿真优化结果
制造过程
产品
支持生产 管理和协 同工作的 基础设施
在计算机上虚拟制造
真实产品的制造
数字化生产管理
传信统息的金化字塔对结组构 织结构的影响
层层请示，决策迟缓
什么事
顾客提出
情行不 可行以？
对产品作
增
设计和软件开发
可持续发展
回收再造
值
新材料
关键零部
比
件制造
企业信用 用户服务 市场营销
例
信息化
整机的 制造装配
信息化
产品生命周期
制造业信息化的实质
➢信息是重要的制造资源，信息的载体以及其生 成、传递和存储方式发生巨大的变化
➢制造业信息化是在全球化的环境下利用信息技 术实现物质和知识资源利用的最大化
➢信息化不是技术决策，而是企业生产经营过程 重组的战略决策，是新的经营管理观念和企业家 创新精神的体现
制造业信息化的范畴
➢快速产品开发，包括：C3P (CAD/CAM/CAE/ PDM), DMU (Digital Mock-Up) ，逆向工程、快 速原型和虚拟原型等
➢内联网，包括企业资源计划（ERP）、网络和 邮件管理、知识管理和变革管理等
万向铰
运动仿真可以校验： 机床的工作空间
各构件运动时是否发生干主轴涉部件
加工零件
工作台
快速原型的基本概念
LOM 快速原型机
CAD 数据 转换成为 STL格式
激光束
激光束按两维图形 切割纸，叠层粘合后
成为三维零件
模具 零件
快速原型用于 产品设计可视化和 装配尺寸检验的实例
美国航天局导弹上的 涡轮增压器
我们的“优势”在哪里？
➢巨大的市场 ➢开放的投资环境和优惠的政策 ➢廉价的劳动力和土地 ➢可利用的各种自然资源 ➢基础设施的不断完善 ➢制造技术和能力的提高
我们将面临什么机遇？
➢增加劳动力就业，社会生活稳定 ➢国民经济高速增长，步入小康社会 ➢引进新产品、学习新技术 ➢提高企业管理水平
➢学习，合作，竞争
➢建立从供应商到用户的伙伴关系，实现管理多 元化：生产管理、客户关系管理、供应链管理、 创新管理、知识管理和变革管理益
数字化产品开发
产品设计对成本的影响
现代的方法
对 生 产 总 成 本 的 影 响
设计5％
材料50％
人工15％
管理30％
传统的方法
数字化产品开发的特点
➢改变产品的描述方法，从两维图纸转变为三维 实体模型、快速原型和虚拟原型
➢制造业信息化不是网络化，网络是信息化 的基础设施和环境
➢制造业信息化不是集成化，集成是实现信 息化的措施和方法
20世纪的产品增值过程
产品 = 原材料 + 制造过程
增值比例
元件 原材料
加工装配
？市场竞争
维修 服务
企业信用
产品设计
资源消耗型
回收再造
产品生命周期
21世纪的产品增值过程
创新产品=原材料+知识+制造资源+服务
虚拟现实(可视化)技术
方位控制 CAD
立体音频
视频头盔 虚拟产品
操作虚拟机床
虚拟人帮助产品开发
飞机底舱的管路
虚拟检修工
飞机结构件的虚拟加工
主轴 头 铣刀
飞机零 件
虚拟制造和数码工厂
产品设市计场机遇 过程设计
过程配置
数字模型
制造资资源源管理
四个要素虚拟产品开发和制造
产品 过程 资源 计划
反复完善
➢设计者不仅可预测产品的性能，还对产品的可 制造性、可装配性、可操作性以及制造成本和质 量控制进行分析
➢从大量生产转变为大量定制，允许用户参与产 品的开发，设计其购买的产品
产品开发过程的发展
开发技术
虚拟产品模型
数码工厂 虚拟产品和过程开发
虚拟加工 使开发成本略有所上升
快速原型
数字原型 但生产总成本可以降低
机遇怎样才能变为现实
➢努力掌握创新产品的核心技术、从模仿过渡到 原创，逐步从赚取廉价劳动力的低端利润向分享 知识产权的高端利润过渡
➢培养每个人的企业家精神，提高创新能力和质 量意识，加强继续教育，重视人类资源的开发
➢克服浮躁，切忌过分追求短期效益，制定行业 和企业的远景战略规划，保持可持续发展，加快 制造业信息化的步伐
制造业信息化的 现状与未来
Information Based Manufacturing
机遇与挑战
“中国制造” 的前途
➢进入WTO后，跨国公司看好中国市场，在“中 国制造”已经成为他们的重要发展战略
➢中国将可能成为世界制造大国，但是制造大国 必然是经济强国的历史不一定会重演
➢中国制造业面临两种前途： 跨国公司的加工车间 全球制造的伙伴
➢外联网，包括企业网页、电子样本、电子商务、 供应链管理和客户关系管理等
制造业信息化的特征
➢打破设计、工艺、生产和销售各部门间的隔阂， 实现信息共享和协同工作，减少管理层次，加速 企业运行决策
➢通过内联网和外联网的信息实时交换，形成连 续信息流，从而加快物流和资金流
➢对产品和生产过程进行仿真和可视化预测和管 理，在投产前反复修改和优化，避免失误
企业坐标
管理 ERP
买方交易
价值链坐标
SCM 供应商
信息交换
C3P 产品开发
MES 生产
产品-服务坐标
PLM
卖方交易
CRM 客户
物流交易
制造业信息化的使命
➢信息化带动工业化，建立企业神经系统，敏捷 响应需求，加快产品的开发和上市
➢改变企业的组织结构，精简机构、下放权力， 提高工作效率和运作的经济效益