《數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造》第01章課件

數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造任課教師：周勇Email:zhouy_whut@Tel:631336701數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造任課教師：周勇1理解數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的基本概念和基本理論，掌握產(chǎn)品數(shù)字化建模、設(shè)計(jì)、分析、制造的過程，學(xué)會(huì)使用常見的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造軟件，了解當(dāng)代數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力，為從事數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造相關(guān)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本課程的任務(wù)：數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造2理解數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的基本概念和基本理論，掌握產(chǎn)教材：

《數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)基礎(chǔ)》，主編：楊海成，出版社：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007。

數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造3教材：《數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)基礎(chǔ)》，主編：楊海成，出版社：西參考資料：《數(shù)字制造》，主編：周祖德，出版社：科學(xué)出版社，2004?！稊?shù)字化設(shè)計(jì)與制造》，主編：蘇春，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，2006。網(wǎng)絡(luò)資源。數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造4參考資料：《數(shù)字制造》，主編：周祖德，出版社：科學(xué)出版社，2考核方式：數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造閉卷考試（70%）平時(shí)成績（30%）（作業(yè)＋考勤）5考核方式：數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造閉卷考試（70%）5數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造第一章概論6數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造第一章概論6內(nèi)容提綱第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例7內(nèi)容提綱第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)7第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)所有將原材料轉(zhuǎn)化為物質(zhì)產(chǎn)品的行業(yè)都可稱為制造業(yè)，它覆蓋了除去采掘業(yè)、建筑業(yè)等以外的整個(gè)第二產(chǎn)業(yè)。制造技術(shù)的水平高低已成為一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要標(biāo)志。全球化的經(jīng)濟(jì)競爭歸根結(jié)底是制造技術(shù)和制造能力的競爭。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，制造業(yè)是全社會(huì)產(chǎn)生附加價(jià)值的源泉，是經(jīng)濟(jì)的主體。從技術(shù)發(fā)展來看，制造技術(shù)水平綜合體現(xiàn)了一個(gè)國家的科技水平，是增強(qiáng)國家綜合實(shí)力與國際競爭力的根本。一、制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)8第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)所有將原材料轉(zhuǎn)化為物質(zhì)產(chǎn)品的行業(yè)都可第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)2007年中國已成為世界第二制造大國全部就業(yè)人數(shù)11.27%工業(yè)就業(yè)人數(shù)的90.74%2002年制造業(yè)提供的就業(yè)人數(shù)工業(yè)稅收78.93%總稅收的28.74%2001年全國制造業(yè)創(chuàng)造的稅收2003年全國制造業(yè)貢獻(xiàn)的GDP和出口GDP總值的29.07%出口總額的92.06%制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和支柱9第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)2007年中國已成為世界第二制造大國第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)極大地增強(qiáng)了人類處理和利用信息的能力，因而被統(tǒng)稱為“信息技術(shù)”。信息技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)力發(fā)展的主導(dǎo)因素，它不但在急劇地改變著人類的經(jīng)濟(jì)生活，而且以其強(qiáng)大的滲透力進(jìn)入社會(huì)生活的方方面面。信息的應(yīng)用程度已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家或地區(qū)的國際競爭力、現(xiàn)代化程度、經(jīng)濟(jì)成長能力的重要標(biāo)志。二、信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)10第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)極大地第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)二、信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)工業(yè)化信息化制造業(yè)信息化制造業(yè)工業(yè)社會(huì)信息社會(huì)工業(yè)化、信息化制造業(yè)11第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)二、信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)二、信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)制造技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)代管理技術(shù)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改善企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、產(chǎn)品開發(fā)12第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)二、信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)在發(fā)達(dá)國家，信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)，信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。信息技術(shù)的應(yīng)用已成為我國重要的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。利用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，可以提高產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量；以信息技術(shù)為依托，企業(yè)實(shí)現(xiàn)扁平化管理，可以提高企業(yè)運(yùn)營效率；圍繞互聯(lián)網(wǎng)開展企業(yè)的信息化應(yīng)用工作，可以使企業(yè)融入全球化經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的敏捷和柔性的個(gè)性化生產(chǎn)，贏得市場(chǎng)。二、信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)1．引起產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重大調(diào)整

13第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)在發(fā)達(dá)國家，信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為國第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)由于微電子和數(shù)字化通信的應(yīng)用，使信息處理的相對(duì)價(jià)格下降，工業(yè)生產(chǎn)從“能源和材料密集型”轉(zhuǎn)向“信息密集型”，產(chǎn)品和裝備由機(jī)械向著機(jī)電轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出“軟化”和高附加價(jià)值的趨勢(shì)。二、信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)2．促進(jìn)了生產(chǎn)方式的變革

14第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)由于微電子和數(shù)字化通信的應(yīng)用，使信息第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)信息技術(shù)在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，發(fā)展了先進(jìn)制造技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAidedDesign，CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析(ComputerAidedEngineering，CAE)和計(jì)算機(jī)輔助制造(ComputerAidedManufacturing，CAM)等成為基本的技術(shù)手段，機(jī)器人、自動(dòng)化裝備、自動(dòng)化生產(chǎn)線受到普遍重視，設(shè)計(jì)制造的自動(dòng)化、智能化程度大大提高。二、信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)2．促進(jìn)了生產(chǎn)方式的變革

15第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)信息技術(shù)在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，發(fā)展了先第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)信息技術(shù)的發(fā)展使生產(chǎn)具有更大的靈活性，生產(chǎn)信息可以準(zhǔn)確控制、實(shí)時(shí)共享，能夠以快速和低成本為目標(biāo)優(yōu)化生產(chǎn)流程，極大地降低了由于改變產(chǎn)品組合而導(dǎo)致的停工成本，生產(chǎn)的柔性和敏捷性大大提高。二、信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)2．促進(jìn)了生產(chǎn)方式的變革

16第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)信息技術(shù)的發(fā)展使生產(chǎn)具有更大的靈活性第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)傳統(tǒng)的產(chǎn)品交換及經(jīng)濟(jì)信息流通方式，絕大部分是通過人與人之間的直接交往實(shí)現(xiàn)的。這種直接的交往加上落后的交通設(shè)施往往將人們的經(jīng)濟(jì)行為局限在一個(gè)非常有限的時(shí)空。隨著信息時(shí)代的到來，特別是全球互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了世界信息的同步傳播，從而極大地拓展了經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的舞臺(tái)。二、信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)3．引起了信息交換方式的改變

17第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)傳統(tǒng)的產(chǎn)品交換及經(jīng)濟(jì)信息流通方式，絕第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手段自1998年美國副總統(tǒng)戈?duì)柼岢觥皵?shù)字地球”的概念以來，諸如數(shù)字流域、數(shù)字城市、數(shù)字化生存等以數(shù)字為前綴的新概念和新思想大量涌現(xiàn)，數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造即為全球數(shù)字化浪潮中的重要一環(huán)。數(shù)字化程度已經(jīng)成為衡量設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志。數(shù)字化技術(shù)是縮短產(chǎn)品研制周期、降低研制成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑，是建立現(xiàn)代產(chǎn)品快速研制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。18第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手段CAD/CAM技術(shù)是人類在20世紀(jì)取得的突破性創(chuàng)新成果，并由此孕育了先進(jìn)制造技術(shù)。在先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展過程中，有四項(xiàng)技術(shù)具有里程碑的性質(zhì)：CAD技術(shù)；NC技術(shù)；智能技術(shù)；集成技術(shù)。19第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手段1．CAD/CAM技術(shù)奠定了數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)

傳統(tǒng)的以“工程圖紙”為核心的設(shè)計(jì)制造技術(shù)體系構(gòu)建了以模擬量傳遞為特征的制造模式。CAD技術(shù)的發(fā)展使得對(duì)產(chǎn)品及其零件的表達(dá)、傳遞可以采用數(shù)字化形式精確表達(dá)，從而推動(dòng)了二維CAD和三維CAD的研究和應(yīng)用。由此形成了以“三維幾何模型”為核心的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了以數(shù)字量傳遞和控制為特征的先進(jìn)制造技術(shù)。目前，產(chǎn)品的數(shù)字化定義、數(shù)字樣機(jī)、虛擬仿真等已成為產(chǎn)品研制的基本手段和技術(shù)選擇。20第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手段1．CAD/CAM技術(shù)奠定了數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)

CAD技術(shù)起步于20世紀(jì)50年代后期。60年代，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)屏幕上繪圖變?yōu)榭赡埽珻AD開始迅速發(fā)展。在CAD軟件開發(fā)初期，CAD的含義僅僅是計(jì)算機(jī)輔助繪圖(ComputerAidedDrawing)，此后逐步發(fā)展形成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAidedDesign)的概念。CAD技術(shù)以二維繪圖算法為主要目標(biāo)的研究與應(yīng)用一直持續(xù)到70年代末期。60年代初期出現(xiàn)了三維CAD系統(tǒng)，起初是極為簡單的，只能表達(dá)基本幾何信息線框系統(tǒng)，不能有效表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系，缺乏形體的表面信息。

21第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)

三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手段1．CAD/CAM技術(shù)奠定了數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)

曲面造型系統(tǒng)為人類帶來了第一次CAD技術(shù)革命。實(shí)體造型技術(shù)的普及應(yīng)用標(biāo)志著CAD發(fā)展史上的第二次技術(shù)革命。參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了CAD發(fā)展史上的第三次革命。80年代后期到90年代，CAD向系統(tǒng)集成化方向發(fā)展，引起了CAD發(fā)展史上的第四次革命。CAD發(fā)展史上的四次技術(shù)革命：

22第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手段2．NC技術(shù)促進(jìn)數(shù)控設(shè)備的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造的數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展和競爭的加劇，使得人們對(duì)產(chǎn)品的要求越來越高，企業(yè)要制造高質(zhì)量、高效率、高可靠性、低缺陷的產(chǎn)品，必須廣泛采用先進(jìn)制造工藝及現(xiàn)代化裝備。數(shù)字化、精密化、高速化及高效化是現(xiàn)代工藝裝備的主要發(fā)展趨勢(shì)，采用先進(jìn)和穩(wěn)定的工藝技術(shù)，使用精密、高效的數(shù)控生產(chǎn)裝備，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、縮短響應(yīng)時(shí)間具有重要意義。數(shù)控加工設(shè)備可以解決由手工作業(yè)所引起的質(zhì)量不穩(wěn)定問題，并可大大提高設(shè)備的使用效率。23第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手段2．NC技術(shù)促進(jìn)數(shù)控設(shè)備的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造的數(shù)字化24第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手段3．知識(shí)庫和智能化設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)工藝技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵工藝過程具有不連續(xù)性、不平衡性、動(dòng)態(tài)性、多樣性、模糊性等諸多的不確定，導(dǎo)致了加工工藝技術(shù)的“再現(xiàn)性”差，定性的描述較多，定量的表達(dá)較少。工藝過程涉及的因素多、系統(tǒng)多，構(gòu)成工藝知識(shí)的“粒度”大小不一，很難完全用規(guī)則表達(dá)清楚。即使采用數(shù)值分析，其分析計(jì)算結(jié)果仍須要由人類專家進(jìn)行評(píng)估分析、判讀。以制造過程的知識(shí)融合為基礎(chǔ)，采用智能化設(shè)計(jì)已成為解決加工工藝設(shè)計(jì)的有效方法和重要發(fā)展方向。25第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手段4．集成化促進(jìn)了制造的柔性化和敏捷化，是實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)制造的基礎(chǔ)面對(duì)變化莫測(cè)的市場(chǎng)，制造企業(yè)應(yīng)具有快速組織生產(chǎn)、柔性制造和靈活應(yīng)變的能力，即具備快速響應(yīng)能力?？焖夙憫?yīng)制造以數(shù)字化、柔性化、敏捷化為基本特征，它要求制造企業(yè)通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，形成網(wǎng)絡(luò)化的集成制造系統(tǒng)，對(duì)各種設(shè)計(jì)、制造和信息以及人力、物力等資源進(jìn)行集成，從而快速地制造出高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品。建立基于信息技術(shù)的數(shù)字化定義、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、設(shè)備數(shù)控的綜合集成系統(tǒng)，可以減少中間傳遞環(huán)節(jié)，減少傳遞誤差引起的返工，提高系統(tǒng)的柔性，實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)。

26第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)三、數(shù)字化是制造技術(shù)創(chuàng)新的基本手第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機(jī)械、電子、信息、材料及現(xiàn)代管理技術(shù)等方面最新的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品制造全過程，即開發(fā)與設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理及售后服務(wù)等，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的前沿制造技術(shù)的總稱。先進(jìn)制造技術(shù)定義四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)27第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)先進(jìn)制造技術(shù)是工業(yè)發(fā)達(dá)國家的國家級(jí)關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域國別/地區(qū)科技計(jì)劃美國先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃關(guān)鍵技術(shù)(制造)計(jì)劃敏捷制造使能技術(shù)計(jì)劃日本智能制造技術(shù)國際合作計(jì)劃歐共體尤里卡計(jì)劃信息技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃德國制造2000年計(jì)劃韓國高級(jí)先進(jìn)技術(shù)國家計(jì)劃(G-7)28第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)先進(jìn)制第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)制造是現(xiàn)代產(chǎn)品研制的基本手段數(shù)字化已成為產(chǎn)品研制生產(chǎn)的必要手段。采用數(shù)字化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)和制造過程信息的存儲(chǔ)、傳輸、共享和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)問題的定量化、最優(yōu)化、可視化的解決方案。以數(shù)字化為核心的制造業(yè)信息化技術(shù)已成為制造業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和支撐。現(xiàn)代產(chǎn)品的研制生產(chǎn)過程包括概念設(shè)計(jì)、功能仿真、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)過程，還包括工藝設(shè)計(jì)、加工制造、質(zhì)量保證、使用維護(hù)、維修乃至報(bào)廢的產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)。數(shù)字化設(shè)計(jì)制造改變以模擬量為主的傳遞方式，不僅可以提高幾何模型的傳遞精度，而且可以提高設(shè)計(jì)效率，縮短周期。29第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1．?dāng)?shù)第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2．先進(jìn)制造技術(shù)的特征(1)先進(jìn)制造技術(shù)是制造技術(shù)的最新發(fā)展階段。(2)先進(jìn)制造技術(shù)貫穿了制造全過程以至產(chǎn)品的整個(gè)生命周期。(3)先進(jìn)制造技術(shù)注重技術(shù)與管理的結(jié)合。(4)先進(jìn)制造技術(shù)是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)。30第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2．先第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)產(chǎn)品開發(fā)周期短；競爭能力強(qiáng)；系統(tǒng)柔性高；生產(chǎn)過程精良；提供產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保障；注重環(huán)境。新世紀(jì)對(duì)制造技術(shù)的要求31第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)全球化設(shè)計(jì)制造技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化虛擬化綠色化智能化32第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)－全球化廣泛利用別國的生產(chǎn)設(shè)施與技術(shù)力量，在自己可以不擁有生產(chǎn)設(shè)施與制造技術(shù)的所有權(quán)的情況下，開發(fā)、制造出最終產(chǎn)品，并進(jìn)行全球銷售。包括的內(nèi)容主要有：市場(chǎng)的國際化；產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的國際合作化；產(chǎn)品制造的跨國化；制造企業(yè)在世界范圍內(nèi)的重組與集成如動(dòng)態(tài)聯(lián)盟公司；制造資源的跨地區(qū)、跨國家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用等等。33第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)－網(wǎng)絡(luò)化采用Internet技術(shù)，建立靈活有效、互惠互利的動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟，有效地實(shí)現(xiàn)研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售各種資源的重組，從而提高企業(yè)的市場(chǎng)響應(yīng)速度和競爭能力。在企業(yè)內(nèi)部，通過Intranet將制造企業(yè)的各個(gè)部門及制造過程與企業(yè)中的設(shè)計(jì)、管理信息等子系統(tǒng)進(jìn)行集成；在企業(yè)外部，以Extranet靈活地組織各種資源進(jìn)行異地產(chǎn)品設(shè)計(jì)和異地制造，從而快速地開發(fā)出高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品。34第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)－網(wǎng)絡(luò)化

產(chǎn)品資源庫制造資源庫知識(shí)庫協(xié)同管理平臺(tái)Internet、IntranetExtranetPDMERPSCMCRM公共服務(wù)平臺(tái)信息資源企業(yè)企業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)資源區(qū)域人才資源制造資源35第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)－虛擬化虛擬制造是20世紀(jì)90年代提出的新概念，它的產(chǎn)生是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展并推動(dòng)制造業(yè)變革的結(jié)果。虛擬設(shè)計(jì)制造可以理解為，利用計(jì)算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上模擬出產(chǎn)品的整個(gè)制造過程，包括虛擬加工、虛擬裝配、虛擬調(diào)度、虛擬測(cè)試等，從而對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、性能分析、生產(chǎn)管理和調(diào)度、銷售及售后服務(wù)作出綜合評(píng)價(jià)，以增強(qiáng)制造過程各個(gè)層次的決策與控制。

36第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)

四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)－虛擬化

虛擬制造的理論基礎(chǔ)建模理論連續(xù)系統(tǒng)建模離散系統(tǒng)建模機(jī)理建模

辯識(shí)建模

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模

模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模

模糊建模

實(shí)體流圖法

活動(dòng)周期圖法

Petri網(wǎng)法

仿真理論連續(xù)系統(tǒng)仿真離散系統(tǒng)仿真實(shí)時(shí)仿真事件調(diào)度法

活動(dòng)掃描法

進(jìn)程交互法

并行計(jì)算點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信

全局通信

并行控制與任務(wù)組

處理機(jī)拓?fù)?/p>

并行I/O

37第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)－智能化

智能化設(shè)計(jì)制造可以理解為具有人類智能特征的設(shè)計(jì)制造模式。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造相比，智能化設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)具有自組織、高柔性與學(xué)習(xí)能力等特點(diǎn)。它突出了在設(shè)計(jì)制造諸環(huán)節(jié)中以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。同時(shí)，收集、存儲(chǔ)、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的設(shè)計(jì)制造知識(shí)。38第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)－綠色化綠色設(shè)計(jì)和產(chǎn)品

綠色的能源和原材料的使用與轉(zhuǎn)換綠色加工制造綠色包裝產(chǎn)品的綠色再生（維修、拆卸、回用、處置）全生命周期的環(huán)境管理體系39第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

若要真正贏得市場(chǎng)，制造企業(yè)必須同時(shí)具備時(shí)間競爭能力、質(zhì)量競爭能力、價(jià)格競爭能力和創(chuàng)新競爭能力。20世紀(jì)60年代－以規(guī)模效益放在首位70年代以成本和價(jià)格取勝，80年代則以質(zhì)量贏得用戶，90年代更以響應(yīng)速度適應(yīng)市場(chǎng)，進(jìn)入21世紀(jì)，制造業(yè)以技術(shù)創(chuàng)新為競爭的焦點(diǎn)。40第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)四、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3．設(shè)內(nèi)容提綱第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例41內(nèi)容提綱第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)41第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型產(chǎn)品研制過程是指從產(chǎn)品需求分析到產(chǎn)品最終定型的全過程，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、測(cè)試、制造、裝備等全過程。任何一種產(chǎn)品的研制過程從大的方面可以劃分為設(shè)計(jì)與制造兩部分。設(shè)計(jì)又包括概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、試驗(yàn)仿真等。制造包括工裝制造、零件制造、裝配制造、檢測(cè)等。

42第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型產(chǎn)品第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型鈑金零件的制造過程示意圖43第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型鈑金第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型各種產(chǎn)品的制造過程形態(tài)各異、類型眾多，深入分析各種制造過程，可將構(gòu)成制造過程的基本要素抽象為產(chǎn)品(Product)、工藝過程(Process)、制造資源(Resource)，即PPR模型。實(shí)際的過程是三個(gè)要素相互耦合作用的結(jié)果。

產(chǎn)品工藝過程制造資源44第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型各種第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型(1)產(chǎn)品信息轉(zhuǎn)化過程。產(chǎn)品制造的依據(jù)是產(chǎn)品的幾何、性能、技術(shù)等方面的工程要求和描述。工程制造的基本輸入是材料。從幾何形態(tài)看，制造可抽象為幾何模型的轉(zhuǎn)化過程；從物理性能看，是從原始材料性能參數(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品材料性能參數(shù)的過程。

45第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型(2)材料的工藝轉(zhuǎn)化過程。在產(chǎn)品制造過程中，材料經(jīng)過加工，其幾何形狀和材料性能均發(fā)生了變化。在幾何形狀方面如從二維到三維的變化、尺寸的變化等，在材料性能方面如屈服應(yīng)力、硬化、回彈、殘余應(yīng)力等的變化。46第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型

(3)制造資源的轉(zhuǎn)化過程。為了完成產(chǎn)品的制造，不僅要實(shí)現(xiàn)材料狀態(tài)的變化，還要構(gòu)造控制轉(zhuǎn)化的資源條件，如工裝、加工設(shè)備等。工裝夾具數(shù)控折彎機(jī)47第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型隨著市場(chǎng)競爭的加劇和全球化的發(fā)展，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造以縮短周期、提高質(zhì)量、降低成本、提高服務(wù)等為目標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品研制過程的基本要素不斷進(jìn)行著優(yōu)化。實(shí)際上，由產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造構(gòu)成的制造系統(tǒng)是一個(gè)不斷優(yōu)化的過程。48第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型制造系統(tǒng)運(yùn)作示意圖49第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析一、產(chǎn)品研制過程的PPR模型制造第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析二、產(chǎn)品研制過程的串行與并行隨著設(shè)計(jì)、制造手段的提高，產(chǎn)品的研制過程也隨之改變。目前常見的設(shè)計(jì)模式主要有串行設(shè)計(jì)和并行設(shè)計(jì)。串行設(shè)計(jì)的組織模式是遞階結(jié)構(gòu)，各個(gè)階段的活動(dòng)是按時(shí)間順序進(jìn)行的，一個(gè)階段的活動(dòng)完成后，下一個(gè)階段的活動(dòng)才開始，各個(gè)階段依次排列，都有自己的輸入和輸出；并行設(shè)計(jì)的工作模式是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)就考慮后續(xù)階段的相關(guān)工作，包括加工工藝、裝配、檢驗(yàn)等，在并行設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品開發(fā)過程各個(gè)階段的工作是交叉進(jìn)行的。50第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析二、產(chǎn)品研制過程的串行與并行第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析

二、產(chǎn)品研制過程的串行與并行需求分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)制造裝配服務(wù)需求分析串行設(shè)計(jì)時(shí)間產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)制造裝配服務(wù)并行設(shè)計(jì)時(shí)間節(jié)省的時(shí)間串行設(shè)計(jì)和并行設(shè)計(jì)比較51第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析二、產(chǎn)品研制過程的串行與并行需求內(nèi)容提綱第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例52內(nèi)容提綱第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)52第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)一、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基本概念數(shù)字化：是利用數(shù)字技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)容和體系進(jìn)行改造的進(jìn)程。數(shù)字化的核心是離散化，其本質(zhì)是如何將連續(xù)物理現(xiàn)象、模糊的不確定現(xiàn)象、設(shè)計(jì)制造過程的物理量和伴隨制造過程而出現(xiàn)和產(chǎn)生的幾何量、設(shè)計(jì)制造環(huán)境、個(gè)人的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和能力離散化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。53第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)一、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基本概念數(shù)字第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)一、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基本概念數(shù)字化設(shè)計(jì)：就是通過數(shù)字化的手段來改造傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，旨在建立一套基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，支持產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)全過程的設(shè)計(jì)方法。數(shù)字化設(shè)計(jì)的內(nèi)涵是支持產(chǎn)品開發(fā)全過程、支持產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、支持產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)管理、支持產(chǎn)品開發(fā)流程的控制與優(yōu)化等，歸納起來就是產(chǎn)品建模是基礎(chǔ)，優(yōu)化設(shè)計(jì)是主體，數(shù)據(jù)管理是核心。

數(shù)字化制造：是指對(duì)制造過程進(jìn)行數(shù)字化描述而在數(shù)字空間中完成產(chǎn)品的制造過程，是計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與制造技術(shù)不斷融合、發(fā)展和應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然。54第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)一、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基本概念數(shù)字第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)一、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基本概念數(shù)字化設(shè)計(jì)制造本質(zhì)上是產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造信息的數(shù)字化，是將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征、材料特征、制造特征和功能特征統(tǒng)一起來，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)制造所涉及的所有對(duì)象和活動(dòng)進(jìn)行表達(dá)、處理和控制，從而在數(shù)字空間中完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程，即制造對(duì)象、狀態(tài)與過程的數(shù)字化表征、制造信息的可靠獲取及其傳遞，以及不同層面的數(shù)字化模型與仿真。55第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)一、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基本概念數(shù)字第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

產(chǎn)品的幾何建模是數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的核心。產(chǎn)品幾何模型的表示包括建模、造型和可視化三個(gè)方面，而建模又可以分解為基于曲線、曲面、實(shí)體等的表示。建立一個(gè)能夠表達(dá)和處理產(chǎn)品全生命周期各個(gè)階段所有信息的統(tǒng)一的產(chǎn)品模型是數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)。由于產(chǎn)品幾何模型需要在設(shè)計(jì)制造過程中進(jìn)行傳遞、交換，因此需要建立統(tǒng)一的模型表示格式。模型的表示方法多種多樣，如DXF，DWG，IGES，STEP等就是典型的CAD模型標(biāo)準(zhǔn)交換格式。1．產(chǎn)品統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型表示與交換方法56第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

CAD(ComputerAidedDesign)系統(tǒng)：是由計(jì)算機(jī)軟件和硬件系統(tǒng)構(gòu)成的人機(jī)交互系統(tǒng)，輔助工程技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品功能和性能需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建立產(chǎn)品的三維幾何模型，輸出二維工程圖。典型的CAD系統(tǒng)有AutoCAD，CATIA，UGS和Pro／E等。2．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)制造應(yīng)用工具57第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

CAE(ComputerAidedEngineering)系統(tǒng)：是對(duì)產(chǎn)品的靜態(tài)強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)性能等在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分析、模擬仿真的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。典型的CAE系統(tǒng)如NASTRAN，ANSYS，ADAMS等。2．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)制造應(yīng)用工具58第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

CAPP(ComputerAidedProcessPlanning)系統(tǒng)：也是由計(jì)算機(jī)軟件和硬件系統(tǒng)構(gòu)成的人機(jī)交互系統(tǒng)，輔助工藝技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品幾何模型、生產(chǎn)要求和資源條件，規(guī)劃、設(shè)計(jì)產(chǎn)品制造工藝過程，輸出制造工藝指令。2．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)制造應(yīng)用工具第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)59二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)CAPP(Computer第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

CAM(ComputerAidedManufacturing)系統(tǒng)：是指輔助完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，包括NC編程、工時(shí)定額計(jì)算、加工過程仿真等。在CATIA，UG和Pro/E等CAD/CAM系統(tǒng)中，均包含有專門的CAM模塊。

2．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)制造應(yīng)用工具60第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

DFx(DesignForx)系統(tǒng)：面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)。是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)零件或部件的可制造性或可裝配性等進(jìn)行評(píng)價(jià)診斷的計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用工具。

2．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)制造應(yīng)用工具第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)61二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)DFx(DesignFo第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

數(shù)字化設(shè)計(jì)制造中的數(shù)據(jù)集成是對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和共享，它通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(ProductDataManagement，PDM)軟件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。定義：PDM是一種幫助工程技術(shù)人員管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)和產(chǎn)品研發(fā)過程的工具。PDM系統(tǒng)確保跟蹤設(shè)計(jì)、制造所需的大量數(shù)據(jù)和信息，并由此支持和維護(hù)產(chǎn)品。3．產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)62第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

3．產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)管理管理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)圖文檔，以及人員組織、供應(yīng)商、客戶、外協(xié)、設(shè)備等數(shù)據(jù)，確保產(chǎn)品開發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確正確，方便獲取。過程管理管理產(chǎn)品開發(fā)過程，組織協(xié)調(diào)開發(fā)過程中設(shè)計(jì)、評(píng)審、批準(zhǔn)、變更及產(chǎn)品發(fā)布等。PDM管理對(duì)象63第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

3．產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)PDM的目的保證數(shù)據(jù)的完整、準(zhǔn)確、安全；控制追溯設(shè)計(jì)、變更過程；便于檢索利用。64第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

3．產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)PDM產(chǎn)品功能描述65第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)

內(nèi)容：建立數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)模式下產(chǎn)品三維建模規(guī)范、虛擬裝配規(guī)范、數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)制造規(guī)范以及PDM的實(shí)施規(guī)范等。作用：提供用戶管理、資源管理、項(xiàng)目管理和工作流管理等服務(wù)支持。通過并行工作管理規(guī)范和工作流程管理規(guī)范來實(shí)現(xiàn)信息、過程的集成和資源共享。4．面向產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范66第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)二、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)技術(shù)第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)與性能要求

(1)過程的延伸：不僅是產(chǎn)品零件、部件的設(shè)計(jì)和加工制造過程，而且包含工裝設(shè)計(jì)制造、檢測(cè)、服務(wù)等。(2)智能水平的提高：人工智能技術(shù)在數(shù)字化制造系統(tǒng)諸多方面的應(yīng)用，包括零件設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、過程控制等，使系統(tǒng)的智能水平提高并更為有效。(3)集成水平的提高：覆蓋零件全生命周期，實(shí)現(xiàn)生命周期各個(gè)階段的橫向集成和企業(yè)各個(gè)層次的縱向集成，在信息集成的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)功能和過程集成(實(shí)現(xiàn)在正確的時(shí)間將正確的信息傳遞到正確的人)。1．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)67第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)與性能第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)與性能要求

信息的產(chǎn)生、傳遞、復(fù)制和存儲(chǔ)的主要形式是圖紙、文件、報(bào)表和各種會(huì)議信息傳遞的過程是不連續(xù)的、緩慢而且經(jīng)常中斷的，沒有形成連續(xù)的信息流企業(yè)運(yùn)作的各種信息數(shù)字化、有序化信息的處理和傳遞速度加快形成連續(xù)的信息流管理層次和部門眾多、機(jī)構(gòu)重疊、各自為政、效率低下改變了傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程、工作方法，組織管理模式得到變革傳統(tǒng)制造業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造傳統(tǒng)制造業(yè)向數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的轉(zhuǎn)變68第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)與性能第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)與性能要求

(1)穩(wěn)定性是指在正常情況下，系統(tǒng)保持其穩(wěn)定狀態(tài)的能力。(2)集成性指系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，能協(xié)同工作。集成性反映了子系統(tǒng)之間功能交互、信息共享及數(shù)據(jù)傳遞暢通的程度。(3)敏捷性指系統(tǒng)對(duì)環(huán)境或輸入條件變化及不確定性的適應(yīng)能力，對(duì)內(nèi)外各種變化能快速響應(yīng)、快速重組的能力。2．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)制造的主要性能要求69第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)與性能第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)與性能要求

(4)制造工程信息的主動(dòng)共享能力數(shù)字化設(shè)計(jì)制造中零件設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)等過程的集成和并行協(xié)同要求信息能同步傳遞，這種信息共享方式稱為“信息主動(dòng)共享”。(5)數(shù)字仿真能力指系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品制造中涉及的諸多問題進(jìn)行虛擬仿真的能力。2．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)制造的主要性能要求70第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)與性能第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)與性能要求

(6)支持異構(gòu)分布式環(huán)境的能力數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的軟件系統(tǒng)、設(shè)備在地域上的分散性和操作平臺(tái)的異構(gòu)性決定了系統(tǒng)必須是分布式結(jié)構(gòu)。需要對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的綜合規(guī)劃與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)分布性與統(tǒng)一性的協(xié)調(diào)。

(7)擴(kuò)展能力在不影響系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的前提下，系統(tǒng)應(yīng)能夠根據(jù)加工對(duì)象和企業(yè)資源的變化、技術(shù)體系的變化，快速調(diào)整系統(tǒng)基礎(chǔ)框架和事務(wù)處理機(jī)制，完成功能擴(kuò)展、性能升級(jí)和自身的重新配置。2．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)制造的主要性能要求71第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)三、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)與性能內(nèi)容提綱第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)第二節(jié)產(chǎn)品研制過程分析第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例72內(nèi)容提綱第一節(jié)制造業(yè)與制造技術(shù)72第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過程是數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的經(jīng)典波音公司1990年在波音777飛機(jī)研制中，全面采用數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)字化定義、三維數(shù)字化預(yù)裝配和并行工程，建立了全球第一個(gè)全機(jī)數(shù)字樣機(jī)，取消了全尺寸實(shí)物樣機(jī)，通過精確定義幾何尺寸和形狀，使工程設(shè)計(jì)水平和飛機(jī)研制效率得到了巨大的提高，設(shè)計(jì)更改和返工率減少了50％以上，裝配時(shí)出現(xiàn)的問題減少了50％～80％，制造成本降低了30％～40％，產(chǎn)品開發(fā)周期縮短了40％～60％，用戶交貨期從18個(gè)月縮短到12個(gè)月。

73第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過程是數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的經(jīng)典波音777數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的技術(shù)手段

1．100％的數(shù)字化定義2．100％三維實(shí)體模型數(shù)字化預(yù)裝配3．并行方式產(chǎn)品定義

74第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過程是數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的經(jīng)典波音777采用CATIA系統(tǒng)進(jìn)行零件的三維建模。1．100％的數(shù)字化定義75第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過程是數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的經(jīng)典采用數(shù)字化預(yù)裝配取消了主要的實(shí)物樣機(jī)，修正了2500處設(shè)計(jì)干涉問題。數(shù)字化預(yù)裝配還支持如干涉檢查、工程分析、材料選用、工藝計(jì)劃、工裝設(shè)計(jì)以及用戶支持等相關(guān)設(shè)計(jì)，及早把反饋信息提供給設(shè)計(jì)人員。數(shù)字化項(xiàng)裝配還可以用來進(jìn)行結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)布局、管路安裝、導(dǎo)線走向等設(shè)計(jì)集成，以及論證零件的可安裝性和可拆卸性。2．100％三維實(shí)體模型數(shù)字化預(yù)裝配76第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過程是數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的經(jīng)典77第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過程是數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的經(jīng)典78第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過程是數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的經(jīng)典為了在波音777研制中全面實(shí)施并行工程，波音公司建立了238個(gè)設(shè)計(jì)建造團(tuán)隊(duì)。在并行產(chǎn)品定義有效應(yīng)用后，產(chǎn)生以下效益：在早期產(chǎn)品設(shè)計(jì)中由于工程更改單的急劇減少，促進(jìn)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高；縮短了產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間；通過將多功能和學(xué)科集成，降低了制造成本；通過產(chǎn)品和設(shè)計(jì)過程的優(yōu)化處理，大大減少了廢品和返工率。3．并行方式產(chǎn)品定義79第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過程是數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的經(jīng)典80第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例一、波音777研制過第四節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的典型應(yīng)用案例二、JSF拓