数字制造

  仪器仪表 ·  2013-02-22 12:00  ·  16208 次点击
114工控仪器仪表网讯:所谓数字制造,指的是在虚拟现实、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的整个制造过程。也就是说,数字制造实际上就是在对制造过程进行数字化的描述而建立起的数字空间中完成产品的制造过程。
数字制造的概念,首先来源于数字控制技术(NC或CNC)与数控机床。数控技术就是用数字量及字符发出指令并实现控制的技术。它不仅控制位置、角度、速度与机械量,也可控制温度、压力、流量等物理量。这些量的大小不仅可用数字表示,而且是可测、可控的。如果一台设备实现其自动工作过程的命令是以数字形式来描述的,则称其为数控设备。显而易见,这远不是数字制造,却是数字制造的一个十分重要的基础。
随着数控技术的发展,又出现了对多台机床,用一台(或几台)计算机数控装置进行集中控制的方式,即所谓直接数字控制(DNC)。为适应多品种、小批量生产的自动化,发展了若干台计算机数控机床和一台工业机器人协同工作,以便加工一组或几组结构形状和工艺特征相似的零件。从而构成所谓柔性制造单元(FMC),借助一个物流自动化系统,将若干柔性制造单元或工作站连接起来实现更大规模的加工自动化就构成了柔性制造系统。以数字量实现加工过程的物料流、加工流和控制流的表征、存储与控制,就形成了以控制为中心的数字制造观。
由于计算机的发展以及计算机图形学与机械设计技术的结台,产生了以数据库为核心,以交互式图形系统为手段,以工程分析计算为主体的一体化的计算机辅助设计(CAD)系统。CAD系统能够在二维与三维的空间精确地描述物体,大大地提高了生产过程中描述产品的能力和生产率。正如数控技术与数控机床一样,CAD的产生和发展为制造业产品的设计过程数字化和自动化打下了基础。
将CAD的产品设计信息转换为产品的制造、工艺规则等信息,使加工机械按照预定的工序和工步的组合和排序,选择刀具、夹具、量具,确定切削用量,并计算每个工序的机动时间和辅助时间,这就是计算机辅助工艺规划(CAPP)。将包括制造、检测、装配等方面的所有规划,以及面向产品设计、锚造、工艺、管理、成本核算等所有信息数字化,转换为计算机所理解,并被制造过程的全阶段所共享,从而形成了所谓CAD/CAM/CAPP。这就是基于产品设计的数字制造观。
从数字制造的概念出发,可以清楚地看到,数字制造是计算机数字技术、网络信息技术与制造技术不断融合、发展和应用的结果,也是制造企业、制造系统和生产系统不断实现数字化的必然。对制造设备而言,其控制参数均为数字信号。对制造企业而言,各种信息(包括图形、数据甚至知识和技能)均以数字的形式通过数字网络在企业内部传递。对全球制造业而言,用户通过数字网络发布需求信息,各大中小型企业则通过数字网络根据需求,优势互补,动态组合,迅速敏捷地协同设计制造出相应的产品。在数字制造环境下,在广域内形成了一个由数字织成的网,个人、企业、车间、设备、经销商和市场成为网上的一个个结点,由产品在设计、制造、销售过程中所赋予的数字信息成为主宰制造业的最活跃的驱动因素。另一方面,数字制造包含了以控制为中心的数字制造、以设计为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造。当前,网络制造是数字制造的全球化实现,虚拟制造是数字工厂和数字产品的一种具体体现,而电子商务制造是数字制造的一种动态联盟。
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