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浅析数字创新技术发展与应用 [发表于 2006/11/14]

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当今时代，制造业面临着的市场环境，具有不断追求交货速度、价格竞争激烈、个性化定制需求日益增加等特征。为了适应快速变化的市场环境，国内一些制造业企业较早地开展了数字化技术的研究与应用，并进行了生产模式（从按订单生产到按照订单组装）的转变，数字技术在产品研发、制造和管理过程中得到了大量应用。制造业在我国国民经济中有着举足轻重的地位，制造业信息化是落实国家"以信息化带动工业化"的重大举措，利用数字创新技术，建立产品数字化模型，开展电子图档管理及产品数据管理、开展基于数字化产品模型的设计、分析、工艺规划和制造，开展基于产品数字化模型的设计制造业务集成与协同，构建数字化的创新体系是未来发展的必然趋势。一、前言当今时代，制造业面临着的市场环境，具有不断追求交货速度、价格竞争激烈、个性化定制需求日益增加等特征。为了适应快速变化的市场环境，国内一些制造业企业较早地开展了数字化技术的研究与应用，并进行了生产模式（从按订单生产到按照订单组装）的转变，数字技术在产品研发、制造和管理过程中得到了大量应用。本文对中国工业车辆领域的典型代表性企业－安徽叉车集团公司数字化创新的实践中的一些体会，加以归纳和总结，同时希望与大家一起共同探讨和展望制造业企业的数字化创新的技术应用。二、制造业信息化发展历程 70年代初，西方发达的工业化国家用二维CAD取代了手工绘图；80年代，当产品结构越来越复杂时，二维图的表达方式已经难以满足设计需求，继而三维CAD系统出现；90年代，随着全球经济一体化和制造业竞争加剧，只有在最短的时间内提供高品质创新产品的制造商，才能获得最大的生存和发展机会。因此，基于三维CAD的DMU（数字样机技术）、VPD（虚拟产品开发）和PLM（产品全生命周期管理）等多种数字化的技术应运而生。我国制造业中开展CAD/CAE/CAM的应用起步较晚，90年代初期国家科委确定以"甩图板"这个形象生动的工程目标来实现绘图设计自动化作为推广应用CAD技术的突破口，从强有力的推进了我国制造业信息化的进程，为后续的传统生产到现代制造的变革奠定了坚实的基础。伴随着经济全球化及信息产业的迅速崛起，今天，产品创新领域已经引发了大的变革，CAD、CAE、CAM、CAPP、PDM、EDA、RP、逆向工程等数字化技术在制造业中得到广泛的应用。数字化技术的应用，集中体现在缩短新品上市时间、增加产品品种、快速满足定制需求、降低产品成本、提高产品质量、降低运营成本、改善客户关系、加强对供应商的管理、机构扁平化等诸多方面，极大的增强了企业的综合竞争能力。三、制造业信息化宏观政策导向加强宏观引导，提供政策支持、资金支持，引导企业间资源共享，经验共享，知识共享，加强企业（产业）联盟的建立，节约社会整体信息化成本，构建和谐共赢的社会环境，是所有制造业企业的期盼。刚刚出台不久的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》将推进制造业信息化作为制造业发展的方向和重要任务。明确将大力推动制造业信息化列为制造业三大发展思路之一，将"数字化和智能化设计制造"列为优先主题，将制造业信息化技术列为前沿技术研究方向。为落实关于"数字化和智能化设计制造"优先主题任务，推进制造业信息化，提升集团企业、骨干企业和中小企业的信息化水平，增强制造业的自主创新能力和核心竞争力，支撑我国科技自主创新和经济社会发展，科技部又在"十一五"国家科技支撑计划中设立了"制造业信息化工程"重大项目。目的是是针对我国离散制造业信息化的现状和发展需求，攻克制造业信息化关键技术；实施面向重点行业（集团企业）及骨干企业的数字化设计、制造和管理集成应用与示范；从而提升集团企业、骨干企业和中小企业的信息化水平，增强制造业的自主创新能力和核心竞争力。四、数字创新技术的突破点 4.1 以提升竞争能力为目标实现数字化设计制造一体化，提高产品创新能力；实现经营管理信息化，提高企业经营管理水平；实现数字化设计制造一体化和经营管理信息化集成，实现企业内业务协同；从而降低产品研制成本、缩短产品研制周期、提高产品质量、降低企业运营成本，提升企业的竞争能力。 4.2 以需求为导向面向产品创新，结合企业信息化发展战略需求，合理的进行企业的信息资源配置，以企业集团为核心，整合协同合作伙伴、供应商和客户的共同需求，建立数字化企业一体化解决方案。 4.3 以信息技术为支撑 ■ 构建数字化创新的支撑平台通过构建集成的产品创建与仿真数字化(CAD/CAE)、制造与工艺数字化（CAPP）和产品创新过程管理数字化（PLM/PDM）、生产过程管理MES、先进的加工技术CAM实施与应用，构建一体化的产品创新平台，实现企业级及企业间的产品开发协同与全生命周期管理。 ■ 应用数字化创新的方法与技术研究产品创新设计方法、协同设计技术、快速设计技术、仿真与虚拟设计技术、智能设计技术、设计制造集成技术、基于网络的协同（异地）设计技术、并行工程以及虚拟制造、快速成型、逆向工程等技术，利用设计方法学、建模/仿真方法学等，为企业实现产品创新提供了强有力的支撑。 ■ 研究面向过程的数字化管理研究面向企业的数字化生产组织模式体系和制造单元及制造过程的建模与仿真技术、生产资源管理与优化配置技术，开发制造执行系统，实现制造执行层面的信息化集成，支持生产过程的高效、有序和优化运行。 ■ 采用底层数字化的制造手段应用与CAD/CAM集成的底层数字化装备如PLC以及基于CNC的柔性制造系统FMS等，FMS兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。FMS的工艺范围可以包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等，能按装配作业配套需要，及时安排所需零件的加工，实现及时生产，从而减少毛坯和在制品的库存量，及相应的流动资金占用量，缩短生产周期；提高设备的利用率，减少设备数量和厂房面积；减少直接劳动力，在少人看管条件下可实现昼夜24小时的连续"无人化生产"，提高产品质量的一致性。 4.4 实现供应链上的协同实现企业级产业链供需协同资源管理、生产协调管理、经营决策管理等关键技术和企业间协同工作与管理机制，开发企业间业务过程协同管理平台，实现企业间的网络化业务协同与优化运行。 4.5 以人才的培育为根本各企业在信息化建设过程中要特别注重信息化人才的培养，但更重要的是要培育高级人才，信息化是一个系统工程，需要大量具备信息技术、企业管理、项目管理、知识管理以及流程管理知识的复合型高级人才，在项目和信息化建设过程中要将不断培养和锻炼这类人才应该摆在非常重要的位置。五、结论在我国的制造业中，数字创新技术，经过多年来的持续投入和不断发展，现已具备较为坚实的基础，特别是近年来，国家在积极的引导中国的制造业走上自主创新之路，中国的制造业处于数字化创新的重要战略机遇期。以信息技术为核心的数字创新技术已成为解决产品开发、模具设计及产品加工中薄弱环节的最有效的途经，成为提升产品创新能力和企业核心竞争力的关键。也是实现从"中国制造"到"中国创造"的关键。
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