數(shù)字化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

1、數(shù)字化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)駱宏偉【摘 要】對(duì)數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行了介紹,綜述了國內(nèi)外數(shù)字化制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀,論述了數(shù)字化制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心,對(duì)數(shù)字化制造技術(shù)的幾個(gè)核心技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹,最后對(duì)數(shù)字化制造技術(shù)進(jìn)行了展望并結(jié)合我國實(shí)際情況對(duì)我國如何發(fā)展數(shù)字化制造技術(shù)提出了幾點(diǎn)建議【關(guān)鍵詞】數(shù)字化 數(shù)字化技術(shù)現(xiàn)狀 數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用 發(fā)展趨勢(shì)一、引言 數(shù)字化技術(shù)指的是運(yùn)用0和1兩位數(shù)字編碼，通過電子計(jì)算機(jī)、光纜、通信衛(wèi)星等設(shè)備，來表達(dá)、傳輸和處理所有信息的技術(shù)。數(shù)字化技術(shù)一般包括數(shù)字編碼、數(shù)字壓縮、數(shù)字傳輸、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)等技術(shù)。數(shù)字化技術(shù)是信息技術(shù)的核心，信息的媒體有多種，如字符、聲音、語

2、言和圖像等。這些信息媒體存在著共同的問題，一是信息量太小，二是難以交換、交流。如一本厚厚的辭海雖然有1300萬漢字，但與大型數(shù)據(jù)庫相比，包含的信息量仍太少，辭海只能查找字詞的基本涵義，若想查去年世界各國的國防開支是多少則無可奉告。一本書，要從一個(gè)城市寄到另一個(gè)城市少則數(shù)天多則數(shù)周。這種信息，交換起來很不方便。又如，當(dāng)今世界大約有3500種語言，使用不同語言的人，信息交流就非常困難。數(shù)字化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，這些問題便迎刃而解。無論是字符、聲音、語言和圖像；也無論是中文還是外文，都使用世界上共同的兩個(gè)數(shù)字0和1編碼來表達(dá)、傳輸和處理，到了終端，即用戶手上，又原原本本地還它本來面目。這無異于消除了世界各個(gè)

3、國家，各個(gè)民族之間的語言隔閡。一般說來8個(gè)0和1，就是一個(gè)最基本的信息單位，稱之為1個(gè)比特，簡寫為1b。每秒鐘傳輸?shù)男畔⒘糠Q之為信息的傳遞速率（b/s，即每秒傳送多少個(gè)比特）。每秒傳送1千比特為1kb/s，每秒傳送1兆比特表示為1Mb/s,再大就是每秒1千兆，表示為1Gb/s,等等。用簡單的兩位數(shù)0和1表達(dá)、傳輸和處理一切信息，把信息數(shù)字化、一體化，這是信息史上的又一次重要革命。但從技術(shù)上講，卻又相當(dāng)復(fù)雜，相當(dāng)困難。世界上如此龐雜的事物、浩如煙海的信息，都要用簡單的0和1 來表達(dá)，這是非常復(fù)雜的技術(shù)。信息以0 還表達(dá)后，會(huì)出現(xiàn)龐大的數(shù)交流，這對(duì)數(shù)據(jù)的快速傳遞提出了很高的要求?？傊?，信息數(shù)字化技

4、術(shù)涉及到數(shù)字的轉(zhuǎn)換（表達(dá)）、存取、處理、傳輸、控制等一系列高技術(shù)。例如，提高信息存取能力的微電子技術(shù)；提高信息傳輸能力的光纖技術(shù)，提高信息變換能力的光電技術(shù)；提高信息轉(zhuǎn)換和控制能力的計(jì)算機(jī)及其軟件技術(shù)等等。所以說，信息數(shù)字化技術(shù)實(shí)際上是由一群高技術(shù)綜合發(fā)展而實(shí)現(xiàn)的。 二、數(shù)字化制造技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀20世紀(jì)50年代,數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)開辟了制造裝備的新紀(jì)元。隨著微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展,計(jì)算機(jī)數(shù)控的廣泛應(yīng)用,數(shù)控機(jī)床得到廣泛應(yīng)用和提高。相繼出現(xiàn)的數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)和工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床一起成為重要的數(shù)字化加工、測量和操作的裝備,其本質(zhì)是用數(shù)字控制代替凸輪行程控制,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)數(shù)字化。從機(jī)械結(jié)

5、構(gòu)和控制方式來看：數(shù)控機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)和工業(yè)機(jī)器人有其共同特點(diǎn):都可看作數(shù)控多坐標(biāo)裝備,運(yùn)動(dòng)副都是移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副,運(yùn)動(dòng)鏈以串聯(lián)開環(huán)為主。數(shù)控技術(shù)發(fā)展的一趨勢(shì)是提升各種裝備性能甚至使其更新?lián)Q代,即所謂的“數(shù)字制造裝備”,如電子制造裝備、科學(xué)儀器、生物醫(yī)療裝備以及印刷、紡織等輕工機(jī)械。20世紀(jì)90年代,數(shù)字裝備的一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)是對(duì)海量信息處理能力的提高,在數(shù)字仿形技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用Laser scanner、CT、核磁共振等數(shù)字測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)零件形狀特征等幾何量的數(shù)字化,然后通過數(shù)據(jù)預(yù)處理、表面建模、實(shí)體建模、后置處理等過程生成STL 文件(或數(shù)控代碼)驅(qū)動(dòng)快速成型機(jī)(或數(shù)控機(jī)床)加工出新零件。

6、伽馬刀、電鏡- 視覺引導(dǎo)的機(jī)器人等數(shù)字醫(yī)療設(shè)備擴(kuò)展了基于視覺的數(shù)字測量儀器的應(yīng)用范圍,實(shí)現(xiàn)了人體內(nèi)腔器官的數(shù)字化。三、數(shù)字化技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：數(shù)字化制造技術(shù)數(shù)字化制造技術(shù)術(shù)語性定義：在數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合的背景下，并在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫和多媒體等支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶的需求，迅速收集資源信息，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的仿真以及原型制造，進(jìn)而快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶要求性能的產(chǎn)品整個(gè)制造全過程。通俗地說：數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造

7、企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢(shì)，其內(nèi)涵包括三個(gè)層面：以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字化制造技術(shù)、以控制為中心的數(shù)字化制造技術(shù)、以管理為中心的數(shù)字化制造技術(shù)。數(shù)字化制造技術(shù)的內(nèi)容如下：1、CAD-計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD在早期是英文Computer Aided Drawing (計(jì)算機(jī)輔助繪圖)的縮寫，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，人們逐步的認(rèn)識(shí)到單純使用計(jì)算機(jī)繪圖還不能稱之為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。真正的設(shè)計(jì)是整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，它包括產(chǎn)品的構(gòu)思、功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、加工制造等，二維工程圖設(shè)計(jì)只是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一小部分。于是CAD的縮寫由Computer Aided Drawing改為 Compu

8、ter Aided Design，CAD也不再僅僅是輔助繪圖，而是協(xié)助創(chuàng)建、修改、分析和優(yōu)化的設(shè)計(jì)技術(shù)。 2、CAE-計(jì)算機(jī)輔助工程分析CAE (Computer Aided Engineering)通常指有限元分析和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析。有限元分析可完成力學(xué)分析(線性.非線性.靜態(tài).動(dòng)態(tài))；場分析(熱場、電場、磁場等)；頻率響應(yīng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。機(jī)構(gòu)分析能完成機(jī)構(gòu)內(nèi)零部件的位移、速度、加速度和力的計(jì)算，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模擬及機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。3、CAM-計(jì)算機(jī)輔助制造CAM（Computer Aided Manufacture）是計(jì)算機(jī)輔助制造的縮寫，能根據(jù)CAD模型自動(dòng)生成零件加工的數(shù)控代碼，對(duì)加

9、工過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬、同時(shí)完成在實(shí)現(xiàn)加工時(shí)的干涉和碰撞檢查。CAM系統(tǒng)和數(shù)字化裝備結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)無紙化生產(chǎn)，為CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。CAM中最核心的技術(shù)是數(shù)控技術(shù)。通常零件結(jié)構(gòu)采用空間直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)、線、面的數(shù)字量表示，CAM就是用數(shù)控機(jī)床按數(shù)字量控制刀具運(yùn)動(dòng)，完成零件加工。4、CAPP-計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始于1966年，并于1969年正式推出世界上第一個(gè)CAPP系統(tǒng)AutoPros，并于1973年正式推出商品化AutoPros系統(tǒng)。美國是60年代末開始研究CAPP的，并于1976年由CAM-I公司推出頗具影響力的CAP-I's

10、 Automated Process Planning系統(tǒng)。5、PDM-產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理 隨著CAD技術(shù)的推廣，原有技術(shù)管理系統(tǒng)難以滿足要求。在采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以前，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝和經(jīng)營管理過程中涉及到的各類圖紙、技術(shù)文檔、工藝卡片、生產(chǎn)單、更改單、采購單、成本核算單和材料清單等均由人工編寫、審批、歸類、分發(fā)和存檔，所有的資料均通過技術(shù)資料室進(jìn)行統(tǒng)一管理。自從采用計(jì)算機(jī)技術(shù)之后，上述與產(chǎn)品有關(guān)的信息都變成了電子信息。簡單地采用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬原來人工管理資料的方法往往不能從根本上解決先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造手段與落后的資料管理之間的矛盾。要解決這個(gè)矛盾，必須采用PDM技術(shù)。 PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）是從管

11、理CAD/CAM系統(tǒng)的高度上誕生的先進(jìn)的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)軟件。它管理的是產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的全部數(shù)據(jù)。工程技術(shù)人員根據(jù)市場需求設(shè)計(jì)的產(chǎn)品圖紙和編寫的工藝文檔僅僅是產(chǎn)品數(shù)據(jù)中的一部分。PDM系統(tǒng)除了要管理上述數(shù)據(jù)外，還要對(duì)相關(guān)的市場需求、分析、設(shè)計(jì)與制造過程中的全部更改歷程、用戶使用說明及售后服務(wù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一有效的管理。PDM關(guān)注的是研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。 6、ERP-企業(yè)資源計(jì)劃企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)，是指建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)企業(yè)的所有資源（物流、資金流、信息流、人力資源）進(jìn)行整合集成管理，采用信息化手段實(shí)現(xiàn)企業(yè)供銷鏈管理，從而達(dá)到對(duì)供應(yīng)鏈上的每一環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。ERP系統(tǒng)集中信息技術(shù)與先進(jìn)的管理思想

12、于一身，成為現(xiàn)代企業(yè)的運(yùn)行模式，反映時(shí)代對(duì)企業(yè)合理調(diào)配資源，最大化地創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富的要求，成為企業(yè)在信息時(shí)代生存、發(fā)展的基石。在企業(yè)中，一般的管理主要包括三方面的內(nèi)容：生產(chǎn)控制（計(jì)劃、制造）、物流管理（分銷、采購、庫存管理）和財(cái)務(wù)管理（會(huì)計(jì)核算、財(cái)務(wù)管理）。7、RE-逆向工程技術(shù) 對(duì)實(shí)物作快速測量，并反求為可被3D軟件接受的數(shù)據(jù)模型，快速創(chuàng)建數(shù)字化模型（CAD）。進(jìn)而對(duì)樣品進(jìn)而作修改和詳細(xì)設(shè)計(jì)，達(dá)到快速開發(fā)新產(chǎn)品的目的。屬于數(shù)字化測量領(lǐng)域。 8、RP-快速成型快速成型（Rapid Prototyping）技術(shù)是90年代發(fā)展起來的，被認(rèn)為是近年來制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破，其對(duì)制造業(yè)的影響可與數(shù)控

13、技術(shù)的出現(xiàn)相媲美。RP系統(tǒng)綜合了機(jī)械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)，激光技術(shù)及材料科學(xué)技術(shù)，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、修改及功能試驗(yàn)，有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。四、數(shù)字化技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,使得基于多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化制造技術(shù)為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的并行作業(yè)、分布式運(yùn)行、虛擬協(xié)作、遠(yuǎn)程操作與監(jiān)視等提供了可能。數(shù)字化制造技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)如下:(1)制造信息的數(shù)字化,將實(shí)現(xiàn)CAD /CAPP /CAM /CAE的一體化,使產(chǎn)品向無圖紙制造方向發(fā)展,如產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)經(jīng)過校核,直接傳送給數(shù)

14、控機(jī)床完成加工就是一例;(2)通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部并行工程,通過Internet建立跨地區(qū)的虛擬企業(yè),實(shí)現(xiàn)資源共享,優(yōu)化配置,使制造業(yè)向互聯(lián)網(wǎng)輔助制造方向發(fā)展;(3)將數(shù)字化技術(shù)注入傳統(tǒng)產(chǎn)品,開發(fā)新產(chǎn)品,無論從工業(yè)裝備和人民生活需求都是社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)。特別是在我國,國家在數(shù)字裝備和數(shù)字制造的基礎(chǔ)研究方面應(yīng)加大資助力度,建立國家級(jí)的研究中心和工程中心;與數(shù)字地球、數(shù)字流域、數(shù)字城市等數(shù)字技術(shù)相適應(yīng),大力發(fā)展和應(yīng)用適合我國國情和國防建設(shè)的數(shù)字制造技術(shù)和精密、重大數(shù)字裝備;特別重視人才隊(duì)伍建設(shè),大力培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新意識(shí)、思維活躍、立足國內(nèi)的從事數(shù)字制造基礎(chǔ)研究的高科技人才;積極開展數(shù)字制造的國際交

15、流和合作,盡快提高我國數(shù)字制造的研究水平。實(shí)現(xiàn)我國制造業(yè)的跨躍式發(fā)展。1.數(shù)字化制造技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。【參考文獻(xiàn)】 1學(xué)昌,習(xí)俊通. 基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的復(fù)雜型面數(shù)字化檢測技術(shù)研究 J . 計(jì)算機(jī)集成制造2建成. 淺析科技型中小企業(yè)的信息化 J . CAD /CAM與制造業(yè)信息化.2005.3王莉娟,寧汝新. 數(shù)字化制造中的PDM與CAPP集成技術(shù) J . 航空制造技術(shù),2005.4胡平. 車身部件快速仿真設(shè)計(jì)與數(shù)字化模具 J . 鍛造與沖壓, 2005.5建輝. 以數(shù)字化造船促進(jìn)中國船舶工業(yè)跨越式發(fā)展 J . 上海造船,2005. 致 謝短暫的三年大學(xué)生活很快就要結(jié)束了，我曾多么憧憬美好的學(xué)

16、生時(shí)代，如今當(dāng)自己臨近畢業(yè)時(shí)，我又留戀已經(jīng)流逝的三年學(xué)生生涯。本文是在單文化老師悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下，并且在實(shí)習(xí)期間得到公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的幫助，經(jīng)過不斷的學(xué)習(xí)和修改完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)，淵博的學(xué)識(shí)，謙遜的為人，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，高瞻遠(yuǎn)矚、敏銳的科學(xué)眼光，將是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的楷模；老師樂觀、正直、樸實(shí)的生活態(tài)度，令我深深敬佩。老師的諄諄教誨，將使我終生受益。在此，謹(jǐn)致以衷心的感謝和崇高的敬意。明達(dá)學(xué)院的各位老師以及實(shí)習(xí)所在單位領(lǐng)導(dǎo)給了我很大幫助和啟示，使我學(xué)到更多的知識(shí)，從而順利的完成畢業(yè)論文。在此一并表示衷心的感謝。祝愿他們身體健康，工作順利，事業(yè)上取得更大成功。我還要深深感謝我的家人和同學(xué)，是他們給

17、予了我物質(zhì)上的資助和精神上的鼓勵(lì)，使我得以順利完成學(xué)業(yè)。再次真誠地感謝所有在我三年讀書期間幫助過我的老師、同學(xué)和朋友。明達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文數(shù)字化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 學(xué)生姓名 駱宏偉 班 級(jí) 07機(jī)電（2） 學(xué) 號(hào) 62073221 指導(dǎo)教師 單文華 完成日期 2009年12月 畢業(yè)論文誠信承諾書本人鄭重承諾：1、本論文是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行分析研究，獨(dú)立撰寫完成的。2、本論文所有相關(guān)數(shù)據(jù)、材料均是真實(shí)的。3、本論文中除引文和致謝的內(nèi)容外，不包含其他人或機(jī)構(gòu)已經(jīng)撰寫發(fā)表過的研究成果。4、本論文如有剽竊他人研究成果的情況，一切后果自負(fù)。學(xué)生（簽名）：

18、年 月 日本人慎重承諾和聲明：所撰寫的 是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下自主完成，文中所有引文或引用數(shù)據(jù)、圖表均已注解說明來源，本人愿意為由此引起的后果承擔(dān)責(zé)任。本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的研究成果歸學(xué)校所有。三、但愿有一天你會(huì)記起，我曾默默地，毫無希望地愛過你。我這扇門曾為你打開，只為你一人打開，現(xiàn)在，我要把它關(guān)上了。四、你看我的時(shí)候我裝做在看別處，你在看別處的時(shí)候我在看你。五、陸上的人喜歡尋根究底，虛度很多的光陰。冬天擔(dān)憂夏天的遲來，夏天擔(dān)心冬天的將至。所以你們不停到處去追求一個(gè)遙不可及，四季如夏的地方，我并不羨慕。六、沒想到的是，一別竟是一輩子了。七、朋友們都羨慕我，其實(shí)羨慕他們的人是我。愛你，很久了，等你

19、，也很久了，現(xiàn)在，我要離開你了，比很久很久還要久八、Do something today that your future self will thank you for. 從現(xiàn)在開始，做一些讓未來的你感謝現(xiàn)在的自己的事。九、有個(gè)懂你的人，是最大的幸福。這個(gè)人，不一定十全十美，但他能讀懂你，能走進(jìn)你的心靈深處，能看懂你心里的一切。最懂你的人，總是會(huì)一直的在你身邊，默默守護(hù)你，不讓你受一點(diǎn)點(diǎn)的委屈。真正愛你的人不會(huì)說許多愛你的話，卻會(huì)做許多愛你的事。十、很久很久，沒有對(duì)方的消息，也不再想起這個(gè)人，也是不想再想起。十一、我不怕我會(huì)忘記他，他在我心底開出了花。十二、我還在原地等你，你卻已經(jīng)忘記曾來過這里。十三、那都是很好很好的，我卻偏偏不喜歡。十四、向來緣淺，奈何情深？十五、習(xí)慣難受，習(xí)慣思念，習(xí)慣等你，可是卻一直沒有習(xí)慣看不到你十六、愛一個(gè)人最好的方式，是經(jīng)營好自己，給對(duì)方一個(gè)優(yōu)質(zhì)的愛人。不是拼命對(duì)一個(gè)人好，那人就會(huì)拼命愛你。俗世的感情難免有現(xiàn)實(shí)的一面：你有價(jià)值，你的付出才有人重視。蘇芩十七、雨水落下來是因?yàn)樘炜諢o法承受它的重量，眼淚掉下來是因?yàn)樾脑僖矡o法承受那樣的傷痛。十八、所謂長大