西门子数字化工厂-数字化车间-先进制造技术课件.ppt

1、Company2022年6月6日星期一Location制造过程管理制造过程管理 (MPM)目录“数字化工厂”的概念1234汽车解决方案国内外企业的成功案例效益分析“数字化工厂”产生的背景 制造业对一个国家的经济和政治地位至关重要,以及它在21世纪工业生产中的决定性的地位和作用，很多国家尤其是美国等西方发达国家都把制造业发展战略列为重中之重。 随着各种现代制造技术与软件系统产生、研究与实践的不断深入，“数字化工厂”(MPM)技术与系统也就应运而生了， “数字化工厂”技术与系统作为新型制造技术与系统，是制造业迎接21世纪挑战的有效手段，有助于解决目前存在的以下一些问题: 1.MPM的概念(Manu

2、facturing Process Management)1.MPM的概念(Manufacturing Process Management)制造系统投资较大，在系统正式建立与运行之前，难以对这些系统建立后所取得的效益及风险进行确实有效的评估； 不能在产品设计开发的各个阶段，把握产品制造过程各个阶段的实况，不能确实有效地协调设计与制造各阶段的关系，以寻求企业整体全局最优效益;难以在产品正式投产与上市之前，完成产品的设计与生产规划，模拟出产品的制造、使用等未来全过程，发现可能存在的问题(可制造性、成本、效益与风险等);难以准确评估工厂的制造潜能;“数字化工厂”的IT背景结构CAD/PDM“wha

3、t”ERP/MES“when + where”Bill of Materials(BOM)specific “what”ProductStructurefamily of “whats”做什么做什么怎么做怎么做在哪做，何时做在哪做，何时做产品数据管理产品数据管理企业资源管理企业资源管理UGPRO/ECATIA工艺规划作业计划MPM模拟仿真模拟仿真作业计划作业计划 . 工艺设计工艺设计(eMS)资源资源零件零件操作操作(工艺工艺)CAD/PDM“what”ERP/MES“when + where”Bill of Materials(BOM)specific “what”ProductStruct

4、urefamily of “whats”“数字化工厂”制造制造“服务器服务器”The eMPowerTM 数字化工厂应用软件数字化工厂应用软件为制造商及其供应商提供了一个制造工艺为制造商及其供应商提供了一个制造工艺平台，使企业能够对整个制造过程进行设平台，使企业能够对整个制造过程进行设计，模拟仿真和管理，并将制造信息及时计，模拟仿真和管理，并将制造信息及时地与相关部门，供应商共享，传递与发布地与相关部门，供应商共享，传递与发布。虚拟制造虚拟制造 并行工程并行工程统一的底层数据库规划包规划包规划模块 解决方案的结构体系解决方案的结构体系工程包工程包人机工程 生产线仿真生产线仿真工位布局，工位布局

5、，机器人仿真机器人仿真, 干涉检查干涉检查实施及协作实施及协作协同作业协同作业eM-Doc时间规划生产计划生产线规划规划管理工艺规划变更管理成本分析文件传输制造网络服务器结构体系结构体系工艺规划包工艺规划包规划设计包规划设计包工艺规划工艺规划生产计划生产计划混产规划混产规划资源平衡资源平衡工时管理工时管理变更管理变更管理 成本分析等成本分析等CADCAM / PDMMicrostation Autocad工厂/生产线(工位)资源工厂工厂布布局局 生产线布局生产线布局动态装配动态装配工位仿真 人机工程工程模拟工程模拟仿真包仿真包生产生产&物流物流仿真包仿真包 产能分析仿真产能分析仿真计划调度规划

6、仿真计划调度规划仿真协同作业包协同作业包质量检测包质量检测包制造过程管理的构架制造过程管理的构架MPM拥有专业的汽车制造过程解决方案白车身白车身喷漆喷漆总装总装冲压冲压覆盖了汽车生产的所有制造过程覆盖了汽车生产的所有制造过程冲冲 压压白白 车车 身身 总总 装装动动 力力 系系 统统喷喷 漆漆质质 量量：工艺规划手段陈旧落后工艺规划手段陈旧落后产品的制造规划基本上以人工手段为主，所有的策划过程如工艺规划、工时分析、工位布局、生产线行为分析、物流性能分析、焊接管理、工程图解、产品配置管理、产品变更管理、工程成本分析等都以传统的方式进行。各过程的人员，各自进行设计，再经过协调综合形成最后方案，各个

7、过程极易造成联系疏散孤立，特别是相关工艺信息的查询，传输上，基本上以纸样、磁盘为媒介，没有统一的数据平台。 不具备完善的项目风险控制机制不具备完善的项目风险控制机制项目的立项，实施过程中没有很好的仿真手段来对工程风险进行预测，在多项项目的立项，实施过程中没有很好的仿真手段来对工程风险进行预测，在多项目方案优选时不能对特定参数进行量化的精确对比。目方案优选时不能对特定参数进行量化的精确对比。项目协同能力差项目协同能力差同一工程项目所涉及的各个专业间的联系、协调、信息沟通，协作水平只有依同一工程项目所涉及的各个专业间的联系、协调、信息沟通，协作水平只有依靠协调人员的经验来决定，而且很难对以往的工艺

8、，工装设备重复利用并进行标靠协调人员的经验来决定，而且很难对以往的工艺，工装设备重复利用并进行标准化储备准化储备。没有成熟的工艺规划系统和工艺规划数据平台。没有成熟的工艺规划系统和工艺规划数据平台。利用利用“数字化工厂数字化工厂”软件建立一个完整的规划和制造工艺软件建立一个完整的规划和制造工艺信息平台，利用此信息平台规划和工艺人员可方便地进行信息平台，利用此信息平台规划和工艺人员可方便地进行信息查询，如针对某一焊点，在系统中可以快捷地查询到信息查询，如针对某一焊点，在系统中可以快捷地查询到与此焊点相关的零件，焊枪，操作工位，工装卡具，并可与此焊点相关的零件，焊枪，操作工位，工装卡具，并可分析此

9、焊接操作的时间及成本。分析此焊接操作的时间及成本。 应用工艺模型应用工艺模型 在哪个操作中进行点焊在哪个操作中进行点焊? ? 哪个零件被焊接哪个零件被焊接? ?Practical Administration - 3Practical Administration - 3l 应用此解决方案进行工艺设计。如根据输入的产品零件信息，装配信息和工厂资源信息编制制造工艺规划应用此解决方案进行工艺设计。如根据输入的产品零件信息，装配信息和工厂资源信息编制制造工艺规划和工艺流程设计并进行工艺检查。和工艺流程设计并进行工艺检查。T h e P ro c e s s M o d e l P la tfo rm

10、.零 件 (Part)资 源 (resources)操 作 (operations) l 实现产品变更管理，可对不同配置的车型或经过设计更改的车实现产品变更管理，可对不同配置的车型或经过设计更改的车型实现动态的和及时的工艺信息更改，从而在生产过程中对因产品型实现动态的和及时的工艺信息更改，从而在生产过程中对因产品更改引起的工艺更改进行精确的管理和控制。更改引起的工艺更改进行精确的管理和控制。进行焊接管理，如对焊枪，变压器，控制器，电缆，机器人，工装卡具等进行进行焊接管理，如对焊枪，变压器，控制器，电缆，机器人，工装卡具等进行优化选择，管理并实现标准化工作。优化选择，管理并实现标准化工作。 l

11、利用利用“数字化工厂数字化工厂”软件可编制各种工艺文件，如焊接工程图解（焊接操作图册）软件可编制各种工艺文件，如焊接工程图解（焊接操作图册） ，白车身制造流程，工艺规划，成本核算，工时分析等文件，白车身制造流程，工艺规划，成本核算，工时分析等文件，2D生产线及工位布局图等。生产线及工位布局图等。l l 实现相关部门的制造信息共享，信息的及时发布与沟通，提高协同工作的效率与工作实现相关部门的制造信息共享，信息的及时发布与沟通，提高协同工作的效率与工作质量。质量。自动进行投资计算自动进行投资计算在规划设计时进行成本分析在规划设计时进行成本分析自动生成各种报表自动生成各种报表-设计规划-成本分析-生

12、产线产量-操作顺序-排产排产计划总成本,单项成本变量l l l 通过网络以电子文档的形式及时发布工艺信息和工作指导通过网络以电子文档的形式及时发布工艺信息和工作指导网络协同制造的文件报告网络协同制造的文件报告全面的制造过程管理全面的制造过程管理软件具有统一的数据库统一的数据库 工工 厂厂 生生 产产 线线 单单 元元 操作操作工作指导工作指导/工程实施工程实施制造过程设计制造过程设计项目评审及检验项目评审及检验立项立项MPM制造过程管理制造过程管理具有层次性的信息协作具有层次性的信息协作虚拟制造流程虚拟制造流程产品信息制造过程设计1998 Events Which Tecnomatix Int

13、ends to Participate#OfficeEventEvent TypeDate StartDate EndPlacePurpose of Participation (e.g. PR, Lead Generation etc.)Space booked1Europe SmauCADMarch 11, 1998March 14, 1998Milano, Italy202Europe ExpoCADMarch 10, 1998March 12, 1998Madrid, Spain203Europe MicadMarch 17, 1998March 20, 1998Paris, Fran

14、ce274Europe BIEMHMarch 18, 1998March 23, 1998Bilbao, Spain155Europe CeBITMarch 19, 1998March 25, 1998Hannover, Germany456Europe BiennaleApril 15, 1998Paris, France157Europe IndustrieApril 20, 1998April 25, 1998Hannover, Germany308Europe CIMNov. 30, 1998Birmingham, UK309Europe CAD ShowGeteborg, Scand

15、.2010Europe ControlMay 12, 1998May 15, 1998Sinsheim, Germany11Europe MetavJan. 16, 1998Jan. 20, 1998Dusseldorf, Germany12Europe EuroMoldDec. ?, 98Frankfurt, Germany13Europe BimuOct. ?, 98Milano, Italy14Europe CitaSep. ?, 98Bilbao, Spain15JapanDesign Engineering & Manufacturing Solutions Expo/Confere

16、nceExhibitionJune 17, 1998June 19, 1998Tokyo (Big Sight), Japan16JapanDigital Engineering Summit (TBD)SeminarFeb. or March1 dayJapan (TBD)together with DENEB, Adept, EAI, Tecop. (Main: case study, academic view)17JapanNihon Tecnomatix User Forum 1998SeminarJuly 2, 1998July 3, 1998Hotel Nikko Tokyo,

17、Japan18JapanNihon Tecnomatix Korena User Forum 1998SeminarTBDTBDKorea (TBD)trying to plan19JapanInteligent Facory Automation System Show 98 KoreaExhibitionSep. 25, 1998Sep. 29, 1998Koex, Koreatrying to plan20USA2122232425成本分析 IDTask Name1Panel-Shop2Product management3Project management4User Interfac

18、e5program generation6User practices repository7UPR Design8UPR Coding9UPR Unit test10UPR System test11User Practices Engine12UPE Design13UPE Coding14UPE Unit test15UPE System test16Structure Analyzer17SA Design18SA Codingcddde1,e2,e3e1,e2,e3e1,e2,e3ff12 981 992 993 994 995 996 997 998 999 9910 9911 9

19、912 99r1st Quarter2nd Quarter3rd Quarter4th Quarter项目计划项目计划文件装配分析工艺过程仿真人机工程分析人机工程分析细节规划生产线仿真生产线仿真工厂白车身解决方案白车身解决方案 - 应用于白车身生产准备和应用于白车身生产准备和生产制造生产制造 提供了完整的白车身制造工程的规划,设计,管理及项目跟踪的团队协同制造环境. 主要解决白车身焊接生产线的工艺规划，焊接管理，焊接仿真和装焊线的布局，同时应用物流模块对整个生产线进行物流分析和优化。.项目开始项目开始概念确认概念确认 设计检验设计检验项目确认项目确认 白车身制造过程描述白车身制造过程描述 工程

20、工程工程概念概念规划概念规划费用评估费用评估加工加工焊接计划焊接计划工位布置工位布置装配流程装配流程设备采购设备采购生产流程控制生产流程控制控制细节设计控制细节设计加工设备设计加工设备设计工艺细节设计工艺细节设计工位细节设计工位细节设计采购计划和设备采购计划和设备工艺文件工艺文件设备测试及购买设备测试及购买设备规划设备规划管理经营管理经营革新管理革新管理计划管理计划管理 网络化的协同制造企业和最佳的项目管理流程网络化的协同制造企业和最佳的项目管理流程工程细节工程细节生产线建立及平衡生产线建立及平衡评估及计划优化评估及计划优化工艺过程工艺过程白车身装配工作流程建立主要工位 (MWC)Work P

21、erformed with eM Planner BIWWork Performed with on various Sub-CellseM-PlannereM-WeldRobcad/UnixProcess Planning & Processdata management3D feasibility study, Geo gun searchRough design of Gun, ToolingWorkcell simulationCreate robot paths & OLP白车身解决方案的构成CAD Unix/PCDetailed design and drawings of Gun

22、, Tooling/PC28 总装解决方案总装解决方案 - 应用于总装的工艺规划应用于总装的工艺规划 提供了完整的总装制造工程的规划,设计,管理及项目跟踪的团队协同制造环境. 主要解决总装生产线的工艺规划，多车型混线生产管理，复杂的物流仿真优化，根据定单的排产计划和总装线的布局。.总装计划流程总装计划流程首次生产线平衡主要变量设计主要操作分配操作定义采购概念检验物流计划编制计划和资源分配生产线流程验证工位和操作设计工艺文件工作流程布置与计划之间进行通信把生成的工作流程发送到车间管理变更管理计划管理 网络化协同制造企业网络化协同制造企业的项目及更新管理的项目及更新管理工程工程规划规划操作操作总装

23、解决方案的功能：总装解决方案的功能：减少了用于验证装配可行性的模型数量，对复杂的装配干涉问题进行仿真，早期预测和消除工程风险在规划过程中考虑了多种方案的优选早期的人机制造环境的考虑解决多车型同线混装的工艺方案设计和排产计划的制定 效益：效益：减少了生产原型减少了工程冲突发生率装配工艺的早期验证简单安全的装配路径可根据定单安排生产优化总装生产线的物流系统缩短生产准备周期发动机解决方案发动机解决方案 - 应用于发动机的机加工工应用于发动机的机加工工艺规划和发动机总装装配工艺规划艺规划和发动机总装装配工艺规划 提供了完整的发动机机加工和装配工艺规划,仿真,管理及项目跟踪的团队协同制造环境. 主要解决

24、发动机机加工生产线和装配生产线的工艺规划，加工策略优选，刀具和工装卡具优选与NC刀路仿真和机加工线/装配先的线平衡，同时应用物流模块对整个生产线进行物流分析和优化。. 产品详细设计发动机制造工艺过程管理在生产中的实现产品功能定义概念设计CAE产品前期设计产品设计完成模具设计机加工工艺过程规划机加工工艺过程仿真验证工艺过程验证工艺过程仿真车间工艺资源设计加工设计装配工艺过程规划装配工艺过程仿真生产实施发动机解决方案的效益发动机解决方案的效益缩短项目时间缩短项目时间 （针对新产品）（针对新产品） 产品产品 协同工艺设计协同工艺设计 并行工并行工程程 降低投资成本降低投资成本 缩短生产线的调试时间和

25、提高产量缩短生产线的调试时间和提高产量加工特征自动识别，利用典型经验知识库，提高加工精度，减少新的刀具和卡具的设计制造，创建标准化的工作流程和进行信息共享通过制造工艺规划部门与产品设计部门的充分协作，可避免不必要的设计更改，有利于充分利用现有的和标准化的制造资源和工艺模板进行新产品的工艺规划和制造减少和优化机床的数量与布局换刀次数最小化减少机床工作台面的旋转减少刀具无效运动的时间和距离优化操作次序进行数控仿真，减小工程风险进行生产线平衡分析和优化进行生产线物流优化 冲压模块冲压模块- -冲压生产线仿真与模具运动校核冲压生产线仿真与模具运动校核 对喷漆进行仿真，优化漆膜厚度和喷漆路径 优化选择喷

26、漆工具 对自动化的喷漆线进行快速精确的工艺规划PaintingeM-Plant物流仿真模块原理物流仿真模块原理应用仿真工具,可以对复杂的生产制造系统进行模拟仿真优化并可以进行快速有效的分析验证真实的制造系统真实的制造系统模型模型 验证验证分析分析分析结果量化分析结果量化仿真模型仿真模型用于真实制造系统的结论用于真实制造系统的结论结果转换结果转换对复杂的制造体系进行快速建模（如车对复杂的制造体系进行快速建模（如车身线，总装线，发动机线等）身线，总装线，发动机线等）对生产线的制造能力进行评估对生产线的制造能力进行评估分析和优化生产线的缓冲区尺寸分析和优化生产线的缓冲区尺寸找出瓶颈点并进行优化找出瓶

27、颈点并进行优化制定最佳的物流控制策略制定最佳的物流控制策略定义精确的制造系统参数，如生产线实定义精确的制造系统参数，如生产线实际需要多少工人，设备，控制器等际需要多少工人，设备，控制器等AUDICOMAUABB SuppliersKolton BarHMSMSXJS McNamaraCOMAUGermanyFAW一汽集团一汽集团EDAGCOMAUITALY一汽大众一汽大众SAICSAIC上海汽车工业集团上海汽车工业集团SAICSAIC一汽大众一汽大众： OEM PPHPPHPPHCPHCPHCPHCPHUnder bodyClosures Side PartsFraming TDH每一个车型项

28、目都由一个每一个车型项目都由一个 PPH和四个和四个 CPHs共同完成共同完成PPH 工艺设计部门工艺设计部门CPH 生产线制造安装商生产线制造安装商TDH 工具设计部门工具设计部门 获得的收益获得的收益：生产准备时间减少到生产准备时间减少到4-6周周产品投放市场的时间周期减少到产品投放市场的时间周期减少到16-18个月个月使使75%的车型通过公用制造平台进行柔性制造的车型通过公用制造平台进行柔性制造与与 Daimler (德国德国)进行技术信息，制造系统和工艺经验德共享进行技术信息，制造系统和工艺经验德共享用少于用少于25天的时间进行车型制造的生产线转换天的时间进行车型制造的生产线转换增加增

29、加50%的单车利润的单车利润每年减少每年减少 20%的规划投入的规划投入每年减少每年减少5% 装配成本装配成本 在日本尼桑的成功应用在日本尼桑的成功应用） 在在 德德 国国： 在在 德德 国国： 在在 德德 国国： Audi 在在 法法 国国： ： ： ： ：如何获取最佳效益? 提高制造工艺规划水平对当前的工艺经验进行捕捉并进行重复利用（在将来的项目中）在项目开展的早期对所存在的风险和错误进行检验，沟通和改进可以在5天时间内完成生产线的初步规划， 过去则需4-6周 减少项目投资成本应用此软件可快速，准确和高效地对项目进行投资评估对典型工艺和资源数据进行重复利用应用标准化的工艺模板和工艺经验 减

30、少无效的重复劳动 减少项目流程时间用先进的软件解决方案取代了人工的手工劳动在对工装卡具的数据验证后可立即进行这些制造资源的设计制造在项目早期阶段使各个部门的人员进行信息共享减少投资成本提高工艺质量:减少项目时间 价值评估价值评估 减少操作成本 减少投资成本 提高工艺质量 减少项目时间 减少生产准备时间 减少产品转换的制造时间 生产能力生产能力操作成本操作成本 生产能力由以下因素生产能力由以下因素制约制约:减少项目时间减少项目时间产品面市时间产品面市时间 (从设计冻结从设计冻结到投放市场到投放市场)生产准备时间生产准备时间 (ramp-up time)在同一条生产线上进行在同一条生产线上进行不同

31、车型的制造不同车型的制造卓越的物流供应管理卓越的物流供应管理瓶颈管理瓶颈管理 缓冲区容量设计管理缓冲区容量设计管理制造费用由以下因素制约制造费用由以下因素制约:每个项目中的人工时间每个项目中的人工时间质量成本质量成本投资成本投资成本空间利用率空间利用率生产制造的直接成本生产制造的直接成本厂房建设的生产线运转厂房建设的生产线运转的成本的成本产品制造速度产品制造速度库存管理水平库存管理水平生产能力生产能力 制造费用制造费用 = 利润利润产品投放市场的时间变化产品投放市场的时间变化资料源于资料源于 : : 华尔街周刊华尔街周刊 & & 美国密西根管理协会美国密西根管理协会50504040303020

32、201010产品投放市场的时间产品投放市场的时间 ( (月月) )GenerationGeneration48M 36M(很容易达到)2 2 36M 24M(进行工程改进)3 3 24M 12M(应用虚拟制造)24241 1 在生产规划和工程制造阶段的收益在生产规划和工程制造阶段的收益 在生产规划和工程制造阶段的收益在生产规划和工程制造阶段的收益期待的收益期待的收益: ( 可避免发生的成本费用可避免发生的成本费用 ) 减少减少15%的项目规划成本的项目规划成本 以以 $70M 的总装项目为例的总装项目为例, 可节省可节省 $10.5M的项目规划费用的项目规划费用 15% 的总节省费用体现在第一

33、个项目中为的总节省费用体现在第一个项目中为 = $1.57M 减少减少 5% 的项目投资成本的项目投资成本 供应商供应商40% = $22.4M 减少工程更改减少工程更改 通过网络对设计进行验证通过网络对设计进行验证 典型工艺的重复利用和标准化典型工艺的重复利用和标准化 - 5% -$1M 工装卡具工装卡具 30%$16.8M 对焊枪，卡具的重复利用对焊枪，卡具的重复利用 减少错误发生率减少错误发生率进行变更监控进行变更监控 提高工装设计的可靠性提高工装设计的可靠性 - 6% -$1M人工工时人工工时25%= $ 14M 电子工艺过程表电子工艺过程表 减少装配强度减少装配强度 将错误率最小化将

34、错误率最小化 - 5% -$0.6M场地成本场地成本5% = $2.8M 通过仿真提高空间利用率，通过仿真提高空间利用率，改善物流设计方案改善物流设计方案 使场地设计与工艺设计同步使场地设计与工艺设计同步进行进行 - 2% -$0.5M例：项目总投资为例：项目总投资为 -$56 M + 目标产量=1500 辆/天25% TP rate50% TP rate75% TP rate 瓶 颈 瓶 颈1. 德国宝马（BMW）汽车：减少工艺规划时间减少工艺规划时间 (22 %)减少项目规划时间减少项目规划时间 (50%)减少规划工作量减少规划工作量 (10 %)减少规划投资减少规划投资 (5%)减少多系

35、列产品规划投资减少多系列产品规划投资 (5 %) l 80（planner）*$120,000(planner cost/year)*20%(increase productivity)=$1,900,000（一百九十万美圆）一百九十万美圆） l 生产准备期间生产准备期间 $33,000,000 $33,000,000（三千百万美圆）（三千百万美圆） Company2022年6月6日星期一LocationL/O/G/O数字化船舶设计与制造Contents数字化船舶设计数字化船舶设计数字化船舶分析数字化船舶分析数字化船舶制造数字化船舶制造数字化船舶管理数字化船舶管理4123理解数字化设计与制造技

36、术的基本概念和基本理论，掌握产品数字化建模、设计、分析、制造的过程，学会使用常见的数字化设计与制造软件（SW），了解当代数字化设计制造技术的特点和发展趋势，培养创新思维能力，为从事数字化设计与制造相关领域的研究与应用奠定基础。课程目标课程目标第一章 概论数字化技术简介数字化技术简介数字化与制造业、制造系统数字化与制造业、制造系统13工业革命与信息化工业革命与信息化数字化造船数字化造船42 数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程 什么是数字化什么是数字化

37、 数字化设计技术是指将计算机技术应用于产品设计领域，计算机辅助设计便是数字化设计最初的应用 随着研究的深入，数字化设计已经不仅仅局限在现代数字化设计技术，是基于产品描述的数字化平台，建立基于计算机的数字化产品模型，并在产品开发全程采用，达到减少或避免使用实物模型的一种产品开发技术。什么是数字化什么是数字化 工业革命又叫产业革命，指的是以手工技术为基础的资本主义工场手工业过渡到采用机器的资本主义工厂制度的过程数字化的发展历程数字化的发展历程- -工业革命工业革命三轮汽车三轮汽车1819年横渡大年横渡大西洋的轮船西洋的轮船“萨萨凡纳凡纳“号号改良的蒸汽改良的蒸汽机机第一台电话第一台电话爱迪生发明的

38、爱迪生发明的电灯电灯第一架飞机第一架飞机第二次工业革命 进入电气时代进入电气时代第二次工业革命的出现历史条件 时间：1870年以后1 1、政治政治 19世纪中期，资本主义制度在世界范围确立2、市场市场 世界市场初步形成，不断刺激工业发展4、科技科技 近代自然科学的重大发展3、资本资本为资本主义发展提供充足的资本18661866年，德国年，德国人西门子研制人西门子研制成功发电机。成功发电机。电气时代的到来爱迪生发明的耐用灯泡爱迪生发明的耐用灯泡电动机电动机20世纪四五十年代开始的新科学技术革命原子能电子计算机航空航天（空间技术）（核心）（核心）第三次科技革命现代计算机的诞生算盘算盘法国人帕斯卡于

39、1642年设计出了世界上第一台计算机 16741674年发明的乘法计算机年发明的乘法计算机 1936年制造的手摇式机械计算机集数千继电器的“马克1号”全机电式计算机打孔计算机现代计算机的诞生 第一台电子计算机是1945年在美国宾夕法尼亚大学诞生的。 随着科技的发展，电子计算机体积越来越小，运算速度越来越快，运用范围越来越快。信息业的快速发展-信息革命 英特尔公司-摩尔定律 当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。信息业的快速发展-信息革

40、命 比尔盖茨-微软之路（未来之路） 他使计算机走进人们的日程生活，改变了人们日常生活，改变了人们工作乃至交往的方式 带动了计算机软件这个行业信息技术给制造业的新变化 随着全球经济一体化的进程加快以及信息技术的迅猛发展，现代制造企业发生了重大的变化产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；大市场和大竞争已基本形成 现代制造业随之出现了适应这种发展的新模式，数字化成为制造业热点 中国已成为世界制造大国全部就业人数11.27%工业就业人数的90.74%2012年制造业提供的就业人数工业税收78.93%总税收的28.74%2012年全国制造业创造的税收2012年全国制造业贡献的GDP和出口GDP 总值

41、的29.07%出口总额的 92.06%制造业是我国国民经济的基础和支柱为什么要发展数字化技术为什么要发展数字化技术 计算机技术、电子技术和通信技术极大地增强了人类处理和利用信息的能力，因而被统称为“信息技术” 信息技术已经成为现代生产力发展的主导因素，它不但在急剧地改变着人类的经济生活，而且以其强大的渗透力进入社会生活的方方面面 信息的应用程度已经成为衡量一个国家或地区的国际竞争力、现代化程度、经济成长能力的重要标志。 信息技术的发展深刻地改变了制造信息技术的发展深刻地改变了制造业业 在发达国家，信息技术的应用已经成为国民经济新的增长点，信息产业已经成为经济发展的主导产业。 信息技术的应用已成

42、为我国重要的经济增长点。利用信息技术改造和提升传统产业，可以提高产品的数量和质量；以信息技术为依托，企业实现扁平化管理，可以提高企业运营效率；围绕互联网开展企业的信息化应用工作，可以使企业融入全球化经济，实现产品的敏捷和柔性的个性化生产，赢得市场。 二、1引起产业结构的重大调整 信息技术的发展深刻地改变了制造信息技术的发展深刻地改变了制造业业 由于微电子和数字化通信的应用，使信息处理的相对价格下降，工业生产从“能源和材料密集型”转向“信息密集型”，产品和装备由机械向着机电转变，呈现出“软化”和高附加价值的趋势。2促进了生产方式的变革 信息技术的发展深刻地改变了制造信息技术的发展深刻地改变了制造

43、业业信息技术的发展深刻地改变了制造信息技术的发展深刻地改变了制造业业 信息技术在生产中的广泛应用，发展了先进制造技术，计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)、计算机辅助工程分析(Computer Aided Engineering，CAE)和计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing，CAM)等成为基本的技术手段，机器人、自动化装备、自动化生产线受到普遍重视，设计制造的自动化、智能化程度大大提高。3生产技术的改变 信息技术的发展深刻地改变了制造信息技术的发展深刻地改变了制造业业4生产效率的改变 信息技术的发展使生产具有更大的灵活性，生

44、产信息可以准确控制、实时共享，能够以快速和低成本为目标优化生产流程，极大地降低了由于改变产品组合而导致的停工成本，生产的柔性和敏捷性大大提高。信息技术的发展深刻地改变了制造信息技术的发展深刻地改变了制造业业 传统的产品交换及经济信息流通方式，绝大部分是通过人与人之间的直接交往实现的。这种直接的交往加上落后的交通设施往往将人们的经济行为局限在一个非常有限的时空。 随着信息时代的到来，特别是全球互联网的发展，实现了世界信息的同步传播，从而极大地拓展了经济活动的舞台。5引起了信息交换方式的改变 1998年美国副总统戈尔提出“数字地球”的概念以来，诸如数字流域、数字城市、数字化生存等以数字为前缀的新概

45、念和新思想大量涌现，数字化设计与制造即为全球数字化浪潮中的重要一环。 数字化程度已经成为衡量设计制造技术水平的重要标志。数字化技术是缩短产品研制周期、降低研制成本、提高产品质量的有效途径，是建立现代产品快速研制系统的基础。数字化技术的提出数字化技术的提出 先进制造技术是工业发达国家的国家级关键技术和优先先进制造技术是工业发达国家的国家级关键技术和优先发展领域发展领域数字化技术的发展数字化技术的发展数字化技术与制造业设计制造技术的发展趋势 全球化全球化智能化智能化绿色化绿色化虚拟化虚拟化网络化网络化数字化设计技术之全球化数字工厂数字化设计技术之全球化数字工厂数字化工厂应用为制造商及其供应商提供了

46、一个数字化工厂应用为制造商及其供应商提供了一个制造工艺平台，使企业能够对整个制造过程进行制造工艺平台，使企业能够对整个制造过程进行设计，模拟仿真和管理，并将制造信息及时设计，模拟仿真和管理，并将制造信息及时地与相关部门，供应商共享，传递与发布地与相关部门，供应商共享，传递与发布。数字化设计技术之全球化数字工厂数字化设计技术之全球化数字工厂结构体系工艺规划包工艺规划生产线设计混产规划资源平衡工时管理变更管理 成本分析等CADCAM / PDMMicrostation Autocad工厂工厂/生产生产线线(工位工位)资资源源工厂布局 生产线布局动态装配工位仿真工位仿真 人机工程人机工程生产&物流仿

47、真包 协同作业包质量检测包覆盖了汽车生产的所有制造过程覆盖了汽车生产的所有制造过程冲 压白 车 身 总 装动 力 系 统喷 漆质 量 冲压模块冲压模块- -冲压生产线仿真与模具运动校核冲压生产线仿真与模具运动校核喷漆模块喷漆模块Painting物流仿真模块原理物流仿真模块原理应用仿真工具应用仿真工具, ,可以对复杂的生产制造系统进行模拟可以对复杂的生产制造系统进行模拟仿真优化并可以进行快速有效的分析验证仿真优化并可以进行快速有效的分析验证真实的制造系统模型 验证分析分析结果量化仿真模型用于真实制造系统的结论结果转换物流仿真模块物流仿真模块产品的使用和维护模型以及环境模型等产品的各种分析模型（可

48、制 造性、可装配性等）产品的功能和性能仿真模型产品的外观表示模型产品的CAD模型PDMCAMCAEVRCAD虚拟样机是由分布的、不同工具开发的、甚至异构的子模型组成的模型联合体数字化设计技术之虚拟样机数字化设计技术之虚拟样机支持产品开发制造的全生命周期概念设计详细设计测试评估使用维护训练需求分析和定义销毁虚拟样机总装解决方案 - 应用于总装的工艺规划应用于总装的工艺规划效益：减少了生产原型减少了生产原型减少了工程冲突发生率减少了工程冲突发生率装配工艺的早期验证装配工艺的早期验证简单安全的装配路径简单安全的装配路径可根据定单安排生产可根据定单安排生产优化总装生产线的物流系统优化总装生产线的物流系

49、统缩短生产准备周期缩短生产准备周期智能化CAD系统的类型收集整理提供数据信息收集整理提供数据信息提供接口，简化操作流程提供接口，简化操作流程带有知识库，可以自行设计带有知识库，可以自行设计信息检索型CAD系统人机交互型CAD系统智能型CAD系统-专家系统数字化设计技术之智能化系统数字化设计技术之智能化系统减少减少时间时间减少减少投资投资5%5%22%50%10%宝马汽车宝马汽车减少工艺规划时间减少工艺规划时间 减少项目规划时间减少项目规划时间减少规划工作量减少规划工作量减少规划投资减少规划投资 减少多系列产品规减少多系列产品规划投资划投资 成功案例成功案例生产设计期间节省生产设计期间节省 $3

50、3,000,000（三千百万美圆）（三千百万美圆） 规划效率质量的提高规划效率质量的提高 $1,900,000（一百九十万美圆）（一百九十万美圆） 项目投资节省项目投资节省 $3,500,000（三百五十万美圆）（三百五十万美圆） 总和总和 $38,400,000（三千八百四十万美圆）（三千八百四十万美圆）企业获得的总效益企业获得的总效益第一章 概论数字化造船数字化造船船舶行业的数字化技术 是以造船过程的知识融合为基础,以数字化建模与优化为特征,将信息技术、先进的数字化制造技术、先进造船技术和现代造船模式,综合应用于船舶产品的设计、制造、测试与试验、管理和维护全生命周期的各阶段和各方面数字化造