数字化设计与制造技术及应用
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1.2 “中国制造2025”战略规划

1.实施“中国制造2025”战略规划

为赢得新一轮的世界竞争,加速我国制造业转型升级、提质增效,实现从“制造大国”向“制造强国”的转变,2015年5月19日,国务院正式印发《中国制造2025》,这是我国实施制造强国战略的第一个十年行动纲领,也是我国建设制造强国的纲领性文件。《中国制造2025》提出了未来制造业发展的目标、重点领域、主要任务和战略支撑,有利于指导中国制造业探索新的发展思路和路径。

《中国制造2025》的总体思路是坚持走中国特色新型工业化道路,以促进制造业创新发展为主题,以提质增效为中心,以信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化、智能化制造为主线,以推进智能制造为主攻方向,提高产品创新设计能力,完善制造业技术创新体系,强化工业基础能力,提高综合集成水平,促进产业转型升级,培育有中国特色的制造文化,实现制造业由大变强的历史跨越。

未来十年,我国制造业发展的着力点不在于追求更高的增速,而是要按照“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的总体要求,着力提升发展的质量和效益。

2.智能制造的内涵

2016年12月8日,工业和信息化部发布的《智能制造发展规划(2016—2020年)》给出了一个比较全面的智能制造描述性定义:智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

《智能制造发展规划(2016—2020年)》提出的智能制造发展指导思想:牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,全面落实《中国制造2025》和推进供给侧结构性改革部署,将发展智能制造作为长期坚持的战略任务,分类分层指导,分行业、分步骤持续推进,“十三五”期间同步实施数字化制造普及、智能化制造示范引领,以构建新型制造体系为目标,以实施智能制造工程为重要抓手,着力提升关键技术装备安全可控能力,着力增强基础支撑能力,着力提升集成应用水平,着力探索培育新模式,着力营造良好发展环境,为培育经济增长新动能、打造我国制造业竞争新优势、建设制造强国奠定扎实的基础。

智能制造包括三个方面的内容:一是研发一批智能化产品;二是将信息技术应用于制造业生产经营管理的全过程,使生产和管理过程实现智能化;三是在微观企业层面实现信息的充分交流和共享,建立工业互联网或物联网。实施智能制造的重点任务体现在智能产品、智能装备、智能制造及智能生产模式等方面。智能制造具有以智能工厂为载体,以关键制造环节智能化为核心,以端到端数据流为基础,以网络互联为支撑等特征。推动智能制造,能够有效缩短产品研制周期,提高生产效率和产品质量,降低运营成本和资源能源消耗,并促进基于互联网的众创、众包、众筹等新业态、新模式的孕育发展。实施智能制造的目的是实现整个制造业价值链的智能化和创新,是信息化与数字化深度融合的进一步提升。

3.数字化工厂

数字化车间是智能制造新模式的一种具体实现形式。数字化工厂(Digitalized Factory)是一种全新的制造模式,是利用产品三维数字模型来定义和优化产品的制造过程,向制造作业所有环节的各类操作者提供数字化的制造指令和作业指导信息;在制造作业中,操作者也用数字化的手段和装置向上层业务过程反馈数字化的作业状态信息。

数字化工厂简化了制造全生命周期中信息传递的转换过程,使制造过程的效率和效能最大化。数字化工厂前所未有地将制造的全过程,包括思维的、作业的、物流的浪费降到最低程度,是全新的生产方式。

4.数字化设计与制造是智能制造的关键技术

智能制造是信息化、数字化等发展到一定程度后逐步形成的产物,数字化设计与制造则是关键的技术基础。

智能制造的核心:在制造企业中全面推行数字化设计与制造技术,通过在产品全生命周期中的各个环节普及与深化计算机辅助技术、系统及集成技术的应用,使企业的设计、制造、管理技术水平全面提升,促进传统产业在各个方面的技术更新,使企业在持续动态多变、不可预测的全球性市场竞争环境中生存发展,并不断地扩大其竞争优势。

未来数字化制造技术将向着智能化的方向发展。数字化是手段,要实现智能设计、智能工艺、智能加工、智能装配、智能管理等产品研制的各个环节,提高设计制造管理全过程的质量和效率。

5.传统设计与制造和数字化设计与制造的比较

信息技术与计算机技术的发展促进了当代世界制造技术的发展,先进制造技术大部分是信息技术与计算机技术在制造领域的应用。制造企业信息化与数字化的目的是改造与提高传统的制造技术,为企业提供先进制造技术,满足产品创新和管理创新的信息化需求。

数字化的生产方式正在从根本上动摇传统制造业的基础,催生了一场制造业的技术革命。产品信息的描述和在制造各个环节之间的传递,从2D平面图形向3D数字模式转换,是人类制造工程历史上的一次重大革命,有利于预先精确定义、模拟和优化,加快传统制造向智能制造演进的速度。传统设计与制造和数字化设计与制造在信息处理方式和效果方面的比较如图1.1所示。传统制造企业应用数字化设计与制造技术有利于企业的转型升级。

图1.1 传统设计与制造向数字化设计与制造的转变