数字制造的概念与科学问题精选.pdfVIP

中国机械工程第 12 卷第 1 期 2001 年 1 月 文章编号: 1004- 132 (2001) 01- 0100- 05 数字制造的概念与科学问题 周祖德　余文勇　陈幼平 　　　　摘要: 给出了数字制造的基本概念与定义; 从数字制造的概念出发, 全 面阐述了数字制造的理论基础及科学问题; 介绍了数字制造的发展趋势。 关键词: 数字制造; 理论基础; 科学问题; 发展趋势 中图分类号: T - 01　　　文献标识码:A 周祖德　教授 　　20 世纪中叶以来, 微电子、自动化、计算机、 信息驱动型。数字化已逐渐成为制造业中产品全 通讯、网络、信息等科学技术的迅猛发展, 掀起 生命周期不可缺少的驱动因素, 数字制造也就成 了以信息技术为核心的新的浪潮。以“网络化”、 为一种用以适应日益复杂的产品结构、日趋个性 “信息化”为标志的21 世纪, 将改变人类获得、处 化、多样化的消费需求和日益形成的庞大制造网 理、交流及利用信息和知识的方式, 推动人们的 络而提出的全新制造模式, 并很自然地成为未来 生活方式、生产方式及社会结构发生史无前例的 制造业发展的重要特征。 变化。在此基础上, 新概念、新理论、新技术、新 1　数字制造的概念 思想和新方法层出不穷。数字图书馆、数字流域、 数字家庭、数字企业、数字经济乃至作为描述整 所谓数字制造, 指的是在虚拟现实、计算机 个地球上各类信息的时间序列与空间分布的共同 网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的 [ 1 ] 框架的数字地球 等概念和研究工作不断被推 支持下, 根据用户的需求, 迅速收集资源信息, 对 出, 并已开始进入我们的生活。 产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划 作为国民经济的基础, 制造业肩负着为国民 和重组, 实现对产品设计和功能的仿真以及原型 经济各部门和国防建设提供技术装备, 为人民的 制造, 进而快速生产出达到用户要求性能的产品 物质生活提供生活资料和财富的重任。近半个世 的整个制造过程。也就是说, 数字制造实际上就 纪以来, 随着科学技术的飞速发展和新的技术革 是在对制造过程进行数字化的描述而建立起的数 命, 使制造业面临三大突出问题的挑战, 即网络 字空间中完成产品的制造过程。 化、知识化和服务化, 以及由此而带来的复杂化。 数字制造的概念, 首先来源于数字控制技术 进而导致对制造系统中的组织结构和功能的非线 ( 或 ) 与数控机床。数控技术就是用数字 N C CN C 性、时变性、突发性和不平衡性难以用传统的运 量及字符发出指令并实现控制的技术。它不仅控 行模式和控制策略来驾驭。因此, 将系统论、信 制位置、角度、速度与机械量, 也可控制温度、压 息论和控制论为核心的系统科学的思想和方法融 力、流量等物理量。这些量的大小不仅可用数字 入制造过程的各个环节并贯穿整个制造系统, 将 表示, 而且是可测、可控的。如果一台设备, 实 传统的制造技术与计算机技术、信息