先进制造技术与现代CAD技术
先进制造技术与现代CAD技术
摘要: 本文论述了先进制造技术的概念以及现代CAD 技术, 并简述了先进制造技术对先进设计技术的影响,论述了四种典型的先进制造模式对CAD 技术的需求，以及先进制造技术还将继续对CAD技术施加影响,对CAD技术提出更高的要求.
关键词: 先进制造技术 现代CAD 技术 先进制造模式 需求
本学期，我们开展了《先进制造技术》这门课，通过老师的讲述以及同学们搜索的视频，使我对先进制造技术方面有了一定的了解，同时也使我对先进的制造技术方面产生了浓厚的兴趣。
先进的制造技术是我国走向世界不可或缺的技术，然而作为一名学机械的学生，要想实现自我价值，要想在这个领域走的更高更远，必须对先进制造技术有一定的认识。
我国作为最大的发展中国家, 在新一轮国际产业结构调整中,正逐渐成为世界重要的制造业基地。制造业是中国经济的强项、是中国出口的主要支柱，是中国国民全面建设小康社会的第一位支柱产业, 同时也是国家高技术产业的基础
和国家安全的重要保障。 目前制造业增加值居世界第四位，中国的制造业已经在世界的领域开始显露头脚。因此，制造业必然是中国崛起的杠杆。而先进制造技术AMT是保障制造业高水平持续快速发展的基础。
先进制造技术是为了适应时代要求，提高竞争能力,对制造技术不断优化及推陈出新而形成的。它是制造业不断吸收机械、电子、信息、能源及现代系统管理技术等多方面的成果, 并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程, 以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产, 提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
二十一世纪，世界各国竞争的焦点是经济竞争, 同时, 经济竞争也是世界发展的重要推动力。对制造业而言, 每个企业都面临与持续多变和不可完全预测的全球化市场竞争, 竞争的核心是以知识为基础的新产品的竞争。为了提高竞争力, 企业必须解决好产品的T、Q、C、S、E的难题, 即以最快的上市速度T 、最好的质量Q 、最低的成本C 、最优的服务S及最清洁的环境E,来满足顾客的不同需求和社会可持续发展的要求。而要想与时俱进，每个企业应该对自己的企业结构进行重组，把重点从“产中”（即加工制造过程）转向“产后”（即市场开拓）和“产前”（即设计开发环节）。要想提高设计开发能力，其关键：一是要建立一支创新设计的队伍；二是要使用先进的CAD设计环境与工具。
近年来,人们将制造技术与飞速发展的信息技术、自动化技术、现代管理技术与系统技术有机的融合, 逐渐形成了新一代的先进制造技术和系统模式, 如并行工程、精益生产、智能制造、敏捷制造、分形企业、计算机集成制造等。这些融合了信息技术、自动化技术的先进制造技术是高技术的载体, 工业发达国家和新兴工业化国家纷纷把这些先进制造技术作为本国的科技优先发展领域和高技术的实施重点, 一场以先进制造技术为中心的科技竞争正在国际间展开。 目前制造业已进入自动化、全球化、网络化、虚拟化的发展时期, 未来先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、智能化、集成化、全球化方向发展, 它推动这制造业进入信息化、自动化、智能化、敏捷化的历史新时期。 所以,要想与时俱进，要想在未来的发展中占有一定的地位 ，采用先进制造技术的企业必然将产品设计这个环节视作其生命线, 先进设计技术必然成为先进制造技术的核心之一。所以，作为先进设计技术之一的CAD 技术也从传统CAD 技术得到很大的扩展, 这些扩展的CAD 技术称为“ 现代CAD 技术”. 现代CAD 技术是指在复杂的大系统环境下, 支持产品自动化设计的设计理论和方法、设计环境、设计工具各相关技术的总称, 它们能使设计工作实现集成化、网络化和智能化, 达到提高产品设计质量、降低产品成本和缩短设计周期的目的。
现代CAD 技术特点是功能集成，信息以及过程集成和异地协同设计。功能集成指的是将各种CAD技术集成，二维、三维集成，并针对企业在设计、管理和加工制造过程中需要和产生的大量数据进行统一管理，在信息和过程中集成；在网络上进行设计、数据交换、分工合作，通过网络将不同区域、不同人员的工作整合在一起，实现异地协同设计.
市场竞争促进了先进制造技术的发展, 先进制造技术的发展推动了先进设
计技术的发展, 先进设计技术离不开现代CAD 技术。因此, 先进制造技术的发展直接影响着现代CAD 技术的发展。例如, CIMS、并行工程、敏捷制造这几种先进制造技术模式展现了信息集成,过程集成和企业集成的发展历程, 显示出它们对CAD 技术发展的巨大影响。
下面从以下几个方面简述先进制造技术对CAD技术的需求。
计算机集成制造系统(CIMS)，是一种基于组织、管理与运行企业的哲理构成的计算机化、信息化、智能化和集成化的制造系统。它是经济、技术发展的重要趋势, 也是信息技术对生产技术的挑战, 是二十一世纪占主导地位的新型生产模式。CIMS这种信息集成的要求在工程设计系统中体现出来, 就是要解决系统内异构环境下的信息集成, 即解决4CEP系统内部的信息集成。因此，计算机集成制造系统对CAD 技术的需求是要解决3 方面的问题：( 1)要以参数化造型或特征造型为建模手段, 以STEP标准所定义的产品信息模型为依据, 建立能满足产品生命周期内各环节需要的完整的信息模型,即产品的数字化模型, 以作为信息共享与交换的基础; ( 2)要采用符合标准的数据交换规范和信息传输协议, 解决不同应用软件间的接口问题; ( 3)要形成逻辑上集中、物理上分布的数据集成管理环境,解决异构数据库的相互访问。
并行工程（CE），是一种新哲理、新的系统工程方法, 其技术核心除了继承早期CIMS的信息集成外,其主要特点是过程集成。并行工程对CAD 技术的需求是要解决4方面的问题：( 1)研究基于特征的产品建模技术,发展新的设计理论和方法,能支持开发过程的重构和建模; ( 2)借助网络技术, 建立数据共享环境,支持多学科队伍的协同工作，提供统一的数据库管理及人机界面; ( 3)提供功能集成、信息集成并支持并行设计的4CEP工具; ( 4)开发制造仿真软件, 支持加工过程仿真和快速原型制造。
敏捷制造，是指制造企业采用现代通信手段,通过快速配置各种资源(包括技术、管理和人),以有效和协调的方式响应用户需求, 实现制造的敏捷性。它的基本思想是将灵活的动态联盟组织 、先进的柔性生产技术和高素质的人才全面集成，使企业能够应付迅速变化和不可预测的市场需求，以获得长期稳定的经济效益。敏捷制造的特征是在复杂多变的市场环境下, 快速开发出能充分满足顾客需要的新产品。敏捷制造模式必须要有相应的敏捷设计模式。因此，敏捷制造对CAD技术的需求是要解决2方面的问题：(1)提供实现产品敏捷设计的技术。如资源共享、信息服务、合作建模、联盟内的数据管理与设计过程管理等技术; (2)提供支持产品敏捷设计的网络通信平台及相关技术的解决方案。如WWW技术、邮件通信、远程传输、安全保密等。
虚拟制造VM，又叫拟实制造,它是以虚拟现实和仿真技术为基础, 利用信息技术、仿真技术、计算机技术对企业的全部生产经营活动进行建模,在真实制造实现之前,实现计算机上的计划制定、产品设计、成本核算、加工制造、经营管理、质量管理以及市场营销等。虚拟制造模式需要有虚拟产品设计模式。它的实现对CAD 技术提出以下要求: ( 1)提供产品开发的过程模型,支持虚拟产品的产品模型、工艺模型和生产模型; ( 2)能动态进行全生命周期的产品演变仿真和产品开发全过程的活动仿真,能支持各种系统的开发; (3)具有组织协同、人机协同、知识协同等各种协同机制,能有效进行可制造性评价。