信息技术在制造业中的应用

信息技术在制造业中的应用

引言

信息技术标准化是由信息技术与标准化交叉而成的一门综合性新技术领域，它是标准化在信息技术领域渗透和延伸的结果，是推广普及信息活动及信息技术的前提，也是信息化建设与发展的重要基础工作。研究制造业信息技术应用标准体系，可以为政府宏观指导信息化建设提供可靠的技术依据和原则；有利于促使制造业信息技术标准的完善及发展，使我国与制造业信息技术相关的各级政府部门、企业有一个科学严谨、合理完善的标准体系可循，共同促使我国信息技术的发展；有利于认清我国标准与国际标准的差距，为我国信息技术标准的研究和发展指明方向及目标；有利于各企业根据自己的实际情况，选择合适的标准，避免出现标准过低或者过高的现象，以达到最佳效益点，使企业、信息系统服务商彼此清楚地了解、掌握和运用所需标准，为信息化工程的顺利实施提供有利的技术支撑，最终实现各应用信息系统之间的互连、互通、互操作和资源共享。建立健全与国际接轨的制造业信息技术标准体系是进一步推动我国信息技术发展的具体措施，对充分发挥标准对推进信息技术建设与发展的引导和规范作用具有非常重要的意义。制造业信息化是当今世界制造业发展的大趋势，信息技术在制造业领域推广应用为制造业发展带来新的活力。

一、信息技术在制造学科的发展历程

信息技术用于制造领域是从20世纪40年代后期，美国的飞机制造企业

试图用计算机控制机床来解决具有复杂型面的直升机旋翼零件的加工开始；1952年MIT推出第一台三坐标数控铣床样机，美国一些机床厂从 1954 年起

陆续推出了一批大型专用数控机床，用于加工飞机蒙皮壁板和异型梁架，提

高了加工质量和生产率，开信息技术成功用于制造业之先河。

为了解决烦琐的数控机床加工程序的编制和校核难题，同一时期，MIT 开发出第一代基于英语的自动编程工具系统（APT）。20世纪70年代起，数

控编程逐渐融入CAM(计算机辅助制造)中，目前的CAM商品软件中，一般都

具有用户通过人机交互进行自动编程和校核的能力。

20世纪50年代后期，诞生了计算机同时控制加工运动、自动换刀和自

动换工位的加工中心。60 年代推出第一代5轴数控加工中心，随着计算机的小型化，专用数控装置逐步转向 CNC，以及用同一台后台计算机控制多台NC或CNC的 DNC 系统。在工艺规划领域提出了基于成组工艺的10 位工件分类编码方法。同一时期又诞生了可编程的自动作业装置:工业机器人，并在此后几十年中在制造业得到广泛应用，显著提高了制造业中的弧焊、点焊、喷漆、涂胶、搬运、码垛、装配等作业的质量和效率。

我国己制定信息技术类国家标准596项，采用国际标准的比例达80右，这些标准的制定与实施为我国信息产业的发展起到了重要的推动作用。经过几十年的努力，我国的信息技术标准化工作虽然已取得了长足的进步，但与国外相比，无论是标准需求还是标准制定，都存在着较大差距。主要表现在：标准制定相对滞后；缺乏具有自主知识产权的国际标准；企业参与性差；标准应用性不强。因此，标准体系建设在现阶段仍然是我国标准化工作的一项重要内容，目前标准体系的建设工作已经不仅仅局限在国家、行业层次，各专业、地方乃至企业都在积极开展本领域内标准体系的建设工作。

二、先进制造技术发展中的关键技术

先进制造技术的发展离不开信息技术的应用，先进制造技术中信息技术的应用有以下几个方面：

2.1并行工程(CE)

并行工程(CE)是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。在传统的串行开发过程中，设计中的问题或不足，要分别在加工、装配或售后服务中才能被发现，然后再修改设计，改进加工、装配或售后服务(包括维修服务)。而并行工程就是将设计、工艺和制造结合在一起，利用计算机互联网并行作业，大大缩短生产周期。

2.2快速成型技术(RPM)

快速成型技术(RPM)是集CAD/CAM技术、激光加工技术、数控技术和新材料等技术领域的最新成果于一体的零件原型制造技术。它不同于传统的用材料去除方式制造零件的方法，而是用材料一层一层积累的方式构造零件模型。它利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型，并且可以

方便地修改CAD模型后重新制造产品原型。由于该技术不像传统的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造时间减少为几天、几小时，大大缩短了产品开发周期，减少了开发成本。随着计算机技术的决速发展和三维CAD软件应用的不断推广，越来越多的产品基于三维CAD设计开发，使得快速成型技术的广泛应用成为可能。快速成形技术已广泛应用于宇航、航空、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型(雕刻)、建筑模型、机械行业等领域。

2.3虚拟制造技术(VMT)

虚拟制造技术(VMT)以计算机支持的建模、仿真技术为前提，对设计、加工制造、装配等全过程进行统一建模，在产品设计阶段，实时并行模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测出产品的性能、产品的制造技术、产品的可制造性与可装配性，从而更有效地、更经济地灵活组织生产，使工厂和车间的设计布局更合理、有效，以达到产品开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最高化。虚拟制造技术填补了CAD/ CAM技术与生产全过程、企业管理之间的技术缺口，把产品的工艺设计、作业计划、生产调度、制造过程、库存管理、成本核算、零部件采购等企业生产经营活动在产品投入之前就在计算机上加以显示和评价，使设计人员和工程技术人员在产品真实制造之前，通过计算机虚拟产品来预见可能发生的问题和后果。虚拟制造系统的关键是建模，即将现实环境下的物理系统映射为计算机环境下的虚拟系统。虚拟制造系统生产的产品是虚拟产品，但具有真实产品所具有的一切特征。

2.4智能制造(IM)

智能制造(IM)是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。其具体表现为：智能设计、智能加工、机器人操作、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能装配、智能测量与诊断等。它强调通过“智能设备”和“自治控制”来构造新一代的智能制造系统模式。

智能制造系统具有自律能力、自组织能力、自学习与自我优化能力、自修复能力，因而适应性极强，而且由于采用VR技术，人机界面更加友好。