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TDK
数字化制造技术与产品在工业发达国家,已经成为提高企业和产品竞争力的重要手段,尤其在汽车行业。近半个世纪,特别是近30年来,随着信息技术的迅速发展,信息技术与制造技术相融合,使制造日益走向数字化,制造技术发展日益加快。在发达国家的大型企业中,已开始实现无图纸生产,广泛使用CAD/CAM,实现100%数字化设计。制造过程技术在快速成型、并联机构机床、机器人化机床、多功能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机、软件补偿精度等单元技术方面先后有所突破,为数字化制造技术向纵深发展创造了条件。

数字化制造技术在我国有了一定发展,如数控技术、制造信息支持系统以及CAD/CAM/CAPP/CAE/NET为主体的技术等在我国已有不同程度的发展。CAD技术在“九五”期间,特别是实施“CAD应用工程”后,我国大量的骨干企业都不同程度地采用了CAD技术,使我国的设计自动化水平产生了质的飞跃。
目前,经济危机席卷全球,中国的汽车制造业也不能幸免,正处在一个机遇与危机并存的关键发展阶段。一方面,资金的大量投入和消费市场的持续繁荣带动了汽车制造业的迅猛发展,2006 年中国汽车总产量达700 万辆,居世界第三,汽车销量居世界第二,仅次于美国;另一方面,汽车制造能力“大而不强”的现象非常突出,表现为:(1) 整车制造资源分散。2005 年底中国有上百家整车厂,但普遍规模很小;(2) 自主创新能力欠缺。国内制造的一些较高档次的汽车从车型设计到生产线布置(含设备和布局规划)基本上都自国外引进;(3) 汽车产品的国际竞争力弱,难以走出国门。随着国内市场日趋饱和,汽车利润率也将逐步降到全球行业的平均水平,汽车厂家的生存受到严重威胁。在这种严峻形势下,国内汽车制造企业在管理和技术上寻求革新势在必行。
放眼全球,汽车工业也一直在困难和挑战中前进。供应链全球化、客户定制化以及日益苛刻的环境与安全法规使汽车制造厂家处在一个前所未有的不利环境之中。为了提高核心竞争力,许多企业都致力于学习和推广先进的管理理念,并与先进的制造技术及信息技术相结合来创造新价值。在这些先进的理念和方法中,精益生产或JIT(Just In Time)是影响深远的常青树,基于产品生命周期管理(PLM: Product Lifecycle Management)策略的数字化制造(DM:Digital Manufacturing)技术则是后起之秀。今天的国外领先汽车制造公司都在矢志不渝地推动数字化制造技术的应用,由此获得的投资回报令人鼓舞。CIMdata 咨询公司的调查(2003)显示,采用了数字化制造技术的汽车制造企业,其产品推向市场的速度增加了30%,重复设计减少了65%,生产规划流程精简了40%,平均产量增长了15%。数字化制造技术在国外的成功应用给国内的汽车制造厂家树立了很好的榜样。
产生于二十世纪末的“产品生命周期管理”概念是产品数据管理向规划和制造环节的延伸。以前的PDM(Product Data Management)基本上只关注产品设计数据,而PLM 则要对产品整个寿命阶段的数据、技术、工艺、制造、流程、物料、维修以及报废进行全面的管理。
在PLM 集成平台上,不但设计、工艺和制造之间易于实现协同,而且虚拟环境下的制造过程仿真分析和优化也变得更加方便。将数字化建模和仿真技术应用到规划和制造过程中,就形成了“数字化制造”。作为PLM 策略的核心组成部分,数字化制造之所以近来逐渐引起关注,这和产品制造过程的重要性密不可分,任何创新的产品如果不能被高效率的制造出来都毫无意义,并且制造过程的成本通常占总成本的70%以上,因此通过应用数字化制造技术来优化制造工艺及提高制造效率的意义十分重大,且前景广阔。据CIMdata 预计,2007年-2009 年,中国的PLM 市场每年将以29%的增长率增加,制造企业每年在数字化制造能力方面的投资增长将超过25%。
基于PLM 的数字化制造技术在国外汽车制造公司的成功应用离不开一些优秀软件产品的支持,比如西门子公司的Tecnomatix 解决方案就已经有了许多成功的案例。在国内,由于观念和技术上的落后,各大软件公司还没能推出成熟的国产数字化制造软件产品。
随着国际汽车巨头逐步将国外实施成功的数字化制造解决方案移植到国内的合资工厂,以及国内的工业界、软件公司和学术界对数字化制造的认识和重视,在未来的若干年内,国内的数字化制造市场将蓬勃发展,越来越多的汽车制造企业也将从实施数字化制造中受益。