制造业信息化与工业设计

制造业信息化与工业设计863计划现代集成制造系统技术主题专家组中国航天科技集团公司杨海成计算机辅助工业设计863计划支持CAID技术研发制造业信息化工程CAID技术发展展望1234主要内容计算机辅助工业设计863计划支持CAID技术研发制造业信息化工程CAID技术发展展望

1234主要内容制造业是国家国民经济和综合国力的重要基础，中国制造业逐渐成为世界制造业中越来越重要的一部分。21世纪，围绕着以知识为基础的创新能力竞争，一场以信息技术为特征的全球化的制造业革命正在波澜壮阔地展开。以敏捷制造为代表的先进制造技术已成为全球制造业不断推出新产品，快速响应市场并赢得竞争的主要手段。信息时代制造业新的工业革命制造业信息化

制造业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，带动产品设计方法和工具的创新，企业管理模式的创新，企业间协作关系的创新，实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数字化、咨询服务的网络化，全面提升我国制造业的竞争力。

制造业信息化技术的5个主要特征管理数字化设计数字化生产过程数字化制造装备数字化企业数字化“十五”制造业信息化工程战略目标突破一批重大关键技术，形成一批具有自主知识产权和市场竞争力的制造业信息化关键技术产品；实施一批制造业信息化应用的示范企业、示范行业、示范区域和示范省市，并通过辐射和扩散效应，提升我国制造业的核心竞争力；培育制造业信息化软硬件产业、中介及咨询服务业，形成一批制造业信息化专业化、网络化的服务公司；培养一批人才，形成一支推进制造业信息化的专业队伍。制造业信息化工程任务体系结构制造业信息化工程技术创新体系关键技术产品研发及应用

推广应用体系营造制造业信息化工程的社会氛围技术服务支撑企业应用示范应用技术攻关制造业信息化工程试点示范软件供应商和科研院所等承担关键技术产品研究开发的任务；应用企业采用这些新的技术工具和产品解决设计制造管理的需求；中介机构来提供咨询、培训、监理等专业化的服务；三方面有机配合，相互促进，协同发展，构成了较为完整的产业链。产品、应用、服务协同发展CADERPMESNC…….技术服务支撑企业应用示范关键技术产品研发制造业信息化推广应用体系技术服务支撑企业应用示范应用技术攻关※※省（市）制造业信息化工程CADERPMESNC…….产品研发服务支撑应用示范做得出、用得上、卖得掉千家万套中国制造业信息化发展之路抓企业应用，提高我国制造业竞争能力带软件开发，发展我国制造业软件产业建服务体系，发展我国高技术服务产业工作成效1－良好工作氛氛围和组织体体系科技部会同5部委及27个省、自治区区和直辖市、、47个重点城市共共同推进。形形成了从中央央到省、城市市和企业，包包括领导小组组、办公室和和专家组及中中介服务机构构等构成的完完善的工作支支持体系。各地方通过制制定政策进行行引导和激励励；开展多种形式式的人才培训训；多种方式的宣宣传推动。工作成效2－关键技术产产品开发及产产业化在产品设计开开发、制造生生产、企业建建模、系统集集成技术、大大批量定制技技术、网络化化制造、基于于以太网的现现场总线控制制技术等方面面突破一批重重大关键技术术；国产计算机辅辅助设计（CAD）、计算机辅辅助工艺规划划（CAPP）、产品数据据管理（PDM）、企业资源源规划（ERP）、供应链管管理（SCM）、客户关系系管理（CRM）、制造执行行系统（MES）等一批产品品形成产业规规模。国产软件在企企业得到广泛泛成功应用。。培育和扶植了了一批信息化化专业中介服服务机构。关键技术研究究开发项目布布局现代集成制造造系统平台、、企业建模、、应用服务器器PDM数字化设计与与制造系统ERP企业管理与电电子商务系统统MES过程自动化系系统重点行业现代代集成制造系系统（航空、航天天、铝业、镁镁合金）典型区域网络络化制造系统统/ASP(成德绵、关中中、浙江、重重庆）制造资源优化配置CAPP3DCADEBSCMCRM计划调度实时数据库EPA软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件软构件家电设计设计流程导航专业设计零件库专业设计知识库工业设计设备电路布线设计装备设计模具设计其它行业逆向工程钣金设计动画/仿真

复杂曲面造型接口：CAPP/CAM/CAE/RP基于WEB

的系统组件零件设计装配设计工程图设计工业渲染特征造型基本曲面造型知识管理标准件机制设计资源管理二/三维约束求解几何引擎

通用函数库

图形管理器其它专用行业工具集应用平台应用层通用平台层核心层IGESSTEP专用接口：X_T,ACIS,STL,VRML一对一接口：CATIA,PRO/E,AUTOCAD通用文件：Word,Excel,PDF基于组件的二次开发接口基于WEB协同管理平台面向行业典型型产品的三维维数字化设计计专用系统及及工具集工作成效3－典型应用示示范以省市为主组组织，以企业业为主体推进进，全国范围围内超过5000家企业实施信信息化典型示示范及推广应应用。100家国家级制造造业信息化示示范企业；面向中小企业业的ASP；多企业协同的的供应链管理理；网络环境下的的协同设计与与制造；流程行业MES应用示范计算机辅助工工业设计863计划支持CAID技术研发制造业信息化化工程CAID技术发展展望望1234主要内容计算机辅助工工业设计（ComputerAidedIndustrialDesign，简称CAID）技术是工业业设计理论与与CAD技术的有机结结合，与工业业设计的特点点及工业设计计师的设计思思维和习惯相相适应的一种种计算机辅助助设计技术。。CAID技术以工业设设计知识为核核心，以计算算机为辅助工工具，充分贯贯彻工业设计计的理念和方方法，实现形形态、色彩、、宜人性设计计和美学原则则的定量化描描述。计算机辅助工工业设计是制制造业信息化化的重要方面面CAID方法体系CAID技术体系CNC模型（样件）CNC（数控加工）RP快速原型RP模型（样件）模型制作市场调研分析总汇设计定位设计定位手工模型概念草图平面效果三维激光扫描仪三维工业设计或工程设计软件（模块）三维逆向工程软件（模块）方案设计三维造型数据模型三维CAD（产品设计）CAM（模具设计）CNC（数控加工）模具零件生产快速制作模具小批量生产工程设计动画造型软件虚拟产品后期产品推介幻灯片产品彩页影视广告厅堂POP市场推介CAID流程计算机辅助工工业设计技术术中新技术的的应用快速成型制造（RP&M）技术1虚拟现实（VR）技术2虚拟油泥建模（VCM）技术3虚拟装配设计（VAD）技术4应用服务提供商（ASP）技术5计算机支持的协同工作（CSCW）技术6多媒体（MT）技术7新技术的应用计算机辅助工业设计技术中定制创新设计技术8快速成型制造造（RP&M）技术快速成型制造造(Rapid

Prototyping

Manufacturing--RP&M)技术是使用RP技术，由CAD模型直接驱动动的快速完成成任意复杂形形状三维实体体零件的技术术的总称。快速成型(Rapid

Prototyping--RP)技术是一种基基于离散堆积积成型思想的的新型成型技技术，它根据据零件或物体体的三维模型型数据，快速速、精确地制制造出零件或或物体的实体体模型，无需需任何专用工工具。外观设计结构设计模拟装配快速成型装配验证样件后处理设计方案及尺寸确认新产品开发过程快速原型与制制造技术的推推广应用将明明显缩短新产产品的上市时时间，节约新新产品开发和和模具制造的的费用。RP&M技术可以自动动而迅速地将将设计思想物物化为具有一一定结构和功功能的原型或或实际零件，，从而对产品品设计进行快快速评价、测测试、改进，，以响应市场场需求，它是是机械工程、、CAD、数控、激光光以及材料等等技术的交叉叉与优化集成成。先进的快速成成型制造（RP&M）系统，是与与CAD集成的快速成成型制造系统统，直接由计计算机数据信信息驱动设备备进行制造。。虚拟现实（VR）技术虚拟现实（VirtualReality，VR）技术，融合合了数字图像像处理、计算算机图形学、、多媒体技术术、传感器技技术等多个信信息技术分支支，从而大大大推进了计算算机技术的发发展。虚拟现实系统统就是要利用用各种先进的的硬件技术及及软件工具，，设计出合理理的硬件、软软件及交互手手段，使参与与者能交互式式地观察和操操纵系统生成成的虚拟世界界。多感知性(Multi-Sensory)———所谓多感知是是指除了一般般计算机技术术所具有的视视觉感知之外外，还有听觉觉感知、力觉觉感知、触觉觉感知、运动动感知，甚至至包括味觉感感知、嗅觉感感知等。浸没感(Immersion)——指用户感到作作为主角存在在于模拟环境境中的真实程程度。交互性(Interactivity)———指用户对模拟拟环境内物体体的可操作程程度和从环境境得到反馈的的自然程度(包括实时性)。构想性(Imagination)——强调虚拟现实实技术应具有有广阔的可想想像空间，可可拓宽人类认认知范围，不不仅可再现真真实存在的环环境，也可以以随意构想客客观不存在的的甚至是不可可能发生的环环境。虚拟现实技术术的主要特征征所设计的产品品可得到精确确的描述，物物理模型能通通过快速原型型方法被迅速速的制作出来来。虚拟油泥建模模（VCM）技术虚拟油泥建模模（VirtualClayModeling），可以适应应创造性设计计过程所提出出的直观要求求，设计人员员可以在虚拟拟环境空间中中，利用轨迹迹跟踪系统可可以削掉和涂涂抹虚拟的油油泥材料。虚拟油泥造型应用快速原型法生成的物理模型汽车车型概念设计系统虚拟油泥造型系统汽车车型气动力设计系统汽车车型拓扑优化设计系统计算机辅助支撑系统设计师灵感的捕捉与表达相关车型的继承与修改数字化草图模型转换STLóCAD模型传递模型修正色彩设计汽车车型创新设计结果车型设计CAD工程模型设计交互全数字化车型型设计流程及及信息流模型型现代设计要求求设计人员在在虚拟产品开开发早期就应应考虑装配问问题，在进行行虚拟装配的的同时创建产产品、分析装装配精度，及及时优化设计计方案。虚拟装配设计计的完善将有有效缩短新产产品开发的周周期，减轻设设计返工的负负担，加快了了引入高级设设计方法和技技术的速度，，提高新产品品开发的质量量与可靠性，，同时也降低低新产品开发发的成本。虚拟装配设计计（VAD）技术虚拟装配（VirtualAssembly）采用计算机机仿真与虚拟拟现实技术，，通过仿真模模型在计算机机上进行仿真真装配，实现现产品的工艺艺规划、加工工制造、装配配和调试，它它是实际装配配的过程在计计算机上的本本质体现。面向VRCAD的几何引擎基于约束的实体模型及装配模型（适合予直接三维操作）、Euler操作、glue运算、布尔运算、约束识别与求解机制（适合于实体造型模式和装配建模模式）、变动设计、几何模型的三角化表示（用于着色显示和碰撞检测）、碰撞检测等。用户界面输入界面语音命令、三维鼠标、数据手套输出界面立体图像、三维立体声、力反馈设备实体造型模式设计工具形状建立：参数化实例调用构造元素形状修改：非精确尺寸；基于直接三维操作精确尺寸：基于语音命令装配建模模式交互工具三维导航、三维物体选择、操纵三维物体；平移、旋转装配规划模式规划、仿真工具静态干涉检查，用户引导的拆装：碰撞检测装配程序管理器、装配路径记录器集成的虚拟设设计与虚拟装装配系统的框框架结构ASP技术ASP（ApplicationServerProvider）应用服务提提供商，是指指通过Internet或VPN（虚拟专用网网络），将运运行在自己服服务器上的应应用系统出租租给商业用户户并收取租金金的公司。ASP以互联网为核核心，为客户户提供各种应应用功能服务务，如市场信信息、销售管管理、账务处处理等；提供供各种信息技技术服务，如如企业配套系系统的配置、、专业技术的的咨询等等。。ASP的目的是为用用户提供应用用软件服务，，其规模可大大可小，复杂杂程度可高可可低，应用软软件系统完全全以开放平台台为主，以Internet作为主要的连连接手段，应应用行业内标标准和成熟的的软硬件。协同设计是计计算机支持的的协同工作（（CSCW）技术在设计计领域的一种种应用，用于于支持设计群群体成员交流流设计思想、、讨论设计结结果、发现成成员间接口的的矛盾和冲突突，及时地加加以协调和解解决，减少以以至避免设计计的反复，从从而进一步提提高设计工作作的效率和质质量。融合协同设计计技术的CAID系统为设计师师实现这个梦梦想了提供全全面的技术支支持，应用CAID系统，在协同同设计方式的的支持下，让让更多相关的的人员自由的的参与到产品品设计活动中中来，形成一一个动态的虚虚拟设计团队队，针对设计计中出现的各各种问题，相相互交流沟通通，协商解决决，经过这种种协同设计方方式设计交流流，可以设计计出更便于制制造，节约成成本，环保贴贴近用户需求求的产品。协同设计与CSCW协同设计与CAIDCSCW技术计算机支持企企业群体设计计平台多媒体技术(MultimediaTechnology)是计算机领域域的一支新兴兴的技术，一一般认为：多多媒体技术是是能够同时综综合处理多种种信息，且使使信息之间建建立逻辑联系系，集成为一一个交互性系系统的技术。。是指能够同同时采集、处处理、编辑、、存储和输出出两个以亡不不同类型信息息媒体的技术术，将文、声声、图、像和和计算机集成成在一起的技技术。多媒体技术多媒体技术的的特征“多种信息”是是指信息媒体体多样化。这这些信息媒体体包括文字、、声音、图形形、图像、动动画、活动影影像等。“交互互性性””向向用用户户提提供供更更加加有有效效控控制制和和使使用用信信息息的的手手段段，，同同时时也也为为多多媒媒体体技技术术的的应应用用开开辟辟了了更更加加广广阔阔的的领领域域。。“集成成性性””主主要要指指多多媒媒体体的的集集成成以以及及这这些些媒媒体体设设备备的的集集成成。。信信息息媒媒体体的的集集成成主主要要指指倍倍息息媒媒体体应应该该成成为为一一体体，，不不应应分分离离，，即即信信息息的的获获得得、、存存储储、、组组织织管管理理、、加加工工处处理理等等表表现现应应是是统统一一的的。。“实时时性性””，，是是由由于于多多种种媒媒体体集集成成时时，，其其中中的的声声音音及及活活动动的的视视频频图图像像是是和和时时间间密密切切相相关关的的，，甚甚至至是是强强时时的的。。定制制创创新新设设计计技技术术计算算机机辅辅助助工工业业设设计计863计划划支支持持CAID技术术研研发发制造造业业信信息息化化工工程程CAID技术术发发展展展展望望1234主要要内内容容1面向产品创新的计算机辅助概念设计技术的研究234面向向行行业业典典型型产产品品的的三三维维数数字字化化设设计计专专用用系系统统及及工工具具集集面向向信信息息家家电电的的三三维维数数字字化化定定制制设设计计关关键键技技术术研研究究关中中高高新新产产业业带带网网络络化化制制造造系系统统开开发发与与应应用用家电设计设计流程导航专业设计零件库专业设计知识库工业设计设备电路布线设计装备设计模具设计其它行业逆向工程钣金设计动画/仿真

复杂曲面造型接口：CAPP/CAM/CAE/RP基于WEB

的系统组件零件设计装配设计工程图设计工业渲染特征造型基本曲面造型知识管理标准件机制设计资源管理二/三维约束求解几何引擎

通用函数库

图形管理器其它专用行业工具集应用平台应用层通用平台层核心层IGESSTEP专用接口：X_T,ACIS,STL,VRML一对一接口：CATIA,PRO/E,AUTOCAD通用文件：Word,Excel,PDF基于组件的二次开发接口基于WEB协同管理平台面向向行行业业典典型型产产品品的的三三维维数数字字化化设设计计专专用用系系统统及及工工具具集集计算算机机辅辅助助工工业业设设计计子子系系统统面向向产产品品创创新新的的计计算算机机辅辅助助概概念念设设计计技技术术从概概念念设设计计包包含含的的内内容容来来看看，，广广义义上上的的概概念念设设计计包包含含了了从从产产品品的的需需求求分分析析到到进进行行详详细细设设计计之之前前的的设设计计过过程程，，包包括括功功能能设设计计、、原原理理设设计计、、形形态态设设计计、、色色彩彩设设计计、、布布局局设设计计、、人人机机工工程程设设计计和和初初步步的的结结构构设设计计；；从从工工业业设设计计角角度度看看，，概概念念设设计计一一般般包包括括：：形形态态设设计计、、色色彩彩设设计计、、布布局局设设计计、、人人机机工工程程设设计计。。网络定制卖场定制创新设计电子商务色彩设计人机设计设计评价形态设计方法定制设计工业设计技术三维数字化设计技术COM组件技术ADO数据库访问技术CAXA二次开发技术Cult3D网络交互技术非形态约束功能定制技术三维数字化定制评价技术三维定制人机检测技术定制设计多目标评价技术三维产品虚拟展示与交互技术产品非标色彩智能匹配技术部件级智能拼装技术定制信息管理技术客户需求挖掘技术定制工作流信息管理技术工具CAXA实体设计系统组件库标准色彩库产品部件库人机参数库参考图库3D标准人体库标准材质库3D人体姿态库评价目标模板库色彩方案库基于WEB的信息家电三维数字化定制设计系统信息管理色彩定制功能定制产品数据管理服务定制材质定制包装定制形态定制委托设计客户需求信息家电三维数字化定制设计专用系统信息管理色彩定制功能定制产品数据管理材质定制形态定制设计分析客户需求面向向信信息息家家电电的的三三维维数数字字化化定定制制设设计计关关键键技技术术研研究究原型定制模块信息管理模块拼装定制模块委托设计模块材质定制模块色彩定制模块产品数据管理模块电子合同模块功能定制模块形态定制工具集色彩定制工具集信息管理工具集设计分析工具集产品数据管理工具集客户需求捕捉工具集材质定制工具集功能定制工具集基于于ASP模式式的的计计算算机机辅辅助助工工业业设设计计子子系系统统工具模块订购工具在线使用计算算机机辅辅助助工工业业设设计计863计划划支支持持CAID技术术研研发发制造造业业信信息息化化工工程程CAID技术术