数字化设计技术

数字化设计技术目录1，引子2，续篇3，数字化设计技术概念4，数字化设计技术特点5，数字化技术与产品开发的关系6，数字化技术与产品设计的应用7，数字化与传统相结合的现状及趋势8，数字化设计技术的意义引子第一次工业革命：蒸汽时代，时间：18世纪60年代--19世纪中第二次工业革命：电气时代，时间：19世纪下半叶--20世纪初第三次工业革命：信息时代，又叫做科技革命。时间：20世纪四五十年代到现在续篇

数字化技术与数字计算机的关系若没有数字化技术，就没有当今的计算机，因为数字计算机的一切运算和功能都是用数字来完成的。数字化设计技术概念

在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。简单说，数字化设计是以研究数控机床的控制系统为主，开发算法、软件、硬件、控制方法等数字化机械设计技术的特点

针对传统的机械设计而言，数字化设计技术，在通过已有的数字设计软件下，进行相应的周期管理，从而将设计信息进行汇总，然后得出相应的安全信息，然后根据设计的理论数据，进行模拟演练，从而减少了传统设计中的不必要模型建立，从而降低了对资源的消耗。因为数字化机械设计中，可以通过理想数据，进行建模分析，针对不同的环境因素，以及设计好的模型，是否能够正常运行，来进行虚拟的运行。这样就减少了过去的不必要步奏，从而缩短了设计的时间和试验次数。而在针对其制造成本、功能预测等方面，都可以进行一定的节约材料，从而真正的做到了绿色理念。数字化设计与产品开发的关系①数字化是多媒体技术的基础

数字、文字、图像、语音，包括虚拟现实，及可视世界的各种信息等，实际上通过采样定理都可以用0和1来表示，这样数字化以后的0和1就是各种信息最基本、最简单的表示。因此计算机不仅可以计算，还可以发出声音、打电话、发传真、放录象、看电影，这就是因为0和1可以表示这种多媒体的形象。用0和1还可以产生虚拟的房子，因此用数字媒体就可以代表各种媒体，就可以描述千差万别的现实世界。②数字化是软件技术的基础，是智能技术的基础

软件中的系统软件、工具软件、应用软件等，信号处理技术中的数字滤波、编码、加密、解压缩等等都是基于数字化实现的。例如图像的数据量很大，数字化后可以将数据压缩至10到几百倍；图像受到干扰变得模糊，可以用滤波技术使得变得清晰。这些都是经过数字化处理后所得到得结果。不过在声音处理方面就见仁见智了。有人认为对声音数字化就是把声音搞得支离破碎，破坏了声音的连续美。所以CD的音质即使使用电子管放大器也比不上黑胶唱片。③数字化是信息社会的技术基础数字化技术还正在引发一场范围广泛的产品革命，各种家用电器设备，信息处理设备都将向数字化方向变化。如数字电视、数字广播、数字电影、DVD等等，如今通信网络也向数字化方向发展。有人把信息社会的经济说成是数字经济，这足以证明数字化对社会的影响有多么重大。数字化设计与产品设计的应用以数字化的桥梁模型为基础，全桥的构造数据采用统一的数据模型，不需要重复的数据输入，构造图与桥梁模型的数据完全关联，桥梁模型的变更会自动影响到相关的构造图，大大方便了变更设计，同时桥梁模型完成之后，能自动完成特征点的坐标和高程的计算、设计参数的分类汇总、布梁设计和构造的自动更新以及全桥的工程量汇总，避免了手工计算和更改，从而保证了更好的设计质量。面向工程、面向整个桥梁的设计思路使ＣＡＤ的应用从图纸的参数化走向了设计的数字化，“即改即现”的交互式设计及套用标准图的设计方法为一座桥及整条线路上桥的批量化设计提供了快捷的设计手段。设计越多，积累越多，设计工作量就会大大减少，设计效率明显提高。数字化与传统制造结合的现状和趋势我国制造业数字化的现状与趋势

改革开放30多年来，中国制造业生产总值已发展成为世界第一，未来数十年我国将实现从工业大国向工业强国的转变，提高技术创新能力和产品质量水平成为我国制造业发展的迫切需要。加快制造业数字化的变革，推动从“中国制造”到“中国智造”的转型升级，我国经济发展方式将发生根本性变化。数字化化与传统制造结合的现状(一)数字化制造技术在我国已经取得大量应用

①我国政府组织实施了制造业信息化工程专项，推动设计数字化、制造装备数字化、生产过程数字化、管理数字化和企业数字化等方面的发展，数字化制造技术在我国已经取得大量应用：一是CAD/CAPP/CAE/CAM的推广应用，改变了传统的设计生产、制作模式，已经成为我国现代制造业发展的重要技术特征；二是MRP/ERP的推广应用；三是CIMS的推广应用；四是网络建设方面，近年来互联网技术的飞速发展，企业网络迅猛发展。

②20世纪50年代,数控机床的出现开辟了制造装备的新纪元。随着微型计算机的产生和发展,计算机数控的广泛应用,数控机床得到广泛应用和提高。相继出现的数控三坐标测量机(CMM)和工业机器人与数控机床一起成为重要的数字化加工、测量和操作的装备,其本质是用数字控制代替凸轮行程控制,实现运动数字化。从机械结构和控制方式来看：数控机床、坐标测量机和工业机器人等等③目前，数字化制造技术正在深入发展，呈现以下趋势：一是正由2D向3D转变，形成以基于模型的定义/基于模型的作业指导书为核心的设计与制造；二是并行和协同，通过产品、工艺过程和生产资源的建模仿真及集成优化技术，提高多学科的设计与制造的协同性和并行性，实现产品和工艺设计结果的早期验证；三是数字化装配与维修；四是数字化车间与数字化工厂，这是数字化制造技术在车间和和工厂集成应用和高效运营的全新生产模式，为高效物流实施以及精益生产、可重构制造、元化制造等先进制造模式提供辅助工具；五是工业互联网，由机器、设备组、设施和系统网络组成，能够在更深的层面将连接能力、大数据、数字分析、3D打印等结合。

(二)我国制造业数字化初见成效数字化制造具有柔性化和敏捷化的特征，能快速响应市场需求的变化，随着制造业从以生产为中心向以市场需求为中心的转变，我国制造业数字化发展初见成效。首先，我国制造业设计数字化方面的投入不断加大；其次，我国数字化制造快速发展，仪器仪表、数控机床、机器人等行业自主创新成效初现，3D打印等新兴产业发展迅速；再者，我国制造业管理数字化成效显现，信息化技术在制造企业得到大量应用。(三)我国数字化制造在制造业中的比重有待提高

近年来，高技术产业在我国制造业增加值所占的比重呈下降趋势，制造业产业结构亟待调整。我国制造业与发达国家相比，创新能力不强，高新技术方面仍然处在追赶状态，许多关键的核心技术还没有掌握，制造业综合竞争力较弱，总体上处于国际分工和产业链的中低端。目前，我国高技术产业占制造业的比重大约是美国的三分之一，我国制造业产业结构有待优化，数字化制造在制造业中的比重亟待提高。数字化技术的未来发展趋势

随着计算机和网络技术的发展,使得基于多媒体计算机系统和通信网络的数字化制造技术为现代制造系统的并行作业、分布式运行、虚拟协作、远程操作与监视等提供了可能。数字化制造技术与产品的发展趋势如下:(1)制造信息的数字化,将实现CAD/CAPP/CAM/CAE的一体化,使产品向无图纸制造方向发展,如产品CAD数据经过校核,直接传送给数控机床完成加工就是一例;(2)通过局域网实现企业内部并行工程,通过Internet建立跨地区的虚拟企业,实现资源共享,优化配置,使制造业向互联网辅助制造方向发展;(3)将数字化技术注入传统产品,开发新产品,无论从工业装备和人民生活需求都是社会发展的趋势。特别是在我国,国家在数字装备和数字制造的基础研究方面应加大资助力度,建立国家级的研究中心和工程中心;与数字地球、数字流域、数字城市等数字技术相适应,大力发展和应用适合我国国情和国防建设的数字制造技术和精密、重大数字装备;特别重视人才队伍建设,大力培养一批具有创新意识、思维活跃、立足国内的从事数字制造基础研究的高科技人才;积极开展数字制造的国际交流和合作,尽快提高我国数字制造的研究水平。实现我国制造业的跨跃式发展。数字化设计技术的意义1.数字化设计技术是整个产品数字化设计流程的前提它以设计流程预期目标的完成为基本目的，以动态且有序的行为序列设计为基本手段，对各项设计行为的开展起到一定程度的