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數(shù)字化設(shè)計與先進(jìn)制造技術(shù)范文第1篇

從政策層面來講，美國政府在金融危機(jī)后將發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)上升為國家戰(zhàn)略，希望以新的革命性的生產(chǎn)方式重塑制造業(yè)。

從行業(yè)層面上看，行業(yè)組織工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的組建，宣告了企業(yè)界進(jìn)軍工業(yè)4.0時代的號角吹響。

與德國強(qiáng)調(diào)的“硬”制造不同，軟件和互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的美國更側(cè)重于在“軟”服務(wù)方面推動新一輪工業(yè)革命，希望用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)工業(yè)，保持制造業(yè)的長期競爭力。

政府戰(zhàn)略推動創(chuàng)新

2009年4月，剛剛出任美國總統(tǒng)的奧巴馬發(fā)表演講，提出將重振制造業(yè)作為美國經(jīng)濟(jì)長遠(yuǎn)發(fā)展的重大戰(zhàn)略。

同年12月，美國政府出臺《重振美國制造業(yè)框架》，詳細(xì)分析了重振制造業(yè)的理論基礎(chǔ)及優(yōu)勢，成為美國發(fā)展制造業(yè)的戰(zhàn)略指引。

隨后奧巴馬政府從戰(zhàn)略布局、發(fā)展路徑到具體措施，逐步鋪展，完成了制造業(yè)創(chuàng)新計劃部署。

2011年6月，美國正式啟動“先進(jìn)制造伙伴計劃”，旨在加快搶占21世紀(jì)先進(jìn)制造業(yè)制高點。

2012年2月進(jìn)一步推出“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”，通過積極政策，鼓勵制造企業(yè)回歸美國本土。

上述計劃包括兩條主線，一是調(diào)整、提升傳統(tǒng)制造業(yè)結(jié)構(gòu)及競爭力；二是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，提出發(fā)展包括先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)平臺、先進(jìn)制造工藝及設(shè)計與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施等先進(jìn)數(shù)字化制造技術(shù)。

2012年3月，奧巴馬首次提出建設(shè)“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”，建立最多45個研究中心，加強(qiáng)高等院校和制造企業(yè)之間的產(chǎn)學(xué)研有機(jī)結(jié)合。

2013年1月，美國總統(tǒng)執(zhí)行辦公室、國家科學(xué)技術(shù)委員會和高端制造業(yè)國家項目辦公室聯(lián)合了《國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)初步設(shè)計》，投資10億美元組建美國制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)（NNMI），集中力量推動數(shù)字化制造、新能源以及新材料應(yīng)用等先進(jìn)制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，打造一批具有先進(jìn)制造業(yè)能力的創(chuàng)新集群。

這一創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的重點研究領(lǐng)域包括：

開發(fā)碳纖維復(fù)合材料等輕質(zhì)材料，提高下一代汽車、飛機(jī)、火車和輪船等交通工具的燃料效率、性能以及抗腐蝕性。

完善3D打印技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、材料和設(shè)備，實現(xiàn)利用數(shù)字化設(shè)計進(jìn)行低成本小批量的產(chǎn)品生產(chǎn)。

創(chuàng)造智能制造的框架和方法，允許生產(chǎn)運營者實時掌握來自全數(shù)字化工廠的“大數(shù)據(jù)流”，以提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化供應(yīng)鏈，并提高能源、水和材料的使用效率等。

據(jù)美國智庫威爾遜中心的《全球先進(jìn)制造業(yè)趨勢報告》，美國研發(fā)投資量位于世界首位，其中四分之三投向制造業(yè)，在合成生物、先進(jìn)材料和快速成型制造等先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。

在政府和私營部門的大力推動下，美國很有可能出現(xiàn)以無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全覆蓋、云計算大量運用和智能制造大規(guī)模發(fā)展為標(biāo)志的新一輪技術(shù)創(chuàng)新浪潮。

產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟打通技術(shù)壁壘

與德國工業(yè)4.0強(qiáng)調(diào)的“硬”制造不同，軟件和互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的美國更側(cè)重于在“軟”服務(wù)方面推動新一輪工業(yè)革命，希望借助網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的力量提升整個工業(yè)的價值創(chuàng)造能力。

可以說，美國版的工業(yè)4.0實際上就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命。而在此過程中，除了美國政府的政策扶持外，行業(yè)聯(lián)盟的率先組建成為發(fā)展的重要推手。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念最早由通用電氣（GE）于2012年提出，隨后美國五家行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)手組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC），將這一概念大力推廣開來。除了通用電氣這樣的制造業(yè)巨頭，加入該聯(lián)盟的還有IBM、思科、英特爾和AT&T等IT企業(yè)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟采用開放成員制，致力于發(fā)展一個“通用藍(lán)圖”，使各個廠商設(shè)備之間可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

該藍(lán)圖的標(biāo)準(zhǔn)不僅涉及Internet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，還包括諸如IT系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的存儲容量、互連和非互連設(shè)備的功率大小、數(shù)據(jù)流量控制等指標(biāo)。

其目的在于通過制定通用標(biāo)準(zhǔn)，打破技術(shù)壁壘，利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)工業(yè)過程，更好地促進(jìn)物理世界和數(shù)字世界的融合。

數(shù)字化設(shè)計與先進(jìn)制造技術(shù)范文第2篇

[關(guān)鍵詞]大飛機(jī)；數(shù)字化；裝配；技術(shù)

中圖分類號：V262.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）02-0383-01

大型飛機(jī)通常是指起飛總重量超過100t的軍民用大型運輸機(jī)和150座及以上的大型客機(jī)，其中大型客機(jī)飛行壽命長達(dá)90000h，這種長壽命、高可靠性設(shè)計對飛機(jī)裝配連接技術(shù)提出了更高要求?，F(xiàn)代飛機(jī)制造業(yè)中，出現(xiàn)了許多新型連接方式（膠接、復(fù)合連接），但機(jī)械連接（鉚接、螺接）仍是現(xiàn)代飛機(jī)制造的主要連接形式，約占70%，而80%的疲勞損傷發(fā)生在機(jī)械連接部位，所以改善飛機(jī)的裝配連接技術(shù)可以有效減少飛機(jī)故障率。[1]自動鉆鉚技術(shù)作為數(shù)字化裝配技術(shù)的重要組成部分，可以大幅提高飛機(jī)裝配效率，有效保證飛機(jī)裝配質(zhì)量，提高疲勞壽命，在飛機(jī)裝配工藝中得到廣泛應(yīng)用。

1、飛機(jī)數(shù)字化制造業(yè)發(fā)展概述

一代飛機(jī)，一代技術(shù)，提升制造技術(shù)，是保證新一代飛機(jī)先進(jìn)性的唯一有效途徑。信息技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)了飛機(jī)三維數(shù)字化設(shè)計，也有效推動了制造技術(shù)的數(shù)字化。數(shù)控機(jī)床在飛機(jī)零件加工車間的使用，微型計算機(jī)在生產(chǎn)管理中的使用，可視為是飛機(jī)數(shù)字化制造的開端?；谌S數(shù)字化模型的傳遞體系，使得設(shè)計定型、零件生產(chǎn)和工裝制造同步，極大加快了新機(jī)投產(chǎn)。波音777的無紙化設(shè)計制造，具有里程碑式的意義?？湛偷闹悄芄S概念，更是將先進(jìn)制造推向一個極致。數(shù)字化制的發(fā)展，有效的推動了飛機(jī)數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)當(dāng)前而言，對測量技術(shù)、測量設(shè)備方面的研究，是發(fā)展先進(jìn)制造體系的一項基本基礎(chǔ)。[2]

2、飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)分析

2.1、飛機(jī)裝配進(jìn)度三維可視化方法

目前飛機(jī)裝配車間裝配進(jìn)度用二維圖形進(jìn)行展示，如進(jìn)度條、餅形圖等，這種方式是已完成任務(wù)比例的圖形展示，缺乏直觀性，無法直觀展示哪些零件已經(jīng)裝配完成，哪些零件正在裝配，哪些零件還未裝配，而飛機(jī)裝配進(jìn)度三維可視化技術(shù)可直觀展示各個組件的裝配狀態(tài)。飛機(jī)裝配進(jìn)度三維可視化是指在虛擬環(huán)境下，采用基于顏色的可視化表示方法，用三維模型展示飛機(jī)裝配進(jìn)度，即不同裝配狀態(tài)的組件用不同的顏色顯示出來。在飛機(jī)裝配進(jìn)度三維展示時，先根據(jù)車間裝配任務(wù)，對三維模型進(jìn)行簡化處理；再將三維簡化模型與處理后的工藝數(shù)據(jù)綁定，建立飛機(jī)裝配進(jìn)度信息模型；最后在此信息模型的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)根據(jù)提取到的組件裝配狀態(tài)對三維簡化模型進(jìn)行渲染展示。

三維模型簡化。由機(jī)包含的零組件多，為了提高飛機(jī)裝配進(jìn)度三維可視化效率，需對三維模型進(jìn)行簡化處理。先對飛機(jī)裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，再對簡化后的飛機(jī)裝配結(jié)構(gòu)中的組件進(jìn)行外形簡化和輕量化處理。

工藝數(shù)據(jù)的處理。飛機(jī)裝配是按照裝配工藝進(jìn)行的，同時裝配任務(wù)與工藝規(guī)程是一一對應(yīng)的，因此需要將一部分工藝信息映射為靜態(tài)生產(chǎn)信息，以實現(xiàn)對動態(tài)生產(chǎn)信息的管理。生產(chǎn)信息由靜態(tài)生產(chǎn)信息和動態(tài)生產(chǎn)信息共同構(gòu)成。

飛機(jī)裝配進(jìn)度信息模型建立。先按一定的規(guī)則將三維簡化模型同飛機(jī)裝配靜態(tài)生產(chǎn)信息關(guān)聯(lián)起來，而裝配過程產(chǎn)生的信息可根據(jù)映射關(guān)系關(guān)聯(lián)到三維簡化模型，從而實現(xiàn)將生產(chǎn)信息與三維簡化模型關(guān)聯(lián)起來。

裝配進(jìn)度展示。裝配進(jìn)度展示是根據(jù)組件的裝配狀態(tài)，對組件三維簡化模型進(jìn)行渲染展示，以實現(xiàn)用三維簡化模型展示飛機(jī)裝配進(jìn)度。在飛機(jī)裝配進(jìn)度展示時可以展示車間的裝配進(jìn)度和某一個組件的裝配進(jìn)度。整個飛機(jī)裝配進(jìn)度三維可視化過程涉及的關(guān)鍵技術(shù)有三維模型簡化、基于三維簡化模型的飛機(jī)裝配進(jìn)度信息模型建立以及組件裝配狀態(tài)提取。本文主要針對這3方面進(jìn)行研究。

2.2 數(shù)字化測量技術(shù)

飛機(jī)裝配貫穿設(shè)計、生產(chǎn)、試驗等全過程，是系統(tǒng)性非常強(qiáng)的專業(yè)。以往采取復(fù)雜型架定位、夾緊零部件實現(xiàn)飛機(jī)裝配的方法，已不能滿足新一代飛機(jī)的裝配質(zhì)量、生產(chǎn)進(jìn)度及運行安全等各方面越來越高的需求。近年來采取的數(shù)控設(shè)備、機(jī)器人、激光定位等先進(jìn)的裝配技術(shù)，利用數(shù)字化測量手段，對工藝設(shè)備、加工參數(shù)進(jìn)行自動優(yōu)化，裝配過程保質(zhì)保量，成為了飛機(jī)數(shù)字化制造業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)控自動鉆鉚系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人，被有效、廣泛的應(yīng)用到飛機(jī)零件與機(jī)身的連接裝配中。裝配工裝、鉆鉚設(shè)備、跟蹤測量系統(tǒng)等，在結(jié)構(gòu)、功能方面的統(tǒng)一，實現(xiàn)了系統(tǒng)裝配的自動化，有效提高了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，減少了制造周期，降低了生產(chǎn)成本，增加了經(jīng)濟(jì)利益。進(jìn)行3000r/min轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)；此時的接收器，會接收一定的激光，從而實現(xiàn)對于角度的測量。設(shè)備優(yōu)化的組合，可以得到測量點的坐標(biāo)。該技術(shù)測量的精度，主要由其發(fā)射器的數(shù)量決定。第三種技術(shù)，是為了滿足不同機(jī)型、同一機(jī)型不同部位對于裝配精度的差異化需求，對激光雷達(dá)、室內(nèi)GPS等各項技術(shù)進(jìn)行的綜合應(yīng)用。

2.3 自動鉆鉚技術(shù)

目前自動鉆鉚系統(tǒng)柔性工裝主要有兩種：一種是與專用的柔性工裝設(shè)備結(jié)合，比如機(jī)翼壁板自動化鉚接裝配行列式柔性工裝，該工裝設(shè)備開敞性好，通過數(shù)控系統(tǒng)調(diào)控可以實現(xiàn)大型飛機(jī)機(jī)翼壁板和翼梁自動化鉚接裝配；另一種是提高自動鉆鉚系統(tǒng)本身裝備柔性，如為應(yīng)對波音商用飛機(jī)機(jī)身段單側(cè)表面超過1200個大孔徑復(fù)合材料鉚接裝配孔而設(shè)計的輕量級可移動拆裝的自動鉆鉚一次裝配系統(tǒng)，該裝配系統(tǒng)可一次性完成多種機(jī)身段表面孔的鉚接裝配，保證裝配質(zhì)量。在發(fā)展上述自動鉆鉚系統(tǒng)柔性工裝的同時，柔性工裝正向著低成本化方向發(fā)展，比如機(jī)器人自動鉆鉚系統(tǒng)通過減少甚至消除工裝專用設(shè)備達(dá)到工裝無型架裝配，大大降低了裝配成本。托架系統(tǒng)作為自動鉆鉚機(jī)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著飛機(jī)壁板的支撐、夾緊、移動、定位等作用，在進(jìn)行部件連接自動鉆鉚托架變形分析與誤差補(bǔ)償主要基于CATIAV5平臺的二次開發(fā)功能，根據(jù)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行變形補(bǔ)償工藝編制、加工編程和數(shù)控鉚接。針對實際工程的需要，對變形主要因素、次要因素進(jìn)行分析（由于托架垂直方向變形影響最大，可作為變形影響主要因素），建立起可應(yīng)用于工程所需要的變形模型，利用多次調(diào)平、迭代優(yōu)化的思想建立起托架變形補(bǔ)償算法，為自動鉆鉚調(diào)平提供有效的數(shù)據(jù)支持，最后對變形補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立自動鉚接數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動統(tǒng)計、分析、優(yōu)化，從而提高鉚接質(zhì)量和加工效率。托架系統(tǒng)變形分析與誤差補(bǔ)償技術(shù)的技術(shù)難點在于空間多自由度不同姿態(tài)下的誤差補(bǔ)償，針對這一技術(shù)難點，可以通過力學(xué)分析，利用空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系搭建關(guān)于托架系統(tǒng)變形的計算模型，采用多次調(diào)平與迭代優(yōu)化的思想建立面向空間柔性多姿態(tài)的托架變形補(bǔ)償算法，為托架變形誤差補(bǔ)償提供數(shù)據(jù)支持。

3、結(jié)語

數(shù)字化裝配是飛機(jī)裝配技術(shù)的發(fā)展方向，對其研究具有非常重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。研究和發(fā)展數(shù)字化裝配技術(shù)，不僅要攻克數(shù)字化裝配各項子技術(shù)，更要對各項數(shù)字化裝配子技術(shù)進(jìn)行集成，還需打通數(shù)字化裝配技術(shù)與其他飛機(jī)數(shù)字化制造技術(shù)之間的數(shù)據(jù)流。明確數(shù)字化裝配技術(shù)應(yīng)用范體系，并建立與之相適應(yīng)的工藝過程和組織模式，盡可能地提高數(shù)字化裝配技術(shù)的工程應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

數(shù)字化設(shè)計與先進(jìn)制造技術(shù)范文第3篇

但是，目前各類工科院校的教學(xué)工作與學(xué)生就業(yè)需求普遍存在結(jié)構(gòu)性矛盾。一方面，學(xué)生的專業(yè)知識與企業(yè)就業(yè)需求技能不匹配，學(xué)生畢業(yè)后不能快速適應(yīng)企業(yè)實際工作的要求。另一方面，傳統(tǒng)教育的內(nèi)容與先進(jìn)的現(xiàn)代化設(shè)計制造模式脫節(jié)，學(xué)校缺乏符合現(xiàn)代先進(jìn)制造業(yè)需求的數(shù)字化教學(xué)和實訓(xùn)環(huán)境。因此，在高新技術(shù)條件下，如何運用現(xiàn)代化技術(shù)提高實訓(xùn)設(shè)備的技術(shù)含量；如何運用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)和管理；如何使教學(xué)更貼近高科技企業(yè)的實際，更適應(yīng)迅猛發(fā)展的高新技術(shù)對人才的要求，是擺在高等院校面前亟待解決的課題。

隨著新技術(shù)的應(yīng)用，壓縮了傳統(tǒng)課程的教學(xué)課時（機(jī)械制圖），而大量增加近年來流行的先進(jìn)機(jī)械設(shè)計和制造技術(shù)的教學(xué)課時 , 結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)理念，我們提出建設(shè)數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)管理平臺，能夠完全模擬企業(yè)的工作流程，培養(yǎng)出符合現(xiàn)代制造技術(shù)要求的高級人才。

1 建設(shè)數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)平臺的意義

1.1 反映現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)的全貌及前沿，提升訓(xùn)練層次

數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)平臺與傳統(tǒng)的金工、電子、數(shù)控實習(xí)基地，從其任務(wù)與功能、教學(xué)手段到人員構(gòu)成均有了極大的改變。不應(yīng)是傳統(tǒng)制造工藝的訓(xùn)練，還應(yīng)包括現(xiàn)代制造工藝的訓(xùn)練；不應(yīng)只是工藝方法及工藝過程的訓(xùn)練，還應(yīng)包括對信息、材料、通信、控制、環(huán)保等其它生產(chǎn)要素的了解，及對整個生產(chǎn)過程的全面掌握，并且能不斷跟蹤新技術(shù)、新工藝，及時向?qū)W生進(jìn)行宣傳，使學(xué)生能了解制造領(lǐng)域的前沿動向。

1.2 打造真實企業(yè)環(huán)境，讓學(xué)生在學(xué)校就了解并掌握企業(yè)的生產(chǎn)流程

數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)平臺不僅是理論聯(lián)系實際，吃苦耐勞的思想作風(fēng)的訓(xùn)練，也應(yīng)該是團(tuán)隊精神、創(chuàng)新意識的訓(xùn)練；它不僅有操作技能、實踐能力的訓(xùn)練，也應(yīng)該有經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、市場意識培養(yǎng)的訓(xùn)練。因此按照企業(yè)的工作流程，把企業(yè)的工作模式抽象成為教學(xué)平臺，用這種方式來培養(yǎng)我們的學(xué)生，從設(shè)計環(huán)節(jié)，工藝環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)體會和了解企業(yè)的生產(chǎn)管理和產(chǎn)品加工已是當(dāng)務(wù)之急。

1.3 提升先進(jìn)實訓(xùn)設(shè)備之間的有機(jī)聯(lián)系，匹配現(xiàn)代工廠的管理模式

在數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)平臺上，學(xué)生可以在機(jī)房進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計、建模、生成工藝路線及仿真的過程。保證每個學(xué)生一臺計算機(jī)，也就是說每個學(xué)生都可以進(jìn)行產(chǎn)品的制造周期的訓(xùn)練，學(xué)生仿真完畢，經(jīng)老師檢查合格后，可以生成代碼，通過數(shù)字化設(shè)計制造實訓(xùn)教學(xué)平臺的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，傳到機(jī)床設(shè)備或是從設(shè)備上直接從服務(wù)器上讀取傳輸數(shù)據(jù)，達(dá)到遠(yuǎn)程制造或是在線制造，真正把現(xiàn)代設(shè)計制造落到了實處。

2 數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)平臺的建設(shè)思路

第一步，模擬典型制造企業(yè)數(shù)字化設(shè)計制造過程，建立真實的教學(xué)環(huán)境

實際上今天企業(yè)的工作流程，從二維CAD，三維CAD及分析，到工藝的編制，到制造，及數(shù)控車間網(wǎng)絡(luò)DNC管理，都是逐步采用信息化管理。

數(shù)字化教學(xué)管理平臺就是按照企業(yè)的工作流程，把企業(yè)的工作模式抽象成為數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)制造教學(xué)平臺，用這種方式從設(shè)計環(huán)節(jié)，工藝環(huán)節(jié)、加工、管理等各個環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生。同時在實訓(xùn)教學(xué)過程中把設(shè)計工作，制造工作，生產(chǎn)幾個環(huán)節(jié)所有信息都記錄下來，串行流程改成并行流程，形成數(shù)字化設(shè)計制造教學(xué)的信息流，并在教學(xué)過程中貫徹。

第二步，數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)平臺信息庫的建設(shè)

作為教學(xué)的信息化，實際上就是將教學(xué)各個環(huán)節(jié)的信息流管理起來，把教學(xué)經(jīng)驗，實操經(jīng)驗記錄保留下來。數(shù)字化設(shè)計制造教學(xué)平臺信息庫（圖1）的建設(shè)就是關(guān)聯(lián)學(xué)校的教學(xué)重點和企業(yè)工作流程，全面連接各個課程知識點，學(xué)生就業(yè)可以對自己有一個比較全面認(rèn)識，清楚自己特長和不足，以便能清楚工作定位，增強(qiáng)工作面試時信心，敢于接受挑戰(zhàn)。

在數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)平臺信息庫的建設(shè)過程中，其中可以開發(fā)具有本校特色的：

1）教案（教學(xué)計劃、教學(xué)課件、課時日志、教學(xué)大綱）——幫助學(xué)校進(jìn)行專業(yè)/課程/教學(xué)規(guī)劃；2）教材——組織院校老師開展教材編寫，找到合適學(xué)校發(fā)展、適合學(xué)生的教材；3）課件——協(xié)助老師制作課件，幫助學(xué)校降低教學(xué)難度，便于教學(xué)成果的積累和交流；4）題庫——統(tǒng)一出題、標(biāo)準(zhǔn)答案、統(tǒng)一評分標(biāo)準(zhǔn)；5）科研——打造國家精品課程；總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，創(chuàng)造條件，完成在專業(yè)學(xué)報/期刊論文的發(fā)表；與企業(yè)/研究院所進(jìn)行項目合作，承接外協(xié)任務(wù)；6）創(chuàng)新大賽——建立創(chuàng)新設(shè)計平臺，支持創(chuàng)新設(shè)計大賽；7）學(xué)術(shù)活動——參加在全國各地定期、不定期組織的相關(guān)學(xué)術(shù)研討活動，傳遞最新行業(yè)動態(tài)和技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r信息；

在信息庫的建設(shè)中它可以隨時擴(kuò)充、隨時度量、隨時替代、隨時共享并具有時效性、可擴(kuò)散性等特點。

第三步，數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)平臺的實施。

數(shù)字化教學(xué)平臺涵蓋了企業(yè)研發(fā)設(shè)計、工裝設(shè)計、工藝編制、數(shù)控編程、技術(shù)管理、生產(chǎn)制造、生產(chǎn)管理、設(shè)備維護(hù)、質(zhì)量檢驗等崗位所使用的信息化工具，通過模擬企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，可以讓學(xué)生在設(shè)計、制造的學(xué)習(xí)中將理論知識和工程實踐相結(jié)合，體驗企業(yè)中的從訂單、設(shè)計、工藝、加工生產(chǎn)及管理全過程，理解各部門之間的相互關(guān)系，理解部門間如何協(xié)同工作，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，培養(yǎng)企業(yè)急需的團(tuán)隊合作精神，使學(xué)生能夠快速勝任就業(yè)后的工作環(huán)境，適應(yīng)企業(yè)崗位調(diào)動。

通過數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)平臺的實施，可以達(dá)到以下效果：

1）模擬了企業(yè)的設(shè)計、工藝、制造、管理，讓學(xué)生在學(xué)校教學(xué)中就能夠了解到企業(yè)的工作流程；2）學(xué)生教學(xué)過程中，按照企業(yè)的流程給學(xué)生分配了角色權(quán)限，讓學(xué)生在學(xué)校就按照企業(yè)的工作模式得到實訓(xùn)；3）學(xué)生在教學(xué)過程中，對企業(yè)的設(shè)計軟件及設(shè)計內(nèi)容、工藝軟件及內(nèi)容、編程軟件等都得到了良好的應(yīng)用，并且了解其相互間的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系；4）老師把每屆學(xué)生編制的作業(yè)有效管理起來，有序的共享和管理。應(yīng)用的時候直接調(diào)出，成熟的經(jīng)驗可以直接繼承和利用；5）不同班級的學(xué)生實訓(xùn)后，大量重要的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行備份處理，例如：機(jī)床參數(shù)、數(shù)控代碼等系統(tǒng)自動備份，可以方便教學(xué)資源的積累。利于評估；6）安全方面：作業(yè)統(tǒng)一存放在教學(xué)平臺服務(wù)器上，數(shù)據(jù)安全，利于數(shù)據(jù)集成和再利用。另外，給學(xué)生按人員、角色、產(chǎn)品、機(jī)床、格式等設(shè)置不同的權(quán)限；7）實現(xiàn)監(jiān)控及信息采集，可以適時了解機(jī)床的工作狀態(tài)，提高數(shù)控設(shè)備的機(jī)床利用率并擁有應(yīng)付設(shè)備故障的能力。采集信息包括：人員信息、代碼信息、刀具信息、機(jī)床信息；8）學(xué)生加工的零件的變形設(shè)計及作業(yè)的更改，能夠有效而安全的控制由此產(chǎn)生的同一加工文檔和代碼的不同版本。目前老師依靠各班級來區(qū)分不同版本的加工文檔；9）應(yīng)用先進(jìn)系統(tǒng)能夠?qū)⒔虒W(xué)效率提高，將原有的課件、教案教學(xué)資源管理起來，有效利用，有效管理。提高教學(xué)效率；10）先進(jìn)的企業(yè)已應(yīng)用了PLM系統(tǒng)，數(shù)字化實訓(xùn)基地教學(xué)平臺的應(yīng)用使學(xué)生在學(xué)校就掌握了企業(yè)的數(shù)控車間信息化系統(tǒng)應(yīng)用場景，拓展了人材培養(yǎng)方向，增加了學(xué)生就業(yè)率；11）通過管理軟件為學(xué)校的信息化建設(shè)搭建一個信息共享的平臺（權(quán)限、流程、統(tǒng)計匯總、下游集成等）；12）便于教材的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一管理。

3結(jié)論

數(shù)字化現(xiàn)代設(shè)計制造教學(xué)平臺使學(xué)生在學(xué)校就能夠體會到企業(yè)的工作環(huán)境；該平臺提供的軟件為機(jī)械課程的教學(xué)提供幫助，降低教學(xué)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更深刻的掌握專業(yè)知識和原理；能夠使學(xué)生掌握企業(yè)常用的工具軟件，就業(yè)后能迅速上手工作；能夠提供相應(yīng)的權(quán)威考試認(rèn)證，增加學(xué)生就業(yè)砝碼；該平臺還具有良好的創(chuàng)新特性，啟迪學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提高綜合素質(zhì)。數(shù)字化設(shè)計制造教學(xué)平臺在學(xué)校的應(yīng)用，將改變教學(xué)管理，教學(xué)工具，教學(xué)手段，解決教學(xué)難點，縮短課程安排時間，增強(qiáng)實踐教學(xué)，提升教學(xué)效率，促進(jìn)師資建設(shè)和教學(xué)理念的變革，幫助和促進(jìn)學(xué)校實現(xiàn)以先進(jìn)制造企業(yè)就業(yè)需求為目的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]胡青.以實習(xí)教學(xué)構(gòu)建創(chuàng)新人才成長平臺——實習(xí)教學(xué)改革的實踐與探索[J].黑龍江高教研究，2003(4)：149-150.

數(shù)字化設(shè)計與先進(jìn)制造技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：先進(jìn)制造技術(shù)；先進(jìn)制造模式；制造業(yè)

1 先進(jìn)制造技術(shù)概述

制造業(yè)是工業(yè)的主體，是生產(chǎn)工具、生活資料、科技手段、現(xiàn)代裝備及其技術(shù)進(jìn)步的依托，既占有基礎(chǔ)地位又處于發(fā)展核心，而制造技術(shù)則是發(fā)展制造業(yè)并提高其產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵因素[1]。

隨著制造業(yè)競爭日益激烈的形勢，美國、日本、西歐、新加坡等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)以及部分新興工業(yè)國，都投入大量資金用于進(jìn)行先進(jìn)制造技術(shù)及其系統(tǒng)的研究開發(fā)，并將其列為國家的重點發(fā)展領(lǐng)域。

1994年，美國投入14億美元研發(fā)經(jīng)費將先進(jìn)制造技術(shù)作為重點扶持的科技領(lǐng)域，1996年，更是投入高達(dá)3420億美元的資金用于制造業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備更新投資；1986～1993年，日本投入3萬億美元進(jìn)行制造業(yè)的技術(shù)設(shè)備更新和工藝改造； 1991～1994年，歐共體投入74億美元進(jìn)行先進(jìn)制造技術(shù)探索與開發(fā)[2]。

2 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵及特點

先進(jìn)制造技術(shù)，是指制造業(yè)不斷吸收現(xiàn)代信息技術(shù)及管理技術(shù)的成果，先進(jìn)制造技術(shù)綜合應(yīng)用于產(chǎn)品制造全過程，包括設(shè)計，加工，檢測，管理，銷售，使用，服務(wù)以及回收。目的是實現(xiàn)高效率，低耗能、更清潔、更敏捷的產(chǎn)品生產(chǎn)，提高在市場動態(tài)多變的現(xiàn)實中的適應(yīng)能力和競爭能力。

現(xiàn)代裝備制造業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物，具有“數(shù)、精、極、自、集、網(wǎng)、智、綠、信”等特點及發(fā)展趨勢，相互滲透，相互依賴，相互促進(jìn)。

其中，“數(shù)”是發(fā)展的核心，數(shù)字化制造是制造技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和管理科學(xué)相互融合的結(jié)果； “精”是發(fā)展的關(guān)鍵，精密化是指對產(chǎn)品，零件的精度要求以及產(chǎn)品零件的加工精度要求越來越高； “極”是發(fā)展的焦點，極端化是指需要在極端條件下工作，或者產(chǎn)品的要求比較極端；“自”是條件，自動化是指從自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補(bǔ)償、自動辨認(rèn)等，發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護(hù)、自修復(fù)等；“集”是發(fā)展的方法，集成化是指技術(shù)的集成、管理的集成、技術(shù)與管理的集成，其實質(zhì)是知識表現(xiàn)形式的集成，集成化主要指的是現(xiàn)代技術(shù)的集成，加工技術(shù)的集成，企業(yè)內(nèi)部與外部的集成、生物技術(shù)與制造技術(shù)的集成等；“網(wǎng)”是發(fā)展的道路，網(wǎng)絡(luò)化是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必由之路，它由生產(chǎn)組織變革的需要，以及生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的可能這兩者共同決定；“智”是發(fā)展的前景，智能化是指系統(tǒng)具有人機(jī)一體化、自組織與超柔性、自我學(xué)習(xí)與維護(hù)及自律的特點、未來還需具有更高級類人思維能力；“綠”是發(fā)展的必然，綠色化目標(biāo)是使產(chǎn)品在整個周期中，包括設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理，對環(huán)境的負(fù)面影響極小，資源利用率極高，從而使得企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化；“信”是發(fā)展的方向，信息化具有高科技，好效益，低消耗，優(yōu)資源的特點[3]。

3 先進(jìn)制造模式的研究

目前，世界上各發(fā)達(dá)國家正在進(jìn)行現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的探索與研究，同時也取得了很多成果，特別是在管理體制，經(jīng)營理念，方案評價，方法建立，制造技術(shù)等方面探索研究后，提出了各種先進(jìn)制造的模式，主要有以下幾種：

（1）精益生產(chǎn)（LP）

精益生產(chǎn)不但是一種生產(chǎn)方式，更是一種運用于現(xiàn)代制造業(yè)的組織管理方法。精益生產(chǎn)是通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運行方式和市場供求等方面的變革，使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應(yīng)用戶需求不斷變化，并能使生產(chǎn)過程中一切無用、多余的東西被精簡，最終達(dá)到包括市場供銷在內(nèi)的生產(chǎn)的各方面最好結(jié)果的一種生產(chǎn)管理方式。與傳統(tǒng)的大生產(chǎn)方式不同，其特色是“多品種”，“小批量”。

（2）柔性制造（FM）

柔性制造適用于多品種、中小批量生產(chǎn)加工，是一種具有高柔性同時也是高自動化的制造模式。柔性制造技術(shù)是對各種不同形狀加工對象實現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。

（3）計算機(jī)集成制造（CIM）

計算機(jī)集成制造是指以計算機(jī)為核心，將各種與制造相關(guān)的技術(shù)系統(tǒng)，集成在一起的信息技術(shù)，目的是使企業(yè)實現(xiàn)整體優(yōu)化，其市場競爭力得以提高。

（4）智能制造（IM）

智能制造是指計算機(jī)模擬人類進(jìn)行分析，判斷，推理，構(gòu)思及其決策等智能活動，并且把智能機(jī)器和這些活動進(jìn)行有機(jī)融合，應(yīng)用于企業(yè)制造中的各子系統(tǒng)，實現(xiàn)整個企業(yè)經(jīng)營運作的高柔性化和高集成化。

智能制造代替人類咋在制造過程中的部分腦力勞動，并對這些智能信息進(jìn)行搜集，存儲，完善，共享，繼承與發(fā)展。

（5）敏捷制造（AM）

敏捷制造是指制造企業(yè)運用通信手段，采用快速配置各種資源，包括技術(shù)、管理和人，以有效和協(xié)調(diào)的方式來響應(yīng)用戶需求，實現(xiàn)制造快速靈敏的一種制造模式。

敏捷制造的目的是使制造企業(yè)能夠快速靈敏地響應(yīng)市場的動態(tài)多變，滿足市場的多樣化需求，獲取長期的經(jīng)濟(jì)效益。

（6）綠色制造（GM）

綠色制造是指將環(huán)境影響和資源消耗因素綜合考慮的一種制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品在整個周期中，包括設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理，對環(huán)境的負(fù)面影響極小，資源利用率極高，從而使得企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。

綠色制造是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。

（7）虛擬制造（VM）

虛擬制造是指利用計算機(jī)仿真和建模，建立虛擬產(chǎn)品模型，在產(chǎn)品進(jìn)行實際加工之前，對產(chǎn)品的性能，可制造性進(jìn)行評價，也對產(chǎn)品的整個加工過程進(jìn)行仿真，以達(dá)到產(chǎn)品生產(chǎn)最優(yōu)的一種制造模式。

3 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展展望

先進(jìn)制造技術(shù)其實就是信息技術(shù)，管理科學(xué)和相關(guān)的科學(xué)技術(shù)相融而成的制造技術(shù)。

21世紀(jì)制造業(yè)高速發(fā)展的同時，先進(jìn)制造技術(shù)得以飛速發(fā)展，根據(jù)現(xiàn)代制造科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢分析，先進(jìn)制造技術(shù)在未來發(fā)展的方向表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計。產(chǎn)品的數(shù)字化建模，仿真分析，評價及設(shè)計規(guī)范；產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)設(shè)計，優(yōu)化，管理，維護(hù)技術(shù)；系統(tǒng)整體化設(shè)計的理論，技術(shù)和方法。

（2）網(wǎng)絡(luò)化制造理論及關(guān)鍵技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的系統(tǒng)與裝備的協(xié)同優(yōu)化；制造系統(tǒng)的信息模型，約束條件，運行理論及控制手段。

（3）新型成形制造原理和技術(shù)。新型材料及工藝的成形原理及技術(shù)；快速成形制造原理及技術(shù)；高能束精密成形制造原理及技術(shù)。

（4）高速高效數(shù)字制造理論和技術(shù)，新材料，新原理，新工藝的數(shù)字制造裝備技術(shù)。

（5）制造中，精密，超精密測量，量值溯源原理和新傳感器技術(shù)；多尺度空間精度測量技術(shù)；表面微觀計量理論及技術(shù)。

（6）納米技術(shù)。納米材料及其性能測量；納米尺度加工、制造、測量和裝配技術(shù)；

納電子與分子原子制造的原理及技術(shù)。

（7）仿生技術(shù)。仿生機(jī)械制造技術(shù)，結(jié)構(gòu)，功能，能源與運動機(jī)械仿生技術(shù)；機(jī)械超前反饋仿生與制造的科學(xué)和技術(shù)； 生物工程技術(shù)；新一代生物芯片制造技術(shù)。

（8）微電子制造科學(xué)和關(guān)鍵技術(shù)。微機(jī)械、微傳感、微光器件制造技術(shù)；納米級光學(xué)光刻、非光學(xué)光刻、淺溝槽刻蝕、銅互連等機(jī)理和技術(shù)；集成電路新型封裝工藝原理和技術(shù)。

（9）綠色制造技術(shù)。產(chǎn)品與人類和自然的協(xié)調(diào)理論；產(chǎn)品綠色制造工藝技術(shù)；產(chǎn)品的再制造和維修科學(xué)和技術(shù)；產(chǎn)品綠色使用理論和方法；廢舊產(chǎn)品資源回收再利用技術(shù)。

（10）面向航空、航天、海洋、能源、交通和國防裝備等重大工程制造的科學(xué)和技術(shù)。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] Hunt D V. Adanced Manufacturing Technology [M]. Britain：Elsevier Science Publishing Co.Inc，1987.

[2] 蔡建國，吳祖育.現(xiàn)代制造技術(shù)導(dǎo)論[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2000：1～14.

[3] 劉文劍.計算機(jī)集成系統(tǒng)導(dǎo)論[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1994.

數(shù)字化設(shè)計與先進(jìn)制造技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：3D打印產(chǎn)業(yè)；數(shù)字化制造；發(fā)展思路

中圖分類號：F49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1007-7685（2013）01-0090-04

近期，英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志在《第三次工業(yè)革命》一文中，將3D打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一，引發(fā)了世人的關(guān)注。作為新生事物，什么是3D打印技術(shù)？它與傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)制造有什么區(qū)別？發(fā)展的意義何在？我國發(fā)展現(xiàn)狀如何？下一步應(yīng)如何發(fā)展？

一、3D打印概況

（一）3D打印的概念

3D打印技術(shù)是制造業(yè)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的一項新興技術(shù)，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。運用該技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的主要流程是：應(yīng)用計算機(jī)軟件設(shè)計出立體的加工樣式，然后通過特定的成型設(shè)備（俗稱“3D打印機(jī)”），用液化、粉末化、絲化的固體材料逐層“打印”出產(chǎn)品。3D打印技術(shù)是“增材制造”的主要實現(xiàn)形式?！霸霾闹圃臁钡睦砟顓^(qū)別于傳統(tǒng)的“去除型”制造。傳統(tǒng)數(shù)控制造一般是在原材料基礎(chǔ)上，使用切割、磨削、腐蝕、熔融等辦法，去除多余部分，得到零部件，再以拼裝、焊接等方法組合成最終產(chǎn)品。而“增材制造”與之不同，無需原胚和模具，就能直接根據(jù)計算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，通過增加材料的方法生成任何形狀的物體，簡化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研制周期，提高效率并降低成本。

（二）3D打印技術(shù)所依托的關(guān)鍵技術(shù)

3D打印技術(shù)需要依托多個學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，主要包括以下方面：信息技術(shù)，即要有先進(jìn)的設(shè)計軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并根據(jù)模型自動分析出打印的工序，自動控制打印器材的走向；精密機(jī)械，即3D打印技術(shù)以“每層的疊加”為加工方式，產(chǎn)品的生產(chǎn)要求高精度，必須對打印設(shè)備的精準(zhǔn)程度、穩(wěn)定性有較高的要求；材料科學(xué)，即用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來，并具有合格的物理、化學(xué)性質(zhì)?？陀^說，目前3D打印技術(shù)尚不成熟。作為一項多學(xué)科交叉的高新技術(shù)，還需要在各相關(guān)領(lǐng)域投入較大的研發(fā)力量，才能掌握完整的核心技術(shù)。

（三）3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

近年來，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，在各領(lǐng)域都取得了長足發(fā)展，已成為現(xiàn)代模型、模具和零部件制造的有效手段，在航空航天、汽車摩托車、家電、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了一定應(yīng)用，在工程和教學(xué)研究等領(lǐng)域也占有獨特地位。

具體應(yīng)用領(lǐng)域包括：工業(yè)制造?？蓱?yīng)用于產(chǎn)品概念設(shè)計、原型制作、產(chǎn)品評審、功能驗證。制作模具原型或直接打印模具，直接打印產(chǎn)品：3D打印技術(shù)制造的小型無人飛機(jī)、小型汽車等概念產(chǎn)品已問世，家用器具模型也被用于企業(yè)的宣傳、營銷活動中；文化創(chuàng)意和數(shù)碼娛樂：可作為形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料特殊的藝術(shù)表達(dá)載體。科幻類電影《阿凡達(dá)》運用3D打印技術(shù)塑造了部分角色和道具，3D打印技術(shù)制造的小提琴接近了手工藝的水平；航空航天、國防軍工：可對形狀復(fù)雜、尺寸微細(xì)、性能特殊的零部件、機(jī)構(gòu)進(jìn)行直接制造；生物醫(yī)療：可應(yīng)用于人造骨骼、牙齒、助聽器、假肢等的制作；消費品：可應(yīng)用于珠寶、服飾、鞋類、玩具、創(chuàng)意DIY作品的設(shè)計和制造；建筑工程：可應(yīng)用于建筑模型風(fēng)動實驗和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模擬；教育：可應(yīng)用于模型驗證科學(xué)假設(shè)，用于不同學(xué)科實驗、教學(xué)。在北美的一些中學(xué)、普通高校和軍事院校，3D打印機(jī)已經(jīng)被用于教學(xué)和科研；個性化定制：可提供基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)下載、電子商務(wù)的個性化打印定制服務(wù)。

從市場應(yīng)用份額看，3D打印技術(shù)應(yīng)用在汽車及零配件領(lǐng)域占37%，在消費品領(lǐng)域占18.2%，應(yīng)用于航空航天和國防軍工占13.7%，在商業(yè)機(jī)器領(lǐng)域占11.2%，在醫(yī)療領(lǐng)域占8.8%，在科研方面占8.6%。

二、我國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的問題

近年來，我國積極探索3D打印技術(shù)的研發(fā)，初步取得成效。自20世紀(jì)90年代初以來，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等高校，在3D打印設(shè)備制造技術(shù)、3D打印材料技術(shù)、3D設(shè)計與成型軟件開發(fā)、3D打印工業(yè)應(yīng)用研究等方面，開展了積極的探索，已有部分技術(shù)處于世界先進(jìn)水平。其中，激光直接加工金屬技術(shù)發(fā)展較快，已基本滿足特種零部件的機(jī)械性能要求，有望率先應(yīng)用于航天、航空裝備制造；生物細(xì)胞3D打印技術(shù)取得顯著進(jìn)展，已可以制造立體的模擬生物組織，為我國生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尖端科學(xué)研究提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐。目前，依托高校的研究成果，對3D打印設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化運作的公司實體主要有：北京殷華（依托于清華大學(xué)）、陜西恒通智能機(jī)器（依托西安交通大學(xué)）、湖北濱湖機(jī)電（依托華中科技大學(xué)）。這些企業(yè)都已實現(xiàn)了一定程度的產(chǎn)業(yè)化，部分企業(yè)生產(chǎn)的便攜式桌面3D打印機(jī)的價格已具備國際競爭力，成功進(jìn)入歐美市場。

一些中小企業(yè)成為國外3D打印設(shè)備的商，經(jīng)銷全套打印設(shè)備、成型軟件和特種材料。還有一些中小企業(yè)購買了國內(nèi)外各類3D打印設(shè)備，專門為相關(guān)企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)提供服務(wù)。其中，廣東省工業(yè)設(shè)計中心、杭州先臨快速成型技術(shù)有限公司等企業(yè)，設(shè)立了3D打印服務(wù)中心，發(fā)揮科技人才密集的優(yōu)勢，向國內(nèi)外客戶提供服務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

在家用電器、汽車配件、通信技術(shù)、航天、軍工等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)被越來越多應(yīng)用到產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)中。在醫(yī)療領(lǐng)域，國內(nèi)高水平的醫(yī)院使用3D打印技術(shù)，為患者提供定制的牙齒和骨骼替代物以及具有仿生性能的體內(nèi)植入物。在教育領(lǐng)域，我國有很多高校購買了3D打印設(shè)備，開展多個學(xué)科的教學(xué)和研究工作。目前，中國已成為美國、日本、德國之后的3D打印設(shè)備擁有國。

3D打印產(chǎn)業(yè)正成為投資熱點。不少原來從事數(shù)字化技術(shù)、材料技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)的企業(yè)紛紛考慮投資開發(fā)3D打印設(shè)備生產(chǎn)和服務(wù)。

資料來源：《3D打印技術(shù)將掀起“第三次工業(yè)革命”？》，載自《科學(xué)研究動態(tài)監(jiān)測快報》，中國科學(xué)院國家科學(xué)圖書館，2012年10月1日。

目前，我國3D打印產(chǎn)業(yè)處于起步階段，存在一系列影響3D打印產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的問題。

第一，缺乏宏觀規(guī)劃和引導(dǎo)。3D打印產(chǎn)業(yè)上游包括材料技術(shù)、控制技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)、軟件技術(shù)，中游是立足于信息技術(shù)的數(shù)字化平臺，下游涉及國防科工、航空航天、汽車摩配、家電電子、醫(yī)療衛(wèi)生、文化創(chuàng)意等行業(yè)，其發(fā)展將會深刻影響先進(jìn)制造業(yè)、工業(yè)設(shè)計業(yè)、生產(chǎn)業(yè)、文化創(chuàng)意業(yè)、電子商務(wù)業(yè)及制造業(yè)信息化工程。但在我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、發(fā)展智能制造業(yè)的相關(guān)規(guī)劃中，對3D打印產(chǎn)業(yè)的總體規(guī)劃與重視不夠。

第二，對技術(shù)研發(fā)投入不足。我國雖已有幾家企業(yè)能自主制造3D打印設(shè)備，但企業(yè)規(guī)模普遍較小，研發(fā)力量不足。在加工流程穩(wěn)定性、工件支撐材料生成和處理、部分特種材料的制備技術(shù)等諸多環(huán)節(jié)，存在較大缺陷，難以完全滿足產(chǎn)品制造的需求。而占據(jù)3D打印產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)地位的一些美國公司，每年研發(fā)投入占銷售收入的10%左右。目前，歐美一些3D打印企業(yè)依托其技術(shù)優(yōu)勢，正加緊謀劃拓展我國市場。我國對3D打印技術(shù)的研發(fā)投入與美國有較大差距，占銷售收入的比重很少。

第三，產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展。3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要完善的供應(yīng)商和服務(wù)商體系和市場平臺。在供應(yīng)商和服務(wù)商體系中，包含工業(yè)設(shè)計機(jī)構(gòu)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機(jī)及耗材提供商、3D打印設(shè)備經(jīng)銷商、3D打印服務(wù)商。市場平臺包含第三方檢測驗證支持、金融支持、電子商務(wù)、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等支持。而目前國內(nèi)的3D打印企業(yè)還處于“單打獨斗”的初級發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)整合度較低，主導(dǎo)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)平臺尚未確立，技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于無序狀態(tài)。

第四，缺乏教育培訓(xùn)和社會推廣。目前，我國多數(shù)制造企業(yè)尚未接受“數(shù)字化設(shè)計”、“批量個性化生產(chǎn)”等先進(jìn)制造理念，對3D打印這一新興技術(shù)的戰(zhàn)略意義認(rèn)識不足。企業(yè)購置3D打印設(shè)備的數(shù)量非常有限，應(yīng)用范圍狹窄。在機(jī)械、材料、信息技術(shù)等工程學(xué)科的教學(xué)課程體系中，缺乏與3D打印技術(shù)相關(guān)的必修環(huán)節(jié)，還停留在部分學(xué)生的課外興趣研究層面。

三、我國發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義

當(dāng)前，全球正在興起新一輪數(shù)字化制造浪潮。發(fā)達(dá)國家為解決近年來制造業(yè)競爭力下降的難題，大力倡導(dǎo)“再工業(yè)化、再制造化”戰(zhàn)略，提出智能機(jī)器人、人工智能、3D打印技術(shù)是實現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)，并希望通過這三大數(shù)字化制造技術(shù)的突破，鞏固和提升制造業(yè)的主導(dǎo)權(quán)。雖然3D打印等數(shù)字化制造的核心技術(shù)仍處在發(fā)展的初級階段，產(chǎn)業(yè)還不成熟，但在產(chǎn)品設(shè)計、復(fù)雜和特殊產(chǎn)品生產(chǎn)、個性化服務(wù)等方面已顯示其獨特優(yōu)勢。所以，我們應(yīng)充分認(rèn)識智能制造、數(shù)字化制造對我國的深刻影響，加快3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動我國由“工業(yè)大國”向“工業(yè)強(qiáng)國”轉(zhuǎn)變。

（一）發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可提升我國工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)水平，提高工業(yè)設(shè)計能力

傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)方法往往是先做模具，然后再做出樣品，而運用3D打印技術(shù)，無需模具，就可以把制造時間降低為以前的1/10到l/5，費用降低到1/3以下。一些好的設(shè)計理念，無論其結(jié)構(gòu)和工藝多么復(fù)雜，均可以利用3D打印技術(shù)短時間內(nèi)制造出來，從而極大地促進(jìn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計，能夠有效克服我國工業(yè)設(shè)計能力薄弱的問題。

（二）發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可生產(chǎn)出復(fù)雜、特殊、個性化的產(chǎn)品，有助于攻克技術(shù)難關(guān)

3D打印技術(shù)可為基礎(chǔ)科學(xué)的研究提供重要的技術(shù)支持。在航天、航空、大型武器等裝備制造業(yè)，零部件種類多、性能要求高，需要進(jìn)行反復(fù)測試。運用3D打印技術(shù)，既在研制速度上具有優(yōu)勢，還可以直接加工出特殊、復(fù)雜的形狀，簡化裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計，化解技術(shù)難題，實現(xiàn)關(guān)鍵性能的趕超。在生命科學(xué)的研究和應(yīng)用中，3D打印以“細(xì)胞打印”、“仿生定制”等形式出現(xiàn)，把標(biāo)準(zhǔn)化、自動化的機(jī)械加工業(yè)生產(chǎn)方式，應(yīng)用到生物工程、生物制藥和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，已取得豐碩成果。以生物組織為原材料的制造業(yè)，有望成為高端制造業(yè)的重要組成部分。發(fā)展3D打印技術(shù)，將促進(jìn)我國在生物能源開發(fā)利用、生物和化學(xué)藥劑試驗、人體組織和器官再造等領(lǐng)域取得技術(shù)進(jìn)步。

（三）發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，可形成新的經(jīng)濟(jì)增長點，促進(jìn)就業(yè)

隨著3D打印技術(shù)的普及，“大批量的個性化定制”將成為重要的生產(chǎn)模式。3D打印技術(shù)與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的緊密結(jié)合，將衍生出新的細(xì)分產(chǎn)業(yè)、新的商業(yè)模式，創(chuàng)造出新的經(jīng)濟(jì)增長點。如，自主創(chuàng)業(yè)者可通過購置或租賃低成本的3D打印設(shè)備（一些3D打印設(shè)備已低于1萬元），利用電子商務(wù)等平臺，為大量消費者定制生活用品、文體器具、工藝裝飾品等各類中小產(chǎn)品，激發(fā)個性化需求，形成一個數(shù)百億甚至數(shù)千億元規(guī)模的文化創(chuàng)意制造產(chǎn)業(yè)，并增加社會就業(yè)。

四、我國3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建議

（一）制定3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，促進(jìn)其優(yōu)先發(fā)展

建議將3D打印技術(shù)定位為生產(chǎn)業(yè)、文化創(chuàng)意、工業(yè)設(shè)計、先進(jìn)制造、電子商務(wù)及制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)，將該產(chǎn)業(yè)納入優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品目錄。在財稅金融政策上，鼓勵企業(yè)投資、研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用3D打印技術(shù)，支持3D打印設(shè)備的進(jìn)出口。

（二）加強(qiáng)3D打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、行業(yè)協(xié)會建設(shè)，推動產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展

積極引導(dǎo)工業(yè)設(shè)計企業(yè)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機(jī)及材料研發(fā)企業(yè)和機(jī)構(gòu)、3D打印服務(wù)應(yīng)用提供商組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，利用有關(guān)學(xué)會、協(xié)會的平臺加強(qiáng)研討和交流，共同推動3D打印技術(shù)研發(fā)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定。促進(jìn)3D打印技術(shù)發(fā)展的市場建設(shè)，包括3D打印電子商務(wù)平臺、3D打印數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)權(quán)保護(hù)機(jī)制、3D打印技術(shù)及關(guān)聯(lián)項目投融資機(jī)制等，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

（三）加大科技扶持力度，提升3D打印技術(shù)水平

設(shè)立3D打印產(chǎn)業(yè)專項基金，重點推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)、軟件控制、打印裝置、材料技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。在研發(fā)扶持中，要注意建立公平、公正的研發(fā)績效評估體系，鼓勵各研發(fā)主體探索不同的技術(shù)路徑。加強(qiáng)對3D打印產(chǎn)學(xué)研合作的支持，特別對實施產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)在市場銷售、推廣上給予政策支持。