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在市场竞争愈加剧烈的今天，工业设计进程加快以及机械制造产业更新成为各大生产企业亟待解决的问题。作为工业生产企业核心竞争力的体现，工业设计及机械设计制造技术只有不断融合与创新，才能为工业生产企业创造出高额的经济效益，进而使企业在激烈的市场竞争中始终立于不败之地。
1工业设计及机械设计制造技术概述
1.1工业设计概念
工业设计涵盖美学、工学等学科，在工业革命后逐渐受到企业的重视。工业设计理念与时代的发展有紧密的联系，在工业革命早期，工业设计注重产品的实用性，使产品何人达到良好匹配，而随着社会经济的快速发展，人们审美以及工作环境发生巨大概念，因此在工业设计上，往往需要兼具实用性与审美性，通过工业设计一系列行为，满足人们的实际需求。
1.2工业设计的特点
从工业设计概念中，可以分化出工业设计的三个基本特征：综合性强、实践性强、时代感强[1]。在早期人们提到工业设计，往往联想到冰冷的机器，然而实际上，工业设计不单单的指工业产品设计，还包括产品制造过程各种问题的解决方法，因此这使得工业设计的综合性强。工业设计较强实践性主要体现在工业设计产品的实际成效上，工业产品为人们营造一个舒适的生活环境，因此其实践性较强。需要注意的是，不同的时代背景与时代需求，使得工业设计与时展的联系紧密，以当前时代背景来看，工业设计的基本需求应该关注产品的绿色、节能、环保，因此工业设计的时代感强。
1.3工业设计发展现状
自工业革命依赖，工业设计行业就以一种迅雷不及掩耳的姿态进行发展。在我国，虽然工业设计出现的比较晚，但是我国对工业设计的关注度一直偏移，通过大量财力与人力资源的投入，使得工业设计更加符合实际社会的需求。
1.4机械设计制造技术概念及发展现状
作为机械工程重要组成部分，机械设计制造技术的高低直接关系到机械产品性能的发挥。通常而言，机械设计制造包括产品设计、机械加工制造以及产品销售等多个环节，随着信息技术的加入，机械设计制造技术在不断进行改进，机械产品的进度与自动化程度在不断提升。从机械设计制造技术的发展来看，我国自主研发机械设计制造能力较弱，绝大部分的机械设计依旧依赖国外先进技术引进[2]。并且，我国依赖大量廉价劳动力，在机械产品的应用方面，更加注重研发技术层次较低的劳动密集化产品，因而使真正意义上的自动化、精密化产品的研发量降低，这就使得我国机械设计制造技术与国外先进技术有很大的差距。
2工业设计与机械设计制造技术的联系与应用
2.1工业设计与机械设计制造技术的联系
工业设计与机械设计制造技术两者相互作用，旨在全面促进工业生产企业的发展进程，并为工业企业创造更高的经济效益。机械设计制造的市场需求稳定化为工业设计的长远发展提供有力的保障，为了适应社会发展的需求，工业设计需要根据机械设计制造技术的方向进行不断的更新与观念改变，通过工业设计出满足人们审美以及生产实际需求的产品，并且在保证产品实用性能的基础上，加强对产品性能的检测，从而为工业生产企业创造出更高的经济效益。工业设计同时还为机械设计制造技术的发展提供更大的帮助[3]。在当前信息技术在工业设计中的广泛应用，使得工业设计更加注重产品的自动化以及人性化设计水平，并且在设计过程中还更加注重各种生活元素的添加，实现工业成品人性化，符合时展的需求，并且通过工业设计相关研究的不断推进，使得机械设计制造技术的现代化水平不断提升。
工业设计与机械设计制造技术两者的紧密联系，使得两者在实际使用中往往是相互渗透的[4]。在工业设计过程中中，相关的设计人员需要掌握机械设计制造技术的基础知识，包括产品结构、形式以及色彩等，使得设计出的产品兼具观赏性以及实用性，使人们能够接受相应的产品。而机械设计制造技术实践过程中，通过利用工业设计中的人体工学知识，使机械设计的人性化需求得到体现。并且现代工业设计绿色、环保理念的加入，机械制造平衡人、环境、制造技术之间的关系，为工业企业的稳定发展提供巨大帮助。在工业设计与机械设计制造技术的未来发展中，两者的结合还应持续推进。为了进一步提升工业生产企业的经济效益，相关企业需要不断概念生产及经营管理理念，不断依赖技术的进步以及技术创新来提升企业自身竞争力，加强技术研发与相关设计的资金、人力投入力度，通过制定相关的激励机制，使得员工工业设计理念更新不断加快。同时，为了加快我国工业企业的发展进程，相关的政府部门还应充分大会宏观调控作用，指导并鼓励工业企业进行创新与改革，使工业设计与机械设计制造技术向高技术、高水平、节能环保的方向发展，同时注重相关设计人才的培养，鼓励工业设计与机械设计制造相关研究，从而使我国的工业生产水平逐渐赶超发达国家。
3结论
总之，工业经济作为我国国民经济的重要组成，工业生产水平的提升与我国工业总水平、国民经济发展有紧密联系。因此，对工业生产企业进行设计与制造技术革新是必然的趋势，为了加快工业设计与机械制造技术的发展，要求工业生产企业不断更新理念、联系设计需求以及提高设计与制造人员的综合素质，以处理好工业设计与机械设计制造技术两者之间的内在关系，从而促进社会的健康与可持续发展。
参考文献
[1]刘晓玲.探索与思考计算机辅助技术与机械设计制造的结合[J].中国包装工业,2016(02).
[2]刘强.机械设计制造技术的发展现状以及工业设计与机械设计制造技术的关系[J].化学工程与装备,2016(12)12:235-236.
1.三维扫描技术的发展和现状
1.1三维扫描技术的概念
三维扫描技术是集合了机、光、电、计算机技术于一体的高兴技术科技，主要用于对目标物体或者实际物品进行外观结构、色彩绘成进行扫描，以便于获取该物体或者物品的表面在空间上的空间坐标。三维扫描技术是一种能够把实际物体的立体信息转换为计算机能够直接处理的数字信息，为实物数字化系统提供了相对便捷的方法。
1.2三维扫描技术的优点
三维扫描技术具有非接触测量的优点。不像传统的测量方式，要对物体进行实际性测量，不用测量其高度、长度和宽度就可以得到物体数据信息的优点。三维扫描技术还有速度快的优点。对比传统的测量方式，不需要大费周章地准备多个测量仪器，也不需要找到一个适合物体大小的地方，只需要对着物体扫描就可以得到数据的优点，时间上缩短，效率也有所变高。三维扫描技术还有精准度高的优点。传统的测量方式，需要多次测量，从而减少实验误差的存在。而三维扫描技术就是在此基础上又得到提高，减少了这个实验的存在。
1.3三维扫描技术的现状
三维扫描技术从发展到现在以来，有许多的三维扫描原理被挖掘出来是值得让我们高兴的。近现代的三维扫描技术原理和采用方式都非常多样，其中运用最广泛的就是光学式的运用。主要使用的最多的是结构光方式，并且多用激光作为光源。根据这三维的扫描原理，我国将三维扫描技术运用在工业化设计、瑕疵品检测、逆向工程、机器人导引、测量地貌、医学研究信息、生物研究信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等方面，显示出我国对于技术研发具有广泛性和可塑性的特点。
2.CAD/CAM系统的发展和综合
2.1CAD技术的概念
CAD的英文全称是CAMPUTER AIDED DESIGN，从英文字面上翻译的意思是计算机辅助设计。CAD的最初概念只是科学计算和绘图。而现在的CAD技术是指使用计算机系统对项目内容进行设计的全过程。许多的工作内容都需要用到CAD技术。包括资料内容的检索、创作方案的构思、零件造型的设计、工程研究分析、工程设计制图、文档内容编制等工作。在进行设计的每个阶段计算机都能发挥它的辅助作用，CAD是增强国民经济的一项关键性高新技术。引起了工程界的关注和支持，迅速地在工业中运用并且日益完善起来。
2.2CAM技术的概念
CAM的英文全称是CAMPUTER AIDED MANUFACTURING，从英文字面上翻译的意思是计算机辅助制造、CAM利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它通过输入零件的工艺路线和工序内容对零件惊醒加工时的运动轨迹和数控程序进行操控。计算机辅助制造CAM的核心就是计算机数值的控制，简称为数控。CAM系统一般具有数据转换和过程自动化两个方面的功能。广泛运用在机床应用以及其他各类设备的控制，比如冲压机、火焰或等离子弧切割、激光束加工、自动绘图仪、焊接机、装配机、检查机、自动编织机、电脑绣花和服装裁剪等，成为各个相应行业CAM的基础。
2.3CAD/CAM技术的运用
CAD/CAM技术的前身就是CAM和CAD的分开形式，是CAD和CAM技术的综合技术系统、也就是制造工程技术和计算机技术的紧密结合、相互渗透于发展起来的一项综合性应用技术。CAD/cAM技术是先进制造技术的重要组成部分。它的发展和运用使传统的产品设计、制造内容和工作方式发生了根本性的变化。CAD/cAM技术的能力还是衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的一个重要指标。CAD/cAM技术的实践证明：一个先进的技术设计可以转变一个现代的实际生产力。减少劳动力的输出是社会生产减少成本输出的一种方式，这时候的CAD/CAM技术就起到了非常重要的作用，虽然不能完全取代人类手工，但是还是能够减少成本输出。21世纪初的机械制造业，总的发展趋势为：柔性化、灵捷化、集成化、智能化、信息化（网络化）、参数化。也代表着CAD/cAM技术需要在着几个发展趋势上进行运用和改善。
3.三维扫描技术在模具CAD，CAM中的应用
3.1三维扫描技术和模具CAD/CAM技术的关系
模具作为一种高附加值和高技术密集型的产品，模具技术含量水平就已经成为了衡量一个国家制造水平的一个重要指标。那么模具工业发展的关键点就是模具技术的进步。模具CAD/cAM技术是一种现代模具设计与制造的应用技术，它在对于模型器具的工艺制造起到了非常重要的作用。三维扫描技术是可以成为模具CAD/CAM技术前进的一个重要基础，同样也是模具CAD/CAM技术成功的重要媒介之一，为成功制造模具奠定了基础。三维扫描技术对手板、样品、模型进行扫描从而得到立体模型的尺寸数据，这些数据直接通过CAD/cAM软件接口，在CAD/CAM系统上对数据进行修改和调整，有效地促成模具的形成、制造周期大大的缩短、高速制造出产品的优点。模具CAD/CAM技术是三维扫描技术的合作伙伴，三维扫描技术和CAD/cAM技术两者的有效结合在一定程度上促进了社会生产制造行业的发展与进步。
3.2三维扫描技术在模具CAD/cAM中的应用
高等院校机械工程专业的课程教学中必须要将绿色制造的概念引入到学生们所学习的课程中，以培养学生的绿色设计与制造的思维和理念。让学生走入工作岗位中时能够有绿色制造的意识。然而现有的有关绿色制造的教学还只是停留在理论知识的讲解上，不能够和实践相结合，因此造成学生对绿色制造的忽视。对学生绿色制造意识的培养往往事倍功半，没有很好的效果。所以本文以成形磨齿实验为例，将绿色制造的概念放到实验教学中，让学生直观的感受到绿色制造在生产实践中的应用。
一、绿色制造在成形磨齿实验中的渗透教学
凡事预则立，不预则废。――《礼记?中庸》无论什么事情只要提前准备都会使这件事情变得简单。所以首先要让学生在课前查找一些关于绿色制造的资料，了解绿色制造的概念。这样在实验课过程中学生会注意到与之有关的方面并进行思考，在讲解绿色制造技术的时候就会事半功倍。成形磨齿课程中，利用学校里实验室的资源主要对以下应用在成形磨齿中的绿色制造技术进行讲解。
1.实验过程中磨削液的重复利用和处理方法
在成形磨齿的教学中，对齿轮进行磨削加工时，为了降低刀具和工件的温度，喷注足量的磨削液可以有效的降低磨削温度。使用磨削液，除了可以起冷却作用外，还可以起到、清洗、防锈等功能。在高速磨削过程中，由于冷却液的使用会产生大量的油雾和混杂着铁屑的油污。而这些油雾和油污会对磨削加工生态和环境造成污染，并对操作者健康造成伤害。所以我们在教学中使用的磨削机床采用全密封护罩以保护操作者，并防止油雾和油污外泄。并且使用油雾分离器将油雾中的油进行冷凝回收再进行循环利用，将无污染的雾排向实验室。而混杂着铁屑的油污则通过过滤系统将铁屑和大部分油污分离，及时干净的将其中磨屑过滤出来。这样既可以对磨削液进行重复利用，减少磨削液的消耗，还不会污染到实验室的环境。
2.实验过程中对加工工艺进行改良
在成形磨齿实验的整个过程中，减少工艺调整的时间就可以节约调整时间中机床的能耗，选择最优化加工步骤可以减少磨削中耗材的损耗。所以在教学过程中，可以采用通过合理设置参数，使加工过程中工艺的调整时间减少。提高产品的生产使用效率。在调整参数时，我们将自己设计的软件内嵌到齿轮磨削机床中，再对实验所需加工的齿轮参数进行设置。通过软件内置算法的计算快速得到齿轮磨削的最优步骤，即在不降低齿轮性能和磨削精度的情况下使用最简化的加工步骤达到形成目标齿轮目的的步骤。这样，就节省了进行工艺调整的时间，也减少加工元件的损耗，达到节约能源和资源的效果。
二、绿色制造技术的讨论教学
在实验进行中，首先，让学生进行一些关于绿色制造的讨论会使学生对绿色制造再次加深印象，并且会有更好的理解。其次，让学生发散思维，提出有关绿色制造的建议和见解。这样不但有利于绿色制作的理念更加深入人心，而且能够让每个学生都参与到绿色制造工艺的设计中，使学生的积极性大大增强，提升对绿色制造技术的认同感。在课堂中采用分组的方式进行讨论，要求在一段时间后进行总结发言。老师在课堂中的任务是对学生的讨论内容进行适当引导，提出实际问题让学生进行思考，并在讨论过程中给出关于齿轮磨削机床绿色制造技术的发展方向。再次，对学生的讨论进行总结发言，总结发言中对学生的想法进行讲评，肯定正确，纠正错误，引导学生更加全面的思考问题。最后，对绿色制造技术进行延伸，让学生了解一些国际上先进的绿色设计和绿色制造方法和思路。这样在讨论中加深学生对绿色制造概念的印象，并且通过老师对绿色制造技术的介绍和延伸，引起学生对绿色制造技术的兴趣和重视。
三、总结
通过在成形磨齿教学中对绿色制造的概念进行渗透，对学生进行引导，初步完成了以下几个目标：
1.拓宽了学生的知识面，在实验课堂中学习绿色制造的知识，让学生对绿色制造有更深的认识，使学生树立了绿色制造的意识。
现代模具产品制造是典型的单件小批量、离散型生产。传统模具产品开发从设计、试制到产品上市周期太长,设计过程中难以与用户进行交流,难以及时听取用户的意见,难以考虑可制造性和可装配性,很难全面考虑安全、维护等方面的要求,不能综合考虑生产、时间以及费用等相互制约条件的限制,更谈不上考虑整个模具产品寿命周期的诸多问题。笔者就现代模具产品设计与制造的高科技信息化及其应用谈点浅见。
1现代模具设计与制造已步入信息化时代
改革开放30多年来,中国模具生产作为一个产业有了翻天覆地的变化。这种变化主要体现在三个方面:产能变化、生产方式变化、技术革命。大多数人看到的是中国模具产业作为一个行业的从无到有、从小到大、从拾漏补缺到成为主力,以及模具需求和产量的快速增长变化。但更重要的是生产方式转变和技术革命。后两种变化是一种更加深刻、更加根本性的变化。生产方式的转变主要体现在,从过去传统的小而全的后方车间、作坊式的生产,转变为高度市场专业协作的大规模生产方式;从完全非标生产到相对标准化和准标准化生产。模具生产技术革命,浓缩到一点就是企业信息化也就是数字化制造和信息化管理。
20世纪80年代前,很多模具是靠钳工用手打磨出来的;90年代,由于引入了数控加工机床、edm等较先进的设备,大大地提高了模具的生产工艺水平,生产周期及模具的品质也有了很大的缩短和改进。高精度加工己经把工人从繁重的体力劳动中解放出来。另一方面,cad/cam/cae等计算机辅助技术在模具行业也得到了广泛的应用,模具的设计及数控加工水平有了很大的提高,cad/cam/cae软件对于模具技术人员的工作效率和设计的可靠性已经有了很大的提高。目前各模具企业又面临着一个新的课题,如何把企业管理也同样从烦琐的事务中解放出来,让信息化管理为企业的生产效率提升作出贡献。所以模具企业管理的信息化己经成为模具行业发展和进步的必然趋势。
模具生产是单件订单式生产,在管理信息化中有其强烈的特殊性。设计是制造的一部分,工艺设计不充分,设计与工艺信息可直接重复利用价值不大。因此,根据企业生产特点把握全面信息化管理与实用、简化管理的平衡点,是信息化的关键。这就造成很难照搬成熟的管理软件。例如汽车模具企业没有传统意义上的原材料,仓库管理等等。购置的都是部件与部件的半成品,不存在入库出库过程,制造费用的摊销每个企业也是都不一样。又比如成本核算更应该采用项目管理的办法,而不是采用一般加工制造业的办法,什么pdm、erp等软件不经过彻底的改造是完全不适应的。
2现代模具设计的CAD/CAE技术的应用
模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量要求以及其成型工艺条件的变化而变化的,所以每副模具都必须进行创造性的设计。模具设计的内容包括产品零件(常称为制件)成型工艺优化设计与力学计算和尺寸与尺寸精度确定与设计等,因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、施工图设计四个阶段。CAD/CAE,计算机辅助设计和辅助工程,它包括概念设计、优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机辅助绘图和计算机辅助设计过程管理等。应用CAD技术可以设计出产品的大体结构,再通过CAE技术进行结构分析、可行性评估和优化设计。采用模具CAD/CAE集成技术后,制件一般不需要再进行原型试验,采用几何造型技术,制件的形状能精确、逼真地显示在计算机屏幕上,有限元分析程序可以对其力学性能进行检测。借助于计算机,自动绘图代替了人工绘图,自动检索代替了手册查阅,快速分析代替了手工计算,使模具设计师能从繁琐的绘图和计算中解放出来,集中精力从事诸如方案构思和结构优化等创造性的工作。在模具投产之前,CAE软件可以预测模具结构有关参数的正确性。
当今的概念设计已不仅仅是停留在对外观和结构的设计上,它已经扩展到对模具结构分析的领域。对于运用CAD技术设计出的模具,可运用先进的CAE软件(尤其是有限元软件)对其进行强度、刚度、抗冲击实验模拟、跌落实验模拟、散热能力、疲劳和蠕变等分析。通过这些分析,可以检验前面的概念性结构设计是否合理,分析出结构不合理的原因和部位,然后再在CAD软件中进行相应的修改。修改后再在CAE中进行各种性能的检测,最终确定满足要求的模具结构。
当今CAD技术的发展使得概念设计思想体现在相应的模块中。概念设计不再只是设计师的思维,系统模块也融合了一般的概念设计理念和方法。目前,世界上大型的CAD/CAE软件系统,如Pro/ENGINEER、UG、Solidworke、Alias等,都提供了有关产品早期设计的系统模块,我们称之为工业设计模块或概念设计模块。例如,Pro/ENGINEER就包含一个工业设计模块——ProDesign,用于支持自上而下的投影设计,以及在复杂产品设计中所包含的许多复杂任务的自动设计。此模块工具包括概念设计的二维非参数化的装配布局编辑器。这些系统模块的应用大大减少了设计师的工作量,节约了工作时间,提高了工作效率,使设计师把更多的精力用在新产品的开发及创新上。
3现代模具制造的CAD/CAE/CAM技术应用
1、是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。
摘要制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%～55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。
随着高新技术和知识经济的迅猛发展，生命科学、材料科学、信息技术、微电子技术、航空航天等新兴的科学技术不断涌现。以计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合的先进制造技术应运而生，对传统的制造业产生了巨大的影响和冲击。目前，世界各国尤其是工业发达国家都非常重视制造技术的开发研究和应用，在这一领域的国际竞争日趋激烈，我们要想在新一轮的较量中立于不败之地，就必须大力发展制造技术。
一、现代制造技术的主要特征
随着通讯和网络的发展，全球性的贸易壁垒正在逐步消失，制造技术已发展成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科且高度复杂的集成技术。制造的概念和内涵得到大大扩展，它是一种涵盖面很广的广义制造概念，是“大过程”、“大制造”，包括光、机、电产品的制造，工艺流程设计，通用产品和高精尖产品的制造以及材料制备；不仅包括机械加工方法，而且还包括高能束加工方法、硅微加工方法、电化学加工方法等；它不但包括从毛坯到成品的加工制造过程，而且还涉及产品的市场信息收集与分析、产品的选型决策、产品的设计制造过程、产品的销售和售后服务、报废产品的处理以及产品的疲劳强度和全寿命过程的预估等产品整个生命周期的全过程。
经济的发展和社会的进步对制造科学提出了新的要求与期望，它与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学等不同学科之间的交叉融合更为紧密，形成了多学科交叉、多方位立体发展的模式。一方面，制造技术为信息科学、生物科学和材料科学提供观察、实验、检测、制造的装备和技术支持；另一方面，信息科学、生物科学、材料科学的最新成果也会应用于制造业，进一步丰富制造科学的内容，同时，它们的发展也给制造业不断提出新的使命和挑战，从而促进制造科学的进一步提高。制造生产模式对制造过程、制造系统和产品的优质将起着关键的作用，而制造生产模式是管理科学、社会人文科学与制造科学的交叉、融汇和发展而成的结果，有着统率生产过程、加速高新技术的发展、决定产品质量和市场竞争能力的作用。
先进制造技术的发展与信息技术的发展密不可分。信息技术，特别是计算机技术，极大地改变着制造的面貌，是先进制造技术的发展与制造科学形成的客观条件。信息这一要素已成为现代制造业中最重要的资源和最宝贵的竞争要素。制造技术不仅加工、处理信息，而且将制造信息录制、物化在原材料上，提高其信息含量，使之转化为产品。现代制造业，尤其高科技、深加工企业，其主要投入已不再是材料和能源，而是信息和知识；其所创造的社会财富实际上也是某种形式的信息，即产品信息和制造信息。未来的产品一般应是基于信息或知识的产品。未来的制造技术将向数字化、智能化、网络化发展，信息技术将贯穿整个制造业。
二、制造技术的发展趋势
21世纪，制造业日趋全球化，先进制造技术向着自动化、柔性化、集成化和智能化方向发展。总的来看，纳米技术、超精密加工技术和可持续制造技术是今后发展的关键。
扫描隧道显微镜的发明与应用使人们对世界的认识进入纳米尺度，从宏观转向微观扩展。纳米技术和纳米制造技术是当前竞相研究的最前沿领域，它将使人们在生产方式和生活方式上有更大的改观。纳米技术包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术、纳米测量技术和纳米机械学等。纳米技术对制造业已经产生了很大的影响，对传统制造方法、制造工艺与手段带来了巨大冲击；同时，纳米技术的发展带动了微型系统制造技术的发展。微型系统是机械技术和电子技术在微/纳米尺度上相融合的产物，发展极其迅速，有可能对世界各国的科技、经济发展和国防建设产生重大影响。其覆盖领域十分广泛，从1959年科学家提出微型机械的设想，到第一个硅微型压力传感器问世，以及微型齿轮、微型齿轮泵、微型气动涡轮及联接件、硅微型静电电机、微型加速度计，直至2000年重仅200多克的微卫星上天，微型系统受到了世界各国越来越多的青睐，其应用领域将不断扩大。
制造技术的全球化和中国加入WTO给我国的制造业带来了前所未有的发展机遇，同时也面临着巨大的挑战。当前，人类社会已进入信息时代和知识经济时代，国际经济合作与交往日益紧密，全球产业结构进入大调整的重要时期，世界正在形成一个统一的大市场。世界范围内制造业的竞争变得越来越严酷，人们对于产品的个性化和服务的要求越来越强烈，产品的生命周期越来越短，只有采取积极的应对措施，才能逐步缩短我国在制造领域与工业发达国家的差距。
中图分类号：TD404 文献标识码：A 文章编号：
机械制造加工是把原材料、半成品转化为成品的生产过程，包括产品图纸设计、生产组织准备和技术准备、原材料购买、标准件统筹、毛坯制造、零件机械加工与热处理、装配等一系列工序。在所有生产流程中占据最重要地位的是工艺，它包括锻压、铸造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配和试验等。在加工过程中，所有加工条件和加工方法都是有区别的，零部件的制作工艺也是多种多样的。
1 现代机械工艺的广义概念
工艺是制造技术的灵魂，也是核心力量。现代制造工艺可以说是先进制造技术的重要组成部分，也是其最有活力的部分。一件产品从设计变为现实必须通过生产加工才能完成，故而工艺是设计、制造的桥梁，设计的可行性一般会受到工艺水平的制约，由此工艺也就很容易成为设计的“瓶颈”，所以，不是所有被设计师设计出来的产品都能被加工出来，也不是所有设计出来的产品都能通过加工达到预定的技术要求。“设计”和“工艺”非常重要，缺一不可。很多人把二者割裂或对立起来，这显然不正确，应用广义的“制造”概念把它们统一起来。现在，人们常会较为看重设计师在产品创意上的作用，却未能正确评价工艺制造师的作用。事实上，很多例子都能生动说明制造技术的成功离不开较高的工艺水平。
机械制造是一门历史悠久的学科，在人类文明的发展进程中占据了重要地位。而机械制造工艺是专门研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科。随着社会的发展，人类在进入21 世纪后对产品的要求也发生了极大的变化，品种多样、更新快捷、使用方便、物美价廉成为产品必须具备的品质，如果产品还包含自动化程序，则进一步要求售后服务必须到位。综上所述，为适应时代要求，必须采用现代机械制造技术。
2 机械制造工艺的发展趋势
在机械制造工艺不断发展的今天，其在国内外表现出全球化、自动化、环保化、虚拟化、网络化等发展趋势，下面我们就其中几个方面作个简单探讨。
（1）全球化。机械制造业的国内、国际市场竞争越来越激烈，不少企业，甚至包括知名企业，在无情的竞争中落败，倒闭的倒闭，被兼并的被兼并，不少暂时还得以在国内市场立足的知名企业只能另辟蹊径，拓展新市场。网络通讯技术的快速发展进一步推动了企业间既竞争又合作的发展趋势，它与激烈的市场角逐相互作用，成
为了制造业全球化的发展动力。当然我们也需要明确，全球化机械制造的基础是技术网络化，是网络通讯技术的发展使得制造全球化得以完整实现。
（2）自动化。自动化信息管理一直是机械制造工艺领域追求的终极目标，制造技术自动化可以提高产品的质量和生产率，同时又能降低成本，减轻工人的劳动强度。目前，制造技术自动化的研究方向主要是制造系统中的集成和系统技术、制造单元技术、人机一体化制造系统、工业机器人、制造过程的计划和调度、柔性制造技术以及适应现代化生产模式的制造环境等。
（3）网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及为企业生产、经营等活动带来了新的变革，零件制造、产品设计、产品销售与市场开拓都变得可以在异地甚至异国进行。网络通讯技术的快速发展同时也加快了技术信息的交流，加强了产品开发的合作与经营管理模式的学习，在一定程度上推动了企业向既竞争又合作的方向发展。
众所周知，现代机械制造技术突出表现为现代技术和工业创新的集成，它不仅是国民经济的重要组成部分，也是衡量国家科技发展水平的重要标志，是国际间科技竞争的重点。我们要抓住机遇，了解机械制造技术工艺的发展特点，把握现代机械制造技术的发展趋势，紧跟发展先进制造技术的世界潮流，将发展现代机械制造工艺放在战略优先地位，尽快缩小与发达国家的差距，才能在全球化的激烈竞争中立于不败之地。
3 机械制造工艺的发展现状分析
我国的现代制造技术主要沿着“广义制造”（或称“大制造”）的方向发展，具体的发展方向可以归纳为4 个方面和多个大项目。这4 个方面体现为现代设计的技术、现代成形和改性的技术、现代加工的技术、制造系统和管理的技术，大项目则包括反求工程、分层制造技术、微纳米技术、中尺度制造技术、极限制造技术、高速加工技术、表面工程技术、质量控制工程、虚拟制造、智能制造、协同制造、绿色制造和共生制造等。当前，我国工艺发展的重点是并行设计、创新设计、改性技术与现代成形、材料成形过程仿真和优化等。
3.1 机械制造工艺中自动化的发展现状
自动化制造单元在机械制造工艺领域已经逐渐得到广泛应用，其主要特征就是利用多台或者单台加工机器、数控机床等进行多种产品的加工，因此可以看成是一种小型化的较为灵活的自动系统。这是机械制造中自动化生产与成本相互配合作用下的产物，其最大的优势就是能够提高生产效率从而降低生产成本。
机械制造中的自动化系统由多个自动化数控机床构成，在统一的计算机体系之下接受控制，进而形成一个简单的加工性的流水线，具有很强的实用性，在我国的企业中得到广泛应用。该系统中自动化制造和分散控制是主导，具有生产线自动化的特点，已经在很多技术领域广为使用。
自动化制造工厂将单一的制造过程连接起来，并配备健全的储运系统，使得原材料采购、产品生产与装配以及成品检验与配送等一系列的工序都在自动化中完成运转。在我国，具备这样的自动化系统的工厂仍仅占少数。
3.2 机械制造工艺中激光技术的发展应用
激光技术是利用激光快速成型的技术，这里主要指的是利用激光的快速切割功能，辅之以计算机的CAD 模块，以制造出所需要的商品零件样品。这种技术的主要特征是在计算机的CAD 模块指挥下实现快速的切割以及成型，应用该技术可以直接制造出零件的模型甚至是零件本身，且在没有模具和其他相关辅助工具帮助时也能进行一次性加工，这对于较为复杂的零件加工尤为有用。因此，这项技术以其独特的优势在机械工艺制造中获得了越来越
广泛的应用。
在机械制造业中，为了提高使用寿命或机械性能，很多零件都需要做热处理。特别是一些容易磨损的零件，为了延长其使用寿命，一般都需要对其表面进行一些必要的处理。在机械制造工艺过程中最为常见、应用范围最广的就是在零件表面添加熔覆材料来提高其耐磨程度，使其表面形成一个特殊的保护层。在这种方式的基础上，机械制造工艺将激光的高温特性运用到一些材料的热处理工序中，使得零件表面固化。与此同时，激光技术还被运用到默写模具生产的修复工序中，在不改变原有尺寸大小的情况下加长其使用期限。
4 当前制造技术面临的形势和任务
从整体发展趋势可以看出，机械制造工艺得以顺利发展，最重要的推动力量是数字化，这同时也是机械制造工艺重要的发展方向，其主要包括3 个组成部分：（1）机械制造中设计环节的数字化；（2）数字化生产过程的可实现目标在机械设计工艺中的作用；（3）实现生产过程的大众数字化管理。
传统技术是高新技术的基础，在最大化发展高新技术的同时，我们应注意传统技术的继承与发展以及原始技术的改造与应用，从而使机械制造工艺更上层楼。我国在20 世纪六七十年代时已经建成一个非常完整的制造业体系。但在相当长的一个时期中，我们虽然注意了高新技术的迅猛发展，却对传统技术的改革显得有些手足无措。
最后，笔者认为，我国的机械制造工艺发展前景是很好的，我们要从小处着眼，不断发展和完善机械制造工艺。
［参考文献］
［1］ 杨锦涛.机械专业课程改革的几种举措［J］.成才之路，2008
［2］ 吴少华，石皋莲，郭旭红，刘刚.陶瓷刀具高速干式切削等温淬火球铁的表面粗糙度研究［J］.工具技术，2008（4）
［3］ 吴.机械设计制造及其自动化专业教学改革探索［J］.消费导
刊，2007（12）
1现代制造技术的综合特点
随着科学技术的发展,高科技成果层出不穷,根据现代制造技术结合传统技术已渗透到了产品生产的所有领域及生产过程。现代制造业不再是简单的加工制造,而是产品市场调查和产品设计开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务以及产品寿命周期的所有内容都别包括在内。提高制造业的综合经济和社会效益。
1.1机械制造技术的统一化
从20世纪90年代,市场竞争关键在于提高生产率。随着经济的全球化、竞争的概念也早已在制造业中升级和加剧。市场竞争的重点已经转变为生产力,时间价值、质量一体化三要素。先进的制造工艺、自动化、信息化三个因素有机结合,达到三者统一。
1.2机械制造技术的全球化
制造的“地球化”,就21世纪的机械制造行业而言,是其最重要的特点。近年来,全球经营模式浮现了大型公司成功的要素。另外,受国际和国内市场的激烈竞争,大企业扩张市场上占有率具有竞争力。另外竞争合作是现在大公司的发展方向,但这与信息技术的发展，提供了技术信息交流、产品开发和经营管理这两方面的原因有关系,制造业是国际化发展的原动力。
2现代机械制造技术的发展趋势展望
（1）现代机械制造技术是未来的新趋势,在全球化的趋势下,国内外发展的竞争日益增大的情况下,有机械制造企业收购合并,有的则是倒闭,所以这些企业的新市场不断地向外扩张。而另一方面,在网络通信技术飞速发展的基础上,机械制造的发展也被推进,对机械制造企业的全球化的发展,也起到积极的作用。因此,今后的网络通讯的技术,产品厂商的国际化发展将能够实现。（2）现代机械制造的自动化以及虚拟化在未来的发展中也将成为必然趋势，从自动化的发展形势来看主要是系统的集成和系统技术，在实际的制造过程中的调度以及计划等方面的有效实现。而在虚拟化的发展趋势也能得到实现，这对产品开发的速度以及风险都有着重要的优化作用，而虚拟软件就成为二十一世纪比较重要的软件发展产业。（3）在现代机械制造技术发展的绿色化趋势、可持续发展的理念实践的情况下,环境的保护和节约能源深入人心,所以在机械制造产业的发展过程中,也逐渐把绿色生产作为目标。现在的精密加工的技术和无切割液加工、快速成形技术等方面都是实际的制造业发展过程中的重要角色,最大限度地扩大生产绿色环境减少负面影响,提高能源的利用率,使其最大限度地实现。针对现代制造技术的特点和我国机械制造的发展方向，和社会对高素质人才的需求愈来愈迫切，愈来愈高。我国高等教育正在逐步实现由应试教育向现代综合教育的转化，简单的学习传统知识和提高动手能力，已经不能满足当今社会的发展要求。这样，在高校实践教学过程中，现代制造技术就显得尤为重要。我校为此增加了第四轴转台、五轴联动加工中心、快速成型设备、三维扫描设备等一批设计、开发、制造先进设备。以上设备能够提供给数控，机械，和机电、电子四个专业的学生完成实训教学，为了给学生提供更大、更广阔的学习平台，工业学校实训基地在数控车床的配备上选择了多种系统，使学生在学习掌握传统工艺的同时又了解了、简单掌握了当代先进制造技术。
【中图分类号】 G649.21 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962（2012）07（b）-0054-01
培养学生的创新思维是现代教育、现代化社会的需要，是创新精神和创新能力的核心，是创新人才素质的本质特征[1]。这种思维方式具有主动性和独创性，是创造者在强烈意识支配下将大脑中已有的感情和知识信息，借助于想象和直觉，以突发性飞跃的形式进行的重建、组合、脱颖、升华所完成的思维，往往能突破习惯性思维的束缚，在解决问题的过程中，其观点问题富有新的创意。因此，培养学生创新精神，就得千方百计地启迪学生的创新思维[2]。
随着现代制造业技术的快速发展，《先进制造技术》课程已成为工科院校机械工程和工业工程专业的一门重要的专业课。本课程集机械、电子、信息、材料和管理等多学科交叉，涉及的知识面广，主要内容有：现代设计技术、现代制造工艺技术、制造自动化技术、现代生产管理技术、先进生产制造模式等内容。这些内容的设置旨在使学生了解先进制造技术的范畴，掌握先进制造技术的理念方法，开阔学生思维，拓宽学生的知识面[3-4]。为了更好地达到课程教学目标，培养学生创新精神及工程实践能力，将来走向工作岗位奠定基础，针对本校该课程的课程性质采取了以下教学手段和方法。
1 采取团队教学方式
随着学生需求的多样化，教学内容的深入化，教学手段的信息化，教学团队是高等学校开展教学工作的一种重要组织形式，以团队为基础，强调团队成员在教学、科研工作上的配合与协作。不仅有利于课程建设与课程优化，而且有利于人才培养质量的提高。
1.1 鉴于本课程集机械、电子、信息、材料和管理等多学科交叉，涉及的知识面广的特点，采取团队教学方式。授课期间，由一名主讲教师负责总体协调、策划和教学进度安排。目标明确、重点突出，根据课题组老师所擅长的技术领域和研究领域，把握先进结合科研安排专题讲座2-3次。
1.2 鉴于本课程的实用性、先进性，明确需求导向，注重生产实践，不断更新和发展教学内容。依托校企联合培养基地，邀请企业高工，按照当前企业对人才的需求及生产实际，以案例教学的方式，着重讲解先进制造装备、工艺及原理，掌握所讲的理论及实际应用，有利于提高学生学习的主动性，解决实际问题与分析问题的能力，培养学生的创新能力和理论联系实际的能力，真正从课堂中学到能够应用于制造业生产的实用技术。
2 理论讲授和课堂讨论相结合
鉴于本课程以理论授课为主，将本课程课堂教学按1：1的课时安排教师启发式的讲授和学生主动性的课堂讨论。启发性教学方式中，教师对先进制造技术的内容和应用场合做画龙点睛性的介绍，借助网络教学平台，列举的主要参考文献和出处，引导学生阅读、思考和查询。按照班级人数，将学生组成团队，在弄清楚基本概念的基础上，阅读大量文献制作本团队的多媒体课件，在课堂上讲授团队见解。而后，在教师引导和点评下进行课堂讨论。最后，由教师做出结论。这种灵活性、感性化的教学形式，不仅对于学生建立多角度、多层次地设计分析概念以及掌握先进制造技术有良好的教学效果，而且培养学生的团队合作精神、发散性思维及创造个性的发展。
3 课内学时与课外学时相结合
由于《先进制造技术》课内学时有限，本课程除安排了大量的思考与分析设计练习题课外作业外，还结合课程相关专题内容，要求学生作课外综述报告。利用网络教学平台，课程结束时学生可将自己的综述报告提交，教师通过网络教学平台进行批阅和修改，为学生反馈，并将课外综述报告作为课程考核内容。这对于学生掌握概念、综合运用知识、锻炼分析设计思维起到了积极作用。
4 现场教学与第二课堂相结合
先进制造技术的工程实践性特别强。依托学校的数控工程技术中心、先进制造实验室、工业工程实验室及大学生创新实验基地和校企联合培养基地的先进制造设备，充分发挥辅助教师和实验教师的工程实践优势，完成该课程部分内容的现场教学，丰富学生的第二课堂。
4.1 先进制造技术要与时俱进，把握“先进”，通过先进制造技术装备、柔性装配生产线等内容的现场教学，激发学生对本课程的兴趣，积极参加工程实践和第二课堂活动。
4.2 工程实践环节不占用理论课时。学校拥有数控工程技术中心等开放性实验室，对于先进制造技术，专门开设了数控车、数控铣、加工中心、快速原型制造和数控电火花等开放性创新型实验。大大激发了学生的积极性、自主性和创造性，培养学生的团队精神。
4.3 通过上述两种形式，锻炼了学生的团队精神及工程实践能力，为第二课堂的开展做好准备。一方面，学生积极参加SPR项目及教师的科研项目，引导学生从正反两个角度去分析，把知识由点到线，由线到面，由面到体，形成网络，展开思维；另一方面，学生积极参加各项全国大赛，并取得良好成绩。如“全国大学生工程训练综合能力竞赛”，启迪学生的发散性、求异性，逆向综合思维模式，提高了学生的工程训练技能、素质和创新意识，培养了协作意识和团队精神。
5 结束语
《先进制造技术》课程具有涉及内容广、多学科交叉、实用性及先进性的特点，通过改革该课程的教学方法与手段，对课程建设、课程优化和提高教学质量有促进作用，从而培养出具有发散性、求异性，逆向综合创新思维模式的创新型、复合型工程技术人才。
参考文献
[1] 广州市菩提路小学科研课题组.激发感官 启迪创新思维[J].教学理论与方法，2001.5（9），20-21.
关于“第三次工业革命”，不能简单理解为由3D打印、计算机模拟等个别新的制造技术和设备的出现与应用引起的整个工业系统的突变，其实质是内涵丰富的、多层次的，是已经发生突破但仍处于演进中的工业系统变革。
“第三次工业革命”的突破性表现在已形成了一个“多维、立体”的新生产制造技术体系及技术经济范式。这个体系的底层是高效能运算、超级宽带、激光粘结、新材料等“通用技术”，中层是以人工智能、数字制造、工业机器人为代表的制造技术和工具，高层是应用了前述新的通用技术和制造技术的大规模生产系统、柔性制造系统和可重构生产系统。这个体系的有效运行形成了全球化生产、个性化制造、社会化制造等新的技术经济范式。
“第三次工业革命”的演进性表现在这场变革还处于“梯度、渐次”的推进过程中。例如，高效能运算、虚拟设计与制造是近期跨国公司加速推进、应用的先进制造技术，3D打印技术的发展处于由传统日用消费品、医疗器械向汽车、航空等新领域快速渗透的阶段，而可重构生产系统是以美国为代表的先进工业国家为迎接全球制造和个性制造、为解决大规模定制系统无法很好地解决产品成本和产品多样性、产品性能之间冲突所做的战略性技术准备，目前仍然处于科学研究和概念设计的阶段。
国外的科学家、未来学家和媒体之所以在今天大肆宣扬“第三次工业革命”的概念，并不是因为前面提到的基础制造技术刚刚出现，事实上，这些基础制造技术的发明和工业应用大多已经经历了几十年的时间；而是由于经过了长期的科学探索和技术积累，这些基础技术的技术成熟度和经济成本已经达到了使其在制造领域进行较大规模应用和推广的水平。其中，作为现代制造技术系统中最底层技术的信息技术的快速进步使得信息存储、传输和处理成本的几何级数下降是主要原因。例如，1992年，1M数据的平均传输成本为222美元，但到2010年，大幅下降到0.13美元。
目前以美国、德国等制造业强国为代表的国家最为关注，同时也集中资源加大技术突破和应用的领域是高效能运算技术突破和平台建设。美国竞争力委员会提出将高效能运算定义为“改变全球制造业游戏规则的机器”，并建议通过政府企业的积极合作来推进美国“计算资源”的协调和整合，将美国的前沿计算能力转化为制造业竞争力。之所以将高效能运算作为美国先进制造技术的突破口，一方面是因为高效能运算与美国的信息技术优势衔接；另一方面，高效能运算可以大大提高新产品的开发能力，从而提高美国制造业的竞争力。目前，美国、德国和日本等国已纷纷出台计划和政策，加大对高效能运算的研发和应用支持。
“第三次工业革命”是挑战也是机会，需要有建立长期发展战略加以应对的紧迫感和抓住机会培育经济发展新动力的信心
“第三次工业革命”对我国的经济发展可能形成以下冲击和挑战。
一是进一步弱化我国的要素成本优势。“第三次工业革命”加速推进了先进制造技术的应用，必然会提高劳动生产率、减少劳动在工业总投入中的比重，我国的比较成本优势可能因此加速弱化。根据美国研究机构的计算，根据劳动生产率调整后的综合劳动成本，我国的劳动力成本是美国南部州的35%左右，到2015年左右将达到60%左右。未来5～10年中美劳动力成本之间的差距将快速缩小。再加上美国在能源方面形成了价格洼地，其物流成本只占到GDP的9%，而中国占到18%。美国发展制造业的比较成本劣势会逐渐减弱。
二是可能对我国的产业升级和产业结构升级形成抑制。现代制造技术的应用提升了制造环节的价值创造能力，使得制造环节在产业价值链上的战略地位将变得与研发和营销同等重要，过去描述价值链各环节价值创造能力差异的“微笑曲线”有可能变成“沉默曲线”甚至“悲伤曲线”。发达工业国家不仅可以通过发展工业机器人、高端数控机床、柔性制造系统等现代装备制造业控制新的产业制高点，而且可以通过运用现代制造技术和制造系统，装备传统产业来提高传统产业的生产效率，从而“第三次工业革命”为发达工业国家重塑制造业和实体经济优势提供了机遇，曾经为寻找更低成本要素而从发达国家转出的生产活动有可能向发达国家回流，导致制造业重心再次向发达国家偏移。
三是可能进一步恶化我国的收入分配结构。伴随着先进制造技术发展可能导致的制造业“逆转移”，基于先进制造技术的工作岗位也会随之转移，从而破坏我国产业工人的劳动报酬增长机制。据统计，我国居民可支配收入占比从2000年的60%多减少到近年的50%左右，其原因有60%可以由居民劳动报酬下降解释。提高劳动报酬的机制，最根本、最有效、对要素市场扭曲最小的方式是为劳动者创造更多高劳动生产率的工作岗位。但是在一般劳动者素质不能够大幅度提高的情况下，“第三次工业革命”的推进会造成职工的失业或者被锁定在低附加值的简单劳动环节中，劳动者收入改善的相对速度有可能放缓。
但是，面临“第三次工业革命”，我国还有相应的“机会窗口”和“时间窗口”。
从机会看，一方面，“第三次工业革命”会催生新的制造系统和生产设备产业的发展，这些产业的发展会带动信息产业、新材料产业等新的产业门类的出现和增长，从而为我国战略性新兴产业的培育和发展创造很好的机会；另一方面，先进制造技术终归是在工厂和制造环节的应用，我国庞大的制造基础为先进制造技术和相关产业的发展提供了巨大的潜在市场和应用场所。
从时间看，由于“第三次工业革命”是一个渐进的过程，先进制造是一个复杂的技术系统，先进制造技术的广泛应用往往涉及到大量基础的技术成熟度和成本经济性的制约，同时先进制造技术转换为现实的产业竞争力，不仅取决于技术和设备因素，更涉及到企业管理系统，甚至整个社会制度的配套完善，我国还有时间通过战略调整和持续的现场学习，来实现对“第三次工业革命”的应对。
我国要从国家战略的高度，积极采取措施实现先进制造技术的突破
第一，加快制定实施我国的“国家先进制造技术突破和应用规划”。美国的《制造业行动计划》提出，要通过技术创新和智能制造实现下一代生产率；加快部署新的制造工具和技术的创新实施，应用计算机建模和模拟技术促进美国高效能运算能力达到超大规模级，促进建模和模拟技术的工业应用，加强科学、技术、工程和数学教育。欧洲的《未来工厂计划》提出，要加大对现代制造技术的研发投资和政府企业间合作，加快发展可持续的绿色制造、ICT智能制造、高效能制造和基于新材料的制造。我国应尽快制定和实施“国家先进制造技术突破和应用规划”，并制定相应的产业政策和实施细则。
第二，以现代“母工厂”建设为抓手，推进我国的先进制造技术突破和应用。目前我国产业政策对企业创新的扶持过度投向企业的“实验室”，而对生产制造环节的扶持引导不足，这也是导致我国新产品工程化能力弱、产品稳定性和可靠性等产品性能竞争力低下的重要原因。建议借鉴日本的“母工厂”做法，遴选设备先进、系统管理能力强、现场管理工作扎实的工厂进行重点建设和投资，将这些“母工厂”建设成为我国先进制造技术突破、应用的场所，建设成为先进制造技术和先进现场管理方法持续改善的试验田，从而最终以点带面地推进我国制造业素质的整体提升。
中图分类号：U673 文献标识码：A
1.什么是船舶建造数字化
船舶建造数字化是以数据处理、图形图像、虚拟现实、数据库、网络通信、数字控制等数字化技术为基础，将数字化技术全面应用于船舶的产品开发、设计、制造、管理、经营和决策的全过程，使船舶产品的设计和生产向着自动化、精细化、柔性化、智能化的方向发展。通过数字化技术与现代管理思想和先进工程方法的融合，形成船舶制造业信息化的完整体系，实现对造船业的信息化改造，使得造船企业全面提升产品的研发、生产能力，降低生产成本，缩短设计、生产周期，提高产品质量。
2.船舶建造数字化技术的内涵
船舶建造数字化技术主要体现在如下3个方面：
2.1 CAX（计算机辅助技术）
CAX（计算机辅助技术）是CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助工程）、CAM（计算机辅助制造）和CAPP（计算机辅助工艺计划）的统称。
（1）CAD（计算机辅助设计）指在计算机及可视化设备为基础的专业化计算机系统的支持下，帮助设计人员进行设计工作。可以在CAD系统的辅助下完成从合同设计开始的一系列设计工作，建立产品数字模型，进行工程计算和分析，生成和绘制工程图，生成物料清单等。
（2）CAE（计算机辅助工程）是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。
（3）CAM（计算机辅助制造）是将计算机应用于生产制造的过程或系统，其核心是计算机数值控制（简称数控NC）。有狭义和广义两个概念。CAM的狭义概念指的是数控，包括数控机床、数控加工中心、数控生产流水线、数控火焰或等离子切割、激光束加工、自动绘图仪、焊机、机器人等；广义概念还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。
（4）CAPP（计算机辅助工艺计划）是通过计算机进行产品加工的工艺路线制定、工序设计、加工方法选择、工时定额计算，包括工装、夹具设计、刀具和切削用量选择等，生成必要的工艺卡和工艺文件等。CAPP是连接产品设计CAD信息和加工制造CAM信息之间工艺信息的桥梁，是生成各种加工制造，管理信息的重要环节。
2.2 企业业务技术过程与信息管理
通常包括PDM/PLM/ERP/MES/CIMS等。即产品数据管理PDM、产品生命周期管理PLM、企业资源计划ERP、制造执行系统MES、计算机集成制造系统CIMS等。它们通过信息技术与现代管理理念的融合，使人、资源、技术、管理等要素有机地结合起来，从而实现设计及生产过程管理的精细化和企业资源利用的优化。
2.3 数字化装备
软硬件相结合的数字化装备，如NC（数控设备）、FMS（柔性制造系统）、Robot（机器人）等通过数字控制形成的生产自动化装备。这些设备通过离散的数字信息控制设备或传动装置的运行，实现生产加工的自动化。
3.船舶建造数字化技术的发展历程
3.1 单项技术的企业部门级应用阶段
该阶段主要是单项技术，如数值计算技术、CAD/CAE/CAM技术、数控技术以及各种部门级的管理信息系统，如财务、人事、OA、物资等管理系统在企业部门的局部范围内的应用。部门级数字化技术的应用作为一种技术手段对提高设计和生产效率、提高产品质量发挥着重要作用。
3.2 企业内综合应用集成阶段
这一阶段是由企业内的信息集成、过程集成到应用集成。通过信息集成保证了系统间信息的一致性，通过应用集成使企业内部的各种信息系统组成了一个有机的整体，大幅提高了数字化技术应用的整体效益，使得企业设计、生产、经营、管理的各种业务活动得以协调运行，大大提高了企业的生产能力。
3.3 企业间的应用集成阶段
由于互联网技术的快速发展，促使电子商务、供应链管理、协同设计、敏捷制造等一些基于互联网技术的新型管理思想和管理方法得以实施，使得船舶这种具有大量配套设施的高度复杂产品的制造能够实现跨地域的专业化企业间的协同运作，使产品能够快速地、柔性地应对用户的需求。
自20世纪60年代末将计算机用于船舶线型放样开始，我国船舶行业信息化已历经40多年，国内造船业经过不懈的努力，使得造船数字化技术已逐步渗透到造船业价值链的每一个环节，引进或自主开发了各种各样的信息系统，已广泛应用于船舶设计、建造和管理过程中。国内一些骨干造船企业和研究院所已开始引进虚拟仿真技术，开展船舶和海洋工程的产品虚拟设计和建造过程模拟等研究。
4.船舶建造数字化技术体系
制造业数字化技术是以现代设计制造的工程方法和先进制造理论为依据，以数字化技术为手段，面向产品全生命周期，理论方法与应用技术相结合的一个复杂的技术体系。
4.1 现代制造理论与数字化技术基础
主要有计算机集成制造、并行工程、精益生产、敏捷制造、大批量定制等现代制造理论，以及建模技术、仿真技术、优化技术、集成技术等数字化技术紧密结合，形成了其技术理论基础。
4.2 数字化基础环境
主要包括计算机系统及系统软件、数据库管理系统及相关技术、网络系统及相关技术、信息安全体系、信息标准化体系等。
4.3 数字化产品开发设计技术
主要包括产品需求分析、设计开发、生产制造等各个阶段中，为分析和解决产品设计和制造过程中的各种问题而提供的数字化的技术方法和应用工具，如单项应用技术CAD、CAE、CAM、VR等，过程管理和集成平台PDM、仿真及优化应用等。
4.4 数字化制造技术
主要有数字化生产计划与制造执行控制、数字化工艺过程、数字化装备、数字化制造单元、基于数字化的生产系统综合集成等。
4.5 数字化管理技术
主要包括现代企业管理模式、集成化管理与决策信息系统、企业资源计划与管理系统、企业生产项目管理系统、企业间协作的供应链管理与电子商务技术、企业质量管理的相关技术及企业管理系统的应用实施过程及方法等。
船舶建造数字化技术是制造业数字化技术针对船舶制造的特点和具体要求的实际应用。船舶建造数字化技术体系包括现代制造与数字化技术基础、船舶产品的数字化设计技术、数字化制造技术、数字化管理技术和一体化集成技术，此外，还有数字化基础支撑环境与相关技术等。
（1）船舶产品数字化设计技术以三维建模技术、数值计算技术、CAD、PDM、并行协同技术等数字化技术为基础，按照船舶设计不同阶段及不同专业的规范和技术要求，形成船舶各设计阶段的数字化技术。
（2）船舶产品数字化制造技术以MES、CAPP、NC、过程仿真等数字化技术为基础，根据现代造船模式的要求，形成制造执行层面的船舶数字化制造技术。
（3）船舶产品数字化管理技术则是将制造业先进的管理理念和方法与数字化技术相融合，按照船舶生产管理特点，形成船舶制造数字化管理技术。
（4）一体化集成技术则是进一步在设计、制造、管理等数字化技术应用的基础上，实现信息的集成和应用的集成，达到工程的并行和协同。
上述数字化技术的研究、开发和应用需具备相应的基础环境，需要解决一些相关的关键技术，如信息标准化、编码体系、产品数据库、企业资源数据库、集成平台、信息安全体系等。
5.船舶建造集成系统
船舶建造集成系统涵盖船舶建造企业的设计、制造、管理的主要业务过程：
（1）设计方面主要包含船、机、电、舾装、涂装等专业门类的设计CAD系统、船舶设计虚拟仿真系统，以及结合生产工艺要求的各个专业的生产设计系统。设计系统生成的设计数据通过PDM（船舶产品数据管理系统）存放并管理，以PDM作为平台，为船舶制造系统和管理系统提供有关产品信息的共享。
（2）船舶建造和管理系统通常包含工程计划管理、物资与物流管理、成本管理、财务管理、质量管理、企业资源（设备与人力资源）管理，以及MES（制造执行系统）等。
（3）制造执行系统控制车间级的生产制造执行过程，如造船精度管理、资源日程计划、作业安排与执行实绩反馈等。制造和管理系统根据企业经管计划和产品生产设计的要求制订工程计划、采购计划、生产计划和其他生产准备工作，通过制造执行系统贯彻实施生产作业过程。
结语
随着信息技术的飞速发展，制造业的新思想、新方法、新技术层出不穷、日新月异，船舶建造业应该紧跟现代科技潮流，不断创新，以实现船舶建造技术的跨越式发展。
参考文献
