“數字制造”(DigitalManufacturing)的定義很明確,它僅僅指的是在虛擬世界建立產品制作過程,“真戲假作”的那些事。而在“數字制造”中間加了個“化”字,我在文獻上和網上查找了許久,沒有找到滿意的答案。這一“化”就出現了混淆和不知所從。并且,過分強調了“化”,又會出現為“化”而“化”的所有弊病。但是終究“數字化制造”在中國制造業中已經是個很普及的詞語了,“XX數字化”、“數字化XX”也隨處可見,“化”已經成為不可阻擋的熱潮,因此可能還是將它說清楚為好。這樣可以讓大家真正“數字化”起來,不要不自覺的去做“山寨”版的數字化制造。
我的理解:術語“數字化制造”代表所有基于3D模型的產品和工藝定義的、用于產品生命周期各個階段的設計、仿真和實現技術的集合。按照產品的生命周期過程,數字化制造的內涵包括下面的內容:
■數字化制造在產品生命周期的創新和設計階段,采用的是3DCAD實體造型和基于模型的產品定義MBD(MBDefinition),以及在3D模型和基于模型定義基礎上的各類對產品自身性能的仿真技術;
■在產品生命周期的工藝設計階段,采用的數字化技術是“數字制造(DigitalManufacturing)”,有的軟件公司叫它是制造過程管理ManufacturingProcessManagement,MPM,其中包括了基于3D模型的過程設計、各種工藝過程和裝配的仿真、工廠或車間配置及流轉的仿真、人體工程學的仿真等。經過在虛擬環境中仿真優化的制造過程,用“基于模型的作業指導書(MBInstruction)”和“基于模型的檢驗(MBInspections)”等形式發布到數字化工廠去。至此,數字化進程仍舊停留在計算機的虛擬環境之中。
■產品生命周期的制造階段使用的數字化技術是“數字化工廠DigitalizedFactory”。數字化工廠將來自數字制造的產品的3D數字模型定義和經過仿真優化的制造過程,以MBI的形式發布給制造作業的各類操作者。在制造作業中,操作者也用數字化的手段和裝置向上層業務過程反饋數字化的作業狀態信息。或者數字化工廠直接使用產品及過程模型來計劃,顯示和實施過程執行的作業、監視和控制。相關的過程的模型緊密的鏈接在一起,并與控制系統徹底的集成,成為一個統一的、自動適應需求和過程環境實時變化的互動過程。
數字化工廠是從虛擬環境中接收和反饋3D制造信息的現實工廠
對數字化工廠的情景描述是:制造過程中傳遞和采集的信息是數字的、3D的,因而也必然是無紙化的。分布在各個作業點上的微電腦、移動終端、RFID/條碼設備、軟件PLC、數字化測量設備和無線工業以太網是工廠現場配備的基本裝置。
數字化工廠是虛擬的數字工程環境和現實工廠之間的窗口,或集成。對數字化工廠的軟件支持是基于模型的制造執行系統。
■未來數字技術必然會擴展到產品生命周期的維修階段,屆時還有“數字化支持維修DigitalizedSustainment”,等概念的出現,它的內容與數字化工廠相近。在產品和工藝開發過程創建的模型和模擬直接在整個產品生命周期的各個階段使用,給用戶和支持維護人員提供不斷向下游傳遞的3D模型和數據。
企業價值鏈成員將使用真實世界的效果和維護/維修/故障數據來評估產品和工藝的集成作業環境,反饋給產品設計,進行產品設計的改進。維護和支持階段應用的數字化技術有:基于模型的產品監控Model-BasedMonitoringofProduct;基于模型的維護Model-BasedMaintenance;基于模型的用戶和維修人員的培訓Model-BasedTraining等。
在產品生命周期不同階段使用的數字技術和系統
在數字制造中還有一類屬于數字制造但又獨立成為一個分支的技術,如:3D打印3DPrinting,加法制造AdditiveManufacturing,快速原型RapidPrototyping,快速制造RapidManufacturing,個性化制造PersonalManufacturing和分層制造LayeredManufacturing等,這些都是可以從3D設計直接、快速的制作出成品的各種方法。為了避免混淆,美國制造工程師協會SocietyofManufacturingEngineers打造了一個新的術語:“directdigitalmanufacturing直接數字制造”來描述這些方法的共同特點。SME定義直接數字制造為:“直接采用零件的電子的、數字的表達經由加法制造additivemanufacturing方式做出最終產品的過程”。
數字化制造的內涵是在發展之中的,各種技術的分類界限也不是絕對嚴格的。如,有人或有些行業,從來不把設計和制造聯合起來,所以區分出“數字化設計”和不含設計階段的“數字化制造”;也有些專家和文獻將數字化工廠包括了設計、工藝和實現的全部內容;以及要不要將加法的直接數字制造和常規的數字制造一起討論等等,對這些見解和做法我認為可以各持己見,沒有必要費筆墨去統一它。