1引言

制造业是人类社会赖以生存和发展的基础，是社会物质财富的主要来源。据统计，工业化国家约70%~80%物质财富来源于制造业。可见制造业是一个国家国民经济的基础，其发展水平体现了综合国力。目前，正面临制造业新时代的到来，作为一个国民经济支柱产业的制造业如何抓住机遇，适应市场错综复杂的巨大变化和迎接21世纪的挑战，是国内外模具制造业极为关注的问题。

随着科技的进步，特别是计算机技术、信息技术的发展和社会环境因素的变化，以及近年来全球统一市场的逐步形成，世界制造业发生了巨大变革。2001年12月加入WTO后，中国正成为世界制造业的中心，国内模具制造企业面临更加激烈的国际国内市场竞争。

因此，为了在动态多变的市场竞争中立于不败之地，各模具制造业竞相在产品设计、制造工艺、材料和管理等各生产环节上采用新技术、新方法，力争在产品功能、交货时间、产品质量、产品价格、售后服务、可持续发展等方面进行改进。这些新技术、新方法大多是与计算机技术、信息技术息息相关的，同时也注重人的作用和制造中的管理技术。

其中代表性的新技术有计算机集成制造（Computer Integrated Manufacturin，简称CIM）、并行工程（Concurrent，Engineering，简称CE）、精益生产（Lean Production，简称LP）、敏捷工程（Agile Manufacturing，简称AM）、快速原型制造（Rapid prototyping Manufacturing，简称RPM）、智能制造（Intelligent Manufacturing，简称IM）、虚拟制造（Virtual Manufacturing，简称VM）等。

2模具制造业的发展方向

21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率、缩短设计及制造周期，降低生产成本、最大限度地提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。具体表现为以下7个特征。

（1）集成化技术

现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管理的集成。在开发模具制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需求。

（2）智能化技术

应用人工智能技术实现产品生命周期各个环节智能化，实现生产过程各个环节的智能化，以及模具设备的智能化，也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。

（3）网络技术的应用

网络技术包括硬件与软件的集成实现。各种通讯协议及制造自动化协议，信息通讯接口，系统操作控制策略等，是实现各种制造系统自动化的基础。目前早已出现了通过Internet实现跨国界模具设计的成功例子。网络技术的应用为我国模具企业实现敏捷制造和动态联盟奠定了技术基础。

（4）多学科多功能综合产品设计技术

未来产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识，还用到电磁学、光学、控制理论等，甚至要考虑到经济、心理、环境、卫生及社会等各方面的因素。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计以追求模具产品动静态特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合。

（5）虚拟现实与多媒体技术的应用

虚拟现实VR（Virtual Reality）是人造的计算机环境，人处在这种环境中有身临其境的感觉，并强调人的介入与操作。VR技术在21世纪整个制造中都将有广泛的应用，可以用于培训、制造系统仿真、实现集成人的设计等。美国已于1999年借助VR技术成功地复制了哈搏太空望远镜。多媒体技术采用多种介质来存储、表达处理多种信息，融文字、语音、图像于一体，给人一种真实感。

（6）反求技术的应用

常规的模具设计通常以产品的已有设计信息为依据。这些设计信息通过工程图或一些模型来表达，然后制定出加工工艺规划，最终通过模具和设备制造出产品。但在许多情况下，一些产品并非来自设计概念，二是起源于另外一些产品或实物，要在只有产品原型或实物模型，而没有产品图样的条件下进行模具的设计和制造以便制造出产品。此时需要通过实物的测量，然后利用测量数据进行实物的CAD，几何模型的重新构造。这种过程就是反求工程RE（Reverse Engineering）。一但建立了CAD几何模型后，就可以依据这种数字化的几何模型用于后续的许多操作，如实物CAD模型的修改、零件的重新设计、有限元分析、误差分析、数控（NC）加工指令生成以及模具的设计和制造等。

（7）快速成形制造技术

快速成形制造技术RPM（Rapid Prototyping Manufacturing）基于层制造原理，迅速制造出产品原型，而与零件的几何复杂程度无关，尤其是具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。它不仅能够迅速制造出原型供设计评估、装配校检、功能实验。而且还可以通过形状复制，快速经济地制造出产品模具（如制造电极用于EDM加工、作为模芯消失铸造出模具等），从而避免了传统模具制造的费时和耗成本的NC加工，因而RPM技术在模具制造中发挥着重要的作用。

3数字化制造

数字化制造是席卷全球的数字化浪潮中的关键环节，它的本质是支持信息化或知识化制造业的技术。如果从知识的产生、传播和应用的角度看，数字化制造的第一个层次是知识化，即制造科学。没有对制造的科学理解，就无法形成有关制造的科学知识，不能将制造计算机化，也谈不上制造的数字化；数字化制造的第二个层次是网络化，网络作为一种新兴的传播媒介，正在或已经改变着世界，通过网络，制造知识会更快和有效地传播。从而推动制造进入信息高速公路；数字化制造的第三个层次是可视化，友好的人机界面促进了制造知识的使用。

数字化制造首先是一种技术，它是将现代信息技术（如网络技术、图形技术等）与制造科学技术在更深的层次上结合而产生的交叉学科技术，这些技术构成数字化制造的使能技术群，如：制造过程的建模与仿真、网络话敏捷制造、数字化样机技术、开放式控制器等。数字化制造还是一种方法，因为数字化对制造的冲击就像其对我们生活的冲击，不仅仅是生产工具方面的，而且是生产方式方面的，如：在制造过程仿真领域，一方面是大量文章提出的各种各样的模型，另一方面我们却因很难借用别人的模型而不得不在同一水平研制自己的模型，大量地重复量变却很难有质变，而网络化突破了这种极限，改变我们研究的方式，通过网络我们可以方便地共享，从而更快地从模型数量上的变化变成模型质量上的变化。

制造过程的建模与仿真是在一台计算机上用解析或数值的方法表达或建模制造过程，建模通常基于制造工艺本身的物理和化学知识，并为实验所验证。今天，仿真与建模已成为推进制造过程设计、优化和控制的有效手段。

在21世纪的制造中，建模与仿真技术将不仅是一种支持技术，而且成为企业运行的一种新方法，使得虚拟生产成为现实。所有的生产决策都将基于建模与仿真工具而不是试制测试方法，建模与仿真工具将不再只是技术人员的领域，而成为企业中从成品实现到生产和商务过程各个环节的工具。

建模与仿真方法的优点是减少硬件原型，提高新产品的上市速度，有效优化产品与生产，与试制测试方法相比降低了资源消耗与成本。

利用快速发展的网络技术，改善企业对市场的响应性。在这项技术上美国企业已经开始应用并取得了明显的效益。我国企业向国际接轨就必须在此领域开展研究，尽快掌握和赶上。

网络化敏捷设计与制造重点发展领域应包括：敏捷信息基础结构（合作企业明显，中国企业信息基础结构及其标准，跨企业的敏捷设计与制造的信息基础结构及其集成方法，基于供应商的设计与制造，面向设计的合作支持技术，跨企业合作管理技术）和使能技术（敏捷产品设计技术，敏捷工艺设计技术，基于网络的研究开发，敏捷生产技术）。

4结束语

我们即将进入知识经济时代，这是一个以知识密集的智力资源为基础的经济时代，是一个高度重视知识生产、知识传播和知识应用的时代，是一个科技创新竞争的时代。重视技术创新，加大科技投入，把科技进步放在首位，培养高素质人才；生化改革，加强管理，降低成品成本，缩短生产周期，提高经济效益；重点发展大型、精密、复杂、长寿命模具，使高档模具进一步立足于国内，所有这些均是摆在我国模具制造业面前的重大任务。数字化制造是席卷全球的数字浪潮中的重要一环，其本质是支持信息化或知识化制造业的技术。