数字化技术创新（精选8篇）
数字化技术创新 篇1
航空数字化制造技术
齐
鹏
200808125
摘要
本文从我国航空数字化现状讲起，首先介绍了数字化总体框架研究的概念，设计要求，系统组成，基础环境，工作机制等内容，然后在实际应用层面着重介绍了MAZATROL FUSION 640系统，并简单介绍了数字化装配过程仿真验证技术以及飞机数字化装配技术。
关键词：数字化 总体框架 智能化 网络化 信息化
数字化装配
一、我国航空数字化现状
我国的航空制造业数字化经过多年的发展，取得了一定的成效，在产品的三维数字化设计、数字样机应用、工装数字化定义、预装配、主要零件的数控加工，产品数字仿真与试验、工艺数值模拟与仿真、产品数据和制
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造过程管理等方面有了较深入的应用，但是，我们也应清醒地认识到，产品全生命周期的信息通道尚未打通，数字化工程体系还未形成，数字化技术的巨大效能远未发挥。与发达国家相比我们还存在巨大差距，尽管我们在航空制造业实施了并行工程，但仍然停留在以产品为中心的产品研制理念，而发达国家已经转向以客户为中心的产品研制理念，即产品研制过程中，产品的目标从（可）制造性向服务性转化，采用面向产品全生命周期的管理模式。美国对于高风险的大型武器装备的研制，率先采用一体化产品与过程设计模式，将系统工程方法和新的质量工程方法相结合，并应用一系列决策支持过程，在计算机综合环境中集成，有效控制了产品的质量和风险。著名的JSF项目（新一代联合攻击战斗机）的研制，完全建立在网络化环境上，采用数字化企业集成技术，联合美国、英国、荷兰、丹麦、挪威、加拿大、意大利、新加坡、土耳其和以色列等几十个航空关联企业，提出“从设计到飞行全面数字化”的产品研制模式，用强势联合体来化解风险。
目前，国家正在大力推进制造业的数字化。制造业企业急需从战略的高度，构造面向产品全生命周期的、—2—
支持跨企业联合的数字化工程体系。本文根据相关的研究和实践，总结多年的应用成果，以航空制造业为背景，提出制造业数字化的总体框架，给制造业数字化应用平台的建设提供参考。
二、航空制造业数字化总体框架研究
（一）总体框架设计要求
面对竞争激烈的市场大环境，制造业的唯一出路是在最短的时间内以最有效的方式生产出最能满足客户需要的产品。制造业企业间既有竞争又有联合，只有发挥各自的技术和资源优势，才能降低成本，分摊风险，共享市场。构建数字化工程体系是达到以上目的最有效的方法和手段。
数字化工程体系的核心是信息共享和过程管理，因此，制造业数字化工程的总体框架必须能实现制造业企业内部和企业间的信息共享和过程控制。
产品数据信息和产品生命周期相关的其他信息在各企业、各部门、各专业之间的顺畅流转，是产品研制顺利进行的重要保障。总体框架的设计要有利于实施全生命周期的产品数据管理，实现单一产品数据源，打通企
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业间的信息流。
过程管理的内涵是面向产品的管理，而不是面向企业（或组织）的管理。它需要数字化体系能够把设计、试验和制造部门与客户、供应商、协作单位联系起来，采用IPT组织的方法，优化产品研制流程，达到控制成本、降低风险、缩短产品研制周期的目标。
针对当今信息化技术的快速发展，要求制造业数字化体系能够支持企业业务变更的需求，支持流程再造和组织重构的要求，满足通用性和专业性的要求。
（二）数字化框架组成 1.数字样机系统
数字样机是产品的数字化描述，贯穿于产品从概念设计到售后服务的全生命周期，是工程设计、功能分析、试验仿真、加工制造、直至产品售后服务等的信息交换媒介。随着产品研制的不断深入，数字样机由表及里，由粗到细，成熟度不断增长。
数字样机系统生成了数字样机，也提供了对数字样机进行分析、评估、仿真等功能。2.产品数据管理系统
产品数据管理系统管理并维护与产品相关的所有工
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程数据，包括产品的几何模型、说明性文档、技术状态数据等，产品数据管理同时也管理与维护产品数据间的关联信息，如产品结构、构型、版本等信息。3.工程协同系统
工程协同系统是由数字化设计系统、数字化试验系统、数字化制造系统等业务系统所组成的集合，从信息化的意义上来说，业务系统就是使能工具。工程协同系统是工程数据的主要生成源，各个业务系统通过数字样机进行数据交换。该系统包括：
（1）数字化设计系统：针对航空制造业业务需求，集成所需的专业业务软件，包含产品设计的各种专业软件和工具，专业仿真软件工具，设计评估工具等。
（2）数字化试验系统：针对航空制造业业务需求，集成所需的专业试验系统包括：数字化强度试验、飞控试验、系统试验、电气试验、航电武器试验、地面联合试验等试验业务系统。
（3）数字化制造系统：针对航空制造业业务需求，集成所需的专业制造系统，包括：数控加工系统、数字化复合材料生产线、数字化钣金生产线、数字化切削生产线、数字化工装生产线、数字化焊接生产线、数字化
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电缆管线生产线等制造业务系统。
（4）数据转换接口：业务系统之间的数据格式转换接口。
4.工程过程控制系统
工程过程控制系统包括基于数字样机的并行过程控制系统和项目管理系统。
并行过程控制系统实现了设计、试验、制造等业务系统的过程集成。并行过程控制系统确定了一个任务应涉及哪些业务系统，并通过控制数字样机的成熟度，确定业务系统是否启用，是否能够访问数字样机，同时并行过程控制系统也监视业务系统的状态，从而使之围绕特定任务协调有序地运行。
项目管理系统完成项目任务的计划、资源调配、IPT组织管理、进度和质量监控等管理控制过程。
5.工程支持系统
工程支持系统主要向工程协同系统提供工程过程中所需的支持信息，包括质量、五性（可靠性、可维修性、可测性、保障性和安全性）、标准、适航、情报资料、研制知识等信息，这些信息可以是模板、文件以及其他对象等形式。该系统同时也提供了质量、五性、标准和适
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航等方面的控制和评估功能。
（三）基础环境
基础环境包括计算机系统、网络系统和数据库系统等，是企业内部和企业间信息交换的基础。
（四）总体框架工作机制
产品研制业务关系表现在业务数据关系和业务流程关系两个方面，从信息化的角度来看，总体框架应实现信息的集成和过程的集成。因此，制造业数字化的总体框架由纵向的工程过程控制、横向的工程工作面和作为支撑的基础环境所构成，其中工程过程控制实现过程的集成，工程工作面实现信息的集成。
工程工作面是产品研制过程的时间断面。在工程工作面中，工程协同系统是工程研制中数字化设计、试验和生产等方面业务系统的集合；数字样机系统对产品数据进行映射生成了数字样机；产品数据管理系统负责管理产品相关的所有数据；工程支持系统提供工程支持信息的共享。
工程协同系统中的业务系统之间的数据交换是通过数字样机来进行的；数字样机系统根据业务系统的不同要求，对产品数据管理系统所管理的产品数据进行过滤，—7—
生成相应的数字样机；工程协同系统可以从工程支持系统中得到质量、标准等信息。工程工作面实现了信息的集成。
工程过程控制分为两条主线：一条主线是基于数字样机的并行过程，所控制的对象是工程协同系统中的各个业务系统，并行过程采用成熟度控制的机制；另一条主线是项目管理过程，采用任务节点控制的机制。
项目管理过程控制的是点，而并行过程控制的是线，并行过程由项目管理过程触发，工程过程控制实现了过程的集成。
项目管理过程可以理解为对工程过程的任务节点（里程碑）的控制过程，任务节点主要描述了任务的进度、资源需求和任务间的关系等。在一个任务开始前，需要配置相应的资源（包括人员和物料、设备等），由IPT小组执行此项任务。通常，一个任务是否完成，是由并行过程控制系统返回的状态来确定的，对里程碑（阶段评审）来说，需要阶段评审的结论来支持。阶段评审的内容可以包括：质量、标准、五性和用户意见等方面。
当一个任务结束后，为之所配置的资源将被释放，随着一个新任务的启动，新的资源配置也将完成。因此，—8—
项目管理过程同时也包含了IPT组织的动态变化过程。
按照过程定义，并行过程确定哪些业务系统参与任务的执行。业务系统之间的协同是以数字样机为共同的信息基础，并行过程通过控制数字样机的成熟度，来限制各个业务系统访问数字样机。并行过程监控各业务系统的运行状态，并根据数字样机的成熟度、过程定义实现对各个业务系统的协同控制。
工程工作面、工程过程控制和基础环境，三个部分构成了以数字样机为中心、以产品数据管理为手段、以工程过程控制为主线的制造业数字化总体框架。
三、数字化制造助力航空制造业发展
随着电子计算机软硬件技术和网络技术的发展，在产品的设计开发、虚拟制造、工厂的管理软件和电子商务方面，都有大量比较成熟的硬件平台和软件供使用，然而，产品最重要的一个环节--生产制造方面，目前来讲还是一个瓶颈，制约了数字化的应用和发展。
在这种大的环境和背景下，对生产制造关键环节的信息化要求就越来越迫切。数控机床虽然经历了几十年
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（一）MAZATROL FUSION 640系统简介 MAZATROL FUSION 640系统是MAZAK公司开发的新一代数控系统。该系统将CNC和PC紧密地融合起来，兼具传统CNC和现代PC双方面的优势，使很多智能化和网络化的功能得以实现。
采用人机对话式编程方式的MAZATROL 640系统对编程操作人员的要求大大地降低，同时也提高了编程的准确性和效率。操作者只需要输人被加工零件的材质、使用的刀具材质、加工部位的最终要求、被加工工件的形状数据和工件的安装位置，数控系统就会通过内置的专家系统自动决定零件的加工参数(比如主轴转速、进给速度等)以及自动计算并确定刀具路径，避免了绝大部分的
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编程错误。系统还有三维实体模拟加工功能，可以立即对编程的结果加以验证；系统的加工向导预测功能可以根据切削条件计算出主轴的功率负荷和加工时间，据此，编程操作人员可以对程序进行进一步的优化，以平衡主轴输出负荷，提高加工效率。
系统的语音提示和导航功能可以在开机后用语音问候操作者，提示操作者机床的状态并做安全确认，防止出现误操作；震动抑制功能可以将机床加减速引起的机械震动消除，从而提高零件的加工质量和刀具的使用寿命；同时，可以进行虚拟加工，在机床、工件、刀具和夹具的3D模型下实现加工程序与实际加工环境一样的模拟加工，从而在实际加工前就可以检查加工中可能出现的干涉，还有智能安全保护功能，在手动操作时可以进行干涉确认，在干涉发生前停止机床，不用担心发生撞车;虚拟加工、自动加工过程中的干涉检查，使得编程更加放心、快捷、简单。
另外，刀其的寿命管理功能、机床维护保养提示和在线服务等智能化的功能也为机床的使用和维护提供了很好的手段。
（二）智能生产中心CPC(Cyber Production Center)
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管理软件
随着企业的不断发展和生产规模的不断扩大，企业需要更多的生产设备来满足生产的需要，但是随着生产设备的增多，生产管理的工作量也越来越大，因此，MAZAK公司在单机的智能化网络化基础上，开发了智能生产中心CPC管理软件，一套软件可以管理多达250台的数控机床。该软件包含4个独立的模块:加工程序自动编制(CAMWARE)、智能化日程管理(Cyber Scheduler),智能刀具管理(Cyber Tool Manager)和智能监控(Cyber Monitor)。
加工程序自动编制是一种易学易用的人机对话式零件加工自动编程系统，该系统使用通用的DXE或者IGES格式从CAD图纸中获取零件的形状信息，根据每台加工设备的设备信息和工厂内的刀具数据库刀具信息，通过简单的操作针对现有的设备和刀具配置生成零件的加工程序以及刀具需求、加工时间等数据，并通过网络将这些数据直接传送到相应的加工单元和管理系统软件。这些数据就可以自动生成工时成本，进行刀具准备，实现了加工工艺编制、加工程序编制、工艺路线安排和刀具资源配置的并行作业。而且该软件还有加工程序管理方
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面的功能，方便客户对大量的程序资源进行准确、高效的管理。
智能化日程管理软件能够根据营业单要求的数量、交货期以及CAM WARE提供的加工时间数据和工时成本信息，迅速自动编制出对顾客的交货周期和报价。另外根据合同要求的交货周期以及生产现场的每个单元、工位的现状做出零件、部件的作业计划和整机的装配和出货计划，对临时出现的紧急情况也可以方便快速地对计划做出调整，并通过网络自动将精确的日工作计划发送到每个现场终端和每台机床的控制器上。通过智能化日程管理，工厂的每个加工单元、加工工位都实现了实时精确的作业调度，最大限度地减少了机器的空闲时间，给顾客报出的交货周期和价格更具准确性和竞争力。
智能刀具管理软件能够根据智能编程软件提供的刀具信息和智能化日程管理软件提供的工作任务信息，对每台设备的刀具数据进行分析，结合控制系统的刀具寿命管理功能将刀库内现有的刀具清单和需要的刀具清单进行对照分析；再针对每个加工任务提出刀具需求和状态，比如加工工件需要而刀具库中没有的刀具清单、刀具库中多余的刀具清单、刀具库中虽然有但是加工过程
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中将要达到寿命的刀具清单;然后通过网络将这些信息发送到每个相应的加工单元和刀具室。有了这些信息，操作者和刀具管理人员就可以对刀具进行快捷、高效的管理。
智能监控软件将现场每台机床以及每个工位的加工状态通过网络实时反馈到管理者和相关部门的电脑上，使管理者以及相关部门在任何有网络的地方都可以实时地了解到加工现场的工作情况和计划的执行情况，随时监督机床的运转状态、参数设定是否合适、加工完成情况而无需人工汇报;同时，能够做出准确的判断，必要时及时下达相应指令。另外，MAZATROL FUSION 640数控系统的双向通信功能可以让管理软件直接调用其工况记录数据库，使得工场工作量的统计完全由计算机自动进行。智能监控的应用使管理者无论身在何处，都能够清楚地了解工厂的生产状况，从而对瞬息万变的市场做出及时淮确的反应。
（三）智能生产中心结合MAZATROL 640系统的优势功能
智能生产中心软件结合MKP,PDM和ERP等等管理软件，可以实现从订单输入、产品设计、库存管理、生产
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制造订单发行、生产购买订单发行、生产管理、半成品和成品管理全过程控制，实现了作业日程安排、工艺管理以及数控机床运行状态的监控，使生产全过程控制由车间级细化到每台数控机床，保证了生产进度和生产成本控制，使机床开动率大幅提高。使用一般的生产管理模式和CNC机床时，有75%的时间是用来进行准备的(设计、工艺、编程、刀夹量具准备、调度、工时或成本核算等)，只有25%的时间是用来加工的。用智能生产中心后，准备时间由75%降为50%，加工时间由25%上升至50%，使工厂的生产和管理过程实现了并行化、网络化，大幅度降低了生产过程中的辅助时间，从而有效提高了生产效率。
对于工厂的管理者来讲，最想知道的是昂贵的数控设备在生产现场是如何运转从而创造利润的，以及如何合理地安排这些资源以满足客户对质量和交货周期的要求。智能化、网络化的MAZATROL 640系统加上智能生产中心软件可以帮助管理者随时随地了解这些信息。
比如管理者想知道每台机床每天的工作时间、工作状况、生产了多少零件、机床的开动率等信息，智能化的MAZATROL 640系统会自动记录机床的工作状态，管理
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者可以很方便地了解每台机床每天的运行记录:机床什么时候开机，什么时候停机，开机时什么时候处于自动运行状态，什么时候处于调整状态，什么时候发生机床报警，都加工了什么工件，加工了多少工件，机床的主轴转速及负荷是多少等等，方便管理者及时把握现场的机床运转状况，并根据现场的情况及时作出调整计划。
另外，系统还可以对记录的这些工作状况进行运算处理，并用图形把它直观地表达出来，如以时间为坐标，用条形图显示出机床每天每一时段的状态，还可以用饼图表示一段时间内各种工作状态所占的比率，这样可以很方便地统计出机床的开动率，工厂的管理者和计划人员可以依据这些信息进行管理和计划。
MAZATROL 640系统将PC和CNC融合在一起，具有非常强大的网络化功能，可以方便地接入任何类型的计算机网络环境，这些功能都可以通过软件和网络来实现。无论在办公室、家里还是出差，只要有网络存在，我们都可以通过计算机网络对机床进行全方位的监控，实现了机械加工的信息化，完全满足了现代化、信息化管理的需要，给传统的制造业经营管理模式带来巨大的变革。因此，它为用户带来的不仅仅是一种工具，而是公司管
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理方式的一种变革，这种变革可以对市场的变化作出快速的反应，从而提高了企业的生产效率和综合竞争能力。
基于网络的制造已经成为21世纪的主要制造模式，各个行业无不在互联网这个平台上进行着产品的开发设计、制造、销售和服务。互联网贯穿了整个产品的生命周期，成为各个企业快速响应市场需求、不断推出新产品、赢得市场竟争力和自身不断发展的主要手段。具有智能化、网络化的MA7ATROL FUSION 640系统和智能生产中心软件使机械加工这个瓶劲环节迅速地融入到现代信息社会中，为航空企业的发展提供了有力的工具，使航空企业走在时代的前列。
四、数字化装配过程仿真验证技术
三维数字化装配过程仿真验证技术是在软件虚拟装配环境中，调入产品三维数模、资源三维数模和设计的装配工艺过程，通过软件模拟完成零件、组件、成品等数模上架、定位、装夹、装配(连接)、下架等工序的虚拟操作，实现产品装配过程和拆卸过程的三维动态仿真，验证工艺设计的准确度，以发现装配过程工艺设计中的错误。仿真是一个反复迭代的过程，不断地调整工艺设
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计，不断地仿真，直到得到一个最优的方案。
（一）装配干涉的仿真
在虚拟环境中，依据设计好的装配工艺流程，通过对每个零件、成品和组件的移动、定位、夹紧和装配过程等进行产品与产品、产品与工装的干涉检查，当系统发现存在干涉情况时报警，并示给出干涉区域和干涉量，以帮助工艺设计人员查找和分析干涉原因。该项检查是零件沿着模拟装配的路径，在移动过程中零件的几何要素是否与周边环境有碰撞。在三维环境中，检查过程非常直观。
（二）装配顺序的仿真
在虚拟环境中，依据设计好的装配工艺流程，对产品装配过程和拆卸过程进行三维动态仿真，验证每个零件按设计的工艺顺序是否能无阻碍的装配上去，以发现工艺设计过程中装配顺序设计的错误。虽然装配顺序设计是按先里后外的原则设计的，但实际装配时候就发现有零件装不上去，无奈只有拆除别的零件，先装这个零件。
（三）人机工程的仿真
产品装配的过程，少不了人的参与，产品移动的过
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程也就是人动作的过程。在产品结构和工装结构环境中，按照工艺流程进行装配工人可视性、可达性、可操作性、舒适性以及安全性的仿真。将标准人体的三维模型放入虚拟装配环境中，针对零件的装配，对工人以下工作特性进行分析。
（四）装配现场三维工艺布局仿真
在数字化环境下，建立厂房、地面、起吊设备等三维制造资源模型，将已经建立的各装配工艺模型和装配型架、工作平台、夹具等制造资源三维模型放入厂房中，按照确定的装配流程进行全面的工艺布局设计。三维工艺布局比传统的二维工艺布局更直观，充分体现了三维空间的状况。并且在数字环境下可以仿真生产流程。
（五）可视化装配
经过仿真验证的三维数字化装配过程仿真文件，可在不同的工位节点或A O节点通过程序打包传递到车间，也就是将产品的三维数模和工艺信息(装配顺序说明或动画、装配产品结构等信息)传递到操作者手中。操作者能够采用终端电脑或手持电脑读取这些信息，使工人能够准确、迅速地查阅装配过程中需要的信息，提高装配的准确性和装配效率，缩短装配时间，降低装配成本。
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在生产现场指导工人对飞机进行装配，帮助工人直观了解装配全过程，实现可视化装配。也可用于维护人员的上岗前培训。
五、飞机数字化装配技术
飞机数字化装配技术是数字化装配技术实际应用的一个方面，下面简单介绍该技术的应用过程：
1.利用设计部门发放的产品三维数模和EBOM，在三维可视环境下进行产品的装配工艺规划及工艺设计。将三维数模数据(属性)导入产品节点，并将三维数模数图形的路径关联到每个零件上，在编制工艺的任何时候都可预览零件和组件的三维图形，直观地反映装配状态。
2.在产品工艺分离面划分的基础上，对每个工艺大部件进行初步装配流程设计，划分装配工位，确定在每个工位上装配的零组件项目，在三维数字化设计环境下构建各装配工位的段件装配工艺模型，并制定出产品各工位之间关系的装配流程图，形成装配PBOM。
3.在装配工位划分的基础上，对每个工位依据段件装配工艺模型在三维数字化环境下进一步进行各工位内的装配过程设计，确定每个工位内的段件装配工艺模型
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零组件的装配顺序，并且将相关的资源(设备、工装、工具、人)关联到工位上。确定该工位需要由多少个装配过程实现，并定义装配过程对应的AO号。
4.在装配AO划分基础上，对每本AO依据段件装配工艺模型进行详细的装配工艺过程设计，定义该工艺过程所需要的零组件、标准件、工装等，在三维数字化环境下确定该装配过程零组件、标准件、成品等装配顺序，明确装配工艺方法、装配步骤，并选定该装配过程所需要的工装、夹具、工具、辅助材料等资源，形成用于指导生产的AO和MBOM
六、结束语
综上所述，先进的数字化技术已经广泛应用于航空制造业的各个方面，而且近几年发展迅速并对各国的先进制造行业产生了深远的影响。但是数字化技术的普及还有待深入、提高，尤其是我国的航空数字化制造技术与欧美一些国家、日本相比还有很大差距。应当大力开展航空数字化制造技术的研究开发，使数字化制造技术普遍应用于航空制造工业，并不断改进完善传统的制造工业。这是我国制造业发展的大势所趋，国家、企业和
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从业于制造业的各类人员都应给予高度重视。
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数字化技术创新 篇2
先进制造技术AMT (Advanced Manufactories Technology) 是指以提高制造企业综合效益为目的, 综合利用信息、能源、环保等高新技术以及现代系统管理技术, 对传统制造过程中及产品的整个寿命周期中的使用、维护、回收、利用等有关环节进行研究并发行的所有适用技术的总称[1,2]。
相对传统制造技术, 数字化制造技术是一项融合数字化技术和制造技术, 且以制造工程科学为理论基础的重大的制造技术革新, 是先进制造技术的核心。数字化先进制造是在计算机和网络技术与制造技术的不断融合、发展和广泛应用的基础上诞生的。它是对制造过程进行数字化的描述, 将制造信息采用数字化的表征、存储、处理、传递和加工, 从而在数字空间中完成产品的制造过程[3,4,5,6]。
2 数字化是先进制造技术的基础
2.1 先进制造技术的基本特征
先进制造技术包括以下五个基本特征。
(1) 先进性。制造工艺作为先进制造技术的基础, 必须是经过优化的先进工艺。先进制造技术的基础必须是优质、高效、低耗、清洁工艺, 它从传统制造工艺发展起来, 并与新技术实现了局部或系统集成。
(2) 通用性。先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节, 它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、销售使用、维修服务, 甚至回收整个过程。
(3) 系统性。随着微电子、信息技术的引入, 先进制造技术的驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
(4) 集成性。先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合, 界限逐渐淡化甚至消失, 技术趋于系统化、集成化, 已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新兴交叉学科。
(5) 技术与管理的更紧密结合。对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳技术经济效益的追求, 使先进制造技术十分重视生产过程组织管理体制的合理化和最佳化。
2.2 基于数字化的先进制造技术
数字化制造技术符合先进制造技术的上述五个基本特征。先进制造技术时代是数字化信息的时代, 数字化技术是数字的生产、采集、存贮、变换、传递、处理及广泛利用的新兴科技领域。制造业从50年代数控机床的发明, 标志着机械制造业向着数字化走出了第一步, 随后制造信息化沿着三个方面推进, 一是现场生产方面, 如:NC/CNC/DNC/PLC/FMS/AC等;二是产品和工艺设计方面, 如APT/CAD/CAM/CAE等;三是生产管理和集成方面, 如MRP/PDM/ERP/CIMS等。可以说信息技术改变了当代制造业的面貌。
3 数字化是先进制造技术发展的核心
3.1 数字化先进制造的核心技术
数字化是先进制造技术的核心, 它是在计算机和网络技术与制造技术的不断融合、发展和广泛应用的基础上诞生的。数字化先进制造主要包括以下几个核心技术[4,6]:
(1) 制造过程的建模与仿真。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。
(2) 网络化敏捷设计与制造。利用快速发展的网络技术, 改善企业对市场的响应性。我国企业向国际接轨就必须在此领域开展研究, 尽快掌握并赶上国外先进水平。
(3) 虚拟产品开发。虚拟产品开发有四个核心要素:数字化产品和过程模型、产品信息管理、高性能计算与通讯和组织、管理的改变。
3.2 数字化对先进制造技术的实现
(1) 数字制造的全球实现—网络制造。随着数字化技术、计算机网络技术及交通运输事业的迅速发展, 这些企业可利用协同工作技术, 在一定的时间、一定的空间内, 利用计算机网络, 小组成员共享通过数字网络在企业内部传递的知识与信息。
(2) 数字制造的动态联盟—敏捷制造。为实现高增值、高产品质量及优质服务, 只有借助于高性能计算机和高速网络, 在数字化环境中, 充分利用其他企业制造过程的信息流和数据库等有用的数字化资源, 才能对变化市场做出快速的响应。对于某些产品一个企业不可能快速、经济地独立开发和制造其全部, 必须根据任务, 由一个公司的某些部门或不同公司按资源、技术和人员的最优配置。于是, 一种以数字制造为平台的先进制造技术即数字制造的动态联盟—敏捷制造崭露头角。
(3) 数字制造的计算机实现—虚拟制造。数字化表征与传递、建模与仿真是数字制造的核心科学问题。这种能实现制造形状与过程的数字化表征、非符号化制造知识的表征、制造信息的可靠获取及其传递的、由整个制造信息形成的数字空间, 为计算机和计算机网络的应用提供了用武之地。
(4) 数字制造的快速实现—快速原型制造。制造业面临两个重要的挑战:一是要大大减少开发时间, 二是产品的个性化。虽然计算机辅助设计和制造 (CAD和CAM) 已在很大程度上改善了传统的产品设计和制造方法, 但在计算机辅助设计和计算机辅助制造集成实践过程中仍有许多障碍。
虚拟制造技术在计算机上实现了产品实际的制造过程, 对缩短产品开发的周期、减少开发费用、提高市场竞争能力做出了重大贡献。通过长期的探索与实践, 催生了制造技术上的又一次新的变革—快速成型制造技术。
(5) 数字制造的环保化实现—绿色设计与制造。制造业为人类的繁荣昌盛做出了巨大贡献的同时, 每年产生了近55亿吨的无害废品和7亿吨的有害废品。因此, 为了有效地保护环境, 一定要在制造的各个阶段进行污染控制。有必要使用能在各个阶段评估环境被影响的后果的工具和方法学来支持设计和制造, 一种具有意识的先进制造技术—绿色设计与制造ECD&M (Environmentally Conscious Design and Manufacturing) 。
4 数字化是先进制造技术发展的未来
目前, 计算机和网络已成为制造业企业的基础环境和重要手段, 目前世界500强企业无一例外地建立了内部网。制造业在知识经济到来时呈现明显的信息化趋势, 可以说信息技术在促进当代制造业发展过程中的作用是第一位的, 信息技术将在更深层次上渗透和改造传统制造业。
当前, 数字化制造正在深入发展, 其主要趋势呈以下四点:
(1) 由二维向三维的转变—形成以MBD/MBI (Model Based Definition, MBD基于模型的定义/Model-Based Instructions, MBI基于模型的作业指导书) 为核心的设计与制造。MBD是用集成的三维实体模型来完整的表达产品生命周期各阶段的产品定义技术标准, 为设计人员服务, 解决的是要制造什么的问题;MBI是以三维模型表达的车间工作规范和方法, 为加工、装配、检测人员服务, 解决的是怎么制造的问题。MBD/MBI技术将使工程技术人员从繁琐的二维图纸和表格文化中解放出来, 可将更多精力转移到需求分析和产品创新研发上。
(2) 真正并行和协同的实现-数字化制造中的直观可视化工作环境以及建模和仿真技术, 为并行和协同工作提供了友好的协同工作环境及有效的实验验证手段和评估优化工具。数字化制造是制造业信息化发展的新阶段, 也是目前制造业的重要发展方向, 如精密化、智能化、网络化、极端化等, 无一不与数字化制造技术的发展密切相关。
(3) 数字化装配与维修的应用—装配是产品生命周期中的重要环节。虚拟现实技术 (VR, Virtual Reality) 的发展为解决装配序列规划和装配性能仿真提供新的思路和方法, 虚拟装配技术可在无物理样机的情况下对产品可装配性、可拆卸性、可维修性和装配过程中的装配精度、装配性能等进行分析、预测和验证, 并支持面向生产现场的装配工艺过程的动态仿真、规划与优化。目前虚拟装配技术已从简单的几何装配正朝着考虑精度、物性、过程、环境等多方面因素的装配技术方向发展, 这是推进虚拟装配技术实用化发展的重要一步。
(4) 数字化车间与数字化工厂—数字化工厂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。它在三维工艺过程、工艺装备、生产线布局和生产管理综合优化和集成的基础上, 实现产品在工厂、车间和生产线上由设计到制造的数字化执行、管理和控制问题, 是实现企业挖潜和增效的最有效形式。目前, 生产线建模仿真技术和车间布局规划已日益受到重视, 它为高效物流实施以及精益生产、可重构制造、单元化制造等先进制造模式提供科学分析工具, 尤其对多品种、变批量和混线生产等复杂生产模式具有重要指导意义。
5 结束语
先进制造技术是改造传统制造业的有效手段, 为了有效地在我国利用先进制造技术改造传统制造业, 需要明确研究、开发和应用先进制造技术的重点。综观以上先进制造技术的现状和发展, 可以看出数字制造实为先进制造技术的核心技术, 是实施其他先进制造技术的平台。
数字化先进制造技术是席卷全球的数字化浪潮中的重要一环, 其本质是支持数字化或信息化制造业的技术。充分运用当代数字化技术, 大力发展数字化先进制造技术符合本世纪制造业的发展趋势。
摘要：分析了先进制造技术的主要特征, 论述了先进制造技术的发展与数字化技术的关系, 探讨了数字化技术在先进制造技术领域的应用状况及发展趋势。指出数字化制造是先进制造技术的核心技术, 对数字化先进制造技术的几个关键技术进行了具体阐述。
关键词：数字化,先进制造,机械,信息化
参考文献
[1]杨叔子, 吴波, 李斌.再论先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报, 2006, 42 (1) :5-8.
[2]江征风, 吴华春.以数字制造为基础的先进制造技术[J].组合机床与自动化加工技术, 2005, 6:5-7.
[3]张训杰, 童伟国, 陈林静, 胡金泽.先进制造技术与数字化制造[J].装备制造技术, 2007, 11:106-107.
[4]张伯鹏.数字化制造是先进制造技术的核心技术[J].制造业自动化, 2000, 22 (2) :1-9.
[5]罗垂敏.数字化制造技术[J].电子工艺技术, 2007, 28 (1) :52-54.
数字化技术创新 篇3
印刷业“十二五”时期发展规划明确指出绿色印刷和印刷数字化将成为未来5年印刷业的发展方向。尤其是在drupa2012上，各种数字技术百花齐放，然而将传统技术升级为数字技术容易，而要让这些数字技术真真正正产生效益并不容易。
《印刷技术》杂志始终致力于推动创新技术在我国印刷行业的应用，为帮助国内印刷企业破解数字技术盈利难题，3月19日～4月2日，《印刷技术》杂志携手中国印刷业门户网站科印网（www.keyin.cn），强势打造中国印刷业技术创新专题交流会之“2013印刷数字化五地巡回交流会”，将最新数字技术与应用信息先后带到沈阳、合肥、成都、长沙、广州等五个印刷重镇，进而辐射全国，掀起了我国印刷行业数字技术创新应用的新浪潮。
沈阳站 激活东北市场
3月19日，“2013印刷数字化五地巡回交流会”在沈阳健晖君悦酒店拉开帷幕。
尽管东北印刷业总体发展水平仍相对落后于珠三角、长三角、环渤海地区，但其也如振兴中的东北经济一样蓄势待发，潜力巨大。在“2013印刷数字化五地巡回交流会”沈阳站上，共有150余名印刷企业代表参与活动，他们对于学习和应用新技术的热情十分高涨。
会上，辽宁省印刷协会副理事长兼秘书长王宁发表致辞，对活动给予了很大期望，希望“2013印刷数字化五地巡回交流会”能够将先进的数字技术和实用的应用信息带到沈阳，推动沈阳乃至东北地区的印刷数字化进程。
随后，以海德堡中国有限公司、成都新图新材料股份有限公司为代表的传统印刷技术供应商，以惠普中国有限公司、柯尼卡美能达办公系统（中国）有限公司、北京经纶全讯科技有限公司为代表的数字印刷设备供应商，以GMG（及迈及（上海）贸易有限公司）为代表的印前软件供应商分别发表演讲，分享了其对印刷数字化和数字印刷的见解，并详细介绍了各自的最新解决方案。
会议还特邀印刷企业代表介绍自身的数字化经验。首先，沈阳华天印刷包装有限公司总经理田晔讲述了沈阳华天的数字技术应用之旅。田总介绍：沈阳华天原来是一家商业印刷企业，目前已成功转型为包装印刷企业，其一直积极践行印刷数字化，进而使印刷生产真正实现了标准化，大大提高了印刷质量和生产效率。随后，沈阳天择彩色广告印刷有限公司总经理蒋朝绪发表了题为“天择彩印的生存发展之道——走数字化印刷之路”的演讲，蒋总以一首《数字化宇宙》的改编诗开篇，引发印刷企业揽镜自问：“我在数字化世界中有什么前途？”，并由此展开“选择生存、发展必须选择数字化印刷生产方式”的观点陈述，备受听众好评。
最后，会议进入“印刷数字化自由谈”圆桌讨论环节，众多嘉宾就传统印刷企业实现印刷数字化的必备因素、数字印刷在传统印刷企业中扮演“补充辅助”角色是否合适、传统印刷企业对印刷数字化的认识误区有哪些、如何看待网络印刷的发展等问题展开讨论，将会议推向高潮。
合肥站 引爆安徽印刷业
3月22日，“2013印刷数字化五地巡回交流会”走进安徽省合肥市。
凭借着发展速度、区位、交通等诸多优势，近年来，安徽印刷业正逐步实现弯道超越、跨越赶超。为了能够更好地承接沿海地区的印刷业务转移，安徽印刷业十分渴望借助数字技术提高整体发展水平。合肥市印刷协会会长侯守新表示：“2013印刷数字化五地巡回交流会”合肥站的召开，为当地印刷企业拥抱数字技术带来了绝佳机会。
会上，众多知名供应商发表精彩演讲，多种创新的数字技术精彩亮相。其中，海德堡公司的孙德强先生结合海德堡CTP及印通工作流程的技术发展情况发表了题为“集成之魅”的演讲，及迈及公司肖丽女士带来题为“数字化提升企业软实力，应对不断变换的市场挑战”的演讲，惠普公司张弘先生介绍了Indigo数字印刷技术的成果，助力印刷企业加速数字转型。最后，杰鸣数码防伪科技（上海）有限公司胡泽豪先生发表了“创新流程——充分发挥数字化优势”的演讲。
为了给现场听众带来更加实用的信息，会议还特别邀请到安徽印刷业的领头羊安徽新华印刷股份有限公司数字印刷中心主任马红远分享“安徽新华的数字化之路”。马主任说：“作为一家拥有60多年历史的老企业，安徽新华的数字化之路走了20年，期间有停顿观望，也有加速前进，目前要实现印刷全流程数字化，仍然任重而道远。”安徽新华不仅重视印刷数字化工作，还特别成立了“时代新华数字印刷中心”，致力于为客户提供按需出版印刷业务。他坦言：“数字印刷作为一种新的短版印刷解决方案，与传统印刷相比，具有高效、快捷、印刷信息可变等优势，但其在品质、成本方面的劣势亦是无法回避的。今后，利用数字印刷业务板块带动传统印刷业务板块发展，并逐渐实现产品升级转型，并配合出版单位做好数字资产资源管理工作，是安徽新华努力的方向。”
最后，在合肥市印刷协会秘书长王震的主持与带动下，演讲嘉宾与参会企业就传统印企进军印刷数字化应从哪个环节切入，按需印刷、个性化印刷应该如何运营等话题进行了激烈讨论。
成都站 点燃西部热情
在国家实施西部大开发战略的背景下，西部地区的经济焕发出了巨大活力。西部地区的印刷业亦是如此。成都作为西南第一大城市，其印刷业的技术发展水平和应用水平在西部地区具有风向标作用。为推动整个西部地区印刷业的数字技术应用水平，3月26日，“2013印刷数字化五地巡回交流会”来到成都。
会上，四川省新闻出版局副局长兼四川省印刷协会理事长张晓杰首先发表致辞。张副局长用“一个全面，三项活动，三项工作”概括了2013年四川省印刷业的工作内容和方向。其中重点强调四川印刷业要做好绿色印刷认证，抓好企业转型升级，而印刷企业的转型升级离不开数字化。所以，张副局长希望四川印刷业对印刷数字化高度重视起来，以实现印刷产值的再突破。
随后，成都新图、及迈及、海德堡、惠普、柯尼卡美能达、EFI、郑州鸿盛数码科技股份有限公司等众多致力于推动印刷数字化和数字印刷的供应商代表发表讲话，用详细的技术讲解和丰富的案例分析给与会者带来一场数字化盛宴。
本站会议特邀两名本地印刷企业代表，分别从印刷数字化和数字印刷两个维度介绍了印刷企业应该如何拥抱创新技术。其中，成都博瑞印务有限公司印前技术部副经理吴启强与大家分享了成都博瑞的数字化之路，并详细分析了当下印刷企业进行数字化转型升级过程中普遍存在的问题，而且给出了针对性的建议。永发印务（四川）有限公司副总经理李洪林则分享了成都永发的数字印刷探索之路。并给出印刷企业转型建议：印刷同行必须勇敢面对数字化技术，实现逐步融合；要做到实事求是，不能为了数字化而数字化，经营、市场定位、生产设备状况都需要考虑；应结合整个工艺流程，规划数字化工艺流程；加强技术队伍的培训。
演讲环节结束后，四川省新闻出版局印刷处处长孙昌权对论坛内容进行了总结发言，并介绍了四川印刷业的发展情况，他强调走印刷数字化、绿色化发展道路是印刷业“十二五”发展的战略需要。其认为本次数字化巡回交流会内容丰富，兼具实用性，为四川印刷企业理清了发展思路，提供了很好的经验。
随后的圆桌讨论环节再现高潮，大家就传统印刷企业应该如何开展印刷数字化、在选择数字印刷设备时应规避哪些陷阱等问题做了充分交流。
长沙站 助力中部高地
3月29日，“2013印刷数字化五地巡回交流会”走进湖南长沙。
为促进中部地区经济加速发展，国家提出大力实施中部崛起战略，在这一战略指引下，中部地区经济活力得到巨大释放，进而带动了中部地区印刷业的快速发展，而长沙是中部地区的重要经济中心。“2013印刷数字化五地巡回交流会”在长沙受到了当地印刷企业的极大欢迎。
活动伊始，湖南省印刷协会常务副会长杨纲发表致辞，她首先介绍了湖南印刷业的发展状况：截止到2012年底，湖南省印刷工业总产值已增至314亿元（据长沙市新闻出版局统计室统计），产值5000万元以上的规模企业数量不断攀升。其认为数字技术是第三次工业革命的核心，印刷企业有必要对数字印刷及印刷数字化进行充分了解，并掌握其盈利模式。杨纲认为本次交流会必将给湖南印刷人带来很大收获。
长沙站也同样得到诸多知名厂商的鼎力支持，惠普公司的钟宇路先生关于数字印刷技术的最新介绍引起与会者的极大关注。及迈及公司肖丽女士极富针对性地对印刷企业开展印刷数字化工作提出了有效建议。成都新图的宁有林先生介绍了“新图基于CTP版材的印前系统解决方案”，让听众了解到了CTP与流程软件密切配合使用能够给印刷企业带来的好处。杰鸣数码的胡泽豪先生发表题为“继续前行，不可错过的机会”的演讲则从二维码、食品药品包装监管码说起，详细介绍数字印刷技术的魅力，令与会者印象深刻。
会议还特别邀请湖南印刷行业的领头羊湖南天闻新华印务有限公司下属子公司湖南新华精品印务有限公司总工程师陶利民，他详细介绍了湖南天闻的数字化生产、数字化管理、数字化运营经验，并用数据详解了印刷数字化给湖南天闻带来的成本收益，使与会听众切实感受到了印刷数字化不仅仅意味着资金投入，更意味着效率提高、成本降低和企业盈利能力的增长。
最后，圆桌讨论环节气氛热烈，在湖南省印刷协会副秘书长白家森的主持下，大家就传统印刷企业实现数字印刷的必备要素、数字印刷成本问题等展开深入讨论，令与会者受益匪浅。
广州站 华南地区再提升
4月2日，“2013印刷数字化五地巡回交流会”来到“羊城”广州。
华南地区印刷业整体水平在全国领先，而华南重镇广州的印刷业发展水平也堪称领跑全国，然而，若盘点究竟哪些印刷企业真正做到了印刷全流程的数字化、标准化，恐怕仍是凤毛麟角。为推广先进的数字技术、创新的应用经验，“2013印刷数字化五地巡回交流会”更是将广州站的内容提高到了新的水平。
本次会议得到了广东省印刷复制业协会的大力支持，广东省复制业协会常务副会长兼秘书长孔环基认为广东作为印刷强省，虽然技术水平领先，但印刷企业也面临着转型升级等问题。因此，此次印刷数字化巡回交流会必将带给广东印刷人一些重要的行业信息，使广东地区的印刷数字化水平再上新台阶。
会上，海德堡、及迈及、惠普、柯尼卡美能达、杰鸣数码 、经纶全讯等知名供应商倾力加盟，精彩内容不断放送。演讲人就全流程数字化、数字印刷创新应用、云端印前流程、个性化印刷等热点技术发表了精彩演讲，赢得了在场观众的热烈掌声。
羊城晚报报业集团是中国第一家引进CTP并率先实现数字化流程作业的印刷企业，十多年来在印刷流程数字化上积累了丰富的经验，本次活动特邀羊城晚报报业集团高级工程师刘晓军分享羊城晚报的印刷数字化实践经验。
在随后的圆桌讨论环节，演讲嘉宾与现场听众分别就印刷数字化及数字印刷和胶印的深度融合等问题进行了充分交流，大家各抒己见，现场气氛十分热烈。
数字化技术创新 篇4
在教育创新与创新教育的大背景下，需要建立创新教育环境，特别是学校创新环境。网络新技术应用于校园网的建设，改变了原有的校园教学、学习、生活环境，利用系统设计的思想将新技术运用于校园的创新环境建设成为可能。
物联网建设智能化教学
创新环境首先是课堂环境的创新。利用物联网对传统课堂和虚拟实验进行拓展：可以利用智能标签识别需要学习的对象，并且根据学生的学习行为记录，调整学习内容;建立泛在学习环境;在空间上和交互环节上，通过实地考察和实践，增强学生的体验。例如，实验教学中需要学生运用各种实验器材，可以为每种实验器材粘贴带有二维码的标签，学生看到这种器材后，除了可以知道它的名字，还可以用手机识别二维码从教学平台上获得其相关扩展内容。物联网还解决校园网的安全认证问题，创新性环境建设需要一个开放的网络资源系统，然而开放必然会引发不安全因素。而网络新技术物联网提供了校园安全认证。
语音信号的数字化噪声抑制技术 篇5
PCM编解码芯片选用National Semiconductor公司的TP3094[2].该芯片为44引脚PLCC封装，单一5V供电，集成了四路PCM编解码电路，压扩方式为A/μ律可选，片内自带电压基准、低通接收滤波器和带通发送滤波器，通过外接电阻可以调节输入信号的增益。
TP3094可采用长帧和短帧两种同步方式，外接帧信号和2.048MHz的时钟即可工作。TP3094在进行PCM编解码时的工作方式有8bit和32bit两种，以8bit方式工作时需为每路语音的PCM码提供单独的帧同步信号，而以32bit方式工作时只要为第一个时隙提供短帧同步信号即可自动完成对其后连续的另三路PCM语音编码同步。在以32bit方式作时，还可以采用多片TP309
4芯片级联工作。
图1所示为两片TP30094级联成为八路PCM语音编解码电路。图中TP3094的VCI0――VXI3为四种语音输入端，GXO0――GXO3为各路的增益调节端，在VXI和GXO之间接一电阻，此电阻与VXI端至信号源间的电阻比值可决定该路语音信号的输入增益。VRO0――VRO3为解码后的四路模拟语音信号输出端。电容C1、C2用于滤波。外接的2.048MHz主时钟脉冲冲送到两片TP3094的MCLK端，8kHz的帧信号F0（由CPLD产生）送到第一片TP3094的FSX0和FSR0端，再将第一片TP3094的FSX和FSR1分别连到第二片TP3094的FSX0和FSR0端，就完成了两片芯片的级联。两片以上的级联亦可由此类推。为避免数字信号对模拟信号的干扰，电路中数字部分和模拟部分的供电分别布线后再接到单一5伏电源。
两片TP3094的PCM信号输出端DX并联后送到数字噪声抑制电路，经数字噪声抑制电路处理后的PCM信号再送回两片TP3094的输入端DR进行解码。TSX0、TSX1是开路沟道输出端，R1、R2为上拉电阻。在所分配的时隙输出PCM信号时，TSX0、TSX1为低电平，可提供给CPLD作为控制信号。
TP3094工作于32bit短帧方式时的时序图如图2所示。
输入和输出的PCM信号DR、DX包含了从CH0至CH3的四路数字语音信号，每路为一个时隙，8个bit.每路语音的PCM编码中D7为符号位。D6――D0为数值位。FSX1和FSR1可用于级联下一个芯片。
3 数字化噪声抑制电路的原理框图
数字化噪声抑制电路的原理框图如图3所示。由于采用的是“自顶向下”的CPLD设计方法，这一电原理框图本身就是最顶层的图形设计文件（。gdf文件）。图中的各个组成部分，根据需要分别采用了基本逻辑门电路、参数化模块、以缺省符合（Default Symbol）表示的文本输入（Text Entry）和宏功能逻辑单元（Mega Function）组合。
图3的原理简述如下：
从PCM解码输出端DX输出表示八路语音信号的64bit串行信号，进入64位的参数化移位寄存器模块进行串/并变挛，变换后的输出经64位参数化锁存器模块锁存，每帧刷新一次。锁存信号以八位为一路，依次送到八个噪声抑制控制器（Symboll）。每个噪声抑制控制器独自控制一路语音信道，将PCM信号的偶数位取反后，再将除符合位（最高位）以外的七位数字与由S[60]设定的噪声抑制门限值进行比较，比较结果输出给延时器（Symbol2），延时器输出则作为控制信号送到噪声抑制控制器。各噪声抑制控制器输出的PCM信号经64位参数化称位寄存器模块完成并/串行变换后恢复成串行PCM码流送往两片TP3094解码成为具有噪声抑制效果的语音信号。噪声抑制控制器还输出八路指示信号LED[70]至八只发光二极管作为各语音信道的噪声抑制门限指示。
Symbol3用来产生TP3094要求的帧脉冲F0,提供移闰寄存器、锁存器、噪声抑制控制器所需的时序信号，并为延时器提供不同的时钟信号；P0、P1用来选择PCM帧32个时隙中的哪八个时隙用于本片作语音噪声抑制处理；TSET[30]用来选择CLK1、CLK2的分频系数以调整噪声抑制延时时间。这些输入都可以通过外部数字信号进行设置和调节。
按以上方法对PCM信号进行的数字化噪声抑制处理使语音信号产生一帧（125μs）的固定时延，但人耳的听觉对这一时延是完全不能觉察的。
4 CPLD设计要点
CPLD器件选用Altera公司的EPF6016ATC100集成电路[3],内含16000个等效门，1320个逻辑单元，采用100-Pin TQFP封装。设计软件使用MAX+PLUS II 10.0版本[4],下面介绍设计要点。
4.1 Symbol1的设计
Symbol1实施噪声抑制控制功能，首先通过偶数位取反将PCM码转换成便于作大小比较的码型，再将D[60]与S[60]输入的设定值进行噪声抑制门限比较。比较结果从D端输出到延时器，并从B端收延时信号。根据比较结果和延时状态决定是将输入的PCM信号原样送往输出，还是将代表无语音信号的“55H”码送往输出。
Symbol1的逻辑功能由AHDL语言编写，具体如下：
Subdesign symbol1
（A[70],S[60],B:input;
Y[70],D,L:output;）
variable
E[60]
:node;
begin
E6=!A6;E5=A5;E4=!A4;
E3=A3;E2=!A2;E1=A1;
E0=!A0;
L=!B;
if（E[60]>S[60]） then
（D） = B “1”;
end if;
if （B） then
（Y[70]）=H“55”;
else（Y[70]） = A[70];
end if;
end;
以上文本通过编译后即可建为缺省图形符号Symbol1.
4.2 Symbol2的设计
Symbol2实现前后延时功能，采用图形输入，电路图见图4.
图4中CLK1、CLK2为前、后延时的计时脉冲，由2.048MHz的.MCLK主时钟经分频后得到，分别用于前延时计数器Countr1和后延时计数器Counter2计时。当无语音信号时，噪声抑制控制器Symbol1的输出D为“0”,Counter2计至Q2端为“1”后停止计数，并通过反相器将CLK2的输入封住。Q2端的高电平同时对Counter1清零，使B输出为“1”,噪声抑制控制器输出PCM码“55H”,即无语音信号。
当接收到的PCM信号幅度超过设定的噪声抑制阈值时，D变为“1”,Counter2被清零，此时Counter1脱离清零状态开始计数器。Counter1计至Q1为“1”后B端输出电平从“1”转为“0”,前延时结束，Symbol1的输出从“55H”变为转发输入的PCM码。与此同时，B端的低电平将CLK1时钟封住，只要Counter1不被清零，B始终为低。
如果接收到的PCM信号不是连续的语音而是突发噪声，幅度只是短暂地超过设定的噪声抑制阈值，那么D变为“1”后在Counter1未来得及将B变为“0”时D又回到了“0”,B的电平就一直是“1”,PCM输出码也始终是“55H”,突发的噪声就不会传到输出端。
在话音信号持续期间，信号幅度在短暂时间内低于噪声抑制阈值虽然使得D端电平有时为“0”,从而使Counter2有时脱离清零状态开始计数，但只要信号幅度低于噪声抑制阈值的时间不超过设定的后延时时间，Counter2就总是在计数未满时就被再次清零，其输出一直保持为“0”,使B也一直为“0”,输出与输入的PCM信号始终保持一致，语音不会发生继续。只有当输入信号幅度低于噪声抑制阈值的时间超过设定的后延时时间后，Q2输出“1”,才使Counter1被清零，使B为“1”,输出PCM码“55H”.再有信号来时，仍按上述流程工作。
4.3 时序的设计
数字化噪声抑制电路必须严格按照标准的PCM时序工作，电路由外部提供2.048MHz的主时钟信号MCLK和帧同步信号Fi.Fi用于本部分电路PCM信号与其它电路的PCM信号组帧时进行同步，在不需要该功能时可将Fi输入端接高电平。
Symbol3在MCLK的作用下产生PCM编解码电路TP3094所需的帧同步信号F0,又从TP3094接收TSX0和TSX1信号以产生数字噪声抑制处理所需的时序信号TSX、TT.为了保证PCM信号的正确读入、锁存、处理和移位输出，这些信号间的时序关系必须如图5所示。
TSX由TSX0、TSX1经“与非”后得到，在每帧中所选定的八个时隙传输PCM信号时为高电平。TSX为串/并行移位寄存器提供赋能信号，在主时钟MCLK的下降沿将来自DX端的PCM信号读入寄存器并移位寄存。TSX同时是PCM信号从DR端输出的三态门控制信号。
TT是CPLD噪声抑制时序中的一个重要控制信号，由TSX延时半个主时钟周期（244ns）后取反得到。由于TT的延时作用，使得图3中的参数化锁存器模块能在输入的PCM信号完成串/并行变换后随即于TT的升沿将数据锁存住。在通过并/串行移位寄存器输出PCM信号时，TT为高电平时把并行数据装载进移位寄存器；TT为低电平时MCLK的上升沿将寄存器内的数据逐位地串行移出至DR端。
CPLD产生的时序信号只能满足图2和图5的要求，实现起来并不复杂，可用简单的图形输入或文本输入实现。值得注意的是，正确使用MAX+PLUS II软件中的“Assign-Clique”[4]功能，为时序相关的功能模块指定相同的“Clique”,能够使波形仿真的结果明显得到优化。
5 应用成果
按照以上设计，用两片TP3094和一片CPLD芯片再加上少量外围器件组成的数字化
噪声抑制电路，改造了某语音指挥通信设备中采用模拟电路噪声抑制技术的八路语音指挥通信电路板，得到了优良的语音噪声抑制效果。新的电路板继而成功地应用到新一代语音指挥通信设备上，交付用户使用。更多路的数字化噪声抑制电路也已试验成功。
数字化广播电视技术探讨论文 篇6
在当前来说，利用数字技术对电视信号的模拟需要经过取样、编码以及量化这三个阶段。为了更好的保障信号免受干扰，就需要不断加强频率的样品和副载波之间的连锁，这样就可以有效避免图像在复原过程当中出现较大的噪声。在进行样本取样时，电视信号也会被转换为处于时间轴上的离散脉冲信号，这就需要先进行离散处理，再根据级别的需要进行划分，不断完成整个量化。
3.2音频信号的数字化处理
在电视节目的传输过程当中，图像以及音频需要同步传输。因此，音频信号需要通过数字化技术进行传输，由于音频信号以及图像信号在取样过程当中存在着较大的差异，需要通过模拟的形式来实现，因此就需要我们对音频信号的频率进行取样，在取样过程当中也要对图像信息不断区分，避免因为系带过宽而导致的其他现象的出现。
3.3信号传输
信号传输需要经过多次复杂的工序，才能不断通过相应的设备来接受正确的信号，信号在传输过程当中，首先需要考虑传输速率的问题，其次要考虑传输容量的问题。机顶盒是用来接收信号，数字化机顶盒对于广播支持的节目更加的丰富，更加多样化，能够很好地实现多媒体技术的交互。
3.4更好的实现数字化广播技术
为了更好地实现广播电视的数字化，需要建立起一个网络服务器，并在相应的网页上建立起相应的功能性链接，并且要根据用户的需求来进行节目得播放。网页的浏览者通过自身的需要来加强计算机网页的操作，根据自身的需要在服务器上选择自身喜欢的节目。
4结束语
随着人民精神生活的不断提升，对于电视广播技术的要求也在不断的提升，数字化电视广播技术实现了电视节目的又一次巨大发展，使得广播电视的受众得到大幅度提高，为当前人民日益增长的物质文化需求创造了更大的空间，也为我国的媒体市场开辟了空间。数字化电视技术的发展，也使得我国的电视节目面临着巨大的挑战，要想在激烈的市场竞争中脱颖而出，就需要不断加强自身的优势，更好的为社会的发展进步提供服务，使我国的电视广播节目进入到更高水平。
参考文献:
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数字化技术创新 篇7
1 信息化测绘技术在我国经济建设发展中必不可少
GPS技术的应用在我国随处可见, 人类的生产生活都离不开它, 小到普通人民出行汽车导航, 大到国家大型工程项目的建设工作。而正是测绘技术的使用测量记录了空间位置的数据, 才使得人们出行, 国家发展顺利。数字信息化测绘技术能够为私人、企业、国家提供实时准确的地理位置信息, 无论是小地区的发展还是大国家经济建设都需要完善系统的地理信息数据库。因此, 不断更新改进数字信息化测绘技术, 完善测绘体系, 提高测绘质量是我国现阶段最需要重视的问题之一。
2 传统测绘方式的不足和落后
数字化测绘带动了测绘技术、设备和测绘仪的改革发展和更新, 在以前传统测绘技术和设备的基础上, 对理论进行了整合改进。传统的测绘工具和设备基本都是以手动化的标尺为主, 运用平板仪, 钢尺对测量目标地点进行测量, 然后用数学运算按一定比例进行折合, 再借助比例尺在图纸上绘制出平面图形。这是传统测绘技术中最基本的测绘方式, 这种方式对于一般土地面积较小, 地形结构较简单的地形进行勘测是有效的。除了这种最基础的测绘方式, 传统测绘技术还改进研发了其他几种测绘方式, 比如应用到经纬仪, 计算出角度进行测量等, 这些方式都是将难以测量的部分转化成另一种形式来进行测量。但这些改进后的测绘方式依然不能脱离传统测绘技术的本质, 对于一些特殊、复杂、工程量大的测绘工程仍然相当于杯水车薪。
3 数字测绘显著的优势
由于3S技术的发展和4D技术的新出世, 使得数字化测绘技术取代了传统测绘技术成为目前我国大部分行业中使用的标准测绘方式。实现了微型定点的测量方式, 如上文说道, 传统的测绘方式无疑都是一些人工测量。而数字化测绘方式大多依靠先进的设备, 从而减少了测绘人员的劳动强度, 节约了时间和人工成本。相比起传统测绘技术的不足与落后, 数字化测绘技术的优势具体体现在这些方面:
3.1 测量过程被简化, 使效率大大的提高。
从测绘仪被研发出世以来, 市面上各种测绘仪层出不穷, 类型多样, 功能齐全, 测量的过程基本都是全自动化进行, 在相同的时间内, 测量的效率大幅度提升。基本不受时间和空间的限制, 这些设备在人类所不方便到达的地方也能进行测量, 带有红外线夜视功能的设备在夜晚也能使用。测得的数据在计算机中进行处理整合, 减小了误差和庞大的计算量, 结果也更加精确快速。并且, 各种测量设备的外观也更加小巧, 方便于携带, 测量质量的提高在过程中就能够体现出来。
3.2 结果高度精确, 数据合理有序。
从测量的结果来看, 得到的数据较传统测绘技术来说更为精确, 数据更加科学规范。
3.3 测绘结果显示方法多样化。
传统的测绘结果只能够在图纸上突显出来, 而数字化测绘技术可以是以3D四维图的形式呈现出来。图像上的信息也更加全面完善。并且传统的手绘图受工具和认为因素影响较大, 而数字化测绘技术可以将图像以微米为单位呈现出来。
4 一些测绘设备或技术介绍
4.1 3S技术。
上文中也有提到过, 3S技术推动了数字化测绘技术的发展和产生。遥感, GYS和GPS就是3S的含义, 这种技术在早期就被应用到测绘技术当中, 其优点在于成本低, 效率高, 对于测量工程来说是一个非常好的测绘工具。但这种技术也存在一些不足。由于3S主要受控于卫星接收信号传送, 这样就会受到地球上大气层的限制。大气层中存在电离层和对流层, 大气中的电离过多就会影响到信号的接收问题, 此事可能会出现误差和延迟。因此在使用过程中需要提前确认检查。
4.2 TSS技术。
这种技术常被用于一些矿山和大型工程的的测绘当中, 它是一种利用惯性进行定位的技术。在测绘过程中, 用于测量一些比较大的数据, 比如测点的经纬度, 宏观高程等大型参数, 因为其惯性定位的属性, 也被应用到地震监测的工作当中, 用来确定震源经纬度即深度等。这种技术的惯性体现出了它在一些方面的作用, 同时也决定了它在另一些方面的不足。它只适用于大型工程的测绘, 对于地域较小的测量, 它毫无用处, 精确度差会让测绘结果产生更大的误差。
4.3 全站仪。
全站仪相对于上面两种测绘技术来说, 漏洞和不足之处较少, 它被广泛的使用于数字化测绘技术当中。它的优点在于集电, 磁和光于一身。自身带有数据储存功能, 能够在测量的过程中将数据存下来。另外, 它还带有双向通讯传输功能, 不仅能接收计算机的指令信号, 还能够将自身储存的数据传送出去。
结语
随着时代的发展, 各类技术的普及, 数字化测绘技术目前在多个行业被广泛的使用。为了节约人工和时间成本, 数字化测绘技术登上新舞台, 传统的测绘技术早已不能够适用于现在的测绘工作, 特别是一些特殊复杂的地形。数字化测绘技术立足于传统测绘技术的本质之上, 是对传统测绘技术的创新和强化, 拥有更多的优势, 但仍然也存在一些不足。今后也将对数字化测绘技术进行改进, 顺应时代和科技的发展, 以此推动我国经济和社会快速发展, 建设社会主义强国, 增强我国的科技发展力, 增强我国的综合国力, 让我国更好的立足于国际舞台。
摘要：随着当今世界不断发展, 计算机和卫星信号这类高科技技术的研发, 得到了飞速发展。这些高科技技术也带动了其他行业技术的快速发展, 测绘工程技术就是其中的一项。传统的测绘技术和方案已经不能满足当前世界上高速发展的测绘技术形势了, 工程的建设在要求高效率完成工作的同时也要求更加精确、完善的数据结果。这不单单是对测绘技术方面的要求, 同时也体现了经济社会一切都有更高的追求。可以这样说, 测绘技术的发展也可以直接或间接的推动社会、经济的发展。经过长期的发展, 测绘技术已经逐渐告别以前传统复杂的测绘方式, 现在, 测绘技术更倾向于简单快捷, 高效高速的数字化测绘方式了。因此, 本文通过对现代具有明显优势的数字化测绘方式进行介绍, 分析和讨论, 使人们能够了解其作用, 发挥其优势, 并应用在实际工作和生活当中。
关键词：数字化测绘,实际应用,显著的优势
参考文献
[1]宁津生, 杨凯.从数字化测绘到信息化测绘的测绘学科新进展[J].测绘科学, 2007, 32 (02) :5-11.
宣纸印刷数字化创新实践 篇8
宣纸印刷存在的问题
宣纸艺术品一直受到中国人的喜爱，但宣纸的特点使得宣纸艺术品并不容易被复制。首先宣纸柔软、轻薄、不耐受压力，而传统印刷机都需要程度不等的压力才可以实现上墨。其次，宣纸通透，这使得采用气动输纸的单张纸印刷机无法在其上实现印刷。第三，宣纸润墨的特性，使得宣纸印刷必须使用水墨，而这易造成“晕墨”或“糊版”，不易再现宣纸艺术品的水墨韵味效果，且宣纸呈中性或弱碱性，而树脂油墨含不饱和脂肪酸，在空气中氧化易产生酸性物质，不利于宣纸印刷品的长久保存。由于以上三个原因，宣纸一直无法实现理想的机械化印刷。
目前，市面上也有采用机械化印刷方式生产的宣纸艺术品，通常采取以下解决方式：①拉郎硬配，即对胶印机的压印滚筒进行调整，减小压力，使其适应宣纸的弱耐压性；②倒行逆施，即拆除飞达等气动输纸装置，改用人工续纸、收纸、堆叠，也就是将自动化的胶印机变成半人工的胶印机；③削足适履，即对宣纸进行托裱、边缘覆胶，改变宣纸局部的透气性，为的是应用采用气动输纸机构的印刷机；④本末倒置，即在宣纸表面涂布水性树脂和铝、硅化物等材料，使宣纸失去通透性以适应气动输纸机构和树脂油墨，然而这实际上改变了宣纸的特质，使其变成了胶版纸。以上各种方式，往好里说是“改良”，客观地说只能是“过渡”，往坏里说就是“自毁”，败坏了宣纸艺术品的独特神韵，将宣纸印刷品低劣化，不但与革命性的技术革新不沾边，也没有从根本上解决宣纸印刷机械化的问题。因此，宣纸印刷必须另辟蹊径，放弃“改良”，进行“革命”！
宣纸数字水印全流程技术
震旦映画尽六年之心力，开发出了宣纸数字水印全流程技术，结束了宣纸书籍生产被排除于现代工业生产之外的历史，带领宣纸书籍的生产迈过了“铅与火”，超越了“光与电”，直接跨入数字印刷时代，一举站到了数字印刷时代的前沿。宣纸数字水印全流程技术是宣纸书籍的全数字化工业生产流程，主要包含宣纸工业化生产技术、文本数字化采集与处理技术、宣纸数字水墨印刷技术以及宣纸书籍印后加工技术。
1.宣纸工业化生产技术
通常，我们所见到的宣纸都是抄纸师傅用竹帘在浆池中抄捞出来的，因此都是单张的。而宣纸高速喷墨印刷机要求纸张必须是卷筒纸，这就要有卷筒宣纸，要求我们必须先研发出宣纸机械化制造技术，该技术从配方到工艺再到理化指标都必须完全符合手工宣纸的全部特性，如采用水浆、竹帘抄捞等。
为此，我们与潍坊杰高长纤维制品科技有限公司合作，经过2年多的努力，取得了宣纸工业化生产技术的突破，研发出了宣纸造纸机，在抄纸方式上，将以前机械宣纸（俗称“仿宣”）采用的“喷浆”方式改为模仿手工宣纸的“水捞”方式，并在现有造纸生产设备的圆网前端增加了一个竹帘长网来完成抄纸过程。该技术将宣纸手工生产工艺与现代造纸机械完美结合，实现了宣纸的工业化生产。卷筒宣纸不但具备手工宣纸“纸寿千年、柔若丝帛、墨呈五色”等特点，而且还有手工宣纸不具备的良好的水墨适印性，宣纸生产由此进入了工业生产时代。
2.文本数字化采集与处理技术
文本数字化采集与处理技术融合了北大方正、丹麦飞思、意大利麦特斯等公司的世界顶尖的文字排版、图像采集、图像处理和数据存储技术，形成了一整套针对宣纸数字水墨印刷技术的印前文本处理技术，在此不详细讲述。
3.宣纸数字水墨印刷技术
随着数字技术的发展，高速喷墨印刷技术越来越成熟。高速喷墨印刷无须制版、采用水墨进行印刷、非气动输纸等的特性使得其非常适合于宣纸印刷。经过多方考虑，我们与北大方正电子有限公司（以下简称“方正”）合作，在方正P系列高速喷墨印刷机技术基础上研发了宣纸高速喷墨印刷机。我们将该技术命名为震旦雅卓宣纸数字水墨印刷技术，意为中国的典雅而卓越的宣纸数字印刷解决方案。
（1）墨水研发
由于宣纸印刷需要采用水墨，而目前市场上的水墨在研发过程中并没有考虑宣纸印刷的“墨韵”要求，而是致力于克服“晕墨”的问题。于是，我们又和墨水厂商进行沟通，让他们充分理解宣纸印刷需要的墨水特性，进而和我们一起研发出了符合宣纸印刷“墨韵”要求的墨水。
（2）高速喷墨印刷机改进
我们并不是简单地对方正P系列高速喷墨印刷机进行改造，而是重构。由于方正P系列高速喷墨印刷机是针对胶版纸印刷设计的，比如拉力参数、即时纠偏、防褶去皱等，而宣纸与胶版纸的特性完全不同，因此，这就需要我们根据宣纸的特点对该高速喷墨印刷机进行改造，解决以下问题：①褶皱问题，宣纸柔软通透的特点，使得其在放卷、走纸、印刷、收卷的各个环节都容易出现褶皱，这就需要对纸张传动的所有环节进行重新设计；②纸毛问题，胶版纸在制造过程中掺入了大量的矿粉和胶质，在印刷过程中容易产生粉尘，堵塞喷墨头，而宣纸不会产生粉尘，但是会产生粉毛，即宣纸植物纤维碎屑，这就要求用于宣纸印刷的高速喷墨印刷机不必具有除尘功能，而应具有除毛功能；③干燥问题，宣纸印刷和胶版纸印刷的干燥方式不同，其在高速喷墨印刷前后的物理性质变化很大，远红外干燥后又常出现不可逆褶痕，因此，也需要对高速喷墨印刷机的干燥装置进行改进。我公司还联合方正，研发出了柔性张力可变数据控制系统、宣纸褶皱实时监测去除系统、墨量控制软件等，从而可在宣纸上控制墨水的渗透程度，实现良好的墨韵效果。
4.宣纸书籍印后加工技术
印后加工是实现印品增值的重要环节。宣纸由于具有柔软、轻薄、透气等的特点，在印后加工过程中易起皱、易损坏且传递困难，因此除裁切外，其他印后加工工序完全靠手工完成，如线装书的装订、书画的装裱等。如果宣纸印刷的印后加工工序不能实现机械化，那么采用高速喷墨印刷机印刷宣纸的意义也不大。为此，我公司联合MBO公司，针对宣纸和中国线装书的特点，开发出宣纸书籍印后加工技术，包括宣纸放卷、裁切、折页、去边、齐栏、堆叠、定位、打孔、装订等流程，独立研发出自动书根钤印系统，从而结束了宣纸线装书的印后加工完全依靠手工的历史，实现了宣纸线装书生产的全流程自动化；在书画装裱方面，为与裱褙纸配套，发明纯浆糊涂层裱褙纸代替手工涂浆，研发自动微渗施水装裱机和自动运用远红外干燥技术，实现了裱件不上墙、装裱流水线化，产品品质达到手工浆糊装裱的水平。
宣纸印刷市场前景展望
2011年，震旦映画在山东日照设立生产基地，主营业务包括宣纸生产、艺术微喷和装帧加工等，投资已逾4000万元。目前，震旦映画的宣纸印刷业务以“代加工”的性质居多，即便还在试生产阶段，其业务量已经大大超出我们的想象。例如，在震旦映画日照生产基地12个月筹建期内，分客户类型统计产值，企业客户（商务礼品）产值约110万元，政府机关（政务礼品）产值约75万元，文化机构（图书博物馆等）产值约42万元，出版发行机构（线装书代工）产值约200万元，个人（书画家）产值约30万元，掮客（经纪人）产值约50万元，销售公司产值约5万元，其他产值约100万元，合计产值超600万元。
伴随着中国的伟大复兴，宣纸印刷市场将迸发出强大的生命力、市场潜力和文化影响力。据估算，山东省宣纸印刷市场规模至少为100亿元。可见，宣纸印刷无论是现实市场规模还是潜在市场规模都很巨大。宣纸数字水印全流程技术将催生出一个巨大的产业。