浅析制造业信息化的内涵和发展

浅析制造业信息化的内涵和发展摘要：回顾了制造业信息化的发展历程，体现了从20世纪中期到21世纪初制造业信息化的飞速发展；阐述了制造业信息化的主要内容，包括在决策管理平台上的产品设计、产品制造和销售服务这三大功能，并将其分化为产品设计信息化、产品制造信息化、供销服务信息化、企业管理信息化和信息化支撑系统构建这六大模块；指出了制造业信息化的发展趋势，包括有网络化、虚拟化、智能化、信息化和集成化，认为这些方向最终会相互融合，从整体上使得制造业信息化程度最优。关键词：制造业信息化；发展历程；发展趋势1引言在21世纪这个网络普及的时代，我们感受到了信息发展给制造业带来的巨大影响。社会信息化程度的提高进一步缩短了地球的时空，在信息社会中，人与人的交往变得十分方便，知识传播的速度达到一个高峰，距离不再是文化、科技和知识交流的障碍。同时，信息共享率的提高使得世界上少有产品的秘密能够保持较长的时间，尤其是在商业领域，新产品独占市场的周期越来越短，不断创新成为推动企业发展的力量，这也直接导致信息交流和复制变得十分方便和容易，因此，如何对纷繁复杂的信息进行筛选和提取，是推进制造业领域不断提升的重要力量。信息技术也是一门飞速发展的新兴技术，正向世界的各个领域渗透，也在向传统制造业领域发起冲击，随着制造业中信息技术含量的不断提升，诞生了制造业信息化这一新名词，用于将现代信息技术及其相关的自动化技术、现代管理方法等与制造技术相结合，提高企业新产品创新开发能力和快速响应市场能力,实现企业各种资源的优化配置和各类活动的最优运行,最终提高企业核心竞争力。因此，同时处在信息化时代和制造大国的当代大学生，有责任更有信心应用信息化手段来提升我国的制造业水平。2制造业信息化的发展历程20世纪50年代初，美国MIT公司研制出世界上第一台用APT语言编程的数控铣床。APT语言系统由APT1、APT2发展到可解决三维编程的APT-Ⅲ系统后，宇航协会对APTⅢ继续改进，成立了APT长期规划组织(APTIRP)，由伊利诺斯理工学院研究所负责，1970年发表了APTⅡ初步方案，80年代进一步发展为APT／SS系统，具有定义相加工复杂雕塑曲面的功能。APT语言系统是世界上发展最早的编程语言，其语言词汇丰富，定义的几何类型多，加工的功能齐全并配有l000多个后置处理程序，在各国得到广泛的应用。1964年，美国通用公司推出世界上第一个机械CAD系统（DAC-1），随后，IBM和LOCKHEED公司又联合开发了著名的CAD/CAM系统——CADAM，形成了计算机技术在制造业中的应用雏形，为后期计算机技术和制造领域的结合打下了扎实的基础，是信息化进程中的重要事件。20世纪70年代至80年代中期，大量专用和通用CAD系统的相继问世，不仅推动了二维绘图技术的实用和普及，也带动了三维CAD技术的发展，同时将应用范围从单一零件设计拓宽到装配、有限元分析、机构分析、工艺规划、数控编程等多个应用场合，对零件的整体性能和内部结构都有了深入的认识，提高了产品的合格率，保证了零件的加工精度要求。20世纪80年代，随着计算机网络技术的发展，企业开始通过计算机网络实现跨部门的计算机应用，其范围也从产品设计部门基于网络和数据库的CAD向CAPP、CAE、CAM等领域扩展。同时，生产管理部门也开始了MRPII的应用，使生产及工艺技术水平和效益有了进一步的提高。同时，为适应生产规模从大批量到中小批量的变化,这一时期出现了柔性制造的思想,而且柔性制造系统(FMS)得到了蓬勃发展。FMS的应用推动了信息技术从点到线的发展。，也带动了其他相关信息技术的协同发展，提高了信息技术在制造业中的应用深度。20世纪90年代以来，面向21世纪的先进制造技术（AMT）受到重点研究，一些新的制造思想、哲和方法不断涌现，如敏捷制造（AM）、并行工程（CE）、产品全生命周期管理（PLM）、虚拟制造（VM）、电子商务（EC）、供应链管理（SCM）、客户关系管理（CRM）等。它是集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合先进制造技术。其中，信息技术在AMT的成功实施中发挥着不可替代的重要作用，在各项技术的综合应用中扮演着桥梁作用。3制造业信息化的内容和技术3.1制造业信息化的内容制造业信息化是将信息技术融于制造领域中的方方面面，从而实现整个制造系统的全局最优，既发挥出制造技术的整体效益，也体现出信息技术所发挥出的巨大优势。制造企业的整体运行包括三大主体功能，即产品设计、产品制造和供销服务，基于这些技术，还需要一个统一的平台来进行管理——决策管理功能，这四大功能贯穿于企业发展的方方面面，为企业各项工作的良好持久运营提供了坚实的保障。基于这四个功能体系，我们可以知道企业信息化所包含的内容划分为：产品设计信息化、产品制造信息化、供销服务信息化、企业管理信息化和信息化支撑系统构建。在产品设计方面，结合计算机技术来提高产品的设计精度和效率，从而在源头上保证了产品的质量，为后续工作的顺利展开打下了扎实的基础，这部分信息化技术包括CAD、CAE、CAPP、CAM(狭义)、PDM、DFX工具以及计算机辅助创新设计(CAI)等，在制造业领域发展相当成熟。在产品制造方面，结合数字化设备，包括数控机床、加工中心等，来提高产品制造过程中的自动化水平，提升产品的制造精度和效率，保证了上下工序的顺利衔接，有助于提高企业的生产效率，从而保证了产品供应链的良性发展，提升了制造企业的信誉。在供销服务方面，结合信息技术和现代管理方法，提高企业的销售能力和服务质量，提高企业的销售额，促进企业的盈利增长，这方面的信息化技术包括CRM、SCM、EC等，它是企业的有效性管理，表现了企业在战略和战术上对企业整个作业流程的优化。整合并优化了供应商、制造商、零售商的业务效率，使商品以正确的数量、正确的品质、在正确的地点、以正确的时间、最佳的成本进行生产和销售。在企业管理方面，基于企业管理平台，对企业各项活动进行统一管理和调控，提高产品在各项工作中的加工质量，实现整体的高效、协调化运转，这方面的信息技术包括ERP方法在企业管理的应用，它是通过反馈的物流和反馈的信息流、资金流，把客户需要和企业内部的生产经营活动以及供应商的资源整合在一起，体现完全按用户需要进行经营管理的一种全新的管理方法。在信息化支撑系统构建方面，各方面的信息化都需要物理平台和技术体系的支撑。通过这些支撑技术,才能实现各类信息化功能,并将各种信息、工具、过程甚至企业集成在一起,从而实现整个企业的、区域的乃至全球的数字化企业。这部分内容主要包括企业内部网络平台的建设以及与Internet的接入,支撑技术有硬件技术、软件技术、网络技术、信息安全技术、信息标准化技术、数据库技术等，其中的硬件技术和软件技术在支撑体系中占据着非常重要的基础性作用，为各方面技术的发挥提供良好的环境保障。3.2制造业信息化的技术制造业信息化技术主要包括面向产品制造的CAD、CAE、CAM综合技术，面向资源管理中的ERP技术以及支持这些技术实现的硬件、软件平台。CAD技术主要包括交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术等，它是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAE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CAE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。应用CAE软件对工程或产品进行性能分析和模拟时，一般要经历以下三个过程，包括前处理：对工程或产品进行建模，建立合理的有限元分析模型。有限元分析：对有限元模型进行单元特性分析、有限元单元组装、有限元系统求解和有限元结果生成。后处理：根据工程或产品模型与设计要求，对有限元分析结果进行用户所要求的加工、检查，并以图形方式提供给用户，辅助用户判定计算结果与设计方案的合理性。CAM是利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。它的核心是计算机数值控制，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。结合三者各自的特点，来实现零件从设计到制造的全过程，提高了产品的加工精度，保证了产品的质量。4制造业信息化的发展趋势基于21世纪不断扩展的信息技术，制造业信息化的发展会朝着网络化、虚拟化、智能化、信息化和集成化前进，而且这些方向最终也会相互融合，彼此促进，从整体上优化制造业的信息化水平。5结束语在制造业全球普及的信息化时代，融合制造业和信息技术将成为21世纪制造业发展的主旋律。我们相信，在充分利用CAD、CAE、CAM一体化技术，面向资源管理中的ERP技术以及支持这些技术实现的硬件、软件平台的条件下，现代制造业朝着网络化、虚拟化、智能化、信息化和集成化方向发展，将会是大势所趋。参考文献：[1]杜平安,制造业信息化的发展与现状研究[J].中国机械工程，2004.[2]李伟光.李勇,黄文波,邹海明.制造信息化的分析与研究[J].制造业自动化，2005.[3]杨海成.祁国宁,制造业信息化技术的发展趋势[J].中国机械工程，2004.[4]张曙,制造业信息化的内涵和策略[J].中国工程科学，2001.[5]黄哲人.杨青海,祁国宁.制造企业信息化的5大关系[J].制造业自动化，2006.[6]杨青海.吴昭同,制造业与信息技术[J].制造业自动化，2002.