制造业信息化工程建设(1)

制造业信息化工程建设1、信息化时代以蒸汽机为代表的机械化工业革命，将制造业从手工作坊式生产推向大规模生产模式。以电子管和晶体管为代表的电子自动化工业革命进一步提高了大规模批量生产的劳动生产率，极大丰富了社会的物资财富。以计算机为代表的信息化工业革命将制造业从大规模批量生产模式转向大规模定制生产模式，在社会财富极其富裕的基础上进一步满足人类的各种不同个体的需求。制造业的核心数据包括两部分：产品数据和管理数据。产品数据包括市场调研，总体方案，各类专业的分析计算、评审报告、工程设计图纸，各式各样的试验报告，工艺文件，使用手册，维修记录及大量的更改通知等等。管理数据包括生产计划，劳资计划，采购计划，仓库管理，财务报告，销售合同，车间记录等等。联系上述两类数据的桥梁是产品的配套明细表。（如图1）在计算机出现后，上述数据从原来纸介质或语音形式转变成数字形式。一旦计算机联成网，所有数字形式的数据均可以在网上迅速传播。如果有一套合适的数据管理系统，上述数字化的数据就可以在正确的时候，传达到正确的人手里以便开展正确的工作。数据管理系统把数据传递的整个过程也用数字化的形式进行控制、监督与记录，于是各种数据与过程便成了信息。以往人们通过资料室传递各类纸质文档全部被数字化的计算机文件所代替，各种调度或协调过程连同相关的批注、语音等也被数字化的工作流程所取代。在网络化的计算机环境中，每个人的工作内容，工作质量，工作效率均有相应的可度量的数字来描述，以电子传播速度进行交流。一种以数字化为特征的文化悄然而生，几倍甚至几十倍地提高制造业的劳动生产率。信息化时代的这种特征使得现代生产模式有可能既像原始作坊那样满足不同人们的特殊要求，却同时又保持强大的生产能力。2、制造业的机遇对于在过去工业革命中落伍的人们，面对21世纪信息化时代，就好比在一张白纸上可以画出最新最美的图画。对于那些成功的企业，如果不能及时把握住信息化工业革命的机会，用不了多久，原来的优势就会变成劣势。这就是当代制造业面临的机遇。要想赶上信息化进程的发展，关键在于创建一个先进的信息化的环境。以下举例描述一个汽车制造厂信息化工作模式：在互联网、广域网、中域网或局域网环境中，建立基于Web技术的企业信息库，构造一个协同产品开发、制造、销售和服务的环境（如图2）。该环境的核心数据放在产品数据库和管理数据库中。不同部门共享核心数据库的有关资料，开展各自的工作，并将结果存入统一的数据块中进行管理。每个部门和数据块之间的联系如下面描述。(1)用户通过Web浏览器，查阅虚拟展厅中的各款汽车，根据自身要求提出具体功能配置要求，系统自动生成产品配置明细表（ROM）并送入管理数据库。(2)市场调研员提出新的调研报告，指出需要开发B型系列产品意见，通过Web浏览器输入到产品数据库。(3)厂长或总师批准B型计划，启动开发流程，通过Web浏览器将开发任务分配到设计、工艺、试验等部门，并随时监督和审批各项工作报告。(4)设计人员根据流程规定的任务开展B型系列的开发工作。首先从A型中挑选可用的零部件，再从仓库管理中挑选可再利用的零部件，还从资源库中选择厂内的标准件，最后再进行其余零部件的改型和重新设计，以满足B型车的特殊要求。新设计对象的有限元分析和可视化的模型一并存入产品数据库，形成完整的虚拟的电子样车。(5)工艺人员与设计人员同时接受B型系列的开发指令。一旦设计部门有新零件存入产品数据库，工艺人员立即开展工艺分析和设计，随时与设计人员保持联系，避免工艺不合理的设计。同时利用资源库中的设备、刀具、工装卡具、量具及相关的工艺参数库编制成熟的工艺文件，与对应的设计对象一一对应地捆绑在一起。(6)试验人员根据流程规定的任务，对审批过的零部件进行必要的试验，结果也与该对象相应的版本数据一一对应。计算机仿真软件允许用户头戴特殊的帽子，手戴专用手套，通过具有几十个关节的人体模型来操纵电子样车。眼睛可以看到虚拟道路，手上感觉到操纵方向盘的力。(7)-(12)管理部门根据流程规定的任务，从产品配置明细表中提取相应的产品设计数据（原材料、标准件等）和工艺数据（工装、刀具、工时、材料等）分别完成各自的计划安排，成本结算，采购与制造，销售与服务等工作，并将结果存入管理数据库。上述人员根据各自岗位赋予的权限，从统一的入口进入企业信息库，获取必要的信息，完成相应的任务，并将结果存入指定的位置。任何修改均以不同的版本保留在统一的信息库中备查，从而创造一个协同的工作环境。工程部门负责开发一个虚拟的电子样车，既快又好，大大减少后续生产中可能出现的返工。管理部门事先做好充分的生产准备，一旦用户需要，随时可以生产B型系列中的特殊零部件，加上大批量生产的通用零部件，迅速地组装成满足个性化要求的产品。销售部门通过统一的企业信息库，为用户提供最新的信息，最好的服务和最有竞争力的市场形象。3、信息化工程建设协同环境管理着产品整个生命周期内的全部信息。该环境的建设包含以下三方面内容：1)计算机环境：网络及其管理系统、计算机(服务器和工作站)、操作系统、数据库等。2)数字化工具：计算机辅助工程软件(CAD、CAE、CAM、等Cax、CME)，计算机辅助管理软件(MSOFFICE、多媒体等)，虚拟现实或仿真软件(虚拟工厂、人机工程、物流仿真等)。3)信息管理系统：产品全生命周期管理(PLM)，企业资源管理(ERP)，供应链管理(SCM)，供应商关系管理(SRM)，客户关系管理(CRM)，办公自动化系统(OA)。3.1计算机环境计算机环境建设包括：•网络建设：根据企业不同部门的要求，建立满足部门级、企业级、集团级的局域网、分布式网络及连接互联网的网络环境。其中包括网线的铺设，交换机的连接，网络管理系统的安装调试。考虑到网络系统建设的策略，整个网络系统方案设计是个非常关键的工作。不同部门的工作性质不同，所用的计算机工具不同，产生的数据量不同，在网络上的数据流量也不同，对网络的交换速度要求也不同。•计算机系统：在信息化系统中的计算机包括服务器和工作站。不同的管理系统对服务器有不同的要求，不同的工具软件对工作站也有不同的要求。因此，计算机系统的设计同样要考虑各部门应用系统的特点，按照够用为主，不断完善的精神来指导计算机系统的建设。•操作系统：操作系统通常和计算机紧密相连，对于集团级的企业，统一的操作系统是管理整个集团信息的有效手段。•数据库：信息化系统中会有多个管理系统，不同的管理系统要求的数据库可能有差别。整个集团信息化工程建设必须统一选择数据库，保证集团内部不同分公司和不同管理系统之间能够协同工作。3.2CAx和CME计算机辅助工具(CAx)和集成制造工程系统(CEM)是提高产品开发与制造的有力工具。汽车行业广泛采用先进的三维造型技术，设计出一流的汽车和发动机，舒适和安全的内设。先进的分析工具大大提高汽车的设计水平和质量。现代的集成制造工程提供了数字工厂、数字仿真加工、设备工艺规划、物流模拟分析等功能，保证大规模定制生产的正常运行。因此，CAx和CME工具将大大提高汽车的开发和制造的劳动生产率。3.3虚拟现实(VR)CAx技术在计算机中设计出数字化的汽车。虚拟实现技术将数字化汽车变成1:1的数字模型，配合活动的场景，将1:1的人体模型放到汽车模型中。在计算机的统一控制下，模拟各种工况，开展各种试验，获取各种测试数据，为改进设计提供有效的参数，为市场宣传提供有力的手段，为检测提供大量的技术资料，从而大大提高产品质量，减少样车和有关的物理试验次数，节约成本和缩短研制周期。3.4产品全生命周期管理(PLM)上述CAx、CEM、VR等系统产生的大量数据不仅与设计、工艺、制造等部门有关，而且与原材料的供应、供应商的配合、车间的生产与装配、销售和服务等系统紧密相关。因此有效地管理与汽车开发制造相关的全部数据是充分发挥CAx、CEM等先进工具的必要保证。也是沟通工程部门和生产制造、经营服务等部门之间信息的必要手段。面对激烈的市场竞争，先进的开发与制造工具仅能提高汽车的水平，真正提高企业的竞争能力还离不开先进的管理手段。EDSPLMSolutions提供的TeamCenter是最现代化的产品全生命周期管理系统。TeamCenter不仅有效地管理CAx、CEM和VR的数据，同时还提供与生产制造、经营服务系统的信息沟通，与办公自动化系统的数据共享，为实现数字化企业提供有力的支持。3.5ERP,SRM,SCM,CRM企业信息化建设中，产品数据管理系统中设计和工艺部门控制着汽车80%的成本。在产品数据得到有效管理的基础上，为了进一步控制生产制造和经营服务中的成本，还需要通过ERP系统优化生产计划，SRM系统提高与供应商的协同开发，SCM系统优化原材料和零配件的供应，CRM系统加强与客户的联系，把握市场的动向，挖掘汽车20%成本的潜力，使得企业始终处于汽车行业的领先地位。ERP、SRM、SCM、CRM和PLM系统的数据集成，保证工程部门和生产经营部门之间数据的共享，从而提高各部门的工作效率，减少差错，降低成本和提前将产品投放市场。3.6办公自动化(OA)行政办工的大量信息大部分都进入到计算机。在没有联网的情况下，数字化的信息尚需要打印出来变成纸的形式，然后通过人工传递，完成整个办公过程。办公自动化系统将目前已有的大量信息通过网络实现快速传递，在统一的计算机网络环境中完成信息的创建、传递、审批、通知、汇总等工作，全面提高办公效率。办公自动化系统和PLM系统的数据交换使得行政部门能够及时了解生产部门的情况，改善后勤支持，促进整个企业的劳动生产率进一步的提高。3.7可视化集成平台(TeamCenterCommunity)图形数据是信息化系统中的重要数据。从市场调研、概念设计、样车制造、批量生产、广告宣传、销售服务等环节都离不开三维的图形数据和二维的工程图纸。信息化系统强调的是在扩展企业的范围内及时地共享数据，快速地传递和响应各类信息，达到缩短新产品投放市场的时间，降低成本，提高质量，改善服务的目的。显然图形信息是所有信息中最为重要的数据。为了保证新产品在开发、设计、制造、销售、服务过程中能够充分利用图形数据，可视化集成平台将PLM系统中的图形数据快速地传递到需要它的地方。图形数据一旦走出工程部门，它将发挥出更大的作用。可视化集成平台为所有具备获取图形信息的用户提供实时的图形会议、快速浏览、图示批注、测量分析、运动仿真、干涉检测、装配分解、维修模拟等功能，进一步提高信息化系统中图形信息的价值，创造更大的经济效益。综上所述，企业信息化工程建设包含了基础环境、产品全生命周期管理、设计工具、生产准备、虚拟现实、生产经营、办公自动化和可视化集成平台等八个组成部分。不同的企业对信息化技术的要求不同，选择的组成部分不同，同一个组成部分的具体内容也不同。因此，为了保证信息化工程建设的成功，除了有正确的总体方法案设计以外，还必须要有正确的实施方法。4、正确的策略信息化工程建设，可以分成三个阶段：1)初级阶段：产品数据和管理数据的数字化。利用CAx实现设计图纸的数字化，利用OA系统实现各种报表和文档的数字化。在初级阶段只是提高各职能部门的单项劳动生产率。2)中级阶段：计算机网络系统与产品全生命周期管理系统。利用PLM技术实现产品数据共享，有效地管理产品数据，进一步发挥CAx的作用，为管理部门提供精确的产品配置明细表。在该阶段的PLM系统只需和ERP、SRM等部分子系统相集成。3)高级阶段：全面实施PLM和ERP、SRM、SCM、CRM技术，为企业各部门提供协同制造环境，开展虚拟防真，实现PLM管理产品全生命周期的目标。从长远角度来看，制造业信息化工程不只是提供一个集成系统，而是提供产品开发、制造、销售、服务等部门信息共享的统一环境。信息化建设绝不是一朝一夕的事情，也不是少量投资的局部工程，而是大投入，大回报的企业基本建设项目。在企业长期发展的意义上讲，信息化建设的重要程度比引进一台设备，一条生产线更为重要。因为在竞争机制下的市场经济，没有随机应变的信息系统，注定不会长胜不衰。信息化作为新生事物来讲，其成功与否完