分析制造業(yè)信息化進(jìn)程

分析制造業(yè)信息化進(jìn)程

半個(gè)世紀(jì)以來,特別是近三十年來,信息革命已經(jīng)滲透至各個(gè)經(jīng)濟(jì)部門,迅速改變著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和整個(gè)經(jīng)濟(jì)的面貌。計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展極大地拓展了制造業(yè)的廣度和深度,產(chǎn)生了一批新的制造哲理和制造技術(shù),使制造業(yè)正發(fā)生著質(zhì)的飛躍?？v觀制造業(yè)信息化進(jìn)程,可將其分為以下幾個(gè)階段:

功能自動(dòng)化階段。七十年代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為生產(chǎn)領(lǐng)域的自動(dòng)控制提供了可能,使得以計(jì)算機(jī)為輔助工具的制造自動(dòng)化技術(shù)成為可行,由此出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、物料管理計(jì)劃(MRP)等自動(dòng)化系統(tǒng)。

信息集成階段。八十年代針對(duì)設(shè)計(jì)、加工和管理中存在的自動(dòng)化孤島問題,實(shí)現(xiàn)制造信息的共享和交換,采用計(jì)算機(jī)采集、傳遞、加工處理信息,形成了一系列信息集成系統(tǒng),如CAD/CAPP/CAM、CAD/MRPⅡ、CAPP/MRPⅡ,CIMS。

過程優(yōu)化階段。九十年代信息和通信技術(shù)在知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中處于中心地位,意識(shí)到除了信息集成這一技術(shù)外,還需要對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化。如用并行工程(CE)方法,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)考慮下游工作中的可制造性、可裝配性等,重組設(shè)計(jì)過程,提高產(chǎn)品開發(fā)能力;用經(jīng)營(yíng)過程重構(gòu)(BPR),將結(jié)構(gòu)調(diào)整成適應(yīng)全球制造的新模式。

敏捷化階段。九五年以后,以Internet為代表的國(guó)際互聯(lián),正以極快的速度在發(fā)展。Internet在改變信息傳遞方式的同時(shí)也改變著組織管理方式,使以滿足全球化市場(chǎng)用戶需求為核心的快速響應(yīng)制造活動(dòng)成為可能,敏捷制造(AM)、虛擬制造(VM)等新的制造模式應(yīng)運(yùn)而生。

從制造業(yè)信息化進(jìn)程可看出,隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,從知識(shí)到應(yīng)用之間的間隔越來越短,未來的制造業(yè)在某種意義上將成為一種信息產(chǎn)業(yè),信息將成為制造業(yè)的決定因素,用信息技術(shù)促進(jìn)未來制造的改造已成為時(shí)代潮流。21世紀(jì),世界制造業(yè)發(fā)展的總趨勢(shì)是:信息技術(shù)在促進(jìn)制造業(yè)發(fā)展過程中的作用仍然是第一位;獨(dú)占性技術(shù)決定了產(chǎn)品的價(jià)值和價(jià)格;聯(lián)合和競(jìng)爭(zhēng)兩位一體,并超出國(guó)界,敏捷性成為制造業(yè)追求的目標(biāo);管理創(chuàng)新對(duì)制造業(yè)發(fā)展的作用日益突出。制造技術(shù)繼續(xù)圍繞信息化、智能化、精密化、集成化和綠色化方向發(fā)展。

2敏捷制造信息化需求

信息需求

信息革命促使了市場(chǎng)全球化,使現(xiàn)代呈現(xiàn)集團(tuán)化、多元化和動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的發(fā)展趨勢(shì):跨越不同的地域,產(chǎn)品涉及多個(gè)領(lǐng)域。這些需要及時(shí)了解各地分公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況,同一不同部門、不同地區(qū)的員工之間也需要及時(shí)共享大量信息,和用戶之間以及與其合作伙伴之間也存在著大量的信息交流。只有了解信息的需求,才能有效管理組織這些信息,選擇合作伙伴,實(shí)現(xiàn)敏捷化制造。信息涉及有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、計(jì)劃、生產(chǎn)資源、組織等類型的數(shù)據(jù),不僅數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且數(shù)據(jù)間存在復(fù)雜的語義,數(shù)據(jù)載體也是多介質(zhì)的。

制造業(yè)中信息按其需求可分為兩部分:產(chǎn)品制造信息、服務(wù)信息。其中產(chǎn)品制造信息包括產(chǎn)品信息和工藝信息。

產(chǎn)品信息包括與產(chǎn)品制造有關(guān)的所有信息,如產(chǎn)品幾何拓?fù)湫畔?3D實(shí)體模型、2D圖紙以及VRML格式圖片等)、加工要求信息、組成產(chǎn)品零件的材料和熱處理信息、裝配要求信息、產(chǎn)品檢驗(yàn)信息、產(chǎn)品功能信息、產(chǎn)品制造成本和制造周期等信息。

工藝信息包括產(chǎn)品制造過程中的各種加工方法及其應(yīng)用范圍、設(shè)計(jì)規(guī)范,用于新產(chǎn)品的加工工藝性和設(shè)計(jì)可行性評(píng)價(jià),提供各種加工手冊(cè)、設(shè)計(jì)手冊(cè)。

服務(wù)信息包括產(chǎn)品市場(chǎng)信息(產(chǎn)品基本價(jià)格、批量?jī)r(jià)格、價(jià)格的有效期和交貨期)、生產(chǎn)能力信息(主要設(shè)備、特殊設(shè)備、大型設(shè)備)、產(chǎn)品開發(fā)能力信息等。

絡(luò)服務(wù)需求

對(duì)制造業(yè)來說,絡(luò)應(yīng)用服務(wù)的需求主要集中在以下幾個(gè)方面:

希望上發(fā)布信息,如介紹、產(chǎn)品介紹等;

能有行業(yè)性的專業(yè)站提供行業(yè)信息、行業(yè)動(dòng)態(tài)等;

能在上了解有關(guān)的政策法規(guī),為活動(dòng)提供依據(jù)

能在上跟蹤行業(yè)技術(shù)信息,為開發(fā)適合市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品;

與用戶進(jìn)行上信息的交流,及時(shí)反饋用戶意見,組織上用戶的培訓(xùn)與產(chǎn)品使用問題的解決等;

與協(xié)作生產(chǎn)進(jìn)行上的信息交流和商務(wù)活動(dòng),提高工作效率;

開展上的商務(wù)活動(dòng),如產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品的虛擬展示等;

數(shù)字化產(chǎn)品模型共享,建立一個(gè)虛擬三維產(chǎn)品的“圖書館”,讓各分享,減少巨大的重復(fù)性CAD造型工作。

制造業(yè)信息化建設(shè)和研究現(xiàn)狀

信息化現(xiàn)狀

目前我國(guó)在信息高速公路上投入了大量的建設(shè)資金,全國(guó)的信息高速件、圖庫(kù);各種人才信息;技術(shù)信息和產(chǎn)品信息。

遠(yuǎn)程服務(wù)體系。遠(yuǎn)程服務(wù)是在資源的需求者和提供者之間架設(shè)起現(xiàn)代化的交通。特別是象快速成型(RP)等先進(jìn)制造技術(shù)與裝備,這些技術(shù)往往比較復(fù)雜,而且這些設(shè)備往往比較昂貴,不是所有都能輕易添置的。另外,每個(gè)單獨(dú)擁有這樣的資源,往往使用效率不高,造成資源的閑置與浪費(fèi)。建立遠(yuǎn)程服務(wù)體系就可以使上述問題得到較圓滿的解決。建立這樣的體系,首先要有掌握某項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)和擁有必要設(shè)備資源的“服務(wù)中心”,然后要研究Internet/web分布式絡(luò)計(jì)算與絡(luò)安全支持技術(shù),建立基于web客戶機(jī)/服務(wù)器分布式計(jì)算模式的、支持多個(gè)用戶、多個(gè)站點(diǎn)的遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。

異地設(shè)計(jì)和制造。不受地域限制,由多個(gè)異地的組成動(dòng)態(tài)聯(lián)盟,合作開發(fā)同一產(chǎn)品,從而保證抓住轉(zhuǎn)瞬即逝的市場(chǎng)機(jī)遇,贏得競(jìng)爭(zhēng)。其關(guān)鍵的問題在于分布式產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的過程集成與管理,異構(gòu)、跨平臺(tái)的設(shè)計(jì)與制造工具。研究?jī)?nèi)容包括:遠(yuǎn)程項(xiàng)目組織與管理;絡(luò)安全性;數(shù)據(jù)交換格式;遠(yuǎn)程信息維護(hù);遠(yuǎn)距監(jiān)測(cè)與控制機(jī)理等等。

虛擬學(xué)校。信息日新月異的變化使繼續(xù)教育顯得尤為重要,可以用絡(luò)技術(shù)將培訓(xùn)資源充分調(diào)動(dòng)起來,組成虛擬的“先進(jìn)制造技術(shù)學(xué)校”,在知識(shí)的傳授者與吸收者之間構(gòu)筑“多對(duì)多”的通道,打破空間與時(shí)間的限制,使更多的勞動(dòng)者得到培訓(xùn)的機(jī)會(huì)。這需要首先進(jìn)行上教學(xué)的課程建設(shè),同時(shí)要建立由若干個(gè)培訓(xùn)中心聯(lián)組成的培訓(xùn),還要制作與上教學(xué)相匹配的教材及音像資料,建立教與學(xué)進(jìn)行交流的機(jī)制和培訓(xùn)的運(yùn)行機(jī)制,研究培訓(xùn)的評(píng)估方法。為了提高培訓(xùn)質(zhì)量,還應(yīng)將虛擬制造技術(shù)的研究與上培訓(xùn)結(jié)合起來。

5制造絡(luò)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

在信息技術(shù)的條件下,將分布于世界各地的產(chǎn)品、設(shè)備、人員、資金、市場(chǎng)等資源有效地集成起來,采用各種類型的合作形式,建立以絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的、高素質(zhì)員工系統(tǒng)為核心的敏捷制造運(yùn)作模式,其關(guān)鍵技術(shù)有:

分布式絡(luò)通訊技術(shù)[9~12]。Internet、Intranet、Web等絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使異地的絡(luò)信息傳輸、數(shù)據(jù)訪問成為可能。特別是Web技術(shù)的實(shí)現(xiàn),可以提供一種支持成本低、用戶界面友好的絡(luò)訪問介質(zhì),解決制造過程中用戶訪問困難的問題。

絡(luò)數(shù)據(jù)存取、交換技術(shù)。絡(luò)按集成分布框架體系存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息,根據(jù)數(shù)據(jù)的地域分布,分別存儲(chǔ)各地的數(shù)據(jù)備份信息,有關(guān)產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造的集成信息存儲(chǔ)在公共數(shù)據(jù)中心中,由數(shù)據(jù)中心協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理,通過數(shù)據(jù)中心對(duì)各職能小組的授權(quán)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存取。

CIMS技術(shù)。CIMS工程項(xiàng)目主要包括生產(chǎn)計(jì)劃管理、自動(dòng)化制造系統(tǒng)技術(shù)信息管理、技術(shù)信息管理、工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理、辦公自動(dòng)化、決策支持、質(zhì)量保證、庫(kù)存管理等應(yīng)用子系統(tǒng)的開發(fā),各應(yīng)用子系統(tǒng)間系統(tǒng)平臺(tái)集成、數(shù)據(jù)信息交換是間成功實(shí)施動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。

協(xié)同工作技術(shù)。在一定的時(shí)間(如產(chǎn)品生命周期中一個(gè)階段)、一定的空間(如產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和制造工程師并行解決問題這一集合形成的空間)內(nèi),利用計(jì)算機(jī)絡(luò),小組成員共享知識(shí)與信息,避免潛在的不相容性引起的矛盾。同時(shí),在并行產(chǎn)品開發(fā)過程中,多功能小組之間,多功能小組各專家之間由于各自的目的、背景和領(lǐng)域知識(shí)水平的差異必將導(dǎo)致沖突的產(chǎn)生,因此需要通過協(xié)同工作,解決各方的矛盾、沖突,最終達(dá)到一致解。

工作流管理。其主要特征是實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)交互時(shí)間結(jié)合過程中的自動(dòng)化,主要涉及的內(nèi)容是工作任務(wù)的整體處理過程、工作組成員間依據(jù)一組已定義的規(guī)則及已制定的共同目標(biāo)所交換的文本文件、各種多媒體信息或任務(wù),工作流管理系統(tǒng)是一個(gè)用于分布式環(huán)境中工作任務(wù)進(jìn)程間的協(xié)調(diào)或協(xié)作式處理軟件系統(tǒng)。

6總結(jié)

打破小單位和行業(yè)的局限,在政府的統(tǒng)一規(guī)劃與組織下,實(shí)行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,深入開發(fā),廣泛利用信息資源,建立敏捷制造絡(luò)化工程,加速制造業(yè)數(shù)字化、絡(luò)化與敏捷化。這不僅對(duì)于制造業(yè)本身的改造,地區(qū)信息港的建設(shè),有十分重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義,而且也能夠在近年內(nèi)達(dá)到開展異地設(shè)計(jì)與制造、絡(luò)服務(wù)、上數(shù)據(jù)共享和上培訓(xùn)等的預(yù)期目標(biāo),必將推進(jìn)信息化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

姜萬生等,敏捷制造中面向?qū)ο蟮漠a(chǎn)品信息建模技術(shù),機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化,1999,21(2):14~15

RickDove,敏捷(上),中國(guó)機(jī)械工程,1996,7(3):22~27

RickDove,敏捷(下),中國(guó)機(jī)械工程,1996,7(4):23~26

曾國(guó)屏,靈捷制造,山東教育出版社,1996

李榮彬等,分散絡(luò)化制造�香港制造業(yè)再發(fā)展的模式,機(jī)械工程學(xué)報(bào),1998,34(6):102~107

HenryLau,TheNewRoleofIntranet/InternetTechnologyforManufacturing,EngineeringwithComputers(1998)14:150-155

謝友柏,分布式設(shè)計(jì)知識(shí)資源的建設(shè)和運(yùn)用,中國(guó)機(jī)械工程,1998,9(2):16~18

張曙等,可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)模式�分散絡(luò)化生產(chǎn)系統(tǒng),中國(guó)機(jī)械工程,1998,9(2):68~71

,Enterprise-wi