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制造業(yè)信息化進(jìn)程論文
精品源自中考試題 關(guān)鍵詞: 信息 敏捷制造 網(wǎng)絡(luò)
制造業(yè)信息化進(jìn)程
半個世紀(jì)以來,特別是近三十年來,信息革命已經(jīng)滲透至各個經(jīng)濟(jì)部門,迅速改變著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和整個經(jīng)濟(jì)的面貌。計算機和通信技術(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階段:
功能自動化階段。七十年代電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展為生產(chǎn)領(lǐng)域的自動控制提供了可能,使得以計算機為輔助工具的制造自動化技術(shù)成為可行,由此出現(xiàn)了計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、物料管理計劃(MRP)等自動化系統(tǒng)。
信息集成階段。八十年代針對設(shè)計、加工和管理中存在的自動化孤島問題,實現(xiàn)制造信息的共享和交換,采用計算機采集、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)在知識經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中處于中心地位,企業(yè)意識到除了信息集成這一技術(shù)外,還需要對生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化。如用并行工程(CE)方法, 在產(chǎn)品設(shè)計時考慮下游工作中的可制造性、可裝配性等,重組設(shè)計過程,提高產(chǎn)品開發(fā)能力;用企業(yè)經(jīng)營過程重構(gòu)(BPR),將企業(yè)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為代表的國際互聯(lián)網(wǎng),正以極快的速度在發(fā)展。Internet 在改變信息傳遞方式的同時也改變著企業(yè)組織管理方式,使以滿足全球化市場用戶需求為核心的快速響應(yīng)制造活動成為可能,敏捷制造(AM)、虛擬制造(VM)等新的制造模式應(yīng)運而生。
從制造業(yè)信息化進(jìn)程可看出,隨著信息技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,從知識到應(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代潮流。21世紀(jì),世界制造業(yè)發(fā)展的總趨勢是: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;獨占性技術(shù)決定了產(chǎn)品的價值和價格;聯(lián)合和競爭兩位一體,并超出國界,敏捷性成為制造業(yè)追求的目標(biāo);管理創(chuàng)新對制造業(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
2.1 信息需求
信息革命促使了市場全球化,使現(xiàn)代企業(yè)呈現(xiàn)集團(tuán)化、多元化和動態(tài)聯(lián)盟的發(fā)展趨勢:企業(yè)跨越不同的地域,產(chǎn)品涉及多個領(lǐng)域。這些企業(yè)需要及時了解各地分公司的生產(chǎn)經(jīng)營狀況,同一企業(yè)不同部門、不同地區(qū)的員工之間也需要及時共享大量企業(yè)信息,企業(yè)和用戶之間以及企業(yè)與其合作伙伴之間也存在著大量的信息交流。只有了解企業(yè)信息的需求,才能有效管理組織這些信息,選擇合作伙伴,實現(xiàn)敏捷化制造。企業(yè)信息涉及有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計、計劃、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)雜的語義聯(lián)系,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、企業(yè)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[1] 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)計規(guī)范,用于新產(chǎn)品的加工工藝性和設(shè)計可行性評價,提供各種加工手冊、設(shè)計手冊。
企業(yè)服務(wù)信息包括產(chǎn)品市場信息(產(chǎn)品基本價格、批量價格、價格的有效期和交貨期)、企業(yè)生產(chǎn)能力信息(主要設(shè)備、特殊設(shè)備、大型設(shè)備)、企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)能力信息等。
2.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求
對制造業(yè)企業(yè)來說,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)的需求主要集中在以下幾個方面:
希望上網(wǎng)發(fā)布企業(yè)信息,如企業(yè)介紹、產(chǎn)品介紹等;
能有行業(yè)性的專業(yè)網(wǎng)站提供行業(yè)信息、行業(yè)動態(tài)等;
能在網(wǎng)上了解有關(guān)的政策法規(guī),為企業(yè)活動提供依據(jù);
能在網(wǎng)上跟蹤行業(yè)技術(shù)信息,為企業(yè)開發(fā)適合市場需求的新產(chǎn)品;
與用戶進(jìn)行網(wǎng)上信息的交流,及時反饋用戶意見,組織網(wǎng)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)企業(yè)進(jìn)行網(wǎng)上的信息交流和商務(wù)活動,提高工作效率;
開展網(wǎng)上的商務(wù)活動,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,建立一個虛擬三維產(chǎn)品的“圖書館”,讓各企業(yè)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
3.1 信息化現(xiàn)狀
目前我國在信息高速公路上投入了大量的建設(shè)資金,全國的信息高速公路網(wǎng)絡(luò)已初具規(guī)模。企業(yè)的CAD、CIMS、ERP等方面的信息化建設(shè)也積累了不少經(jīng)驗,但信息化建設(shè)的發(fā)展也出現(xiàn)了不平衡,如:
“信息公路上的車不多”,網(wǎng)上信息量少,內(nèi)容不夠豐富,不能吸引用戶;
上網(wǎng)費用還太高,不能被廣大用戶所接受;
技術(shù)上還較為復(fù)雜,用戶無法自我維護(hù);
網(wǎng)上的電子商務(wù)條件還不成熟,無法進(jìn)行網(wǎng)上交易;
Internet服務(wù)提供者(ISP)和Internet內(nèi)容提供者(ICP)的服務(wù)質(zhì)量還有待改進(jìn);
眾多傳統(tǒng)的傳媒業(yè)正面臨著重新劃分市場的激烈競爭。
必須解決如何利用信息網(wǎng)絡(luò)為廣大用戶,特別是直接創(chuàng)造財富的制造業(yè)企業(yè)提供更多更好的服務(wù)這一問題。
3.2 制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程研究現(xiàn)狀
市場的全球化使得企業(yè)之間的競爭更加激烈,出現(xiàn)了一系列現(xiàn)代生產(chǎn)模式和制造哲理,要求改變企業(yè)現(xiàn)有的組織結(jié)構(gòu),實現(xiàn)多種敏捷組織形式,如項目任務(wù)協(xié)同功能工作小組、虛擬集團(tuán)及多種合作組織機構(gòu),建立起協(xié)同合作為主導(dǎo)的“競爭 � 合作 � 協(xié)同”機制。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,為制造業(yè)中海量信息的處理提供了可能,促進(jìn)了敏捷企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化工程的組建。
國外典型研究有[2~6]:1994年美國能源部提出了“敏捷制造的使能技術(shù)(TEAM)”,TEAM集成產(chǎn)品的設(shè)計和制造,建立了一個“產(chǎn)品實現(xiàn)過程模型”;“全美工廠網(wǎng)絡(luò)(FAN)”建立于1995年,是國家工業(yè)數(shù)據(jù)庫,提供包括生產(chǎn)能力,各種工程服務(wù)項目、產(chǎn)品及其價格和性能數(shù)據(jù)、銷售和用戶服務(wù)專門服務(wù);1995年洛克海德·馬丁航空公司建立“制造系統(tǒng)的敏捷基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)AIMSnet”,利用國際互聯(lián)網(wǎng)支持和管理敏捷企業(yè)的供應(yīng)鏈;美國通用電器研究和開發(fā)部的“計算機輔助制造網(wǎng)絡(luò)(CAMnet)”建立于1996年,它通過Internet網(wǎng)提供多種制造支撐服務(wù),如產(chǎn)品設(shè)計的可制造性、加工過程仿真及產(chǎn)品的試驗等,使得集成企業(yè)的成員能夠快速連接和共享制造信息。這些網(wǎng)絡(luò)主要為大公司的成員和客戶提供服務(wù)。
國內(nèi)的主要研究有:
虛擬異地合作設(shè)計組織[7] 主要強調(diào)在產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)中,獲取設(shè)計知識的異地合作。我國企業(yè)存在一批可以支持產(chǎn)品開發(fā)中設(shè)計知識獲取的資源或潛在資源,要使這些資源以及企業(yè)外資源能以企業(yè)開發(fā)某項產(chǎn)品的行為為中心并和企業(yè)組織在一起,共同為這個項目的完成進(jìn)行設(shè)計知識、特別是新知識的獲取工作。已有一些異地合作設(shè)計組織的新概念和關(guān)鍵技術(shù)研究,在實驗室中有一些局部非常初級的試驗,如上海交通大學(xué)與上飛廠之間進(jìn)行了異地設(shè)計的聯(lián)網(wǎng)試驗;西安交通大學(xué)、清華大學(xué)與上海交通大學(xué)等高校也在策劃異地合作設(shè)計網(wǎng),但這些工作仍屬開始階段。
分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)系統(tǒng)[5],[8] 強調(diào)生產(chǎn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。分散網(wǎng)絡(luò)化是指將動態(tài)的、沒有固定隸屬關(guān)系的和地理上相隔的集團(tuán),利用信息和通訊技術(shù)把它們加以組織起來進(jìn)行生產(chǎn),快速地以合理的成本將產(chǎn)品從設(shè)計轉(zhuǎn)入生產(chǎn)。通過國際互聯(lián)網(wǎng),對產(chǎn)品設(shè)計、工藝、生產(chǎn)和工況信息從一個生產(chǎn)單元傳送到異地的生產(chǎn)單元進(jìn)行測試。上海先進(jìn)制造技術(shù)中心于1998年提供的上海交通大學(xué)的快速原形制造中心的上網(wǎng)服務(wù),同濟(jì)大學(xué)也與香港某些中小型企業(yè)進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)合作制造模具的試驗,但這樣的系統(tǒng)還需要有進(jìn)一步的研究和配套措施。
4 敏捷制造網(wǎng)絡(luò)工程實施建議
利用互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng),構(gòu)建敏捷制造網(wǎng)絡(luò)集成平臺,可建立有關(guān)企業(yè)和高校、研究所、研究中心等結(jié)合成一體的敏捷制造網(wǎng)絡(luò)體系,實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的信息資源共享和設(shè)計制造過程的集成;建立以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的,面向廣大中小型企業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)虛擬服務(wù)中心和培訓(xùn)中心,建立網(wǎng)絡(luò)化制造工程,具體實施包括基于Intranet 的制造環(huán)境內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)化和基于Internet制造業(yè)與外界聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)化,如圖1。
4.1基于Intranet的制造環(huán)境內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)化
實現(xiàn)企業(yè)中工程設(shè)計、管理信息系統(tǒng)等制造過程各子系統(tǒng)的集成,完成企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的
圖1制造業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)工程建議
建設(shè),深化應(yīng)用CAD、CIMS技術(shù),提高企業(yè)在計算機網(wǎng)絡(luò)支持的新型制造模式下的管理水平。
4.2基于Internet網(wǎng)企業(yè)與外界信息交流
通過Internet網(wǎng)可實現(xiàn)企業(yè)與外界的聯(lián)系,其中主要內(nèi)容包括:
敏捷供應(yīng)鏈。把生產(chǎn)商、供應(yīng)商、銷售商等在一條鏈路上的所有環(huán)節(jié)都聯(lián)系起來并進(jìn)行優(yōu)化,使生產(chǎn)資料以最快的速度,通過生產(chǎn)、分銷環(huán)節(jié)變成增值的產(chǎn)品,送到消費者手 [1] [2] 下一頁 精品源自中考試題 精品源自中考試題中。這不僅降低了成本、減少了庫存,而且使資源得到優(yōu)化配置,更重要的是通過信息網(wǎng)絡(luò),介紹企業(yè)及企業(yè)產(chǎn)品,實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)與銷售的有效連接,物流、信息流、資金流的合理流動。
公共數(shù)據(jù)中心。建立公共數(shù)據(jù)中心,即網(wǎng)上的制造資源信息庫,也就是用現(xiàn)代化手段使信息和知識為最大可能多的需求者服務(wù),充分體現(xiàn)其價值。這里的資源包括了企業(yè)富余的生產(chǎn)能力、特種制造手段、CAD/CAE/CAM軟件;標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、圖庫;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)代化的交通網(wǎng)。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,不是所有企業(yè)都能輕易添置的。另外,每個企業(yè)單獨擁有這樣的資源,往往使用效率不高,造成資源的閑置與浪費。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分布式網(wǎng)絡(luò)計算與網(wǎng)絡(luò)安全支持技術(shù),建立基于web客戶機/服務(wù)器分布式計算模式的、支持多個用戶、多個站點的遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。
異地設(shè)計和制造。不受地域限制,由多個異地的企業(yè)組成動態(tài)聯(lián)盟,合作開發(fā)同一產(chǎn)品,從而保證企業(yè)抓住轉(zhuǎn)瞬即逝的市場機遇,贏得競爭。其關(guān)鍵的問題在于分布式產(chǎn)品設(shè)計與制造的過程集成與管理,異構(gòu)、跨平臺的設(shè)計與制造工具。研究內(nèi)容包括:遠(yuǎn)程項目組織與管理;網(wǎng)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)測與控制機理等等。
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,可以用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將培訓(xùn)資源充分調(diào)動起來,組成虛擬的“先進(jìn)制造技術(shù)學(xué)校”,在知識的傳授者與吸收者之間構(gòu)筑“多對多”的通道,打破空間與時間的限制,使更多的勞動者得到培訓(xùn)的機會。這需要首先進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)的課程建設(shè),同時要建立由若干個培訓(xùn)中心聯(lián)網(wǎng)組成的培訓(xùn)網(wǎng),還要制作與網(wǎng)上教學(xué)相匹配的教材及音像資料,建立教與學(xué)進(jìn)行交流的機制和培訓(xùn)網(wǎng)的運行機制,研究培訓(xùn)的評估方法。為了提高培訓(xùn)質(zhì)量,還應(yīng)將虛擬制造技術(shù)的研究與網(wǎng)上培訓(xùn)結(jié)合起來。
5 制造網(wǎng)絡(luò)實現(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、市場等企業(yè)資源有效地集成起來,采用各種類型的合作形式,建立以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的、高素質(zhì)員工系統(tǒng)為核心的敏捷制造企業(yè)運作模式,其關(guān)鍵技術(shù)有:
分布式網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)[9~12]。 Internet 、Intranet、 Web 等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使異地的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸、數(shù)據(jù)訪問成為可能。特別是Web技術(shù)的實現(xiàn),可以提供一種支持成本低、用戶界面友好的網(wǎng)絡(luò)訪問介質(zhì),解決制造過程中用戶訪問困難的問題。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存取、交換技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)按集成分布框架體系存儲數(shù)據(jù)信息,根據(jù)數(shù)據(jù)的地域分布,分別存儲各地的數(shù)據(jù)備份信息,有關(guān)產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計、制造的集成信息存儲在公共數(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)中心對各職能小組的授權(quán)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存取。
CIMS技術(shù)。CIMS工程項目主要包括生產(chǎn)計劃管理、自動化制造系統(tǒng)技術(shù)信息管理、技術(shù)信息管理、工程數(shù)據(jù)庫管理、辦公自動化、決策支持、質(zhì)量保證、庫存管理等應(yīng)用子系統(tǒng)的開發(fā),各應(yīng)用子系統(tǒng)間系統(tǒng)平臺集成、數(shù)據(jù)信息交換是企業(yè)間成功實施動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。
協(xié)同工作技術(shù)。在一定的時間(如產(chǎn)品生命周期中一個階段)、一定的空間(如產(chǎn)品設(shè)計師和制造工程師并行解決問題這一集合形成的空間)內(nèi),利用計算機網(wǎng)絡(luò),小組成員共享知識與信息,避免潛在的不相容性引起的矛盾。同時,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。其主要特征是實現(xiàn)人與計算機交互時間結(jié)合過程中的自動化,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,建立敏捷制造網(wǎng)絡(luò)化工程,加速制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與敏捷化。這不僅對于制造業(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)實意義,而且也能夠在近年內(nèi)達(dá)到開展異地設(shè)計與制造、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)上培訓(xùn)等的預(yù)期目標(biāo),必將推進(jìn)企業(yè)信息化進(jìn)程。
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