用信息技术改造传统制造业

用信息技术改造传统制造业  

黄培

中国是一个制造业的大国，制造业在国民经济中占有重要地位。但是，从计划经济刚刚过渡市场经济的制造业企业，从市场营销、产品开发到企业管理等方面，都显示出明显的不适应，导致近年来企业效益大面积滑坡，甚至倒闭关门。制造业企业如何走出困境？用什么来迎接知识经济和国际化竞争的挑战？答案就是：运用信息技术，构造数字化企业。
　　
什么是数字化企业？
　　
真正的数字化企业，从设计、工艺、制造到管理都应用了信息技术，并实现了各项单元信息技术集成。而且企业与其供应商和用户之间的信息传递也充分利用国际互联网和各种信息技术。
　　
具体来说，数字化企业应用的信息技术主要有：
　　
1．计算机辅助设计（CAD）。完成产品的总体设计、部件设计和零件设计。包括产品的三维造型和二维产品图绘制。
　　
2．计算机辅助工艺规程编制（CAPP）。编制零件的加工工艺流程和装配工艺流程。
　　
3．计算机辅助制造（CAM）。完成复杂零件的数控加工。
　　
4．计算机辅助分析（CAE）。实现对零件的强度计算、运动仿真和干涉检验。
　　
5．制造基础数据生成（BOM）。将设计和工艺信息进行汇总，形成准确的产品结构信息和工艺信息，生成产品生产所需要的基础数据。
　
6．产品数据管理系统（PDM）。对企业各类技术文件进行安全、有效的管理，利用计算机网络实现对产品开发全过程的管理和工程师的协同工作。
　
7．企业资源管理系统（ERP）。实现对生产、采购、销售、人力资源、财务、库存、质量、车间等方面的计算机辅助管理和控制。
　　
目前，不少企业已经应用了CAD、CAM、财务等单元软件，取得了一定的效果，但要使这些信息集成真正发挥威力，必须应用其它相关技术，并将以上技术有效地集成起来，实现信息的共享。
　　
数字化企业的运做流程
　　
数字化企业，是以客户为中心的企业。当企业接到定单之后，由ERP系统进行处理，根据产品结构的信息，确定需要采购的零部件、原材料，制定生产计划。如果是新产品，则需要用CAD软件进行产品设计。
　　
在进行设计时，对于复杂的关键零部件，应将CAD产生的零件三维信息传递给CAE软件，进行强度计算、运动分析、干涉检验等，以保证产品质量和可靠性。
　　
对于常规的零件，需要将CAD产生零件的信息传递给CAPP软件，编制零件的工艺路线，并确定加工零件所需要的工艺装备，如机床、刀具、量具等，以及加工零件所需要的工时、材料等信息。
　　
对于含有复杂曲面的零件，则需要将CAD产生的零件三维信息传递给CAM系统进行数控加工，在实际加工之前，往往还需要在计算机上进行刀具轨迹的模拟。
　　
在产品设计和工艺设计结束后，需要用BOM软件进行产品和工艺信息的汇总，生成ERP系统所需要的产品制造所需要的基础数据，以便今后生产该产品时，能够准确地下达生产计划和采购计划。
　　
由于产品开发是一个复杂的系统工程。为了保证新产品的设计、开发能够按时完成，必须使工程师能够利用计算机网络，协同配合，迅速、准确地完成所分配的工作，提高任务分派、图纸会签的效率，并实现对项目进展情况的实时监控。这就需要用PDM系统。
　　
企业的各种技术文件，在应用了计算机之后，都变成了电子文档，企业必须对这些电子文档进行保密存储，以免被竞争对手获取。这些技术文件是企业进行产品设计的依据，因此，技术人员必须能够很方便地查询和调用。这也是由PDM软件来完成的。
　　
在数字化企业中，CAD、CAPP、CAM、CAE以及各类办公自动化软件在PDM的管理下运行，PDM是企业技术部门的管理平台。
　　
为了保证企业的正常生产，企业必须保持合理的库存。为了保证产品质量，企业还需要进行产品质量和监控和分析。在下达了车间生产计划后，各个车间必须按照自己的设备情况，合理组织生产。企业应保持和维护客户资源，评价客户的信誉，需要对客户信息进行管理。对供应商的信息，也必须进行有效管理。企业进行的一切活动，最终都将变为资金的流动，也就需要经过财务系统的处理。在企业管理过程中，需要生成大量的报表、单据。对企业的设备维护、固定资产的记录和折旧，也需要进行实时管理。这些都是ERP系统要解决的问题。

所有的企业信息，都在产品信息数据库中存储和交换。以下是数字化企业的示意图。
　　
三．制造业企业如何实现数字化、集成化
　　
制造业企业要实现数字化、集成化，需要解决以下难题：
　　
1．CAD/CAPP集成。即CAD软件生成的零件的形状和图号、材料等属性信息要能够传递到CAPP系统。CAPP系统要能够有图形处理功能，生成各类工作图。
　　
2．三维CAD与二维CAD的集成。能够将三维CAD软件生成的实体信息通过投影形成截面图，并转换到二维CAD中，绘制零件的详细设计图。
　　
3．CAD/CAM及CAD/CAE集成。CAM和CAE软件要获取CAD软件产生的三维信息。
　　
4．PDM与CAD、CAPP、CAM、CAE软件的集成。即PDM要能够管理这些软件，对技术人员的工作进行协调、组织，并管理这些软件生成的文件。
　　
5．ERP系统中各个模块的集成。实现对企业资源的合理调配，满足客户的需求。
　　
6．PDM与ERP集成。PDM环境中由BOM软件汇总的产品结构、工艺路线、工时定额、材料定额、工艺装备等信息，应当传递给ERP系统作为基础数据。而在PDM环境中，CAPP需要调用ERP系统的设备等信息。
　　
由于各个企业生产的产品、生产批量、生产模式、遵循的标准很不相同，具有丰富的个性，因此，要解决上述的五个难题，企业应该选择一个能够满足个性化需求的集成化解决方案。包含总体规划、方案设计、相关软件的选型、企业网络的建设、软件的实施、培训与开发等。归根结底，就是要选择一个集成化解决方案供应商。企业需要充分考虑性能价格比、实施周期、实用性、开放性等方面。
　　
企业在实现数字化的进程中，将会有很多的困难。这些困难的克服，需要制造业企业、解决方案供应商、咨询服务机构共同的努力。
　　
四．开目公司的数字化企业解决方案
　　
华工科技股份有限公司是在深圳上市的高科技上市公司。“华工科技”（代号0988）是深市的龙头股。华工科技开目集成技术分公司是我国规模最大的制造业集成软件公司，拥有用户企业1000多家。开目公司200名员工中，有90名开发人员、90名市场营销和技术服务人员，拥有8个营销中心，20多个办事处，形成了完善的产品线和完备的营销和服务体系，是一个哑铃型的高科技企业。
　　
开目公司一直致力于开发国产自主版权的软件，经过多年的开发，已经形成了以开目CAD、开目CAPP、开目PDM、开目BOM、开目ERP为龙头的数字化企业解决方案，还提供开目电气CAD、机械零件设计、钣金CAD等专业软件。开目公司的业务骨干大都具有工程背景，产品开发采用从工程实际中来，到工程实践中去的思路，产品符合工程师的习惯和国家标准，经济实用。开目系列产品曾多次被评为全国优秀推荐软件，开目CAPP是国家863/CIMS目标产品，开目公司提供的数字化企业解决方案已被列入国家火炬计划。
　　
开目公司如何解决制造业企业信息集成的难题，帮助企业实现数字化呢？
　　
1．CAD/CAPP集成。由于开目CAPP建立了与开目CAD相同的图形平台，因此可以实现真正的图文一体。开目CAD软件生成的零件的形状和图号、材料等属性信息能够方便地传递到开目CAPP系统。开目CAPP系统还提供了基于网络的工艺资源库，通过调用工艺资源库中，可以大大提高工艺编制的效率和标准化。
　　
2．三维CAD与二维CAD的集成。通过DWG、DXF、IGES等中性数据文件，开目CAD能够与国内外各种三维CAD集成。
　　
3．CAD/CAM及CAD/CAE集成。开目公司向用户推荐的CAM和CAE软件，可以直接从三维CAD中，提取零件的几何信息，进行后续的计算和处理。
　
4．PDM与CAD、CAPP、CAM、CAE软件的集成。开目PDM能够管理多种软件，浏览这些软件生成的文件，实现图纸的电子会签。真正实现用计算机网络来完成对技术人员工作的协调、组织，实现并行工程。
　　
5．ERP系统中各个模块的集成。开目ERP中的各个模块实现了信息的共享，所有信息只需要录入一此。可以实现对企业资源的合理调配，满足客户的需求。
　　
6．PDM与ERP集成。开目PDM不仅能够与开目ERP集成，还通过数据库接口的方式，实现与国内外许多中ERP系统的集成，按照这些系统的需求写入相应的基础数据。
　　
五．开目数字化企业解决方案的特色
　　
开目公司产品提供的数字化企业解决方案，具有以下突出特色：
　　
1．采用了工具化的开发思路。企业不需要编制程序，只要在开目软件基础上进行配置，就可以满足企业工程实际的要求。特别是BOM系统，一般软件公司采用为用户开发订做的方式，开发效率低，柔性差，只有软件开发商才能维护和升级，而开目BOM系统，只需要修改配置文件，就可以满足企业的个性化需求，实施容易，用户可以自行修改和维护，而且不需要编程。开目CAPP中，同样贯彻了工具化的开发思路。从工艺卡片格式、工艺资源库的建立、工艺规程的类型等，都可以由用户自行配置，十分方便。开目PDM中，各种流程、权限和属性信息，都可以由用户自行定义。因此，开目软件，真正体现了开放性。
　　
2．主要产品均系自主开发，拥有独立版权。目前，我国大部分制造业软件开发商是在国外的CAD平台上进行二次开发。由于平台本身具有一定的封闭性和局限性，因此，这些软件不适合国情，也不符合工程师的思维习惯和国家标准。在后续的CAPP开放方面，也不能实现图文一体。而开目公司由于拥有了自己的独立版权平台，为后续产品的开发提供了良好的基础。使开发道路越走越宽。
　　
3．产品系列齐全。许多软件公司都比较专注于某一种专业软件的开发，因此，各种软件之间的集成和数据转换是一个难题。企业选择的解决方案所包括的产品品牌越多，集成就越复杂。而CAD/CAPP/PDM/ERP的集成是企业实现信息化的主干，在这些领域开目公司都形成了自己的产品。所以为企业实现信息集成打下了良好的基础。
　　
4．真正解决了实现数字化的瓶颈问题。实现数字化最困难的瓶颈问题，就是PDM与ERP集成的问题。在这方面，开目公司通过提供专门的BOM产品，利用配置工具，就可以生成ERP系统所需要的制造BOM信息。很好地解决了瓶颈问题。这是开目集成解决方案的突出优势。
　　
5．具有丰富的实施经验，可以提供及时周到的技术服务。开目公司专门建立了软件的实施队伍，可以帮助企业进行从需求分析、方案设计、软件实施到培训等全面的服务。遍及全国的营销机构，都有专门的工程师为企业提供快速响应服务。
　　
六．开目数字化企业解决方案的典型案例
　　
1、珠海格力电器股份有限公司格力电器股份有限公司是知名的专业生产空调器的上市公司，管理软件采用国外的Baan系统。目前，格力电器的注塑、喷塑、控制器、钣金、总装、管路、预装等八个分厂全部采用了开目CAPP软件进行工艺设计，完成各分厂的加工流程卡、加工工序卡、更改通知单等各种工艺文件。
　　
该企业采用开目BOM作为接口软件，通过计算、筛选、统计和查询数据库等操作，从工艺文件中提取信息，进行材料统计和工时计算，产生工时定额明细表、工时定额汇总表、材料消耗明细表、材料消耗汇总表等报表；提取Baan所需的工序、工时、材料、工装、加工中心、车间等信息，转换成Baan的代码和文件，由Baan读入到系统中；产品信息修改后，也可反馈到Baan系统中。使用开目BOM避免了在Baan系统中手工输入信息，提高了工作效率，保证了信息的准确、快速和完整，为企业CIMS工程提供了可靠的基础数据。
　
2、陕西汽车制造总厂该厂经过多方考察后与开目公司结成全面战略合作伙伴，设计、工艺部门全面使用开目CAD、开目CAPP、开目BOM、开目PDM、Solid Edge等系列集成化软件。开目软件的使用，使该厂技术部门的工作进一步实现了高效、正规，技术数据管理更安全、方便、可靠，技术、生产、销售等部门的数据共享，给企业带来了巨大的经济效益。特别是开目PDM系统的应用，使研究所和工艺处实现了并行工程和团队协作，大大提高了企业的设计效率和质量。开目软件为企业提供的一体化解决方案，使企业从设计、工艺到管理都上了一个全新的台阶。
　　
3、四川电器股份有限公司
　　
该上市公司ERP采用国外的四班系统。97年以来，采用开目CAD进行零部件工程图设计、钣金件设计和电缆束布线设计，采用开目CAPP完成工艺设计。利用开目BOM汇总CAD产生的图纸，生成产品结构树；再以产品结构树为线索，从CAPP的工艺文件和其它数据库文件中搜索出和计算出四班系统所需的工序、工时、材料、工装、加工中心、车间等信息，产生所需的报表，转换成四班系统对应的编码，生成四班系统可直接读取的文件，由四班系统直接读入系统内部，并成功地解决了部份信息的修改和增删问题，使CAD和CAPP等应用软件与MRP-II软件之间的信息流非常顺畅，成功地利用BOM软件生成MRP-II所需要的接口文件，保障MRP-II所需数据的科学、快捷，工作效率大大提高。
　　
4、哈尔滨焊切设备有限公司该公司是一个只有200多人的民营企业，该厂生产的数控焊切设备市场需求旺盛，但企业在实现信息化之前，管理十分混乱，设计水平和效率跟不上市场的需求，成本居高不下，浪费严重。为了根本改变这种局面，企业领导申报了国家863/CIMS的示范工程，采用了开目PDM、开目CAD、开目CAPP等系列软件，和国产的金航联ERP系统，经过半年多实施，已经取得了良好的效果，实现了PDM与ERP的信息集成。在今年7月举行由国家863/CIMS首席专家吴澄院士亲自组织的验收中，该企业被评为最高分。该企业通过实现数字化、信息化，已经取得了明显的经济效益。
　　
七．数字化企业的未来
　　
在数字化企业中，企业的信息流能够及时、准确地传递到相应部门，利用相应的软件进行处理。可以从根本上降低企业的成本，提高市场反映能力。数字化企业拥有了自己的数字神经系统，才真正拥有了参与激烈的市场竞争的入场券。传统的制造业企业，必须通过对信息技术的应用，逐渐演变为数字化企业。实现数字化、集成化，是企业的生存工程。
　　
数字化企业，将逐渐实现以电子商务的形式进行交易，利用供应链管理系统（SCM），实现企业与上、下游企业之间的物流管理。利用客户关系管理系统（CRM），实现企业对客户资源的有效利用与管理等。
　　
数字化企业的核心竞争力，是强大的新产品开发能力和良好的管理机制，企业将逐渐专业化。生产最终产品的企业最终将会只进行产品的设计和装配，而零部件的制造，将通过国际互联网来选择合作伙伴，形成动态企业联盟，进行任务的外包。而零部件供应商，由于生产的专业化和批量的扩大，将大大降低生产成本。企业通过国际互联网可以完成全球采购，所以企业可以大大降低采购成本。通过采用电子商务，企业可以大大降低交易成本。通过采用ERP系统，确定零部件企业在准确的时间和批量供货，可以保证企业最终实现零库存。
　　
数字化企业的概念本身，也是开放和发展的。任何新的技术，只要被实践证明，有利于提高产品的市场反应能力，降低成本，提高效率，都将被数字化企业所采纳。
　　
在“十·五”期间，国家已经将制造业信息化确定为重中之中的推广项目。这表明，逐渐应用信息技术的中国制造业企业，离数字化企业已经不再遥远。