制造業(yè)信息化

淺析制造業(yè)信息化的內(nèi)涵和發(fā)

展

淺析制造業(yè)信息化的內(nèi)涵和發(fā)展

摘要：回顧了制造業(yè)信息化的發(fā)展歷程，體現(xiàn)了

從20世紀中期到21世紀初制造業(yè)信息化的飛速

發(fā)展；闡述了制造業(yè)信息化的主要內(nèi)容，包括在

決策管理平臺上的產(chǎn)品設計、產(chǎn)品制造和銷售服

務這三大功能，并將其分化為產(chǎn)品設計信息化、

產(chǎn)品制造信息化、供銷服務信息化、企業(yè)管理信

息化和信息化支撐系統(tǒng)構建這六大模塊；指出了

制造業(yè)信息化的發(fā)展趨勢，包括有網(wǎng)絡化、虛擬

化、智能化、信息化和集成化，認為這些方向最

終會相互融合，從整體上使得制造業(yè)信息化程度

最優(yōu)。

關鍵詞：制造業(yè)信息化；發(fā)展歷程；發(fā)展趨勢

1引言

在21世紀這個網(wǎng)絡普及的時代，我們感受到

了信息發(fā)展給制造業(yè)帶來的巨大影響。社會信息

化程度的提高進一步縮短了地球的時空，在信息

社會中，人與人的交往變得十分方便，知識傳播

的速度達到一個高峰，距離不再是文化、科技和

知識交流的障礙。同時，信息共享率的提高使得

世界上少有產(chǎn)品的秘密能夠保持較長的時間，尤

其是在商業(yè)領域，新產(chǎn)品獨占市場的周期越來越

短，不斷創(chuàng)新成為推動企業(yè)發(fā)展的力量，這也直

接導致信息交流和復制變得十分方便和容易，因

此，如何對紛繁復雜的信息進行篩選和提取，是

推進制造業(yè)領域不斷提升的重要力量。

信息技術也是一門飛速發(fā)展的新興技術，正向

世界的各個領域滲透，也在向傳統(tǒng)制造業(yè)領域發(fā)

起沖擊，隨著制造業(yè)中信息技術含量的不斷提

升，誕生了制造業(yè)信息化這一新名詞，用于將現(xiàn)

代信息技術及其相關的自動化技術、現(xiàn)代管理方

法等與制造技術相結合，提高企業(yè)新產(chǎn)品創(chuàng)新開

發(fā)能力和快速響應市場能力,實現(xiàn)企業(yè)各種資源

的優(yōu)化配置和各類活動的最優(yōu)運行,最終提高企

業(yè)核心競爭力。因此，同時處在信息化時代和制

造大國的當代大學生，有責任更有信心應用信息

化手段來提升我國的制造業(yè)水平。

2制造業(yè)信息化的發(fā)展歷程

20世紀50年代初，美國MIT公司研制出世

界上第一臺用APT語言編程的數(shù)控銑床。APT

語言系統(tǒng)由APT1、APT2發(fā)展到可解決三維編

程的APT-Ⅲ系統(tǒng)后，宇航協(xié)會對APTⅢ繼續(xù)改

進，成立了APT長期規(guī)劃組織(APTIRP)，由伊

利諾斯理工學院研究所負責，1970年發(fā)表了

APTⅡ初步方案，80年代進一步發(fā)展為APT／

SS系統(tǒng)，具有定義相加工復雜雕塑曲面的功能。

APT語言系統(tǒng)是世界上發(fā)展最早的編程語言，

其語言詞匯豐富，定義的幾何類型多，加工的功

能齊全并配有l(wèi)000多個后置處理程序，在各國

得到廣泛的應用。

1964年，美國通用公司推出世界上第一個機

械CAD系統(tǒng)（DAC-1），隨后，IBM和

LOCKHEED公司又聯(lián)合開發(fā)了著名的

CAD/CAM系統(tǒng)——CADAM，形成了計算機技

術在制造業(yè)中的應用雛形，為后期計算機技術和

制造領域的結合打下了扎實的基礎，是信息化進

程中的重要事件。

20世紀70年代至80年代中期，大量專用和

通用CAD系統(tǒng)的相繼問世，不僅推動了二維繪

圖技術的實用和普及，也帶動了三維CAD技術

的發(fā)展，同時將應用范圍從單一零件設計拓寬到

裝配、有限元分析、機構分析、工藝規(guī)劃、數(shù)控

編程等多個應用場合，對零件的整體性能和內(nèi)部

結構都有了深入的認識，提高了產(chǎn)品的合格率，

保證了零件的加工精度要求。

20世紀80年代，隨著計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，

企業(yè)開始通過計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)跨部門的計算機

應用，其范圍也從產(chǎn)品設計部門基于網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)

庫的CAD向CAPP、CAE、CAM等領域擴展。

同時，生產(chǎn)管理部門也開始了MRPII的應用，

使生產(chǎn)及工藝技術水平和效益有了進一步的提

高。同時，為適應生產(chǎn)規(guī)模從大批量到中小批量

的變化,這一時期出現(xiàn)了柔性制造的思想,而且柔

性制造系統(tǒng)(FMS)得到了蓬勃發(fā)展。FMS的應

用推動了信息技術從點到線的發(fā)展。，也帶動了

其他相關信息技術的協(xié)同發(fā)展，提高了信息技術

在制造業(yè)中的應用深度。

20世紀90年代以來，面向21世紀的先進制

造技術（AMT）受到重點研究，一些新的制造

思想、哲和方法不斷涌現(xiàn)，如敏捷制造（AM）、

并行工程（CE）、產(chǎn)品全生命周期管理（PLM）、

虛擬制造（VM）、電子商務（EC）、供應鏈管理

（SCM）、客戶關系管理（CRM）等。它是集機

械工程技術、電子技術、自動化技術、信息技術

等多種技術為一體所產(chǎn)生的技術、設備和系統(tǒng)的

總稱。包括：計算機輔助設計、計算機輔助制造、

集成制造系統(tǒng)等。AMT是制造業(yè)企業(yè)取得競爭

優(yōu)勢的必要條件之一，但并非充分條件，其優(yōu)勢

還有賴于能充分發(fā)揮技術威力的組織管理，有賴

于技術、管理和人力資源的有機協(xié)調(diào)和融合先進

制造技術。其中，信息技術在AMT的成功實施

中發(fā)揮著不可替代的重要作用，在各項技術的綜

合應用中扮演著橋梁作用。

3制造業(yè)信息化的內(nèi)容和技術

3.1制造業(yè)信息化的內(nèi)容

制造業(yè)信息化是將信息技術融于制造領域中

的方方面面，從而實現(xiàn)整個制造系統(tǒng)的全局最

優(yōu)，既發(fā)揮出制造技術的整體效益，也體現(xiàn)出信

息技術所發(fā)揮出的巨大優(yōu)勢。

制造企業(yè)的整體運行包括三大主體功能，即產(chǎn)

品設計、產(chǎn)品制造和供銷服務，基于這些技術，

還需要一個統(tǒng)一的平臺來進行管理——決策管

理功能，這四大功能貫穿于企業(yè)發(fā)展的方方面

面，為企業(yè)各項工作的良好持久運營提供了堅實

的保障。

基于這四個功能體系，我們可以知道企業(yè)信

息化所包含的內(nèi)容劃分為：產(chǎn)品設計信息化、產(chǎn)

品制造信息化、供銷服務信息化、企業(yè)管理信息

化和信息化支撐系統(tǒng)構建。

在產(chǎn)品設計方面，結合計算機技術來提高產(chǎn)

品的設計精度和效率，從而在源頭上保證了產(chǎn)品

的質(zhì)量，為后續(xù)工作的順利展開打下了扎實的基

礎，這部分信息化技術包括CAD、CAE、CAPP、

CAM(狹義)、PDM、DFX工具以及計算機輔助

創(chuàng)新設計(CAI)等，在制造業(yè)領域發(fā)展相當成熟。

在產(chǎn)品制造方面，結合數(shù)字化設備，包括數(shù)控機

床、加工中心等，來提高產(chǎn)品制造過程中的自動

化水平，提升產(chǎn)品的制造精度和效率，保證了上

下工序的順利銜接，有助于提高企業(yè)的生產(chǎn)效

率，從而保證了產(chǎn)品供應鏈的良性發(fā)展，提升了

制造企業(yè)的信譽。

在供銷服務方面，結合信息技術和現(xiàn)代管理方

法，提高企業(yè)的銷售能力和服務質(zhì)量，提高企業(yè)

的銷售額，促進企業(yè)的盈利增長，這方面的信息

化技術包括CRM、SCM、EC等，它是企業(yè)的

有效性管理，表現(xiàn)了企業(yè)在戰(zhàn)略和戰(zhàn)術上對企業(yè)

整個作業(yè)流程的優(yōu)化。整合并優(yōu)化了供應商、制

造商、零售商的業(yè)務效率，使商品以正確的數(shù)量、

正確的品質(zhì)、在正確的地點、以正確的時間、最

佳的成本進行生產(chǎn)和銷售。

在企業(yè)管理方面，基于企業(yè)管理平臺，對企業(yè)

各項活動進行統(tǒng)一管理和調(diào)控，提高產(chǎn)品在各項

工作中的加工質(zhì)量，實現(xiàn)整體的高效、協(xié)調(diào)化運

轉(zhuǎn)，這方面的信息技術包括ERP方法在企業(yè)管

理的應用，它是通過反饋的物流和反饋的信息

流、資金流，把客戶需要和企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)經(jīng)營

活動以及供應商的資源整合在一起，體現(xiàn)完全按

用戶需要進行經(jīng)營管理的一種全新的管理方法。

在信息化支撐系統(tǒng)構建方面，各方面的信息化

都需要物理平臺和技術體系的支撐。通過這些支

撐技術,才能實現(xiàn)各類信息化功能,并將各種信

息、工具、過程甚至企業(yè)集成在一起,從而實現(xiàn)

整個企業(yè)的、區(qū)域的乃至全球的數(shù)字化企業(yè)。這

部分內(nèi)容主要包括企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡平臺的建設以

及與Internet的接入,支撐技術有硬件技術、軟

件技術、網(wǎng)絡技術、信息安全技術、信息標準化

技術、數(shù)據(jù)庫技術等，其中的硬件技術和軟件技

術在支撐體系中占據(jù)著非常重要的基礎性作用，

為各方面技術的發(fā)揮提供良好的環(huán)境保障。

3.2制造業(yè)信息化的技術

制造業(yè)信息化技術主要包括面向產(chǎn)品制造

的CAD、CAE、CAM綜合技術，面向資源管理

中的ERP技術以及支持這些技術實現(xiàn)的硬件、

軟件平臺。

CAD技術主要包括交互技術、圖形變換技術、

曲面造型和實體造型技術等，它是指利用計算機

及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。在設

計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計

算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設計信

息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放

在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設

計人員通常用草圖開始設計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D

的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動

產(chǎn)生的設計結果，可以快速作出圖形，使設計人

員及時對設計作出判斷和修改；利用計算機可以

進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等

有關的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAE是用計算機輔

助求解復雜工程和產(chǎn)品結構強度、剛度、屈曲穩(wěn)

定性、動CAE力響應、熱傳導、三維多體接觸、

彈塑性等力學性能的分析計算以及結構性能的

優(yōu)化設計等問題的一種近似數(shù)值分析方法。應用

CAE軟件對工程或產(chǎn)品進行性能分析和模擬

時，一般要經(jīng)歷以下三個過程，包括前處理：對

工程或產(chǎn)品進行建模，建立合理的有限元分析模

型。有限元分析：對有限元模型進行單元特性分

析、有限元單元組裝、有限元系統(tǒng)求解和有限元

結果生成。后處理：根據(jù)工程或產(chǎn)品模型與設計

要求，對有限元分析結果進行用戶所要求的加

工、檢查，并以圖形方式提供給用戶，輔助用戶

判定計算結果與設計方案的合理性。CAM是利

用計算機來進行生產(chǎn)設備管理控制和操作的過

程。它輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，

輸出信息是刀具加工時的運動軌跡(刀位文件)和

數(shù)控程序。它的核心是計算機數(shù)值控制，是將計

算機應用于制造生產(chǎn)過程的過程或系統(tǒng)。結合三

者各自的特點，來實現(xiàn)零件從設計到制造的全過

程，提高了產(chǎn)品的加工精度，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

4制造業(yè)信息化的發(fā)展趨勢

基于21世紀不斷擴展的信息技術，制造業(yè)

信息化的發(fā)展會朝著網(wǎng)絡化、虛擬化、智能化、

信息化和集成化前進，而且這些方向最終也會相

互融合，彼此促進，從整體上優(yōu)化制造業(yè)的信息

化水平。

5結束語

在制造業(yè)全球普及的信息化時代，融合制造業(yè)

和信息技術將成為21世紀制造業(yè)發(fā)展的主旋

律。我們相信，在充分利用CAD、CAE、CAM

一體化技術，面向資源管理中的ERP技術以及

支持這些技術實現(xiàn)的硬件、軟件平臺的條件下，

現(xiàn)代制造業(yè)朝著網(wǎng)絡化、虛擬化、智能化、信息

化和集成化方向發(fā)展，將會是大勢所趨。

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