信息技术在制造业中的应用

信息技术在制造业中的应用
引言
信息技术标准化是由信息技术与标准化交叉而成的一门综合性新技术领域，它是标准化在信息技术领域渗透和延伸的结果，是推广普及信息活动及信息技术的前提，也是信息化建设与发展的重要基础工作。

研究制造业信息技术应用标准体系，可以为政府宏观指导信息化建设提供可靠的技术依据和原则；有利于促使制造业信息技术标准的完善及发展，使我国与制造业信息技术相关的各级政府部门、企业有一个科学严谨、合理完善的标准体系可循，共同促使我国信息技术的发展；有利于认清我国标准与国际标准的差距，为我国信息技术标准的研究和发展指明方向及目标；有利于各企业根据自己的实际情况，选择合适的标准，避免出现标准过低或者过高的现象，以达到最佳效益点，使企业、信息系统服务商彼此清楚地了解、掌握和运用所需标准，为信息化工程的顺利实施提供有利的技术支撑，最终实现各应用信息系统之间的互连、互通、互操作和资源共享。

建立健全与国际接轨的制造业信息技术标准体系是进一步推动我国信息技术发展的具体措施，对充分发挥标准对推进信息技术建设与发展的引导和规范作用具有非常重要的意义。

制造业信息化是当今世界制造业发展的大趋势，信息技术在制造业领域推广应用为制造业发展带来新的活力。

一、信息技术在制造学科的发展历程
信息技术用于制造领域是从20世纪40年代后期，美国的飞机制造企业
试图用计算机控制机床来解决具有复杂型面的直升机旋翼零件的加工开始；1952年MIT推出第一台三坐标数控铣床样机，美国一些机床厂从 1954 年起
陆续推出了一批大型专用数控机床，用于加工飞机蒙皮壁板和异型梁架，提
高了加工质量和生产率，开信息技术成功用于制造业之先河。

为了解决烦琐的数控机床加工程序的编制和校核难题，同一时期，MIT 开发出第一代基于英语的自动编程工具系统（APT）。

20世纪70年代起，数
控编程逐渐融入CAM(计算机辅助制造)中，目前的CAM商品软件中，一般都
具有用户通过人机交互进行自动编程和校核的能力。

20世纪50年代后期，诞生了计算机同时控制加工运动、自动换刀和自
动换工位的加工中心。

60 年代推出第一代5轴数控加工中心，随着计算机的小型化，专用数控装置逐步转向 CNC，以及用同一台后台计算机控制多台NC或CNC的 DNC 系统。

在工艺规划领域提出了基于成组工艺的10 位工件分类编码方法。

同一时期又诞生了可编程的自动作业装置:工业机器人，并在此后几十年中在制造业得到广泛应用，显著提高了制造业中的弧焊、点焊、喷漆、涂胶、搬运、码垛、装配等作业的质量和效率。

我国己制定信息技术类国家标准596项，采用国际标准的比例达80右，这些标准的制定与实施为我国信息产业的发展起到了重要的推动作用。

经过几十年的努力，我国的信息技术标准化工作虽然已取得了长足的进步，但与国外相比，无论是标准需求还是标准制定，都存在着较大差距。

主要表现在：标准制定相对滞后；缺乏具有自主知识产权的国际标准；企业参与性差；标准应用性不强。

因此，标准体系建设在现阶段仍然是我国标准化工作的一项重要内容，目前标准体系的建设工作已经不仅仅局限在国家、行业层次，各专业、地方乃至企业都在积极开展本领域内标准体系的建设工作。

二、先进制造技术发展中的关键技术
先进制造技术的发展离不开信息技术的应用，先进制造技术中信息技术的应用有以下几个方面：
2.1并行工程(CE)
并行工程(CE)是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。

在传统的串行开发过程中，设计中的问题或不足，要分别在加工、装配或售后服务中才能被发现，然后再修改设计，改进加工、装配或售后服务(包括维修服务)。

而并行工程就是将设计、工艺和制造结合在一起，利用计算机互联网并行作业，大大缩短生产周期。

2.2快速成型技术(RPM)
快速成型技术(RPM)是集CAD/CAM技术、激光加工技术、数控技术和新材料等技术领域的最新成果于一体的零件原型制造技术。

它不同于传统的用材料去除方式制造零件的方法，而是用材料一层一层积累的方式构造零件模型。

它利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型，并且可以
方便地修改CAD模型后重新制造产品原型。

由于该技术不像传统的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造时间减少为几天、几小时，大大缩短了产品开发周期，减少了开发成本。

随着计算机技术的决速发展和三维CAD软件应用的不断推广，越来越多的产品基于三维CAD设计开发，使得快速成型技术的广泛应用成为可能。

快速成形技术已广泛应用于宇航、航空、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型(雕刻)、建筑模型、机械行业等领域。

2.3虚拟制造技术(VMT)
虚拟制造技术(VMT)以计算机支持的建模、仿真技术为前提，对设计、加工制造、装配等全过程进行统一建模，在产品设计阶段，实时并行模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测出产品的性能、产品的制造技术、产品的可制造性与可装配性，从而更有效地、更经济地灵活组织生产，使工厂和车间的设计布局更合理、有效，以达到产品开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最高化。

虚拟制造技术填补了CAD/ CAM技术与生产全过程、企业管理之间的技术缺口，把产品的工艺设计、作业计划、生产调度、制造过程、库存管理、成本核算、零部件采购等企业生产经营活动在产品投入之前就在计算机上加以显示和评价，使设计人员和工程技术人员在产品真实制造之前，通过计算机虚拟产品来预见可能发生的问题和后果。

虚拟制造系统的关键是建模，即将现实环境下的物理系统映射为计算机环境下的虚拟系统。

虚拟制造系统生产的产品是虚拟产品，但具有真实产品所具有的一切特征。

2.4智能制造(IM)
智能制造(IM)是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。

其具体表现为：智能设计、智能加工、机器人操作、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能装配、智能测量与诊断等。

它强调通过“智能设备”和“自治控制”来构造新一代的智能制造系统模式。

智能制造系统具有自律能力、自组织能力、自学习与自我优化能力、自修复能力，因而适应性极强，而且由于采用VR技术，人机界面更加友好。

因此，智能制造技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本，
提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水准，具有重要意义。

三、制造业信息技术应用标准体系的构建
1.信息技术标准体系
信息技术标准化是指为使信息化获得最佳社会秩序对信息化过程中实际的
或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。

即对信息的收集、储存、加工、传递、利用、管理等信息活动及信息技术制定、发布及实施各种信息技术标准，达到各种所需要的统一局面，以获得最佳经济和社会效益。

有关信息技术标准体系，主要包括建立并完善信息技术标准体系，编制信息技术标准体系表，研究各种信息技术标准之间的协调问题。

目前信息技术标准体系的结构尚处于研究阶段。

2.机械制造业信息技术应用标准体系的构建
在广泛调研大中型机械制造企业在实施信息化工程项目的过程中所遇到的
信息技术标准化问题的基础上，对机械制造业信息技术标准化问题进行归纳总结，作为构建机械制造业信息技术应用标准体系的依据；全面收集信息技术的国际标准和国家标准，结合我国国情和机械制造企业的实际情况，构建机械制造业信息技术应用标准体系结构；深入研究标准体系结构里的各项信息技术标准，建立各项标准间的联系；根据建立的信息技术应用标准体系结构和信息技术应用标准间的联系，构建系统、全面、完整、合理、能够指导企业进行信息化工程建设的可操作性强的机械制造业信息技术应用标准体系。

图1为初步构建的机械制造业信息技术应用标准体系结构图，虚框表示可添加内容。

三、中小机械制造企业信息应用现状
随着机械行业的不断壮大，仅凭管理者的个人能力来管理企业，显然不能适应现代企业的运作要求，借助先进的管理系统提升管理水平就成了必然选择。

所以，越来越多的企业都建立了自己的信息系统，包括有财务系统、OA、CAD及进销存系统等等，特别是中小机械制造企业在受到其上下游及同行大型企业的影响下，也在逐步部署自己的MRPII、ERP系统。

然而，由于其本身资源有限，在资
金上、人力上、管理水平上都受到一定限制，所以中小机械制造企业在进行信息化的过程还面临着很多的困难，其成果也是参差不齐，整体上还处于比较初级的阶段。

我国机械制造业已具备一定的规模和技术基础，是我国重要的传统优势工业产业之一。

随着我国市场经济体系建立，世界制造中心向我国转移，国家全面实施西部大开发战略，我国机械工业正面临新的挑战和难得的历史机遇。

可是，从国内、外机械行业发展趋势来看，随着信息技术的广泛运用，机械行业将进一步向制造技术的智能化、柔性化、网络化、精密化、绿色化，生产组织形式的全球化，经营的规模化及服务的个性化方向发展。

信息技术极大地缩短了新产品研发周期，也极大地加强了企业适应市场变化的能力，全球化采购和销售越来越普通。

在对我国信息化技术应用的调查中发现:
（1）、对使用信息技术，中小企业有很多困惑和疑虑，因为要把更多的资源用在企业的主营业务上，如果在IT方面投资巨大就会面临很大风险；
（2）、业务层人员素质低，企业很难招聘到IT专业人员，无法建立专业的IT部门，导致实施和直接使用中存在着一些问题；
（3）、由于成长速度相当快，业务流程、管理范围和方式都发生变化，需求不确定性大，导致整个应用的问题；
（4）、对信息化建设的认识不足，对于信息化建设带来企业管理的变化没有准备，在这方面它们没有得到及时的培训及来自供应商的支持；
（5）、管理基础相对薄弱，业务数据混乱、缺失，但是信息化要求却非常高，这样就会产生实际和理想之间的巨大落差。

总之，它们需要非常稳定、安全的产品，它们希望降低IT投资的风险，希望得到没有后顾之忧的升级。

限于其自身条件，中小企业希望它们可以接收的价格来享受世界先进的IT技术的最新成果，希望在获得IT服务上能够省钱、省心、省力。

可以认为，信息技术应用的问题，对于机械行业的中小企业而言，从短期来讲是发展问题，而从长远来看，已经成为生存问题。

1.信息技术应用的前期工作
企业信息化是一个长期的、关于企业管理变革与效率的系统工程，并非一蹴
而就。

企业需要根据自身的成长阶段、企业规模、管理层次、区域等，结合投资的成本效益的综合考虑，来配置最适合自己的企业信息化解决方案。

对于中小型的机械制造企业来说，信息化建设要成功，首先要让企业的高层意识到实施信息系统的重要性，才能为信息系统的最终推广起到决定性的作用。

所以在信息化项目上马之前对企业高层进行信息化管理理念的培训，是十分重要的。

需要强调的是：企业信息化不单是一个IT项目更是一个关系到企业管理变革的系统工程，吸引老总们的不是软件本身，而是软件包含的管理思想和新的管理理念。

实施信息系统为企业带来的是一种管理理念，涉及到企业全局的资源优化管理，实施信息系统软件的过程是将管理理念数据化的过程。

只有通过软件系统
将新管理理念固化下来，才能保证管理思想在企业的实施。

实施信息系统的过
程是一个变革的过程，尤其对于传统的机械制造行业来说，多年形成强大的旧
的管理模式，在实施过程中或多或少总会遇到一些阻力。

这些阻力，很大一部
分来自于员工对新系统的恐惧。

一些员工害怕改变，害怕新系统会对现有的工
作带来冲击。

比如，一些财务人员在开始接触财务系统的时候就曾担心，系统
实施之后他们就会无事可做，而结果却恰恰相反，信息系统的实施将会对他们
提出更高的要求，有更多的新业务去学习去思考。

2.信息系统的实施
企业的信息化项目是是一项复杂的系统工程，也是一个“一把手”工程。

从信息技术和管理理念两方面来看，在其实施全过程中有若干个关键环节需要组织和资源保证及项目控制，必要时还要做组织与流程的重组工作，因此，没有企业老总的亲自挂帅，不但资源调度不利，管理上的变革与协调更不能成为现实，甚至信息化工作出现半途而废。

同时企业信息化又是一个全员工程。

企业管理的改革需要当中的每一个成员都参与其中，才能保证改革的成果。

软件系统的操控不一定是人人参与，但管理及业务流程的变革思想应深入人心。

科学可行的实施计划是企业信息系统实施成果的有力保障。

在项目实施前应由实施双方参与制订实施计划，共同探讨实施过程的关键控制点，拟定分布实施成果及项目里程碑。

综合项目资源进行系统地分工，周密地部署实施任务。

信息系统的实施不单是供应商单方的任务，它的成果与失败关系到企业的管理变革的
最终成果，在实施过程中无论是系统还是企业业务流程都需要，也都应做出合适的调整才能达到管理与操作的完整结合。

所以，项目实施的双方都应本着项目双赢的工作思想进行合作，共同承担实施的问题与责任。

另外，由于机械行业自身的行业特点，在实施的过程中应注意对相应信息管理做出合理的规范，如物料管理中的编码及命名；BOM层次的划分；对委外加工的材料及加工零部件的管理；各业务部门信息的集成等等。

最后，应该看到，企业的信息化是一项长期的、战略性的项目工程。

企业信息化将伴随着企业的长期发展而存在。

与此同时，管理科学也在日新月异的发展中，对信息化长期的建设是企业管理与发展战略性目标的重要内容，所以企业信息化一次性的、短期的实施的成果并不是企业信息化的最终结果。

机械制造行业在信息时代面临的信息化课题是十分深刻的，如何利用信息系统就是中小型机械制造企业如何在激烈的市场竞争寻求生存和发展的重要手段。