制造業信息化

淺析制造業信息化的內涵和發

展

淺析制造業信息化的內涵和發展

摘要：回顧了制造業信息化的發展歷程，體現了

從20世紀中期到21世紀初制造業信息化的飛速

發展；闡述了制造業信息化的主要內容，包括在

決策管理平臺上的產品設計、產品制造和銷售服

務這三大功能，并將其分化為產品設計信息化、

產品制造信息化、供銷服務信息化、企業管理信

息化和信息化支撐系統構建這六大模塊；指出了

制造業信息化的發展趨勢，包括有網絡化、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信息化程度

最優。

關鍵詞：制造業信息化；發展歷程；發展趨勢

1引言

在21世紀這個網絡普及的時代，我們感受到

了信息發展給制造業帶來的巨大影響。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

世界上少有產品的秘密能夠保持較長的時間，尤

其是在商業領域，新產品獨占市場的周期越來越

短，不斷創新成為推動企業發展的力量，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

推進制造業領域不斷提升的重要力量。

信息技術也是一門飛速發展的新興技術，正向

世界的各個領域滲透，也在向傳統制造業領域發

起沖擊，隨著制造業中信息技術含量的不斷提

升，誕生了制造業信息化這一新名詞，用于將現

代信息技術及其相關的自動化技術、現代管理方

法等與制造技術相結合，提高企業新產品創新開

發能力和快速響應市場能力,實現企業各種資源

的優化配置和各類活動的最優運行,最終提高企

業核心競爭力。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水平。

2制造業信息化的發展歷程

20世紀50年代初，美國MIT公司研制出世

界上第一臺用APT語言編程的數控銑床。APT

語言系統由APT1、APT2發展到可解決三維編

程的APT-Ⅲ系統后，宇航協會對APTⅢ繼續改

進，成立了APT長期規劃組織(APTIRP)，由伊

利諾斯理工學院研究所負責，1970年發表了

APTⅡ初步方案，80年代進一步發展為APT／

SS系統，具有定義相加工復雜雕塑曲面的功能。

APT語言系統是世界上發展最早的編程語言，

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l000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（DAC-1），隨后，IBM和

LOCKHEED公司又聯合開發了著名的

CAD/CAM系統——CADAM，形成了計算機技

術在制造業中的應用雛形，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、工藝規劃、數控

編程等多個應用場合，對零件的整體性能和內部

結構都有了深入的認識，提高了產品的合格率，

保證了零件的加工精度要求。

20世紀80年代，隨著計算機網絡技術的發展，

企業開始通過計算機網絡實現跨部門的計算機

應用，其范圍也從產品設計部門基于網絡和數據

庫的CAD向CAPP、CAE、CAM等領域擴展。

同時，生產管理部門也開始了MRPII的應用，

使生產及工藝技術水平和效益有了進一步的提

高。同時，為適應生產規模從大批量到中小批量

的變化,這一時期出現了柔性制造的思想,而且柔

性制造系統(FMS)得到了蓬勃發展。FMS的應

用推動了信息技術從點到線的發展。，也帶動了

其他相關信息技術的協同發展，提高了信息技術

在制造業中的應用深度。

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，如敏捷制造（AM）、

并行工程（CE）、產品全生命周期管理（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生的技術、設備和系統的

總稱。包括：計算機輔助設計、計算機輔助制造、

集成制造系統等。AMT是制造業企業取得競爭

優勢的必要條件之一，但并非充分條件，其優勢

還有賴于能充分發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調和融合先進

制造技術。其中，信息技術在AMT的成功實施

中發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制造業信息化的內容和技術

3.1制造業信息化的內容

制造業信息化是將信息技術融于制造領域中

的方方面面，從而實現整個制造系統的全局最

優，既發揮出制造技術的整體效益，也體現出信

息技術所發揮出的巨大優勢。

制造企業的整體運行包括三大主體功能，即產

品設計、產品制造和供銷服務，基于這些技術，

還需要一個統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發展的方方面

面，為企業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，我們可以知道企業信

息化所包含的內容劃分為：產品設計信息化、產

品制造信息化、供銷服務信息化、企業管理信息

化和信息化支撐系統構建。

在產品設計方面，結合計算機技術來提高產

品的設計精度和效率，從而在源頭上保證了產品

的質量，為后續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

創新設計(CAI)等，在制造業領域發展相當成熟。

在產品制造方面，結合數字化設備，包括數控機

床、加工中心等，來提高產品制造過程中的自動

化水平，提升產品的制造精度和效率，保證了上

下工序的順利銜接，有助于提高企業的生產效

率，從而保證了產品供應鏈的良性發展，提升了

制造企業的信譽。

在供銷服務方面，結合信息技術和現代管理方

法，提高企業的銷售能力和服務質量，提高企業

的銷售額，促進企業的盈利增長，這方面的信息

化技術包括CRM、SCM、EC等，它是企業的

有效性管理，表現了企業在戰略和戰術上對企業

整個作業流程的優化。整合并優化了供應商、制

造商、零售商的業務效率，使商品以正確的數量、

正確的品質、在正確的地點、以正確的時間、最

佳的成本進行生產和銷售。

在企業管理方面，基于企業管理平臺，對企業

各項活動進行統一管理和調控，提高產品在各項

工作中的加工質量，實現整體的高效、協調化運

轉，這方面的信息技術包括ERP方法在企業管

理的應用，它是通過反饋的物流和反饋的信息

流、資金流，把客戶需要和企業內部的生產經營

活動以及供應商的資源整合在一起，體現完全按

用戶需要進行經營管理的一種全新的管理方法。

在信息化支撐系統構建方面，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,才能實現各類信息化功能,并將各種信

息、工具、過程甚至企業集成在一起,從而實現

整個企業的、區域的乃至全球的數字化企業。這

部分內容主要包括企業內部網絡平臺的建設以

及與Internet的接入,支撐技術有硬件技術、軟

件技術、網絡技術、信息安全技術、信息標準化

技術、數據庫技術等，其中的硬件技術和軟件技

術在支撐體系中占據著非常重要的基礎性作用，

為各方面技術的發揮提供良好的環境保障。

3.2制造業信息化的技術

制造業信息化技術主要包括面向產品制造

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，以決定最優方案；各種設計信

息，不論是數字的、文字的或圖形的，都能存放

在計算機的內存或外存里，并能快速地檢索；設

計人員通常用草圖開始設計，將草圖變為工作圖

的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動

產生的設計結果，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、平移和旋轉等

有關的圖形數據加工工作。CAE是用計算機輔

助求解復雜工程和產品結構強度、剛度、屈曲穩

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

優化設計等問題的一種近似數值分析方法。應用

CAE軟件對工程或產品進行性能分析和模擬

時，一般要經歷以下三個過程，包括前處理：對

工程或產品進行建模，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、有限元系統求解和有限元

結果生成。后處理：根據工程或產品模型與設計

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容，

輸出信息是刀具加工時的運動軌跡(刀位文件)和

數控程序。它的核心是計算機數值控制，是將計

算機應用于制造生產過程的過程或系統。結合三

者各自的特點，來實現零件從設計到制造的全過

程，提高了產品的加工精度，保證了產品的質量。

4制造業信息化的發展趨勢

基于21世紀不斷擴展的信息技術，制造業

信息化的發展會朝著網絡化、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，從整體上優化制造業的信息

化水平。

5結束語

在制造業全球普及的信息化時代，融合制造業

和信息技術將成為21世紀制造業發展的主旋

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

支持這些技術實現的硬件、軟件平臺的條件下，

現代制造業朝著網絡化、虛擬化、智能化、信息

化和集成化方向發展，將會是大勢所趨。

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