zhe第3章机械制造业的信息化与产品数字化

《zhe第3章机械制造业的信息化与产品数字化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《zhe第3章机械制造业的信息化与产品数字化（77页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、本章本章教学安排教学安排一、本章重点一、本章重点二、本章难点二、本章难点三、知识扩展三、知识扩展 一是产品的信息化，要用信息技术改造传统的产品结构。二是产品开发过程的信息化，要用信息技术改造传统的产品设计与工艺设计方法。三是企业管理的信息化，要用信息技术改造传统的企业生产、经营、管理的决策效率与水平。四是为了达到以上几个方面的信息化首先必须实现产品数字化。信息化的内涵 1.产品信息化产品信息化 2产品开发过程的信息产品开发过程的信息化与产品数字化化与产品数字化 国际上 在产品设计中充分应用信息技术(计算机技术、微电子技术、通信网络技术、自动控制技术等)可提高传统机械产品的性能、功能、质量，价格

2、性能比与自动化水平，提供最先进的装备。1.产品信息化产品信息化 先进国家在20世纪中期开始应用信息技术于传统机械产品。1945年生产出第一台数控机床，并将信息技术用于其他传统机械产品，包括装备工业产品和其他机械产品，使传统机械产品更新换代，不但满足用户需求，而且提高了机械产品技术的含量，增加了产品附加值，成为传统机械制造业发展方向。国内 产品的信息化以机床行业为例。一是要改造产业结构，把以生产传统机床为主调整生产数控机床为主，提高产品的数控率，先进国家机床数控率已达到3050，我国不到10。二是要提高数控机床的水平，目前我国生产数控机床以中低档为主，许多高档的还需进口，国际市场上高档数控机床市

3、场我们还没有进入。三是要开发制造国产数控系统。目前我国生产的机床数控系统基本上是国外的，国内数控系统还无法满足用户需求，也制约了我国机床工业的发展。其他机械设备也必须采用信息技术提高其性能、功能、质量、价格性能比与自动化水平。2产品开发过程的信息化与产品数字化 什么是产品开发过程的信息化？用信息技术改造传统的产品设计与工艺设计方法，把信息技术与传统的产品设计与工艺方法结合起来，形成先进的设计方法与设计过程，这就是产品开发过程的信息化。为什么产品开发过程的信息化必形成产品数字化？产品开发过程的信息化必然带来产品数字化，因为用计算机技术开发的产品不但以传统的图纸资料、工艺文件出现，而且以计算机内部

4、存储的各种格式数据出现，所以出现产品数字化的概念。产品开发过程的信息化所包括的内容 产品开发过程的信息化包括：CADCAE，CAPP以及为使CAD，CAPP，ERP集成的对数字化产品进行管理的PDM(PLM)。1)计算机辅助产品设计 2)计算机辅助工艺设计 3)计算机辅助生产管理技术CAPM 1)计算机辅助产品设计 20世纪60年代开始，应用计算机技术辅助产品设计(CAD)，从设计计算开始发展到二维绘图，与成组技术、模块技术相结合，出现检索式CAD，绘图与计算相结合，称为计算机辅助工程CAE，实现零部件优化设计。到80年代开始二维绘图发展为三维几何造型，设计与制造相结合，被称为计算机辅助设计与

5、制造CADCAM，又发展为三维参数化造型及面向制造设计DFM、面向装配设计DFA及动态仿真等。90年代开发基于特征的产品模型、统一产品设计与工艺设计的模型，为了实现产品设计数据共享出现产品数据管理PDM，实现CADCAECAPPCAM的集成。这些技术与并行工程CE相结合，创建产品开发环境CAPE。90年代后期发展动态仿真建模与虚拟技术相结合，实现虚拟产品开发环境。计算机辅助产品设计 (2)(2)计算机辅助产品设计及其类型计算机辅助产品设计及其类型现代CAD系统已贯穿整个产品设计过程，P75图31说明产品设计过程与CAD系统，P76图32图3-4说明CAD系统种类。(3)CAD(3)CAD系统的

6、发展系统的发展 二维二维CADCAD系统的初步应用系统的初步应用，大大改变了传统产品设计工作，提高了设计效率和图纸质量，但没有进一步解决产品设计中优化、标准化，把传统产品设计中复杂的分析计算与建立几何模型结合起来，把现代产品设计中先进设计方法结合起来。三维三维CADCAD的应用的应用。三维CAD系统解决了二维CAD系统不能解决的问题，使CAD技术的应用得到进一步发展。目前三维CAD系统不但能生成三维模型，而且能生成二维图形、轴测图、剖面图，能在装配状态下进行零件设计、模拟装配设计，为实现DFA创造了条件，解决了与CAM软件集成运行。与其他先进制造技术结合，创造现代产品开发环境与其他先进制造技术

7、结合，创造现代产品开发环境。现代CAD技术与成组技术GT、模块化技术、并行工程CE、面向制造设计DFM、质量功能配置QFD、产品数据管理PDM以及CADCAECAPPCAM的集成，构造现代产品开发环境。CAD技术的发展，形成了许多商品化的软件，它们提供一般机械设计功能，称为支撑软件。但是由于机械产品品种成千上万，所以要使商品化的CAD系统能满足一定的机械产品设计的要求，必须进行二次开发。其主要内容包括：(4)CAD(4)CAD技术应用的关键技术应用的关键 完善图形处理功能 建立报价数据库 建立产品开发数据库 建立应用软件 建立产品图形库 建立方法库 建立知识库 建立工程数据管理系统 建立与其他

8、系统的接口 P78图35是二次开发示意图 应用系统开发方法，二次开发虽然不是从头开始，是在通用软件基础上进行，但是由于机械产品的复杂性，必须按系统开发步骤对企业情况进行调查分析，进行系统设计，才能决策二次开发的内容，开发的方法和步骤，制订二次开发计划。由于工作量大，不是短时间能完成，所以必须根据应用需求，根据人力、财力统筹安排，制订详细实施计划，并组织实施。凡是能外购尽可能外购，防止重复开发，开发过程中充分应用成熟技术，如成组技术、国标、行标、国际标准。开发过程与人才培训相结合，开发需要有经验的设计人员，也需要有年轻、而且熟悉计算机技术的人员，通过开发，培养一批既懂设计又懂计算机技术的人才。开

9、发过程与实际应用相结合，由于工作量大，开发有一定周期，所以开发一部分，使用一部分，互相促进。P79图36表示企业专业应用软件必须企业自行开发，通用基础性软件可以由行业组织开发，或软件企业开发实现商品化。(1)概况(2)CAPP的几种类型 (3)CAPP的实用意义 (4)CAPP系统应用开发的关键(5)CAPP系统开发、选型应用指南 2)计算机辅助工艺设计 样件法 变异法 生成法 应用人工智能与专家系统理论与方法 交互式计算机辅助工艺设计 什么是CAPP？计算机辅助工艺设计(CAPP)是适应市场变化迅速、需求多样化发展起来的一门机械制造企业的应用系统。CAPP的起源它是源于成组技术(GT)在工艺

10、设计中的应用，目前已是计算机辅助制造(CAM)与计算机集成制造(CIM)的一个组成部分。CAPP的发展由于工艺设计信息比较活跃(不定性)，所以在世界上这一技术比数控加工、计算机辅助设计开发得较晚。世界上第一个CAPP系统是由挪威NAKK提出，由四家机械工业公司和两家研究所合作，于1966年开始到1970年推出的一个系统，称Autopros(自动工艺设计系统)，可以处理这家公司60的零件，如果稍加人工辅助可达80的零件。20世纪70年代以来，世界各国均有所开发，如日本日立制作所的HINTCS工艺设计、美国的Miplan系统、国际机械制造研究会(CIRP)的CAPP系统等，据1985年统计已有50

11、多个系统，在工厂实用的达20多个。(1)概况 样件法 这是最早采用的方法，主要是充分利用GT的成果。根据GT在工艺上的应用是按相似的零件组(加工族)编制适用于这一组的工艺规程。这一组的零件可以用成组技术的零件编码的码域(二进制的矩阵图)来表示，这样可以将每一组的码域与相应的工艺文件用计算机存储起来。在生产技术准备中，新的零件只要使用GT编码后输入计算机，对原来存储的各码域进行检索，只要检索到与输入零件编码相匹配的码域，计算机就可以输出相应的工艺规程。但是由于存储的工艺是按组编的，具体的机床规格也无法确定，所以只有通过人机对话，取消多余的工序或修改某些不完全适合该零件的内容，才能输出这一零件的工

12、艺。这一方法简单，对于零件标准化、系列化搞得好的企业是完全适合的。有的资料上称为半创成法。变异法 生成法 计算机辅助工艺设计由样件检索法发展到半创成法，并已开始应用现代人工智能专家系统的理论与方法，实现创成式系统。回顾这段历史，从样件检索法到半创成法发展至创成法，其实质是系统决策能力的提高。所以应用现代人工智能的理论与专家系统的方法来探讨计算机辅助工艺设计是这一系统的理论与实践发展的方向。怎样使用人工智能与专家系统的理论与方法，解决计算机辅助工艺设计理论与方法问题？下面简单介绍一下是怎样使用人工智能与专家系统的理论与方法，解决计算机辅助工艺设计理论与方法问题。按照人工智能的理论，建立一个计算机

13、应用系统，能够按照工艺专业人员的思维来进行零件的工艺设计，就要建立一个工艺专家系统。首先是要建立知识库，把工艺人员的知识和经验装入计算机系统。然后根据输入的图纸信息，利用知识库中存储的工艺知识，模拟人的思维进行逻辑推理，并进行决策，设计出与输入图样信息相匹配的工艺文件。应用人工智能与专家系统理论与方法 20世纪90年代后期，在我国由于受了交互式CAD的影响，一些单位推出了完全人机对话的CAPP系统，这样的CAPP只是起了代替书写的工作，没有起到以上几种CAPP的作用。交互式计算机辅助工艺设计 为什么要使用CAPP呢?这有很多原因。制造一个零件的费用很高。由于制造作业外观上有不规则性，故要为制造

14、这些零件准备完全新的工艺设计。这样的“轮番重复”不仅浪费时间而且还引起不必要的变化。CAPP可充分使用过去的经验及把CAPP作为促进产品设计标准化的手段来使用。使用GT系统，可使产品设计与制造工艺标准化，工艺设计人员能检索出任何零件的最相同的有效的工艺设计。(3)CAPP的实用意义 按照软件工程的要求，一个系统的发生、发展是按一定的生命周期开展的，开发任何一个系统都必须经过系统调查、系统分析、系统设计、系统实施及提高的几个阶段。系统调查与分析是系统设计的基础。系统设计是将所需解决客观实际问题的需求，用一定的解题方法(数学的、逻辑的等等)对问题进行的求解过程。系统实施是把求解问题的设计用计算机所

15、识别的语言、符号来描述，井选择一定的计算机环境来求解问题。系统调查、系统分析与系统设计的工作量是整个系统开发的23以上，而且CAPP要处理的问题极大部分是非数值计算，是逻辑规则的处理，正像人工智能专家系统中提出的建立一个智能系统必须解决知识的表示、知识的获取及知识的利用。所以为CAPP系统的建立提供优化、实用的工艺知识以及表达、处理方法是关键。(4)CAPP系统应用开发的关键 成组技术可为CAPP开发提供完整的方法，解决人工智能系统中知识获取的问题 应用成组技术的思想与方法可以为CAPP系统的调查、分析与系统设计提供完整的方法，解决了人工智能系统中知识获取的问题。成组技术中为了识别相似性，采用

16、了以数代形的编码系统，可以把零件的图形、特征代码化，可以把工艺设计代码化，这为知识的表示提供了实用、可靠、简单的方法。正因为成组技术有以上特征，所以世界上最早的CAPP系统建立在成组技术和工艺设计应用的基础上。到目前为止，CAPP进入到人工智能系统的范畴，成组技术的思想与方法也是建立智能CAPP系统不可缺少的，在计算机尚未能识别工程图纸的情况下，编码系统仍是作为一种成熟的CAPP输入及处理信息的基本方法。如何分解、细化为各工艺专业(铸、锻、热、铆焊、冲压、加工、装配等)的具体内容？建立各种类型的CAPP系统，都要建立典型(样件)工艺库、工艺数据库、工艺知识(工艺规则)库、设备库、工装库。这些在

17、计算机辅助工艺设计CAPP导则JBT770195中称为综合数据库、知识库、工艺设计决策原则库，这是支持CAPP系统运行的必要内容。实现计算机辅助工艺设计，从理论上分析必须解决计算机处理的逻辑，否则计算机无法辅助人们进行工艺设计，只能起到打字机或称“甩钢笔”的作用。CAPP的基础是工艺的典型化、标准化、或者总结人们处理工艺的知识与经验，建立工艺专家系统，这些都是为计算机处理工艺设计提供的基础。P84图38是CAPP系统总功能，表示了输入、控制与输出信息的关系。根据国内外开发应用CAPP情况及1995年发布我国机械行业标准JBT770195，提出CAPP系统开发、选型、应用指南。P85图39为系统

18、开发示意图。(5)CAPP系统开发、选型应用指南 优化工艺设计使企业生产系统(MRPERP)获得合理、优化(安全、可靠、经济、快速)的制造工艺信息。改变工艺设计因人、因时造成的多样化，使工艺设计实现通用化、标准化。缩短工艺技术准备周期。减少工艺人员的重复劳动，从事创造性劳动。实现工艺系统内部的集成(工艺路线编制，工艺规程设计，材料、工时定额计算，工装设计)。为MRP-ERPEB提供计算机内部的工艺设计信息，促进CAPPMRPERP的集成。实现CADCAPPNCP的集成。以上目标，项可以在系统逐步升级中全面实现。系统目标 能实现系统的目标(可以按情况分步实现)。易学易用。运行稳定、可靠，既能单机

19、运行也能联网运行。维护方便，便于系统的用户化及二次开发、扩充提高。适应大批量生产，批量生产及单件中小批量生产工艺设计要求。软件功能要求具有支持实现目标的基础、通用工艺数据库，包括：典型工艺路线库；典型(标准)工艺规程库；典型(标准)工序内容库；机床库；工装库。工艺路线规范；零件分类规范；加工路线规范；机床选用规范；工装选用规范；工艺参数规范，工序内容选用规范；定额计算规范。此外，还具有零件信息、工艺信息的描述规范。对已使用过的工艺信息能按零件特征进行检索，并进行人工编辑。对通用、标准的工艺设计信息能按零件特征进行检查，并进行人工编辑。对特殊零件利用工艺数据库、规则库进行自动编辑，或人工编辑。从

20、CAD图库中读取图形，在工艺系统平台上修改，并进行绘制。系统能从检索、派生，并自动生成，逐步升级。辅助工艺设计的方式 具有应用人员培训的教材、师资。具有系统实施的支持能力。具有系统扩充、提高、二次开发能力。国内流行的计算机系统。国内流行的通用软件平台：Windows系列、AutoCAD系列；常用数据库：Access，SQLServer，Sybase，Oracel。3)计算机辅助生产管理技术CAPM 当今制造业生产的主要特征 企业为了持久地占领市场，竞相推出一些生产周期短，而生产数量少的产品，形成多品种、单件、小批量生产方式。在以多样化为特征的市场需求条件下，生产组织方式和方法显得更为重要 企业

21、的生产目标、生产组织结构、生产方式和方法都必须适应生产的环境和市场需求的变化。在激烈的国际市场竞争环境中，加强生产组织和管理是完善和改进企业管理的重要课题之一。制造业的管理者所面临的挑战 企业追求的营运目标是实现企业资金、设备、人力的合理利用，以期企业利润最大化。生产计划的合理性、成本的有效控制、设备的充分利用、作业的均衡安排、库存的合理管理、财务状况的及时分析等。日趋激烈的市场竞争环境使上述挑战对企业具有生死存亡的意义。应付挑战的各种理论和实践应运而生 首先提出的是库存管理的方法和理论。主要是解决库存优化的数字模型，而没有认识到库存管理的本质是一个大量信息的处理问题。直到20世纪50年代中期

22、，计算机在商业及事务处理中的应用，开辟了企业生产管理的新纪元，促进了现代生产管理的发展。这对企业管理所采用的方法产生了深远的影响，而在库存管理和生产计划管理方面更为明显。经过40多年的发展，目前以现代生产管理为核心的软件产业欣欣向荣。(1)现代生产管理技术的发展现代生产管理技术的发展均与社会经济发展阶段以及企业所处环境的变化息息相关，主要可划分为以下几个阶段：第1阶段：从定货点法到MRP20世纪50一60年代 第2阶段：闭环MRP系统-20世纪70年代 第3阶段：MRPII系统-20世纪80年代 第4阶段；20世纪90年代的ERP 定货点法提出的背景 在自由竞争的市场环境下，企业的竞争优势在于

23、自己生产的产品在价格上是否低于自己的竞争对手，降低产品生产成本的有效途径就是进行库存优化管理。定货点法遵循“库存补充”的原则 这种方法有各种不同的形式，但实际上都是着眼于“库存补充”的原则，即保证在任何时候仓库里都有一定数量的存货，以便需要时随时取用。当时人们希望用这种做法来弥补由于不能确定近期内准确的必要库存储备数量和需求量预测的不足，并保留一定的安全库存储备，以便应付需求波动。定货点法的假设条件 订货点法的假设条件是：对各种物料的需求是相互独立的；对物料需求是连续发生的；提前期是已知的、固定的；库存消耗之后，能立即得到补充。定货点法的不足之处 由于这些假设条件在现实中很难成立，从而难以解决

24、“何时订货”这一库存管理中的核心问题。第1阶段：从定货点法到MRP20世纪50一60年代 20世纪60年代，美国管理专家约瑟夫奥列基提出对物料的需求有独立需求与相关需求两种类型的概念后，产生了解决物料需求的新思想，将独立需求和相关需求分别加以处理，其次在库存状态中引入了时间分段的概念。所谓时间分段就是给库存状态数据加上时间坐标，亦即按具体的日期计划时区记录和存储状态数据，从而解决了何时订货以及订货的数量问题。这就是物料需求计划MRP。以一支圆珠笔为例，圆珠笔由笔杆、笔头、笔芯、弹簧、按键和卡子组装而成。圆珠笔的需求量，是根据市场预测或文化用品公司的定货合同确定的。对整支圆珠笔而言，它的需求不决

25、定于其他物料，属于独立需求型。它的计划安排由主生产计划系统(MPS)确定。而笔杆、笔头等物料的需求量，是根据要生产多少支圆珠笔来决定，属于相关需求类型，它的计划安排由物料需求计划(MRP)确定。有的物料如笔芯，还会单独出售，它既是相关需求型，又是独立需求型。圆珠笔的产品结构见P89图310，有五个组装层次。图中每一个方框代表物料(零部件)的完成状态，最底层是外购件。每一个物料有许多属性，表明它的工程数据、库存数据、计划数据和成本数据等等，作为零件记录输入计算机ITEM表中。计算机识别不同零件的惟一标识是物料代码ITEM NO。表 33 物料清单 物料代码（ITEM NO）物料名称 单位 数量

26、1000 产品 台 1 1100 部件 套 1 1111 组件 件 1 11111 零件 件 1 M11111 毛坯 件 1 L11111 材料 公斤 1 物料清单描述产品结构并通过代码在表中的缩格格数来说明零部件、原材料等物料的从属关系，见P89表33。物料需求计划(MRP)正是根据产品结构的从属关系以及提前期的长短，区别各个物料(零部件)投料优先顺序，来安排生产计划的。所以说MRP是一种按零件下达任务的优先级计划(priority planning)。在确定需求数量时，MRP先要核实库存记录，要核对：现有库存量、已分配量(尚未办出库手续)、已完成量(尚未入库)、将要完成量(已投放定单，正在

27、执行)。从总需求数量中减去可以供应的数量，求出净需求。MRP的计划期很短，以周或天为计划期。它要确定每个计划期的需求，这是它又一个特点。综上所述，MRP的逻辑模式是进行需求(demand)和供给(supply)的分析和计算，是一个处理大量信息的过程。MRP的逻辑流程图，见P90图311。MRP方法是以满足最终产品交货期为目的又不造成库存积压的有效计划方法。70年代在美国生产库存控制协会(APICS)的大力组织和宣传下，使MRP管理思想与方法得到很大的普及。MRP系统在20世纪70年代发展为闭环MRP系统，闭环MRP系统除物料需求计划外，还将生产能力需求计划、车间作业计划和采购作业计划也全部纳入

28、MRP，形成一个封闭的系统。闭环MRP的原理 其原理是根据长期生产计划制定短期主生产计划，而这个主生产计划必须经过生产能力负荷分析，才能够真正具有可行性。然后再执行物料需求计划和能力需求计划及车间作业计划，并在计划执行过程中，将来自车间、供应商和计划人员的反馈信息，进行计划平衡调整，从而使生产计划方面的各个子系统得到协调统一。闭环MRP的工作过程其工作过程是一个“计划实施评价反馈计划”的封闭循环过程。闭环MRP的优点 它能对生产过程中的人力、机器和材料各项资源进行计划与控制，这一点大大超过了MRP系统的物料计划，从而使生产管理对市场的应变能力大大增强。第2阶段：闭环MRP系统-20世纪70年代

29、P91图312闭环MRP的逻辑流程 制造资源计划制造资源计划MRPIIMRPII产生的背景产生的背景闭环MRP系统的出现使生产活动方面的各种子系统得到了统一。但这还不够，因为在企业的管理中，生产管理只是一个方面，它所涉及的是物流，而与物流密切相关的还有资金流。这在许多企业中是由财会人员另行管理的，这就造成了数据的重复录入与存储，甚至造成数据的不一致性。用于最高层管理的经营规划要回答：销售些什么?有什么?制造什么?生产规划也是用来回答上述问题的。但问题在于经营规划与生产规划是分别制订的。在许多企业中，制订生产规划的人甚至不曾意识到经营规划的存在，制订经营规划的人也从不去了解生产规划。而事实上，经

30、营规划就其基本形式来说，如果不考虑研究开发以及其他不与生产直接相关的部分，那么不过是把生产规划的总和用货币表示而已。应建立一个一体化管理系统，去掉不必要重复性工作，减少数据间不一致现象和提高工作效率。实现资金流与物料流统一管理，要求把财务子系统与生产子系统相结合，形成一个系统整体，这使得闭环MRP向MRP-前进了一大步。最终，人们把生产、财务、销售、资源、采购等各个子系统集成一个一体化的系统，并称为制造资源计划，简称MRP-II。第3阶段：MRPII系统-20世纪80年代 MRP-的逻辑流程图如P92图313。计划的一贯性与可行性。MRP是一种计划方法，分层计划，由宏观到微观，由上级到基层，由

31、粗到细，但始终保证实现企业目标管理与计划管理的一体化，计划每前进一层，都要进行供需平衡，保证计划的现实性和可行性。管理系统性。MRP-是一种系统工程，它把企业所有与生产直接相关部门的工作，联系起来，作为一个系统对待，每个部门都是从系统总体来考虑本岗位的工作。数据共享性。MRP-是一种管理信息系统，企业各部门都依据同一数据信息，在统一的数据库支持下工作，做到数据共享。动态反馈性。MRP-是一个闭环反馈系统，能跟踪和反映随机多变的实际情况，管理人员根据及时反馈的信息，进行分析、判断、调整，保证生产计划正常进行。模拟预见性。MRP-II是生产管理客观规律的反映，根据生产规律建立的信息逻辑必然具有模拟

32、功能，它可解决“如果怎样，将会怎样”的问题，是一个辅助决策和寻求最佳方案的工具。物流、信息流、资金流的继往开来务数据，是一个控制成本的有力工具。MRP的特点 随着市场竞争的进一步加剧，到了20世纪90年代后期，那种生产什么就卖什么的时代一去不复返了。为了适应市场的需求，企业都在延长自己的产品线，更加注重产品的质量控制、销售和售后服务等环节同时，制造业企业发现仅依靠自己企业的资源不可能有效地参与市场竞争，还必须充分利用企业外部资源；另一方面，在一些企业中是“多品种小批量生产”和“大批量生产”两种情况并存，需要用不同的方法来制定计划。这使得许多制造业企业都感到原有的企业经营管理模式需要进一步改革，

33、传统的MRP已无法满足企业利用一切市场资源，快速高效地进行生产经营的需求，需要新一代的MRP-ERP来满足。ERP的核心管理思想就是实现对整个供应链的有效管理。第4阶段；20世纪90年代的ERP 把经营过程中的有关各方，如供应商、制造工厂、分销网络、客户等纳入一个紧密的供应链中，才能有效地安排企业的产、供、销活动，满足企业利用全社会市场资源，快速高效地进行生产经营活动，以进一步提高效率和在市场上获得竞争优势。ERP系统实现了对整个企业供应链的管理，突破了MRP仅对企业内部资源管理的局限性，适应了企业在信息化时代市场竞争的需要。ERP管理思想表现在两个方面。一是“精益生产(LP)”的思想，即企业

34、按大批量生产方式组织生产时，把客户、销售代理商、供应商、协作单位纳人同一生产体系。企业同其销售代理、客户和供应商的关系，已不再简单地是业务往来关系，而是利益共享的合作伙伴关系，这种合作伙伴关系组成了一个企业的供应链；二是“敏捷制造(AM)”的思想。当市场发生变化，企业遇有特定的市场和产品需求时，企业的基本合作伙伴不一定能满足新产品开发生产的要求，这时企业会组织一个由特定供应商和销售渠道组织的短期或一次性供应链，形成“虚拟工厂”，把供应商和协作单位看成是企业的一个组成部分，运用“并行工程(SE)”组织生产，用最短的时间生产出新产品打人市场，时刻保持产品的高质量、多样化和灵活性，这是“敏捷制造”的

35、核心思想。在ERP系统设计思想中体现出：第一，把客户需求和企业内部制造活动以及供应商的制造资源整合在一起，体现了完全按用户需求制造的思想，这使得企业适应市场与客户需求快速变化的能力增强。第二，将制造业企业的制造流程看成是一个在全社会范围内紧密连接的供应链，其中包括供应商、制造工厂、分销网络和客户等；同时将分布在各地所属企业的内部分成几个相互协同作业的支持子系统，如财务、市场营销、生产制造、质量控制，服务维护、工程技术等，还包括对竞争对手的监视管理。ERP系统提供了可对供应链上所有环节进行有效管理的功能，这些环节包括订单、采购、库存、计划、生产制造，质量控制 从系统功能看，ERP系统虽然只是比M

36、RP-系统增加了一些功能子系统，但更为重要的是这些子系统的紧密联系以及配合与平衡。正是这些功能子系统把企业所有的制造场所、营销系统、财务系统紧密结合在一起，从而实现全球范围内的多工厂、多地点的跨国经营运行；其次，传统的MRP-系统把企业归类为几种典型的生产方式进行管理，如重复制造、批量生产、按订单生产、按订单装配、按库存生产等，对每一种类型都要有一套管理标准。而在20世纪80年代末、90年代初，企业为了紧跟市场的变化，纷纷从单一的生产方式向混合型生产发展，而ERP则能很好地支持混合型制造环境，满足了企业的这种多元化经营的需求；最后MRP是通过计划的及时滚动来控制整个生产过程，它的时效性差、一般

37、只能实现事中控制。而ERP强调企业的事前控制能力，它可以将设计、制造、销售、运输等通过集成来进行各种相关的作业，为企业提供了对质量、适应变化、客户满意、绩效等关键问题的实时分析。P94图314是ERP示意图 未从根本上考虑集成社会化持续创新以及市场竞争环境的迅速变化对企业生产流程、业务管理流程的动态调整的要求。面对市场和经营环境的变化，企业必须要及时进行动态调整和改造。它不仅包括对产品和生产流程的重整，还要涉及到与之相关的企业组织结构与业务管理流程。重整过程还要以理顺经营过程为中心，以适应客户变动的需求和提高客户满意度为目标。而且这种企业重整的过程并非一劳永逸，企业需随时根据竞争环境变化与自身

38、在市场竞争中的势态变化，进行企业重整。因此企业重整是一个动态的过程。目前的ERP系统一般是以一种预先设计好的模式结构提供给用户。企业在建立其管理系统时，一是软件无法灵活地适应个性化的企业管理流程要求，这就不得不要求企业管理流程需按ERP系统中的固有的模式去运作，否则要经过二次开发才能使用。二是一旦ERP系统实施完毕，企业在需要进行管理与业务流程重整时，很难真正达到从组织结构、生产流程、业务流程全面重整的效果，即现有的ERP系统结构与功能制约了企业的动态重整过程。因此，ERP系统的进一步发展需要将管理业务与软件系统相分离，以期实现企业的动态重整过程。动态企业建模(DEM)技术的提出就是为了满足企

39、业不断增长的动态重整过程的要求。它具有能够消除ERP软件与企业管理“捆绑”的功能，可支持企业的管理结构和流程灵活地紧跟瞬息万变的市场发展并不断改变，有助于动态实现企业重整过程，它必将是ERP系统改进和进一步发展的一个方向。无论是ERP系统还是进一步发展的DEM技术，其企业管理思想和模式基本上都是基于一种“面向事务处理”的，按逻辑顺序来处理事件的管理，均不能对无法预料的事件和变化做出快速反应。在今后集成化社会进一步向前发展的情况下，市场需求的瞬息万变是不可避免的。在这种市场环境下，企业只有尽早、尽快地为市场提供那些受消费者青睐的产品，才能获得良好的利润和保持市场竞争优势。因此，企业不仅要根据动态

40、多变的市场去作出正确的判断，然后决策(这就不得不经常地、快速地根据新的决策去改变产品结构、生产计划和生产流程)，还要使每一种产品的产出提前期都尽可能短并且可控，这样才能既快速地将产品提前上市，又能有效地控制生产成本，而现有面向事务处理的软件是无法满足这些需求的。智能资源计划(IRP)是一种具有智能及优化功能的管理思想和模式。它打破了“面向事务处理”的管理模式，使管理人员按照设定的目标去寻找一种最佳的方案并迅速执行，可跟踪甚至超前于市场的需求变化，迅速作出正确的决策，随之改变原有的计划，并以最快的速度执行这些变化。IRP还将解决以前无法解决的“协同制造”及“约束资源”等问题。市场竞争激烈程度、市

41、场竞争范围以及市场与客户需求变化速度这三个因素的不断变化，推动了现代生产管理软件的发展，从早期的MRP，经历了闭环MRP和MRP-，一直发展到今天的ERP，并朝未来的DEM和IRP方向进一步发展。通过网络营销活动企业可提高营销效率；电子商务可降低采购成本，因为借助Internet企业可在全球市场寻找最优惠价格的供应商，通过与供应商信息共享，减少中间环节，避免由于信息不准确带来的损失。通过Internet可以将市场需求信息传递给企业决策生产，同时企业的需求信息可以马上传递给供应商适时补充供给，从而实现“零”库存管理。通过电子商务，可改变过去由于信息封闭导致的分阶段合作方式，改为信息共享的协同并行

42、工作方式，最大限度地减少因信息封闭而无谓等待的时间。传统的交易受到时间和空间限制，而基于Internet的电子商务则是24小时全球在线运作，网上的业务可以开展到传统营销人员和广告促销所达不到的市场范围。传统企业的营销活动必须有一定物资才能开展业务活动，而通过Internet可以创办虚拟企业。有更多的机会将产品销售到全球各个国家和地区，使企业以常规的广告竞争、促销手段、产品设计与包装等领域的竞争扩大到无形的虚拟竞争空间，从而大幅度降低新企业进入竞争市场的初始成本。电子商务的发展对广大供应商提供设计和工程服务的要求将增加，厂商将外包更多的非核心业务。客户将需要更多的电子通信以用于下订单、记账等业务

43、。当大量客户有这种要求时，这将对供应链产生大的影响。客户将要求他们的供应商提供更多的存货管理服务，数据仓库和订单管理；制造商将继续减少供应商的总数量；供应链中各公司的联系将更加紧密。使用联网信息技术和系统集成技术，公司内的通信和协作将改进，将更多地利用自动化制造技术；为集成外部数据和内部操作提供更大机会，如PDM和ERP系统的集成；企业雇员的数量将减少，但每个雇员的工作量将增加，效率提高；企业的操作和管理成本将减少。制造商将试图缩短它们的新产品和服务面世时间，供应商将会发现必须更好更快地提供有关订单状态的信息(如产品的生产周期等)，商家将会更加重视产品的售后服务，信息和电信服务之间的竞争将加剧

44、，提供给供应商的信息和电信服务的种类将增加，新的电子商务产品和服务将出现。信息本身将成为重要的可销售商品(如数据库)；公司内部数据在决策时将起重要作用，通过联网，制造厂商将具有更多更好的机会来更广泛地访问有用的商业技术信息，以指导自己的生产和销售，增强企业的竞争能力。作为电子商务的基础，企业信息化现阶段的重点是实现企业管理信息系统现代化，长远目标是积极稳妥地开展电子商务，为此企业必须做好以下工作。按照企业内部资源管理的要求，实现基础管理研究与开发的信息化。借助企业资源计划(ERP)、计算机集成制造系统(CIMS)、计算机辅助设计(CAD)，建立对企业研发链，生产制造链、供应链、客户链等支撑系统

45、。通过加强企业间的供应链管理、客户资源管理，密切企业与供应商、销售商的联系，跟踪技术、客户、市场，确保对市场变化的及时了解，迅速反应与竞争优势。企业信息化发展到一定阶段，要从自身的信息化转向建立基于互联网的电子商业社区。通过互联网，在同业、在上下游企业间开展贸易和业务协同，以信息的实时交互，实现信息共享，减少中间环节，消除信息障碍。在企业内部信息资源整合的基础上，在企业间实现信息采集、交流和共享的基础上，以信息流向资金流、物质流递进，以信息平台向交易平台升级，积极稳妥开展电子商务。回顾制造业的发展历史，从手工作坊生产成批生产一大批量生产，生产效率直线上升，成本下降，创造了近代工业生产的文明。当

46、生产从工业化发展到信息化时代，市场竞争提出了更高的要求，生产模式再次需要转化。不管原生产类型如何，都要向个性化大量生产系统转化，这种系统可以高效率、低成本、生产大量的产品，但每种新产品均可按个性化要求，根据订单进行生产。现代市场的发展趋势集中体现在产品的用户需求个性化加强，产品交货期和生命周期缩短，产品性能价格比提高等方面，现代市场环境中的大规模生产方式由于无法快速地提供符合用户个性化要求的产品而遇到了严峻挑战，而单件定制生产方式也因为价格高、交货期长，无法在市场竞争中取得竞争优势，各国均在努力研究和实践能够满足现代市场需求的新的生产模式和技术。因此，20世纪90年代后期提出了新的生产模式大规

47、模定制生产，被认为是信息时代制造业发展的主要模式之一。对用户来讲是品种多，交货及时，价格合理，符合用户需求。同时由于产品结构采用了高度的标准化、模块化及成组技术，所以组织生产时是按大批量方式进行的，获得了大批量生产的高质量、低成本、高效益的好处，实现了用户的个性化和大规模生产的结合。主要特征是要求用大规模生产那样的生产效率和成本来满足不同用户需求的个性化定制产品，是建立在高度标准化、模块化基础上的生产方式，把单件小批量生产与大批量生产结合起来。P99图315是大规模定制生产示意图。目前，网络技术的发展已成为全球数字化通信的基础，成为企业信息时代的关键资源，为实现产品开发制造过程中跨企业的合作，

48、进行产品协同开发提供了可能。协同开发环境是将客户、供应商和合作伙伴都集成到产品开发过程中，对整个产品开发、供应流程进行有效的控制和管理。以用户、市场需求为核心；基于网络虚拟公司的协同产品开发；集成PDMERP系统，保证信息畅通无阻与一致；支持敏捷供应链，优化虚拟企业中的资源配置；分布式的零部件库与分类功能优化了产品配置；吸收用户参加产品定义与配置，改善订货，服务。图3-16协同产品商务发展示意图 20世纪6070年代，企业开始使用计算机技术，从设计计算、电子报表到CADCAPPCAMMRPERP等新技术的应用，出现新现象，过去产品设计、工艺设计、生产管理使用的图纸、工艺、生产计划、物资管理都是

49、纸质文件，经计算机处理这些纸质文件都成了计算机中各种不同类型格式的数据，因此出现产品数字化概念，对这些数字化了的产品数据的管理称为产品数据管理(PDM)。PDM系统是应用信息技术管理产品数据与开发步骤的一种软件系统。PDM系统帮助管理人员及工程人员追踪在设计、制造、销售以及售后服务与维修过程中所需求的大量信息。PDM又可被称为工程数据管理(EDM)、文件管理(DM)、产品信息管理(PIM)、技术数据管理(TDM)、技术信息管理(TIM)以及图像管理(IM)等。PDM是以上所有名称中最被广为使用的名称。随着信息技术与管理理念的发展PDM的内涵与外延也不断发展，最近发展成为产品生命周期数据管理PL

50、M(Product Life Management)，成为解决企业信息化中信息集成的关键。信息技术的应用在促进生产力发展的同时也带来了新的挑战，对于制造企业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但各单元自成体系，彼此之间缺少有效的信息沟通与协调，这就是所谓的“信息孤岛”问题。在这种情况下，许多企业已经意识到实现信息全面集成的管理将成为在未来竞争中保持领先地位的关键因素。所以在20世纪80年代初提出计算机集成制造(CIM)的概念，是解决企业信息集成的一项管理思想和技术。PDM的发展 PDM核心思想 PDM的定位 PDM继承并发展了CIM等技术的核心思想，定位为面向制造企业，以产品为管理核

51、心，以数据、过程和资源为管理信息的三大要素。并以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化的集成管理技术。PDM进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品开发流程，所有的信息组织和资源管理都是围绕产品展开的。在系统工程思想的指导下，用整体优化的观念对产品开发过程和产品制造过程进行描述，规范产品生命周期管理，保持产品数据的一致性和可跟踪性。设计数据的有序、设计过程的优化和资源的共享(1)早期简单PDM系统 早期PDM产品诞生于20世纪80年代。CAD厂家配合CAD软件推出了第一代PDM产品，主要是解决大量电子数据的存储和管理问题，提供维护“电子图档仓库”的功能。

52、主要表现形式为各类文档管理或图纸管理软件系统等。PDM技术的发展可以分为以下三个阶段：(2)产品数据管理 20世纪90年代初中期，出现专业化PDM产品。新功能：对产品生命周期内各种形式的产品数据的管理能力、对产品结构与配置的管理、对电子数据的发布和工程更改的控制以及基于成组技术的零件分类管理与查询等。软件的集成能力和开放程度有较大提高，少数优秀的PDM产品可真正实现企业级的信息集成和过程集成。(3)PDM标准化 1997年7月，OMG组织公布了PDM领域的第一个国际标准，标志着PDM技术在标准化方面迈出了崭新的一步。数据的访问 在PDM中，数据的访问对用户来说是完全透明的，用户无需关心电子数据

53、存放的具体位置，以及自己得到的是否是最新的版本，这些工作都由PDM系统来完成。安全机制 数据仓库和图纸文档管理的安全机制使管理员可以定义不同岗位的人员，并赋予这些不同岗位人员的数据访问权限和范围，通过给用户分配相应的权限和范围，使数据只能被已授过权的用户获取或修改。同时，在PDM中电子数据的发布和变更必须经过事先定义的审批流程后才能生效，这样就使用户得到的总是经过审批的正确信息。产品结构与配置管理是PDM的核心功能之一，利用此功能可以实现对产品结构查询与配置和物料清单(BOM)的管理。零部件按照它们之间的装配关系被组织起来，用户可将各种产品定义数据与零部件关联起来，最终形成对产品结构的完整描述

54、，传统的BOM也可以利用PDM自动生成。有效性分为两种：结构有效性和版本有效性。结构有效性影响的是零部件在某个具体的装配关系中的数量，而版本有效性影响的是对零部件版本的选择。有效性控制有两种形式：时间有效性和序列号有效性。产品配置规则也分为两种：结构配置规则和可替换配置规则。在企业，同一产品的产品结构形式在不同的部门并不相同，因此PDM系统还提供了按产品视图来组织产品结构的功能。通过建立相应的产品视图，企业的不同部门可以按其需要的形式来对产品结构进行组织。而当产品结构发生更改时，可以通过网络化的产品结构视图来分析和控制更改对整个企业的影响。PDM要对产品生命周期管理，必须从产品项目开发计划开始

55、，按产品流程不间断的跟踪，直到开发产品数据的动态定义过程，其中包括宏观过程(产品生命周期)和各种微观过程(如图样的审批流程)。对产品生命周期的管理包括保留和跟踪产品从概念设计、产品开发、生产制造直到停止生产的整个过程中的所有历史记录，以及定义产品从一个状态转换到另一个状态时必须经过的处理步骤。管理人员可以通过对产品数据的各种基本处理步骤的组合来构造产品设计过程或更改流程，这些基本的处理步骤包括分配任务、审批和通知相关人员等。流程的构造是建立在对企业中各种业务流程的分析结果上的。以数据库方式组织数据是PDM系统的重要特征，但是如果信息不易获取则信息毫无用处。如通用零部件库数量很大，无法用一般图号

56、查询一定功能的零件，必须建立特征分类号和零件项目号间的连接关系，用特征分类号可以很容易进行查询。迅速查找信息意味着可以用一个或多个文档属性查找文档。大多数好的数据库系统允许定义查询条件，并可以把定义查询项储存起来以后使用。这种查询功能使用简单，不需要知道复杂的数据库查询命令和程序。对产品整个生命周期内所需的各种数据进行管理，必须与产生数据的CADCAPPCAMERP系统有良好的接口，不但能接受各系统输出的数据，而且要能从各系统输入的各种格式数据中提取有关信息，建立统一的有关产品组成各种物料、图档资料属性与产品结构数据库，保证各系统集成运行。具有数据检验、统计报表、数据浏览、人机交互数据输入等功能。属性数据与结构数据是从产品图纸、文档资料、工艺文件提取出来的，以数据库文件格式存储，这些数据是组织检索产品图纸、文档资料、工艺文件的源数据，也是CADCAPPERP等集成应用共享数据的关键数据，是PDM系统的核心。属性与结构数据管理致致 谢谢演讲完毕，谢谢观看！