數(shù)字化工廠及其與企業(yè)信息系統(tǒng)的集成

隨著制造業(yè)信息化進(jìn)程的加快，制造業(yè)的智力投入和服務(wù)意識(shí)將日益增強(qiáng).面臨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，除了千方百計(jì)降低成本、提高效率和質(zhì)量外，提高企業(yè)的資源利用率和對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)能力也是制造業(yè)追求的重要目標(biāo).因此，在未來(lái)十年內(nèi)，數(shù)字化技術(shù)將成為制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的基本策略.尤其在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、可重構(gòu)生產(chǎn)技術(shù)、多學(xué)科綜合優(yōu)化技術(shù)及全生命周期管理方面將獲得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。一、數(shù)字化工廠內(nèi)涵數(shù)字化工廠（DF）集成了產(chǎn)品、過(guò)程和工廠模型數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)先進(jìn)的可視化、仿真和文檔管理，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)過(guò)程所涉及的質(zhì)量和動(dòng)態(tài)性能：提高盈利能力、提高規(guī)劃質(zhì)量、縮短產(chǎn)品投產(chǎn)時(shí)間、交流透明化、規(guī)劃過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、勝任的知識(shí)管理。數(shù)字化技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)，對(duì)描述的對(duì)象進(jìn)行數(shù)字定義、建模、存貯、處理、傳遞、分析、綜合優(yōu)化，從而達(dá)到精確描述和科學(xué)決策的過(guò)程和方法。數(shù)字化技術(shù)具有描述精度高、可編程、傳遞迅速、便于存貯、轉(zhuǎn)換和集成等特點(diǎn)，因此數(shù)字化技術(shù)為各個(gè)領(lǐng)域的科技進(jìn)步和創(chuàng)新提供了嶄新的工具。目前制造業(yè)的幾個(gè)重要發(fā)展方向，如精密化、自動(dòng)化、集成化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、全球化，無(wú)一不與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。二、企業(yè)信息系統(tǒng)描述就企業(yè)信息化而言，先后出現(xiàn)了MRP、MRPII、ERP、PDM等系統(tǒng)，它們的功能既有不同之處，又有許多相似的地方。而當(dāng)前企業(yè)廣泛采用了PDM和ERP系統(tǒng)相集成的方式。PMD是一門(mén)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息（包括電子文檔、數(shù)字化文件、數(shù)據(jù)庫(kù)記錄等）和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過(guò)程的技術(shù)，它提供產(chǎn)品全生命周期的信息管理，并可在企業(yè)范圍內(nèi)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造建立一個(gè)并行化（Concurrent）的協(xié)作環(huán)境。PDM以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)的工作流程的安全、正確及高效的管理，其所有的信息組織和資源管理都是圍繞產(chǎn)品設(shè)計(jì)展開(kāi)的。ERP能夠?qū)ζ髽I(yè)活動(dòng)中與制造有關(guān)的所有資源和過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一管理，其應(yīng)用目標(biāo)是對(duì)生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)計(jì)劃、財(cái)務(wù)分析進(jìn)行控制及對(duì)客戶服務(wù)進(jìn)行管理。ERP是為組織、協(xié)調(diào)、計(jì)劃與控制企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)所采用的生產(chǎn)管理技術(shù)，它主要強(qiáng)調(diào)對(duì)企業(yè)的人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷和質(zhì)量等資源的管理，關(guān)心這些資源的調(diào)度、使用和增值，主要服務(wù)于工程設(shè)計(jì)人員和工程管理人員。ERP主要應(yīng)用于生產(chǎn)制造與經(jīng)營(yíng)管理。然而，對(duì)于制造企業(yè)而言，這樣的信息平臺(tái)是不完善的。首先，企業(yè)需要PDM的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、裝配、質(zhì)量控制和檢測(cè)。其次，企業(yè)缺乏一個(gè)介于CAPP工藝規(guī)劃和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理之間，具有規(guī)劃生產(chǎn)制造的功能，并能夠起到平衡生產(chǎn)的作用的系統(tǒng)。三、企業(yè)信息系統(tǒng)集成（一）內(nèi)部信息集成系統(tǒng)底層的體系結(jié)構(gòu)、軟件、硬件以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的特殊需求首先必須得到集成。這個(gè)集成包括信息技術(shù)硬件所組成的新型操作平臺(tái)，如各類大型機(jī)、小型機(jī)、工作站、微機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)設(shè)備，還包括置入信息技術(shù)或者說(shuō)經(jīng)過(guò)信息技術(shù)改造的機(jī)床、車床、自動(dòng)化工具、流水線設(shè)備等新型設(shè)施和設(shè)備。為了完成應(yīng)用集成和業(yè)務(wù)流程集成，需要解決數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的集成問(wèn)題。數(shù)據(jù)集成的目的是實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交流與共享，是進(jìn)行其他更進(jìn)一步集成的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)集成的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、低成本，易于實(shí)施，但需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部業(yè)務(wù)的深入了解。數(shù)據(jù)集成是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)并編成目錄，確定元數(shù)據(jù)模型。只有在建立統(tǒng)一的模型后，數(shù)據(jù)才能在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中分布和共享。數(shù)據(jù)集成采用的主要數(shù)據(jù)處理技術(shù)有數(shù)據(jù)復(fù)制、數(shù)據(jù)聚合和接口集成等。應(yīng)用系統(tǒng)集成是實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的互操作，使得不同應(yīng)用系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)和方法的共享。它為進(jìn)一步的過(guò)程集成打下了基礎(chǔ)。對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程進(jìn)行集成的時(shí)候，企業(yè)必須在各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)中定義、授權(quán)和管理各種業(yè)務(wù)信息的交換，以便改進(jìn)操作、減少成本、提高響應(yīng)速度。業(yè)務(wù)流程的集成使得在不同應(yīng)用系統(tǒng)中的流程能夠無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)流程的協(xié)調(diào)運(yùn)作和流程信息的充分共享。（二）外部信息集成通過(guò)門(mén)戶網(wǎng)站和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)公眾、社會(huì)團(tuán)體、社會(huì)和客戶的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外部信息資源的有效交流和集成；通過(guò)與合作伙伴信息系統(tǒng)的對(duì)接，建立動(dòng)態(tài)的企業(yè)聯(lián)盟，發(fā)展基于競(jìng)爭(zhēng)合作機(jī)制的虛擬企業(yè)，重塑企業(yè)的戰(zhàn)略模式和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。Internet的發(fā)展增加了企業(yè)之間的合作與交流，虛擬企業(yè)、擴(kuò)展的供應(yīng)鏈管理和協(xié)同商務(wù)等都是企業(yè)之間集成的典型。通過(guò)合作，幾個(gè)企業(yè)和公司組成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的合作網(wǎng)絡(luò)，這種合作網(wǎng)絡(luò)可以提供單個(gè)公司所不能提供的產(chǎn)品和服務(wù)，獲得單個(gè)公司無(wú)法完成的定單。為了增加合作的效率，必須實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中有合作關(guān)系的公司之間活動(dòng)和過(guò)程的集成。另外，企業(yè)間的集成并不是使企業(yè)內(nèi)所有的系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)集成，而只是集成一些與企業(yè)之間的業(yè)務(wù)過(guò)程有關(guān)的系統(tǒng)，因此，企業(yè)間的集成是一種有選擇的集成。企業(yè)間集成的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是使企業(yè)間不同系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的匹配。目前，XML技術(shù)作為企業(yè)間集成時(shí)數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)已得到廣泛的應(yīng)用。四、結(jié)束語(yǔ)在制造企業(yè)的信息化建設(shè)和改造過(guò)程中，許多制造企業(yè)實(shí)施CIMS、MRPII、RP等系統(tǒng).而國(guó)際國(guó)內(nèi)的ERP系統(tǒng)供應(yīng)商在提供ERP產(chǎn)品時(shí)，都要根據(jù)用戶的具體要求，在系統(tǒng)的實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)功能模塊做二次開(kāi)發(fā)。以生產(chǎn)車間為中心的工具管