制造业信息化

浅析制造业信息化的内涵和发

展

浅析制造业信息化的内涵和发展

摘要：回顾了制造业信息化的发展历程，体现了

从20世纪中期到21世纪初制造业信息化的飞速

发展；阐述了制造业信息化的主要内容，包括在

决策管理平台上的产品设计、产品制造和销售服

务这三大功能，并将其分化为产品设计信息化、

产品制造信息化、供销服务信息化、企业管理信

息化和信息化支撑系统构建这六大模块；指出了

制造业信息化的发展趋势，包括有网络化、虚拟

化、智能化、信息化和集成化，认为这些方向最

终会相互融合，从整体上使得制造业信息化程度

最优。

关键词：制造业信息化；发展历程；发展趋势

1引言

在21世纪这个网络普及的时代，我们感受到

了信息发展给制造业带来的巨大影响。社会信息

化程度的提高进一步缩短了地球的时空，在信息

社会中，人与人的交往变得十分方便，知识传播

的速度达到一个高峰，距离不再是文化、科技和

知识交流的障碍。同时，信息共享率的提高使得

世界上少有产品的秘密能够保持较长的时间，尤

其是在商业领域，新产品独占市场的周期越来越

短，不断创新成为推动企业发展的力量，这也直

接导致信息交流和复制变得十分方便和容易，因

此，如何对纷繁复杂的信息进行筛选和提取，是

推进制造业领域不断提升的重要力量。

信息技术也是一门飞速发展的新兴技术，正向

世界的各个领域渗透，也在向传统制造业领域发

起冲击，随着制造业中信息技术含量的不断提

升，诞生了制造业信息化这一新名词，用于将现

代信息技术及其相关的自动化技术、现代管理方

法等与制造技术相结合，提高企业新产品创新开

发能力和快速响应市场能力,实现企业各种资源

的优化配置和各类活动的最优运行,最终提高企

业核心竞争力。因此，同时处在信息化时代和制

造大国的当代大学生，有责任更有信心应用信息

化手段来提升我国的制造业水平。

2制造业信息化的发展历程

20世纪50年代初，美国MIT公司研制出世

界上第一台用APT语言编程的数控铣床。APT

语言系统由APT1、APT2发展到可解决三维编

程的APT-Ⅲ系统后，宇航协会对APTⅢ继续改

进，成立了APT长期规划组织(APTIRP)，由伊

利诺斯理工学院研究所负责，1970年发表了

APTⅡ初步方案，80年代进一步发展为APT／

SS系统，具有定义相加工复杂雕塑曲面的功能。

APT语言系统是世界上发展最早的编程语言，

其语言词汇丰富，定义的几何类型多，加工的功

能齐全并配有l000多个后置处理程序，在各国

得到广泛的应用。

1964年，美国通用公司推出世界上第一个机

械CAD系统（DAC-1），随后，IBM和

LOCKHEED公司又联合开发了著名的

CAD/CAM系统——CADAM，形成了计算机技

术在制造业中的应用雏形，为后期计算机技术和

制造领域的结合打下了扎实的基础，是信息化进

程中的重要事件。

20世纪70年代至80年代中期，大量专用和

通用CAD系统的相继问世，不仅推动了二维绘

图技术的实用和普及，也带动了三维CAD技术

的发展，同时将应用范围从单一零件设计拓宽到

装配、有限元分析、机构分析、工艺规划、数控

编程等多个应用场合，对零件的整体性能和内部

结构都有了深入的认识，提高了产品的合格率，

保证了零件的加工精度要求。

20世纪80年代，随着计算机网络技术的发展，

企业开始通过计算机网络实现跨部门的计算机

应用，其范围也从产品设计部门基于网络和数据

库的CAD向CAPP、CAE、CAM等领域扩展。

同时，生产管理部门也开始了MRPII的应用，

使生产及工艺技术水平和效益有了进一步的提

高。同时，为适应生产规模从大批量到中小批量

的变化,这一时期出现了柔性制造的思想,而且柔

性制造系统(FMS)得到了蓬勃发展。FMS的应

用推动了信息技术从点到线的发展。，也带动了

其他相关信息技术的协同发展，提高了信息技术

在制造业中的应用深度。

20世纪90年代以来，面向21世纪的先进制

造技术（AMT）受到重点研究，一些新的制造

思想、哲和方法不断涌现，如敏捷制造（AM）、

并行工程（CE）、产品全生命周期管理（PLM）、

虚拟制造（VM）、电子商务（EC）、供应链管理

（SCM）、客户关系管理（CRM）等。它是集机

械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术

等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的

总称。包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、

集成制造系统等。AMT是制造业企业取得竞争

优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势

还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖

于技术、管理和人力资源的有机协调和融合先进

制造技术。其中，信息技术在AMT的成功实施

中发挥着不可替代的重要作用，在各项技术的综

合应用中扮演着桥梁作用。

3制造业信息化的内容和技术

3.1制造业信息化的内容

制造业信息化是将信息技术融于制造领域中

的方方面面，从而实现整个制造系统的全局最

优，既发挥出制造技术的整体效益，也体现出信

息技术所发挥出的巨大优势。

制造企业的整体运行包括三大主体功能，即产

品设计、产品制造和供销服务，基于这些技术，

还需要一个统一的平台来进行管理——决策管

理功能，这四大功能贯穿于企业发展的方方面

面，为企业各项工作的良好持久运营提供了坚实

的保障。

基于这四个功能体系，我们可以知道企业信

息化所包含的内容划分为：产品设计信息化、产

品制造信息化、供销服务信息化、企业管理信息

化和信息化支撑系统构建。

在产品设计方面，结合计算机技术来提高产

品的设计精度和效率，从而在源头上保证了产品

的质量，为后续工作的顺利展开打下了扎实的基

础，这部分信息化技术包括CAD、CAE、CAPP、

CAM(狭义)、PDM、DFX工具以及计算机辅助

创新设计(CAI)等，在制造业领域发展相当成熟。

在产品制造方面，结合数字化设备，包括数控机

床、加工中心等，来提高产品制造过程中的自动

化水平，提升产品的制造精度和效率，保证了上

下工序的顺利衔接，有助于提高企业的生产效

率，从而保证了产品供应链的良性发展，提升了

制造企业的信誉。

在供销服务方面，结合信息技术和现代管理方

法，提高企业的销售能力和服务质量，提高企业

的销售额，促进企业的盈利增长，这方面的信息

化技术包括CRM、SCM、EC等，它是企业的

有效性管理，表现了企业在战略和战术上对企业

整个作业流程的优化。整合并优化了供应商、制

造商、零售商的业务效率，使商品以正确的数量、

正确的品质、在正确的地点、以正确的时间、最

佳的成本进行生产和销售。

在企业管理方面，基于企业管理平台，对企业

各项活动进行统一管理和调控，提高产品在各项

工作中的加工质量，实现整体的高效、协调化运

转，这方面的信息技术包括ERP方法在企业管

理的应用，它是通过反馈的物流和反馈的信息

流、资金流，把客户需要和企业内部的生产经营

活动以及供应商的资源整合在一起，体现完全按

用户需要进行经营管理的一种全新的管理方法。

在信息化支撑系统构建方面，各方面的信息化

都需要物理平台和技术体系的支撑。通过这些支

撑技术,才能实现各类信息化功能,并将各种信

息、工具、过程甚至企业集成在一起,从而实现

整个企业的、区域的乃至全球的数字化企业。这

部分内容主要包括企业内部网络平台的建设以

及与Internet的接入,支撑技术有硬件技术、软

件技术、网络技术、信息安全技术、信息标准化

技术、数据库技术等，其中的硬件技术和软件技

术在支撑体系中占据着非常重要的基础性作用，

为各方面技术的发挥提供良好的环境保障。

3.2制造业信息化的技术

制造业信息化技术主要包括面向产品制造

的CAD、CAE、CAM综合技术，面向资源管理

中的ERP技术以及支持这些技术实现的硬件、

软件平台。

CAD技术主要包括交互技术、图形变换技术、

曲面造型和实体造型技术等，它是指利用计算机

及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。在设

计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计

算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信

息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放

在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设

计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图

的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动

产生的设计结果，可以快速作出图形，使设计人

员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以

进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等

有关的图形数据加工工作。CAE是用计算机辅

助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳

定性、动CAE力响应、热传导、三维多体接触、

弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的

优化设计等问题的一种近似数值分析方法。应用

CAE软件对工程或产品进行性能分析和模拟

时，一般要经历以下三个过程，包括前处理：对

工程或产品进行建模，建立合理的有限元分析模

型。有限元分析：对有限元模型进行单元特性分

析、有限元单元组装、有限元系统求解和有限元

结果生成。后处理：根据工程或产品模型与设计

要求，对有限元分析结果进行用户所要求的加

工、检查，并以图形方式提供给用户，辅助用户

判定计算结果与设计方案的合理性。CAM是利

用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过

程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，

输出信息是刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和

数控程序。它的核心是计算机数值控制，是将计

算机应用于制造生产过程的过程或系统。结合三

者各自的特点，来实现零件从设计到制造的全过

程，提高了产品的加工精度，保证了产品的质量。

4制造业信息化的发展趋势

基于21世纪不断扩展的信息技术，制造业

信息化的发展会朝着网络化、虚拟化、智能化、

信息化和集成化前进，而且这些方向最终也会相

互融合，彼此促进，从整体上优化制造业的信息

化水平。

5结束语

在制造业全球普及的信息化时代，融合制造业

和信息技术将成为21世纪制造业发展的主旋

律。我们相信，在充分利用CAD、CAE、CAM

一体化技术，面向资源管理中的ERP技术以及

支持这些技术实现的硬件、软件平台的条件下，

现代制造业朝着网络化、虚拟化、智能化、信息

化和集成化方向发展，将会是大势所趋。

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