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智能制造标准规范体系的关键因素分析及总体架构设计

2017/11/25    来源:e-works    特约撰稿人:王振樯  蔡旭  唐晋川      
关键字:智能制造  标准规范  关键因素  体系架构  
本文阐述了现代制造企业抓住中国制造2025战略机遇,顶层规划并大力推进智能制造建设的重要性,提出了智能制造标准规范对企业智能制造的基础性和支撑性作用。分析了企业经营管理、设计、制造等关键环节的业务流、数据流及关键因素,以此设计了企业的智能制造标准规范体系架构,并阐述了体系架构的基础层、企业支撑层、业务层等三方面具体内容,为企业智能制造标准规范体系的建立提供了参考和借鉴。

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0 前言

    信息技术是计算机软硬件技术、自动控制技术、通信及网络技术、微电子制造技术的总称,是永恒的高新技术。它的诞生对促进制造业发展与企业管理具有划时代的影响,20世纪60年代,美国麻省理工学院开始研究基于交互式图形学的CAD技术,波音公司率先突破了CAD/CAM/CAE从研发试验到工程应用,从此,制造业与信息技术得到融合发展、相互促进。20世界90年代,美国政府启动实施信息高速公路战略,加之微软公司推出了WINDOWS视窗操作系统,这对计算机及网络、信息产业、信息化与工业化融合等发展起到了巨大的推动作用。此后,我国制造业的信息化应用如雨后春笋,ERP/CAD/CAM/CAE/OA/MES/CRM等信息化软件与系统在制造业中得到不同程度、不同规模的部署和应用,在一定程度上推进了中国制造业的发展。同时,应该认识到,我国信息化标准规范的制定、应用滞后于信息化的发展,也没有得到足够重视;很多企业的信息化规划、建设顶层策划不充分,没有将信息化标准规范这一基础性、全局性的工作做到实处,加之企业内的业务壁垒突破不够,导致企业的信息系统呈“烟囱式”发展,信息孤岛现象非常严重。为此,制定好信息化标准规范,严格遵行信息化标准规范是消除信息壁垒、实现数据共享的前提,是推进企业智能制造建设的基础。

    近年来,以先进制造业为重要代表的实体经济回归,美国发布了《先进制造业伙伴计划》,德国发布了《工业4.0》。我国政府于2015年5月发布了《中国制造2025》,旨在紧跟时代、顺应形势地推进我国从制造大国向制造强国转变,我国制造企业唯有抓住国家实施制造业强国战略机遇,顶层规划并大力推进智能制造能力建设,才能在未来的竞争中立于不败之地,为此,做好智能制造标准规范的体系化工作是实施智能制造建设的前提和关键。

1 智能制造标准规范体系的关键因素分析

    企业的智能制造标准规范体系与企业经营管理方式、设计制造流程、关键业务集成具有重要关系,其架构基于关键业务流和数据流。

1.1 制造企业关键业务及数据流分析

    企业的主流程是市场订单、任务计划、产品设计、生产制造、销售服务,以及贯穿于业务活动中的经营管理、财务分析、成本控制以及相关信息化应用支撑。主流程见图1。

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    图1 企业主流程

    市场订单是企业经营的源头,从广义上讲,企业订单包括购销合同、产品的潜在销售指标预测等;任务计划、产品设计、生产制造是企业重点,是经营管理、设计技术、制造工艺、生产调度、质量控制、成本分析、产品定价的多业务融合,涉及到多业务流和数据流贯通。销售服务处于企业经营管理末端,业务流相对单一。所以分析好任务计划、产品设计、生产制造之间的任务流至关重要。企业关键业务流程见图2。

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    图2 企业关键业务流程

    任务计划、产品设计、生产制造作为企业的关键业务,打通三个环节的数据流是数据共享的关键。同时,任务的编制、评审、会签、审批涉及企业财务、计划、物资、工艺等业务,以及企业决策层、中层协调调度层以及具体经办人员的数据流动;产品设计环节涉及到多专业技术文件交互、设计数据共享、数据迭代等;生产制造环节是企业中较为复杂的环节,涉及到生产任务编制下发,材料采购、货款支付、工艺编制、质量损耗成本分析以及产品制造过程中的零件分类、流转、组装、检验以及出厂等。

    打通任务计划、产品设计、生产制造环节的内外部数据流是企业数字化、智慧化、智能化建设的重点和难点,为此,建立智能制造标准规范体系是构建智慧型、数据型企业的起点和必由之路。

1.2 制造企业数据流关键点

    任务计划、产品设计、生产制造三个环节相对独立,各环节期间涉及到多个应用平台的数据交互。

1.2.1 任务计划环节

    任务计划是企业经营管理的重点工作,涉及项目计划、综合管理、人力、计划、财务、合同、物资、决策等多业务协同。任务编制完成后要提交财务、物资供应链、设计、生产制造进行评审,任务数据须通过网络和应用系统传输到相关部门,通过评审后的任务计划要按流程通过应用系统上报决策层进行审批,任务计划查阅、执行、跟踪均通过信息化手段开展。计划、财务、综合管理、物资等相关系统的数据接口、标准规范是数据传输与共享的前提,任务计划环节数据流见图3所示。

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    图3 任务计划环节数据流图

1.2.2 产品设计环节

    产品设计是企业发展的核心和重难点,涉及方案论证、指标分解、多专业协同设计、技术状态管理、设计制造协同等众多复杂环节和要素。各环节的数据共享、迭代、传输、下发
均需要建立在相应的数字化标准规范上。同时,产品设计环节须与任务计划层、制造层交付数据。数据流图见图4。

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    图4 产品设计数据流图

1.2.3 制造环节

    制造环节是企业产品实现的物质基础。涉及到生产计划编制、排程、加工制造、中转物流、材料出库、零件检测等业务以及相互的数据转换。同时,制造环节还需与经营管理平台、设计环节等交互数据。数据流图见图5。

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    图5 制造环节数据流图

    从上述三个环节的业务流、数据流分析可以得知,制造企业的数据流较多,打通三个环节的应用系统壁垒势在必行,统一企业的数据标准、建立耦合适度的应用平台是推进智能企业的必经之路。

2 智能制造标准规范体系总体架构

    智能制造的标准规范编制没有统一的模式和现成的经验可借鉴,各企业只有根据自己的任务计划、设计、制造等关键环节和经管要求,并结合国内外现成信息化基础标准进行叠加建设。图6为企业智能制造标准规范架构。

2.1 基础层

    基础层是ISO、国标、行标,是企业信息化建设、智能制造推进的基础。近些年来,国内外在制造资源定义、编码,信息化术语定义、编码规范、系统集成、建设流程等方面出台了一系列标准规范,随着中国制造2025战略的推出,国家正加大制造基础标准的制定,这些将是企业智能制造的基础。

2.2 企业支撑层

    企业支撑层是推进智能制造的举措,需要企业投入较大人力、物力。主要工作是建立企业全要素资源编码、结构化数据规范,并对企业的设计制造、经营管理流程进行优化和固化,支撑企业智能建设。

2.3 业务层

    业务层是企业智能制造标准建立的核心,工作量大,协调事务多,是企业推进智能制造的关键要务,涉及企业经营管理、设计制造等众多复杂环节,要坚持智能制造标准规范的“一把手”工程,制定好推进措施,落实责任,明确时间节点,加大考核力度是加强业务层工作的有力举措。

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    图6 企业智能制造标准规范架构

3 结论

    智能制造是制造企业能力建设的趋势,也是企业提升核心竞争力、提质增效的有力保障。随着中国制造2025的推出,企业智能制造建设具有国家顶层的政策保障和技术支撑,同时,智能制造建设又是一个方法论,从何入手、如何推进是企业必须面对的问题,本文阐述的智能制造标准规范体系是企业智能制造建设的着力点和实施基础,“智能制造、标准先行”将在企业的发展中进行检验。

责任编辑:张纯子
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