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前言

當今時代，制造業(yè)面臨著的市場環(huán)境，具有不斷追求交貨速度、價格競爭激烈、個性化定制需求日益增加等特征。為了適應快速變化的市場環(huán)境，國內(nèi)一些制造業(yè)企業(yè)較早地開展了數(shù)字化技術(shù)的研究與應用，并進行了生產(chǎn)模式（從按庫存生產(chǎn)到按訂單生產(chǎn)、按訂單組裝或按訂單設計）的轉(zhuǎn)變，數(shù)字化技術(shù)在產(chǎn)品研發(fā)、制造和管理過程中得到了大量應用。數(shù)字化技術(shù)的應用，集中體現(xiàn)在縮短新品上市時間、增加產(chǎn)品品種、快速滿足定制需求、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低運營成本、改善客戶關(guān)系、加強對供應商的管理、機構(gòu)扁平化等諸多方面，極大的增強了企業(yè)的綜合競爭能力。

制造業(yè)在我國國民經(jīng)濟中有著舉足輕重的地位，制造業(yè)信息化是落實國家"以信息化帶動工業(yè)化"的重大舉措，利用數(shù)字創(chuàng)新技術(shù)，建立產(chǎn)品數(shù)字化模型，開展電子圖檔管理及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、開展基于數(shù)字化產(chǎn)品模型的設計、分析、仿真、工藝規(guī)劃和制造，開展基于產(chǎn)品數(shù)字化模型的設計制造業(yè)務集成與協(xié)同，構(gòu)建數(shù)字化的創(chuàng)新體系是未來發(fā)展的必然趨勢。

制造業(yè)信息化發(fā)展歷程

70年代初，西方發(fā)達的工業(yè)化國家用二維CAD取代了手工繪圖；80年代，當產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越復雜時，二維圖的表達方式已經(jīng)難以滿足設計需求，繼而三維CAD系統(tǒng)出現(xiàn)；90年代，隨著全球經(jīng)濟一體化和制造業(yè)競爭加劇，只有在最短的時間內(nèi)提供高品質(zhì)創(chuàng)新產(chǎn)品的制造商，才能獲得最大的生存和發(fā)展機會。因此，基于三維CAD的DMU（數(shù)字樣機技術(shù)）、VPD（虛擬產(chǎn)品開發(fā)）和PLM（產(chǎn)品全生命周期管理）等多種數(shù)字化的技術(shù)應運而生。

我國制造業(yè)中開展CAD/CAE/CAM的應用起步較晚，90年代初期國家科委確定以"甩圖板"這個形象生動的工程目標來實現(xiàn)繪圖設計自動化作為推廣應用CAD技術(shù)的突破口，從而強有力的推進了我國制造業(yè)信息化的進程，為后續(xù)的傳統(tǒng)生產(chǎn)到現(xiàn)代制造的變革奠定了堅實的基礎。伴隨著經(jīng)濟全球化及信息產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，今天，產(chǎn)品創(chuàng)新領(lǐng)域已經(jīng)引發(fā)了大的變革，CAD、CAE、CAM、CAPP、PDM、EDA、RP、逆向工程、ERP等數(shù)字化技術(shù)在制造業(yè)中得到廣泛的應用。然而，這些信息系統(tǒng)的應用主要是針對產(chǎn)品全生命周期中某些階段的解決方案，難以支持企業(yè)作為一個整體來獲得更高的效率、取得更多的創(chuàng)新以及滿足客戶的特殊需求，迫切需要一種將這些單獨的系統(tǒng)結(jié)合到一起的企業(yè)信息化策略。

為此，國家科技部提出的十一五期間我國制造業(yè)信息化工程要實現(xiàn)“甩圖紙”和“甩帳表”的兩甩目標，這既是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是中國制造業(yè)發(fā)展的必要要求。所謂“甩圖紙”，實際上就是以三維CAD創(chuàng)建產(chǎn)品數(shù)字化樣機為中心，實現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM的集成應用，以提升企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新能力為目標，建立以三維產(chǎn)品模型為核心的產(chǎn)品設計、分析仿真、工藝規(guī)劃和數(shù)控加工的數(shù)字化設計與制造集成環(huán)境，實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)制造協(xié)同，實現(xiàn)以“甩圖紙”為標志的設計制造一體化和無紙化應用，主要內(nèi)容包括CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成與應用，產(chǎn)品開發(fā)過程管理與優(yōu)化，設計數(shù)據(jù)共享、模型共享，產(chǎn)品生命周期管理等；而所謂“甩帳表”，則是以銷售訂單為中心，實現(xiàn)CRM/ERP/SCM/PDM/MES的集成應用，針對企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)、銷售、成本、采購等業(yè)務提高經(jīng)營管理水平的需求，開展企業(yè)經(jīng)營管理、生產(chǎn)管理與制造執(zhí)行的信息集成及業(yè)務協(xié)同應用，實現(xiàn)以“甩賬表”為標志的企業(yè)信息流/物流/資金流及經(jīng)營管理業(yè)務的集成應用，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)與財務系統(tǒng)、產(chǎn)品設計系統(tǒng)、供應鏈管理系統(tǒng)、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)市場經(jīng)營管理過程的一體化。

制造業(yè)信息化的現(xiàn)狀和趨勢

“九五”、“十五”期間，國家科技部通過“甩圖板”工程、制造業(yè)信息化工程營造信息化氛圍、支持企業(yè)信息化示范建設、推廣信息化新技術(shù)，在制造業(yè)企業(yè)的設計、制造、管理、試驗、測試等方面取得了卓有成效的結(jié)果，為十一五推動“兩甩”工程奠定了堅實基礎。但是，與已經(jīng)取得的成效相比，制造業(yè)信息化在推進中仍還存在一些亟待解決的問題，必須引起企業(yè)各層領(lǐng)導的重視：

（1）頂層規(guī)劃不夠，系統(tǒng)分散建設，“信息孤島”問題突出

很多企業(yè)由于各方面原因，信息化總體發(fā)展思路、規(guī)劃不夠，造成本集團內(nèi)企業(yè)、企業(yè)內(nèi)各部門之間各自為戰(zhàn)，形成了不同的軟硬件環(huán)境、不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、不同的規(guī)范標準，信息系統(tǒng)分散建設、獨立運行，相互之間不能得到有效地集成，難以形成體系和發(fā)揮整體效益。

（2）缺乏一體化集成應用及數(shù)字化協(xié)同手段

產(chǎn)品的數(shù)字化設計、制造、測試和項目管理仍處于單點、分散、局部的應用狀態(tài)，相互隔離，未能有效地與企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的實際需求和業(yè)務過程相結(jié)合，缺乏系統(tǒng)間的信息共享、一體化集成以及流程的協(xié)同與優(yōu)化。

（3）企業(yè)管理信息化有待深化

現(xiàn)有的企業(yè)管理模式，與信息化技術(shù)的應用相互脫節(jié)，未能夠通過信息技術(shù)的應用，有效地促進管理模式的變革，使得信息技術(shù)未能發(fā)揮有效的作用。

近年來，隨著企業(yè)務量急劇增加、市場競爭日趨激烈，制造業(yè)企業(yè)普遍面臨著下面的問題：

1. 企業(yè)信息交互、傳遞缺少統(tǒng)一平臺，存在大量的信息孤島，效率低、準確性差；

2. 知識資源得不到有效積累，技術(shù)資料只限于靜態(tài)的管理，查詢、復用困難；

3.  設計周期、制造周期不斷縮短，而對質(zhì)量的要求更加嚴格，急需優(yōu)化業(yè)務流程。

而企業(yè)由于在信息化過程中采用了不同軟件供應商CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM系統(tǒng)，造成業(yè)務部門的信息系統(tǒng)面臨以下問題：

1. 隨著客戶需求個性化，產(chǎn)品大類和產(chǎn)品規(guī)格不斷變化，同一類產(chǎn)品各種客戶又有不同的設計，以至現(xiàn)有的CAD系統(tǒng)成為產(chǎn)品工程師從事高強度低技術(shù)的繪圖工具，現(xiàn)有的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境和CAD系統(tǒng)不能滿足這種持續(xù)變化的需求。

2.  產(chǎn)品設計的CAD軟件與CAPP系統(tǒng)之間不能進行數(shù)據(jù)共享和交互，造成數(shù)據(jù)的重復，對設計的準確性造成的影響，工作的效率較低。

3. 沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品全生命周期管理平臺，很難實現(xiàn)知識的積累和復用，造成重復設計的工作量很大，產(chǎn)品在客戶處總是出現(xiàn)同樣類似的故障或者生產(chǎn)的工藝水平不能持續(xù)改進提高。

4. 企業(yè)中各種產(chǎn)品、零部件和文檔都沒有統(tǒng)一編碼，各業(yè)務系統(tǒng)之間交互沒有統(tǒng)一性，銷售部門和售后服務部門難以查找、利用產(chǎn)品設計、制造過程的信息。

5. PDM和CAPP實施時沒有考慮與其他業(yè)務系統(tǒng)(如ERP等)的數(shù)據(jù)傳遞無法實現(xiàn)，系統(tǒng)沒有很好的擴展性。

要克服這些發(fā)展中的困難，企業(yè)首先應通過構(gòu)建CAD/ CAE /CAPP/PDM甚至與ERP、CRM、SRM等業(yè)務系統(tǒng)的一體化集成系統(tǒng)，以快速增強產(chǎn)品研發(fā)能力、縮短研發(fā)周期、快速響應市場要求，實現(xiàn)以下目標：

1. 實現(xiàn)產(chǎn)品設計、工藝、生產(chǎn)數(shù)字化，以達到甩圖紙的目的；

2. CAD、CAPP、車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)有機整合在統(tǒng)一的數(shù)字化平臺上；

3. 通過項目管理控制產(chǎn)品設計、工藝、生產(chǎn)的過程；

4.  實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)與文檔集中有效的管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)全過程共享和利用；

5. 實現(xiàn)可視化審批，優(yōu)化產(chǎn)品設計、工藝、生產(chǎn)過程；

6.  建立集成、可擴充的生產(chǎn)管理環(huán)境，實現(xiàn)車間生產(chǎn)計劃合理編制、調(diào)整、跟蹤、查詢及反饋；

為實現(xiàn)以上目標，企業(yè)應采用統(tǒng)一的PLM平臺，只有通過PLM系統(tǒng)共享統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，這樣才能實現(xiàn)真正的單一數(shù)據(jù)源，消除數(shù)據(jù)的復制傳遞，絕對保障數(shù)據(jù)的一致性；同時大家能共享統(tǒng)一的用戶訪問權(quán)限控制機制，共享統(tǒng)一的工作流，實現(xiàn)跨部門的審批流程、工程更改流程，提高業(yè)務流程效率，實現(xiàn)企業(yè)信息系統(tǒng)的一體化。

CAXA設計工藝制造一體化PLM平臺的方案優(yōu)勢

CAXA V5是新一代的集成化并易擴展的二維和三維PLM解決方案，融入了CAXA十多年來對中國制造業(yè)的深入了解和研發(fā)應用經(jīng)驗，沉淀不同行業(yè)的業(yè)務流程和管理模式，提煉我國工程技術(shù)人員和管理者的使用習慣，可完整覆蓋從接受訂單、概念設計、技術(shù)設計、工藝設計到生產(chǎn)制造管理和售后服務的各個業(yè)務環(huán)節(jié)，不但做到將制造企業(yè)前期大量投資購買的國外CAD軟件(如三維設計CAD軟件有CATIA、UG、Pro-E，二維繪圖軟件AutoCAD等)和大量積累的二維圖紙和三維模型等產(chǎn)品數(shù)據(jù)很好的管理起來，實現(xiàn)存量兼容，使企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力延續(xù)提升，而且適用于不同規(guī)模、不同行業(yè)特點和不同發(fā)展階段的企業(yè)，實現(xiàn)保護投資，使企業(yè)的信息系統(tǒng)可擴展，不斷拓展新的PLM價值。

圖1   CAXA V5功能結(jié)構(gòu)體系

CAXA V5由平臺和應用兩大層組成，如圖1。CAXA V5平臺采用開放的、標準的體系架構(gòu)，具有完整的PLM功能集合及強大的擴展能力，CAXA V5應用以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心，通過統(tǒng)一的用戶入口、統(tǒng)一的工作流、統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)電子倉庫，可構(gòu)建企業(yè)級的設計、工藝、生產(chǎn)一體化數(shù)字平臺，如圖2。

圖2 企業(yè)級設計、工藝、生產(chǎn)一體化數(shù)字平臺

CAXA V5可適應不同行業(yè)的制造企業(yè)的業(yè)務流程和管理模式，提供豐富應用，包括圖文檔管理、產(chǎn)品配置管理、工程變更管理、工藝設計、工藝數(shù)據(jù)管理、制造過程管理、異地協(xié)同等；而且CAXA V5平臺采用了國際先進的構(gòu)件，具有良好的穩(wěn)定性、高度的安全性和易擴展性。

圖3  CAXA V5數(shù)字化車間管理解決方案

對于以機械零部件加工制造為主的接單生產(chǎn)型企業(yè)或者集團下屬數(shù)控車間，可以采用CAXA V5數(shù)字化車間管理解決方案建設數(shù)字化生產(chǎn)線，如圖3，搭建企業(yè)數(shù)字化車間的網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)所有數(shù)控設備的程序傳輸、程序管理以及機床運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集，為跟蹤生產(chǎn)任務進度情況、生產(chǎn)關(guān)鍵問題、質(zhì)量檢驗情況、半成品及工具庫存狀況等生產(chǎn)信息等，加強生產(chǎn)控制，監(jiān)督產(chǎn)品質(zhì)量，提供重要的決策依據(jù)。

對于既有產(chǎn)品研發(fā)試制性質(zhì)或按單設計的單件、小批生產(chǎn)，又有標準化產(chǎn)品按單配置、組裝的大批量生產(chǎn)的企業(yè)集團，則可以構(gòu)建統(tǒng)一的CAXA V5平臺，先以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為基礎構(gòu)建快速研制平臺，再建立集成化的工藝設計環(huán)境和工藝數(shù)據(jù)管理平臺，最后擴充到車間作業(yè)計劃、加工作業(yè)管理、加工過程控制、加工檢驗等面向制造過程集成化管理的功能，為建立數(shù)字化生產(chǎn)線、實現(xiàn)無圖紙生產(chǎn)奠定基礎：

1. 提供產(chǎn)品數(shù)字建模、工藝設計準備、生產(chǎn)加工、維修與售后服務各階段的數(shù)字化解決方案，保障車間生產(chǎn)準備時直接使用產(chǎn)品設計和工藝設計的數(shù)據(jù)（經(jīng)過工藝配置），無須轉(zhuǎn)換和重復輸入，保證數(shù)據(jù)的一致性；

2.以訂單生產(chǎn)任務（制造指令）為主線，包括生產(chǎn)計劃、加工過程管理、質(zhì)量管理（檢驗）和庫房管理等圍繞生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要功能，以及相應的查詢和反饋功能，包括加工能力查詢、制造資源查詢、生產(chǎn)信息查詢和質(zhì)量預警、延遲預警等；

3.對制造資源進行集中管理，包括設備、刀量具、工裝、毛坯、原材料等，為企業(yè)提供以生產(chǎn)為核心的作業(yè)成本管理；

4.支持多車間的協(xié)同生產(chǎn)和廠際外協(xié)生產(chǎn)管理。

結(jié)論

PLM技術(shù)作為新一代的產(chǎn)品創(chuàng)新與協(xié)同管理解決方案，正在逐漸成熟，它可綜合應用于產(chǎn)品設計、制造、管理、試驗、測試的各個階段和各個方面，實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期不同類型數(shù)據(jù)的綜合管理、過程管理以及跨部門、跨區(qū)域和供應鏈協(xié)同。中國正在加速成為全球制造中心，我國制造業(yè)正在信息化的推動下呈現(xiàn)跨越式發(fā)展。隨著PLM技術(shù)進入普及應用階段，以產(chǎn)品設計、工藝、制造和管理信息化為主線的PLM應用，將有效促進企業(yè)生產(chǎn)模式變革和流程再造，推進國家十五期間“兩甩”目標的實現(xiàn)。CAXA作為長期服務我國制造業(yè)的PLM供應商，通過整合國內(nèi)外及國際PLM產(chǎn)業(yè)資源，引進國際一流的先進軟件技術(shù)、專利和產(chǎn)品構(gòu)件，發(fā)展出具有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心關(guān)鍵技術(shù)的CAXA V5 PLM解決方案，為我國制造業(yè)企業(yè)設計工藝生產(chǎn)一體化數(shù)字平臺的建設提供了切實可行的途徑。