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第1篇：機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的概念和意義范文

[關(guān)鍵詞]制造業(yè)信息化；EPLAN；硬件系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）18-0120-02

1.我國制造業(yè)信息化發(fā)展現(xiàn)狀

信息化概念誕生于上個(gè)世紀(jì)60年代的日本，西方社會(huì)普遍使用的“信息化”概念和浪潮起源于上個(gè)世紀(jì)70年代，隨著人類第三次技術(shù)革命浪潮的來臨而在全球范圍內(nèi)興起。國際通用的信息化定義是：“培育、發(fā)展以智能化工具為代表的新的生產(chǎn)力并使之造福于社會(huì)的歷史過程”[1]。而制造業(yè)信息化則是指將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及制造技術(shù)相結(jié)合，帶動(dòng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法、制造工具、企業(yè)管理模式、企業(yè)間協(xié)作關(guān)系等方面的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造和企業(yè)管理的信息化、制造裝備的數(shù)字化、生產(chǎn)過程控制的智能化以及咨詢服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化，從而全面提升制造業(yè)的綜合競爭力。

隨著中國加入WTO后與世界市場聯(lián)系的深入以及經(jīng)濟(jì)全球化與信息化程度的加深，全球化制造已成為制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢；同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展使得世界經(jīng)濟(jì)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的信息經(jīng)濟(jì)時(shí)代。在這樣的大的時(shí)代背景下，制造業(yè)信息化成為當(dāng)今世界制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)大趨勢。

目前，國際上正在進(jìn)行新一輪產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。這一輪產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要特點(diǎn)是，由于發(fā)達(dá)國家的勞務(wù)成本不斷攀升，很多產(chǎn)品的生產(chǎn)制造將向包括中國在內(nèi)的發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。由于我國經(jīng)濟(jì)連年高速增長，社會(huì)政治穩(wěn)定，加之有比較便宜且素質(zhì)較好的人力資源，因此我國成為很多跨國公司的首選之地。[2]雖然我國制造業(yè)龐大，但生產(chǎn)技術(shù)仍處于較低水平，生產(chǎn)規(guī)模小，知名品牌較少，遠(yuǎn)不是制造強(qiáng)國，目前還只是中低檔商品的世界制造工廠。[3]造成這種局面的因素有很多，既有各個(gè)企業(yè)自身管理上的問題，又有外部環(huán)境的問題，比如在管理上墨守成規(guī)、觀念陳舊；在產(chǎn)品開發(fā)上力量薄弱，技術(shù)含量低，設(shè)計(jì)手段落后，設(shè)計(jì)質(zhì)量不高、預(yù)見性差；產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造周期長且費(fèi)用高，不能快速響應(yīng)市場，因此缺乏市場影響力和市場規(guī)模，無法適應(yīng)如今產(chǎn)品生命周期縮短，生產(chǎn)趨于單間小批量格局的快速多變的市場環(huán)境。因此，在當(dāng)下這個(gè)信息技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代社會(huì)最為活躍的生產(chǎn)力的時(shí)代，面對(duì)更加激烈的國際市場競爭，我國要想迅速提高我國制造業(yè)國際競爭力，必須加快制造業(yè)信息化進(jìn)程。

信息技術(shù)對(duì)制造業(yè)的影響不僅是形成了一批高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，為制造業(yè)的發(fā)展注入了強(qiáng)大活力，更重要的是其向傳統(tǒng)制造業(yè)的高度滲透，帶動(dòng)了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與經(jīng)營管理的自動(dòng)化和數(shù)字化，促進(jìn)了制造資源在全球范圍內(nèi)的流動(dòng)和優(yōu)化配置，加速了制造業(yè)全球化的進(jìn)程。

世界范圍內(nèi)，許多跨國公司應(yīng)用現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、制造、管理、經(jīng)營一體化，加強(qiáng)了在國際市場上的壟斷地位。我國正在加強(qiáng)發(fā)展制造仿真和并行工程、柔性制造技術(shù)和車間資源快速重組及設(shè)備無故障運(yùn)行技術(shù)、制造信息的分布集成、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助制造、開發(fā)先進(jìn)制造工藝和快速制造技術(shù)、智能化決策支持系統(tǒng)建造和制造智能的累積等領(lǐng)域。

制造業(yè)信息化是利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)信息化帶動(dòng)工業(yè)化的突破口。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，西方發(fā)達(dá)國家制造業(yè)信息化已經(jīng)發(fā)展到相對(duì)成熟的階段，尤其是在信息化領(lǐng)域 的底層核心技術(shù)，如線性與非線性限元分析解算器、底層核心系統(tǒng)及仿真技術(shù)等方面已經(jīng)取得了長足發(fā)展。而我國制造業(yè)信息化雖然歷經(jīng)30年的發(fā)展也已取得一些成就，但是由于制造業(yè)基礎(chǔ)薄弱、技術(shù)落后，其信息化并不是一帆風(fēng)順的。尤其是遭遇2009年的經(jīng)濟(jì)危機(jī)后，我國制造業(yè)信息化受到巨大影響，其深度和廣度均落后于金融、電信以及一些大型公共服務(wù)業(yè)。由于企業(yè)對(duì)信息化的迫切性認(rèn)識(shí)不足，當(dāng)前我國多數(shù)企業(yè)的制造業(yè)信息化建設(shè)還依賴于政府和軟件廠商的推動(dòng)，企業(yè)自身研發(fā)的信息化技術(shù)非常少。此外，我國制造業(yè)的信息化發(fā)展不平衡，不同規(guī)模的企業(yè)之間信息化水平存在巨大差距。與國外相比，我國制造業(yè)信息化水平還存在巨大差距，整體應(yīng)用水平偏低。

2.我國制造業(yè)信息化存在的主要問題以及意義

對(duì)于當(dāng)前我國制造業(yè)大而不強(qiáng)的局面以及我國制造業(yè)信息化程度低、發(fā)展緩慢其主要問題在于：

（1）勞動(dòng)生產(chǎn)率及工業(yè)增加值率低，總體仍然停留在勞動(dòng)密集型階段，能耗高、污染大，平均能耗是工業(yè)發(fā)達(dá)國家制造業(yè)的1倍，而產(chǎn)生的平均污染是其2倍甚至更高，技術(shù)含量和附加值均較低；

（2）制造工藝裝備落后，優(yōu)質(zhì)高效低耗

工藝的普及率不足10%，數(shù)控機(jī)床、精密設(shè)備嚴(yán)重缺乏，絕大部分集成電路制造裝備、石化裝備、轎車工業(yè)裝備等依賴進(jìn)口。此外，我國當(dāng)前制造業(yè)低水平產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，高水平產(chǎn)能卻嚴(yán)重不足。技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱，軍工制造業(yè)不能適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需要，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理，制造業(yè)結(jié)構(gòu)偏輕，裝備制造業(yè)薄弱。

（3）企業(yè)對(duì)信息化的重要性和迫切性認(rèn)識(shí)不夠。

（4）受制于規(guī)模和資金、人才等資源的缺乏，企業(yè)信息化技術(shù)實(shí)施效果也差強(qiáng)人意。目前我國制造業(yè)有超過一半的企業(yè)沒有應(yīng)用任何信息化技術(shù)，只有1/4的企業(yè)建立了基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)，僅有不到1%的企業(yè)建立了成熟的信息化體系。

（5）由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的管理和指導(dǎo)，制造業(yè)信息化軟硬件市場存在無序競爭，大大阻礙了我國制造業(yè)信息化發(fā)展。

（6）缺乏高水平的技術(shù)咨詢專業(yè)隊(duì)伍。信息技術(shù)產(chǎn)品技術(shù)含經(jīng)營與管理提高庫存準(zhǔn)確率，還可以減少基于紙面的管理和相關(guān)費(fèi)用。

制造業(yè)在工業(yè)化過程中發(fā)揮的主導(dǎo)作用決定了制造業(yè)的不可替代性。它是一國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)、國防的現(xiàn)代化和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化均離不開制造業(yè)的發(fā)展。因此，制造業(yè)在這場變革中首當(dāng)其沖，是調(diào)整的主要著力點(diǎn)之一，也是我國新階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要增長點(diǎn)之一，提高和發(fā)展制造業(yè)對(duì)于我國來說具有非常重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

3.軟件平臺(tái)的選擇――EPLAN

針對(duì)以上問題，我們選擇開發(fā)設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)進(jìn)行研究，試圖找到一條信息高度集成的生產(chǎn)制造流程。我們可以輕松找到的一些已經(jīng)被廣泛使用的，向制造業(yè)高度滲透的，能夠帶動(dòng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與經(jīng)營管理自動(dòng)化和數(shù)字化，促進(jìn)了制造資源在全球范圍內(nèi)的流動(dòng)和優(yōu)化配置，加速了制造業(yè)全球化的產(chǎn)物，其中CAD技術(shù)是最突出代表。CAD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航天航空、汽車等各個(gè)領(lǐng)域，成為提高產(chǎn)品與工程技術(shù)水平、降低消耗、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。

盡管CAD技術(shù)日漸成熟并被廣泛使用，但是它已經(jīng)逐漸滿足不了制造企業(yè)對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)信息高度標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化和信息化的要求。在經(jīng)過多方考察之后，我們決定使用EPLAN軟件作為平臺(tái)，期待實(shí)現(xiàn)以設(shè)備數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以EPLAN軟件為平臺(tái)和設(shè)計(jì)輸出端口，以自動(dòng)化工業(yè)系統(tǒng)作為產(chǎn)品裝配終端的信息高度集中化的工業(yè)制造流程。

EPLAN能夠滿足我們對(duì)于所構(gòu)思的信息化制造系統(tǒng)工業(yè)流程的大部分要求。首先，EPLAN的平臺(tái)是以EPLAN Electric P8電氣設(shè)計(jì)為核心平臺(tái)，同時(shí)將液壓，氣動(dòng)，工藝流程，儀表控制，柜體安裝板三維布置仿真設(shè)計(jì)及制造等多種專業(yè)的設(shè)計(jì)和管理統(tǒng)一擴(kuò)展到此平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了跨專業(yè)多領(lǐng)域的集成設(shè)計(jì)。該軟件采用獨(dú)特的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，滿足了項(xiàng)目設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)快速讀取和存儲(chǔ)，多用戶協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，大項(xiàng)目的管理，批量數(shù)據(jù)處理，防止數(shù)據(jù)丟失，靈活的個(gè)性配置，跨專業(yè)的設(shè)計(jì)需要。此外，EPLAN獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，決定了它既是面向圖形的又是面向?qū)ο蟮能浖?，這又滿足了目前市場為主導(dǎo)的發(fā)展趨勢。其次，EPLAN倡導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化，因?yàn)槟軌驑?biāo)準(zhǔn)化大大減少設(shè)計(jì)及生產(chǎn)等流程中的諸多重復(fù)勞動(dòng)，大幅縮短設(shè)計(jì)周期。EPLAN的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施包括：系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化（權(quán)限、項(xiàng)目結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)方式、修訂管理等）、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化（工程設(shè)計(jì)方法、主數(shù)據(jù)、優(yōu)選部件等）、供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)化（數(shù)據(jù)交換、項(xiàng)目一致性檢查、工程設(shè)計(jì)方法等）等部分，能夠充分優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。第三，EPLAN在幫助企業(yè)完成標(biāo)準(zhǔn)化后，可通過二次開發(fā)為企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)。這一過程中，該軟件具有同步性、自動(dòng)性、糾錯(cuò)性、擴(kuò)展性的特點(diǎn)。最后，EPLAN作為電氣信息化解決方案提供商，與ERP系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)及機(jī)械設(shè)計(jì)信息化系統(tǒng)一起為企業(yè)構(gòu)建了從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整的信息化解決方案。EPLAN API（應(yīng)用程序編程接口）可以在線集成到PDM，ERP或機(jī)械系統(tǒng)，與之無縫結(jié)合，還可以訪問獨(dú)立的開發(fā)者網(wǎng)絡(luò)，共享經(jīng)驗(yàn)和開發(fā)工具。

正是因?yàn)镋PLAN的以上特點(diǎn)，才使得我們決定使用EPLAN作為我們的研究平臺(tái)。它的特點(diǎn)能夠完全滿足我們對(duì)于構(gòu)建信息高度集成的制造工業(yè)系統(tǒng)流程的思路。

4.用于硬件考核系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

在達(dá)成了構(gòu)建“數(shù)據(jù)庫―EPLAN設(shè)計(jì)―組裝”這樣的思路后，團(tuán)隊(duì)結(jié)合了實(shí)際工作需要決定將實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)鎖定在我學(xué)院主要實(shí)訓(xùn)課程《低壓電氣運(yùn)行維修》內(nèi)的考核項(xiàng)目作為研究內(nèi)容，其中包括了照明電路的設(shè)計(jì)和多種電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)。我們結(jié)合我校庫存器件情況，在EPLAN內(nèi)豐富的數(shù)據(jù)庫內(nèi)加以選擇，根據(jù)《低壓電氣運(yùn)行維修》課程內(nèi)需要的硬件考核系統(tǒng)通過EPLAN繪制圖紙并根據(jù)圖紙進(jìn)行安裝。由于是實(shí)驗(yàn)性研究，因此在資金有限的情況下，最后的組裝步驟只能暫時(shí)通過手工完成。但在工業(yè)生產(chǎn)中，一些國家，如德國，已經(jīng)能夠?qū)PLAN設(shè)計(jì)和實(shí)際組裝的步驟通過程序控制機(jī)器人完成。

以電動(dòng)機(jī)星角降壓啟動(dòng)電路為例，該電路原理圖如圖一；

然后，我們使用EPLAN進(jìn)行繪圖，如圖二，并得到圖紙；

根據(jù)得到的圖紙，通過器件安裝，得到相應(yīng)的電路考核模塊，既能夠作為該課程考核時(shí)的工具，又可以作為樣板在課上對(duì)學(xué)生進(jìn)行直觀展示。

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)思路，團(tuán)隊(duì)共完成了課程需要的各類考核系統(tǒng)二十余個(gè)，能夠基本滿足該課程教學(xué)和考核的需要。通過實(shí)踐，我們團(tuán)隊(duì)認(rèn)為利用EPLAN自身的有點(diǎn)，如果在裝備環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制上如果能夠高度結(jié)合，那么利用這一信息化程度集中的制造生產(chǎn)流程就能夠使得原本繁瑣重復(fù)的開發(fā)設(shè)計(jì)過程、低效耗能耗費(fèi)大量人力的裝備過程以及容易混亂的庫存管理過程變得簡單、直接、高效，而這正是我們積極進(jìn)行嘗試的出發(fā)點(diǎn)。加快制造業(yè)信息化進(jìn)程， 促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展是一項(xiàng)非常緊迫的任務(wù)，偶們團(tuán)隊(duì)希望能夠通過小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)，給傳統(tǒng)的制造業(yè)提供一些如何信息化的思路。也算是我們?yōu)橹袊圃鞓I(yè)信息化進(jìn)程所做的一些微小嘗試和綿薄貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)