专论与综述作者简介:甘勇(1973-),男,湖北人,硕士,讲师,主要从事教学和科研工作。
收稿日期:2004-01-27制造业信息化与先进制造技术现状及发展前景概述甘 勇(桂林电子工业学院,广西桂林 545001)摘要:介绍了发展制造业信息化和先进制造技术的重要性和必要性,国内外制造业信息化和先进制造技术的现状及前景,论述了制造业信息化带动先进制造技术发展,我国制造业信息化进程中要处理好的一些问题。
关键词:制造业信息化;先进制造技术;现状及前景中图分类号:G203 文献标识码:B 文章编号:1672-545X (2004)01-0039-03 随着计算机技术、网络技术和自动化技术的迅速发展,在制造业中出现计算机数控(CNC)、柔性制造系统(FMS )、计算机辅助设计/制造(CAD /CAM )、计算机集成制造(CIM S)、准时生产(JIT )、精益生产(LP)和敏捷制造(AM )等多项先进制造技术与制造模式[1],制造业信息化和先进制造技术有了飞速发展,制造业正在进行一场新的技术革命。
1 发展制造业信息化和先进制造技术的重要性和必要性 制造业是国民经济最重要的支柱产业。
所有将原材料转化为物质产品的行业都可以称为制造业。
在工业化国家,约有四分之一的人口从事制造业,约70%～80%的物质财富来自制造业。
制造业是我国国民经济的核心和工业化的原动力,我国制造业工业总产值约占全国GDP 的42.5%。
制造业信息技术是将原材料有效地转变成产品的技术,是制造业赖以生存和发展的技术基础,它表现在CAD 、CAM 、CAPP 、PDM 、CIM S 、ERP 、M IS 、VPD 及Internet 技术等的发展及应用。
先进制造技术是制造业不断地吸收机械、电子、信息及现代管理技术等方面的技术成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理和售后服务的制造全过程,实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产,并取得理想经济效果的制造技术。
制造业信息化是先进制造技术主要特征。
制造业信息化和先进制造技术对国民经济的发展有着非常重要的意义。
伴随中国加入WT O 和经济全球化与信息化,全球化制造已成为制造业发展的一个重要趋势。
信息技术突飞猛进,制造业信息化成为当今世界制造业发展的一个大趋势。
目前,国际上正在进行新一轮产业结构调整。
这一轮产业结构调整的主要特点是,由于发达国家的劳务成本不断攀升,很多产品的生产制造将向包括中国在内的发展中国家转移。
我国由于经济连年高速增长,社会政治稳定,加之有比较便宜且素质较好的人力资源,成为很多跨国公司的首选之地。
因而我国正在成为世界制造业的中心[2],但是,虽然我国制造业庞大,但生产技术仍处于较低水平,出口技术系数只为0.9,生产规模小,知名品牌较少,远不是制造强国,目前还只是中低档商品的世界制造工厂[3]。
因此,面对更加激烈的国际市场竞争,要想迅速提高我国制造业国际竞争力,必须加快制造业信息化进程。
2 制造业信息化和先进制造技术的现状及前景 与信息产业等高新技术产业的迅速发展相比,传统制造业大多困难重重。
造成这种现状有企业自身管理和外部环境的原因,如机制僵化,观念陈旧,39 《装备制造技术》 2004年第1期 管理上墨守陈规等。
也有技术上的问题,如大多数制造业企业技术开发力量薄弱,产品技术含量低,设计手段落后,设计质量不高、预见性差;产品设计、制造周期长且费用高,不能快速响应市场,缺乏市场竞争力。
而目前市场要求产品的生命周期越来越短,生产形式越来越呈现出单件小批量多品种的格局,以适应市场的快速多变。
这些都向传统的设计、制造模式提出了严峻挑战。
面对传统制造业的改造与制造业信息化的紧迫性,党和国家领导人曾多次强调:要用信息化带动工业化,要加强信息技术与传统产业的结合,促进传统产业的技术升级,提高企业产品的竞争力。
我国的制造业要想求生存、求发展,就必须加强信息技术与传统产业的结合,促进传统制造业的技术升级。
目前我国制造业信息化和先进制造技术的状况,根据科技部提供的数据,据不完全统计,我国大中型企业目前仅有15%基本实现了信息化;中小企业实现信息化的比例不到5%。
1999年的数据表明,国外软件占据了85%的CIM S (计算机集成制造系统)软件市场,我国开发的50多种具有自主知识产权的CAD、ERP(企业资源计划)等软件的市场份额不到15%,国产的先进控制、生产过程执行系统软件的市场份额仅约10%。
回顾过去的十几年,我国的制造业信息化工作也取得了一些进展,进行了大量研究开发和应用。
自1986年以来,在“863”计划支持下科研人员取得大量成果,我国的先进制造技术已经在制造系统及基础理论、局部广义优化设计、精密与超精密加工技术、微米/纳米加工和测试技术、激光和特种加工技术、大型机械部件及系统的质量控制、智能制造基础理论技术、CAD/CAPP/CAM集成、并行工程CIM单元技术等领域有较大的创新和发展,其中有的领域接近或达到国际先进水平。
但是从规模上,这些数字和我国制造业的总体数量相比仍然很小。
而环顾世界,许多跨国公司应用现代集成制造系统技术已经实现了设计、制造、管理、经营一体化,加强了在国际市场上的垄断地位。
经过多年的努力,我国通过技术引进,不少制造企业已经掌握了一批相对先进的制造技术,企业效益不断提高,竞争力不断增强,企业对制造先进技术的需求将日益增长,而且在产品设计、工业设计、工程数据库建造、精密与特种加工工艺装备、铸锻件精密成形、工艺仿真、制造自动化、数控机床与机器人应用、制造信息集成、CAD/CAM以及系统管理等领域已拥有一支强大的工程技术人员和技术工人队伍,为先进制造技术发展提供了保证。
我国正在加强发展制造仿真和并行工程、柔性制造技术和车间资源快速重组及设备无故障运行技术、制造信息的分布集成、产品数据管理和互联网络辅助制造、开发先进制造工艺和快速制造技术、智能化决策支持系统建造和制造智能的累积等领域。
3 制造业信息化带动先进制造技术的发展 先进制造技术具有智能化、网络化、集成化、可视化等特点,由此可见,发展先进制造技术的前提必须使制造业信息化。
20世纪90年代飞速发展的信息技术对制造业的影响不仅是形成了一批高新技术产业,为制造业的发展注入了强大活力,更重要的是其向传统制造业的高度渗透,带动了设计、生产与经营管理的自动化和数字化,促进了制造资源在全球范围内的流动和优化配置,加速了制造业全球化的进程。
随着计算机及其外围设备、计算机软件的迅速发展而形成的CAD技术,是电子信息技术与产业工程技术的结晶,已广泛应用于机械、电子、航空航天、汽车等各个领域,成为提高产品与工程技术水平、降低消耗、缩短产品开发周期、大幅提高劳动生产率和产品质量的重要手段。
虚拟产品开发(VPD)技术极大地增强了企业的创新能力,它能够在虚拟状态下构思、设计、制造、测试和分析产品,以有效地解决那些反映在时间、成本、质量等存在的问题。
CAD/CAM/CAE/PDM(C3P)技术是实施VPD的强大支持技术,虚拟现实(VR)、互联网(Internet)也都被一些国际著名的企业作为实施VPD的重要手段。
企业通过VPD这种新技术把握住产品开发过程,能对客户的需求变化做出快速灵活的反应,并且完全按照规定的时间、成本和质量要求快速将产品推向市场。
现代集成制造系统(CIM S)是信息技术、制造技术与现代管理技术的集成,应用于产品全生命周期的各个阶段。
提供了企业现代化制造的新技术,如集成化CAD/CAM/ PDM、信息集成、并行工程、快速原型制造、工业智能、虚拟制造、绿色制造、敏捷制造等[4]。
所有这些技术都是先进制造技术的重要内容,是企业实现信息化的重要技术手段,对于传统产业的改造将起到重要作用。
同样,先进制造技术也是高新技术发展的动力。
我国目前在制造业信息化上的近期目标是:突破制造业信息化关键核心技术,形成7大具有自主知识产权的产品;在全国2000家企业实施制造业信息化示范工程;在5个以上重点行业和典型40 Equipm ent M anufacturing T echnolo gy No.1,2004区域实施制造业信息化集成应用工程;促进100家制造业信息化软件企业及技术服务中心的发展;培训各种层次的制造业信息化人才100万人次;形成若干个专业化、网络化制造业信息化产业和服务联盟;建立应用示范、技术服务和技术研发三大体系,营造制造业信息化良好的发展环境。
可见制造业信息化与先进制造技术的相互促进,将成为带动经济发展的动力。
4 我国制造业信息化进程中要处理好的问题 我国国家和地方主管部门、制造业企业、咨询服务企业、系统软件供应商、制造业应用软件供应商、电脑与外设供应商、网络产品供应商及系统集成商,是构成制造业信息化工程的基本要素。
每个基本要素之间都是相互联系、相互作用的。
任何一个环节出问题,都可能导致制造业信息化工程的失败。
作为国家和地方主管部门,主要任务是营造环境,做好顶层设计,通过制定政策、建立标准、发展中介服务机构以及组织对重大关键技术的研究开发、推广应用和试点示范等,推动制造业信息化应用工程的发展。
而制造业企业是信息化的最终客户,是主体,要使企业成为制造业信息化工程的主要投资者、主要实施者和主要受益者,必须尽快提升自己的核心竞争力,用信息技术武装自己,通过信息化发展先进生产力;企业领导必须对制造业信息化建立基本的认识,必须把它当作为企业发展的战略任务来抓;对于制造业信息化过程中的难题,制造业企业应有客观、理智的认识,要敢于冒风险;制造业企业必须能够在咨询服务企业或者软件公司的帮助下,弄清自己的需求,找到最合适自己的信息化解决方案。
制造业软件企业是制造业信息化的工具制造商,提供能够满足制造业企业功能需求,为制造业提供软件产品的安装、培训与服务;电脑与外设供应商、网络产品供应商和系统软件供应商组成了制造业信息化的基础,必须保证整个信息化系统运行的可靠性、安全性和兼容性。
加快制造业信息化进程,促进先进制造技术的发展,是一项伟大的事业,必须要有改革创新的精神和脚踏实地的工作作风,为快速发展我国制造业的竞争力作出贡献。
参考文献:[1] 张根保,王时龙,徐宗俊.先进制造技术[M].重庆:重庆大学出版社.[2] 伊 佳.中国制造业—尚待开发的处女地[J].电子商务世界,2002-05-15.[3] 周 蕾.穿透制造业的甲胄[J].网络世界,2002-05-15.[4] 田雨华.计算机集成制造系统[M].北京:兵器工业出版社.Informationization of Manufacturing Industry andAdvanced Manufacturing TechnologyG AN Y ong(Guilin U niversity of Electro nic Industry,Guilin Guangx i541004,China)Abstract:The paper introduces the importance and necessity for dev elo ping infor matio nization of manufac-turing industry and advanced m anufacturing technolog y,as w ell as the status and pr osper ity fo r the infor-mationization of manufactur ing industry and advanced manufacturing technolog y at ho me and abroad.It al-so presents how inform ationization of manufactur ing industry driv es the development o f the advanced m an-ufacturing techno logy and the pr oblem s to be dealt w ith in the pr ocess of inform ationizatio n o f manufactur-ing industry in our country.Key words:informationization o f m anufacturing industry;adv anced manufacturing technolo gy;status and pr osperity41 《装备制造技术》 2004年第1期 。