制造业综合信息管理平台构筑

刘 宁（山西省自动化研究所，山西 太原 030012）

制造型企业信息化是由“企业”、“价值链”和“产品和服务”三个坐标形成的立体架构，制造企业不仅是生产物质产品的工厂，也是向客户提供服务和知识、使客户通过使用产品获得增值、与客户和供应商一起创造价值的组织。换言之，以信息化为核心的新型工业化，将使制造企业从单一产品的生产型企业向为客户提供解决方案的服务型企业转换。

1 平台建设总体规划

企业信息化管理建设进程是由企业内部管理向外部管理、企业核心业务向企业整体业务扩展的，总体来说，有以下五大阶段：

第一阶段，企业信息化基础建设。这是为进行信息化管理建设的核心工作。在此阶段，企业一方面要逐渐改变自身多年的人工管理和工作习惯以适应信息化管理带来的管理升级，另一方面着力构筑信息化所必需的软硬件设施及平台，包括网络硬件、操作系统和数据库软件等等，搭建起信息化基础平台。

第二阶段，针对企业的核心部门进行信息化建设。先从产品设计部门入手，逐步建立起相互独立的部门级应用系统，短时期内能满足本部门生产管理需要，继而满足企业最低的信息化管理需求。

第三阶段，集中对企业内部生产活动之间进行有效互联。在此阶段，ERP起最为重要的作用。通过对软硬件平台进行同构化建设以实现部门间的信息共享和协同操作，实现基于企业内部范围的管理，最终对计划需求量、安全库存量、采购提前期、采购批量、采运方式、采购价格、市场行情和供应商等进行准确的分析和设定，使企业的信息化水平得到质的提升，保证对企业管理可以进行事先计划，事中控制和事后分析。

第四阶段，构建现代供应链信息化系统。通过构建现代物流供应链信息化体系，推进信息化管理从企业内部扩展到企业外部、甚至整条供应链上，实现企业上下游协同管理成为企业更高的追求。

第五阶段，智能化管理。信息化管理不再是企业物流供应链、运营的帮手，而上升到企业战略的指导建议层次，真正实现计算机管理人的终极目标。

2 项目建设的目标

（1）通过建立覆盖工厂园区的计算机网络系统和应用实施全套的ERP系统和OA, 从根本上改变企业较为传统与落后的管理现状，提高企业的工作效率。

（2）通过应用全面机械设计与加工系统软件CAXA，提高企业的自主创新能力，真正实现了从设计到加工一体化。

（3）通过自动化设备以及装配过程数值计算机模拟软件、数控系统软件、质量控制和分析软件的应用，实现生产过程的智能化。

3 项目建设的主要内容

本项目围绕着信息资源数字化、设计加工一体化、生产过程智能化的目标来进行规划，实现主体业务过程信息化，促使企业生产、管理迈向更高的水平，进一步扩大市场竞争力，充分发挥现代信息技术在企业生产、管理中的作用。

本信息化系统共分解为三个部分进行实施：

（1）完善企业网建设

企业网建设应该分期建设，首先建立企业网的主干，然后建立各个应用子系统，并通过路由器与INTERNET相连。在此基础上建立的软件和信息资源可使企业内部各个部门联入企业网的计算机根据权限访问INTERNET资源，实现企业管理自动化和办公自动化。并可通过企业的WEB、数据库、文件服务器向INTERNET网及内部管理部门提供企业信息资源。

（2）ERP系统和OA的应用

① ERP（企业资源管理系统）

ERP系统软件以MRPⅡ/ERP原理为基础，吸收成套完善的生产管理，采用开放的客户机/服务器结构等先进计算机技术，真正实现资源配置信息传递的便捷化和数据的精确化。

② OA（办公自动化系统）

规划办公自动化软件采用通达OA系统，此系统集成了企业管理功能，标准配置工资管理、档案考勤管理、人事管理等极具价值的模块，构成了企业信息管理的中枢。由于该系统的运行速度快，操作简便，使得公文、通知等上下行信息的传递和部门之间的信息交换、交流和沟通更加便捷，可大大提高办事效率。

（3）全面机械设计与加工系统软件CAXA(该软件集成了CAD、CAE、CAM系统)的应用

在生产线处理系统上安装人机交互界面，集成计算机管理系统，后台采取模拟系统，实现各工序、接点之间的优化连动，从而极大地提高企业生产效率和产品品质、精度。

4 项目建设方案

4.1 企业网建设实施方案

网络拓扑结构是决定网络性能的主要技术之一，同时在很大程度上也决定了网络系统的传输速度、可靠性、通信效率。网络拓扑结构与网络布线系统有着密切的联系，将对整个系统的投资和性能产生重要的影响。

企业厂域网络系统从设计上分为核心层、汇聚层和接入层；分层思想使网络有一个结构化的设计，针对每个层次进行模块化的分析，对统一管理网络和维护非常有帮助。对本企业厂域网来说，采用以下三个结构层次：

（1）核心层：核心层的功能主要是实现骨干网路之间的优化传输，核心层设计认为的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。

（2）汇聚层：汇聚层的功能主要是连接接入层节点和核心层中心。

（3）接入层：在核心层和汇聚层的设计中主要考虑的是网络性能和功能性要高。企业网的网络拓扑图，如图1所示。

图1 网络拓扑图

4.2 建设ERP系统和办公自动化OA系统

从功能方面来看，ERP和OA有着本质的区别。其中ERP倾向于业务管理，OA则是对ERP之外的企业其他资源的整合管理。

（1）ERP系统

制造企业实施ERP系统是一个最见效益的过程。建立在网络和信息技术基础上，以市场和客户需求为导向，以计划与控制为主线，集成管理人、财、物、供、产、销六大资源的ERP系统无疑是提升管理的利器，ERP系统建立企业信息共享平台，打通企业内部供应链，部门间人为协调工作减少，沟通成本将大幅降低。ERP系统实施后的直接效果是库存降低，停工待料和延期交货减少，由于库存费用下降，劳动力的节约，采购费用节省等一系列效应，必然会引起生产成本的降低。

（2）办公自动化OA系统

OA作为一种综合自动化管理的信息化工具，其适用于不同阶段的员工。涉及的服务涵盖企业EIP（企业信息门户）、KM（知识管理）、HRM（人力资源管理）、CRM（客户关系管理）、WM（工作流程管理）、PM（项目管理）、电子政务、内外网一体化管理等方面，通过应用，使得企业人力、财力、物理、信息、流程等资源集中于统一的OA管理平台之上。同人力资源、客户关系、企业信息等方面协调组织起来，有效的解决了企业内信息、资源和应用三者孤立的管理难点。以紧密连接与高效协作的运营特点，为企业搭建一个全面协同的数字化管理平台，成为企业面向过程管理的重要信息化工具。

图2 系统结构框图

图3 系统功能集成图

4.3 全面机械设计与加工系统软件CAXA的应用

该系统主要是利用PDM、ERP、办公协同平台将各种应用程序CAD/CAPP/CAM等集成在一体，使得分布在企业各个地方、在各个应用中使用（运行）的所有产品数据得以高度集成、协调、共享，实现企业生产的集群化。

① 系统框架

该系统主要是通过对CAD系统设计出的零件，按照CAPP系统输出的加工工艺路线（或工艺规程），经过建立加工仿真模型，进行刀位轨迹规划，对刀位轨迹进行加工仿真，最后通过后置处理，生成针对具体机床的数控加工代码，并将输出的结果存储到PDM系统中。所以可将系统分为如图2所示体系结构中的几个功能模块。

② 系统的功能集成

充分利用Pro/ENGINEER的Pro/NC数控加工模块的功能，通过对其进行二次开发，系统的功能集成如图3所示。

③ 系统的信息流程

CAD/CAPP/CAM集成系统是以Pro/NC加工模块为支撑软件而进行的开发，其系统的信息流程图如图4所示。

④ 系统集成的关键技术

◆ 加工仿真模型的建立

在CAD/CAPP/CAM系统集成过程中，建立零件的加工仿真模型至关重要。这个加工仿真模型应该能够完整地、全面地、准确地描述零件信息。除了零件的几何信息、拓扑信息、工艺特征信息外，还应包含有关的刀具信息、机床信息、毛坯信息、夹具信息、加工参数信息和工序排序信息等，因此，这个加工仿真模型应包括零件模型、刀具模型、夹具模型、机床平台模型及坐标系统的定义等。

◆ 数据交换的接口技术

在CAD/CAPP/CAM系统集成中，产品数据的存储、维护和传输是非常重要的一环， 要求产品数据管理系统以一种安全的电子文本形式存储产品及设计信息并保证对信息访问的安全性。要建立零件的加工模型，以及实现系统新增的功能，就必须实现信息集成，这就涉及不同系统间、不同功能模块间的数据交换。通过使用Pro/ENGINEER的开发工具Pro/Toolkit编写应用程序，建立数据交换的接口函数，将用户从PDM系统中获取的各种有关零件的设计信息和工艺信息传递到Pro/ENGINEER系统的统一数据库中进行管理，实现用户与系统的信息交换。所以，这些数据交换的接口函数创建工作非常重要，它直接关系到整个CAPP/CAM系统集成的成败。

⑤ PDMS与ERP的集成

PDMS与ERP的集成主要体现在PDMS向ERP提供基础数据，包括企业最基本的物料数据以及产品的设计BOM。另外，PDMS也需要从ERP中获得设计指导信息，并能接受ERP传递的反馈信息，从而实现工程变更。

设计BOM描述的是产品各零部件间的组成关系和构成数量，是ERP进行物料需求计划的根本依据，设计BOM来源于PDMS，因此，PDMS与ERP的集成将完成两大功能：一是将PDMS中的物料数据及设计BOM导入ERP中，二是建立PDMS与ERP之间的信息交互功能，以保证PDMS与ERP之间数据的一致性、实效性。

图4 系统信息流程图

4.4 实现生产过程的自动化

根据现场情况，拟设计一套控制系统对生产装置进行控制。新系统要求有数据采集和存储、流程显示及控制、连锁、报警报表, 安全维护等功能。而且稳定可靠，监控画面符合操作习惯。该系统建议采用高速PLC控制系统。

控制系统网络结构图，如图5所示。

图5 系统网络结构图

采用PLC可编程控制器组建的工业网络控制管理系统实现了分布式控制，可大大降低现场连接工作量和费用，提高信号的传输精度与灵活性。实现了控制手段的更新和控制效率的提高，使人机交互可视化以及生产管理与控制的一体化，给系统的安装、调试和设备维护带来方便。

5 总结

通过合理规划和有效分步实施，可以实现企业管理与生产管理的有机融合，从而形成统一的管理平台，达到提升制造业产能效率的目的。

[1] 孙明璠. 中国制造业公司治理与ERP系统实施效果研究[M]. 经济科学技术出版社, 2010.

[2] 陈宗舜等. 机械制造装配工艺设计与装配[M]. CAPP 机械工业出版社,2007.

[3] 叶连松. 新型工业与制造业发展[M]. 中国经济版社, 2009.