一、挑战与机遇

　　相互影响、相互渗透的国际经济使得整个世界变成了一个巨大的市场，对于企业来说，这是一个难得的、进一步发展的好机会，但同时也对企业的竞争能力提出了新的要求。快速和灵活地响应不断变化的顾客需求成为企业生存和发展的决定性因素。如果说在技术上中国与国外的差距平均在10～20年，那么在管理上的差距约20～30年。沿着外国人走过的路是永远不可能赶上和超过别人，只有采用最先进的技术，才有可能走捷径，在短期内缩短与先进企业之间的差距。

　　二、构建制造企业信息化平台

　　2.1 CAD

　　计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简写为CAD）表示由计算机支持的技术和科学领域的设计工作。

　　CAD的发展

　　传统的设计方法是采用绘图板手工绘制零件的各向视图。应用手工方法，不仅设计缓慢，而且容易出错，需要花费大量的人力和物力做后续的支持。随着计算机技术的发展用，我国制造业积极响应宋健同志号召“甩掉图板”的思想，CAD技术的应用已经比较广泛，目前已经取得了良好的效果。

　　CAD系统在早期发展和应用中如下图2所示。，主要以2D-CAD为主，即生成零部件的二维图纸。在汽车制造、航空和航天技术领域或装置制造行业的机械设计方面，目前主要还是应用2D-CAD系统。

　　但是激烈的竞争是无止境的，竞争迫使企业要不断提高其产品开发和设计的效率，因此3D-CAD系统越来越受到客户的重视。传统的2D-CAD系统绘制的工程图相当于用绘图板完成相同的工作，各种视图之间没有任何关系。当需要进行工程图的更改时，必须花费大量的时间对与此工程图相关的细节一一进行修改，这会耗费大量的时间和成本，且容易发生错误。而3D-CAD系统将其注意力集中在对零部件的3D模型进行完整的几何描述上，建立了原始模型后，只需要在原始模型中输入一组数据，便可以自动派生出零部件的一个变型，而且图纸的绘制也更加简单，同时便于工程更改和维护。虽然3D-CAD的价格比较高，但是相应的用户培训和制订统一的应用规划方面的投入比较低，而后者恰恰是有效应用3D-CAD系统以及显著提高开发设计效率的关键。

　　单纯CAD 应用存在的问题：

　　·虽然CAD系统可以快速生成工程图和物料清单，但是如果只能利用手工输入的方式向ERP系统输入用来编制物料需求计划的物料清单，或者是必须按照CAD工程图将零件轮廓输入到NC编程系统中，实在太浪费时间。

　　·CAD系统生成的庞大数据流是不是可以能够在短时间里被其他系统方便地调用或用于解决实际问题？如果缺乏这样的一种机制，这些数据只能算得上是一堆高级垃圾。

　　·CAD生成的文档以及其他应用系统生成的数据彼此互不透明，对企业来说并不能产生应有的价值。其后果是，跨部门的信息处理过程需要很长的时间，而且还有可能损失不少信息，这不符合先进制造企业协同异地设计研制的思想。

　　·制造企业在其产品开发和制造过程中，存在一个个相互独立的信息孤岛，如CAD、CAPP、CAM和ERP等。如果要使高昂的投资产生最高的效益，就必须将这些相互独立的信息 处理系统集成到一个总体框架中。目前还在企业中存在的根深蒂固的泰勒式组织和工作方式以及面向任务的观念式达到这个目的的最大障碍。

　　由于孤立的CAD/CAX系统存在上述的弊端，而企业又迫切需要将各种IT工具有机地结合起来，形成一个面向过程的、多功能的虚拟制造系统，PDM就应运而生了，可以说，PDM系统最初就起源于CAD工程图的管理。

　　2.2 PDM

　　产品数据管理（Product Data Management，简写为PDM）是一种利用数据模型对制造企业的产品形成过程进行管理的方法，是一个将所有单元系统的数据和过程完整地集成在一起的、真正意义上的集成信息管理系统总体解决方案。

　　PDM的功能

　　PDM的目标是利用一个集成的信息系统来产生为进行产品开发设计和产品制造所需要的完整的技术资料。因此，PDM系统的主要功能就是对产品的整个形成过程进行控制并对在该过程中形成的或需要处理的数据和文档进行管理。

　　PDM的功能包括：

　　·数据和文档的管理

　　产品信息由基本数据和各种不同的文档组成，PDM系统的核心任务之一是对产品信息和其他业务数据进行管理。

　　·过程管理

　　“过程管理”也称作“工作流管理”，任务是对整个产品形成过程进行控制，并使这些过程在任何时候都可以追溯。过程管理的流畅可以支持和改善所有与产品形成过程有关人员的系统工作，从而从整体上提高效率。

　　·应用系统集成

　　目前制造企业存在的主要问题之一是缺乏足够的IT基础设施，各种计算机应用系统的应用效率不尽人意。如果在计算机应用中缺乏信息的集成和良好的通信，那么工作将变得很繁琐。因此必须要将所有与产品形成过程有关的计算机应用有机集成起来，即在信息化孤岛之间构造桥梁。PDM的另一项核心任务就是将各种不同应用系统的处理结果组织成一个有机的整体，对所有应用系统中的产品数据进行管理。

　　2.3 ERP（MRPII）

　　什么是ERP？

　　企业资源计划（Enterprise Resource Planning，简写为ERP）除了要对制造企业的后勤链进行面向过程的管理外，还被用于财务管理、控制和人力资源管理等。后勤链包括了产品的整个增值链，如采购、生产和销售等。

　　工程领域专家普遍认为，目前在国家和企业整体信息化程度很低的情况下，对于制造业而言，在实施信息化过程中首先实施产品数据管理（Product　Data　Management，PDM）系统，然后在此基础上进一步实施企业资源规划即ERP系统，从而最终实现企业的全面信息化，是一条很现实又符合企业发展现状和需求的信息化之路。

　　ERP与MRPII的关系和区别

　　早期在制造业中广泛采用的是物料需求计划系统（Material Requirements Planning，简写为MRP），MRP仅仅对物料进行计划，解决决定生产中各种最终物料项所需的零部件和原材料的数量问题。随着计算机应用能力的提高和应用范围的扩大，MRP涉及的领域也同时拓宽，出现了既考虑物料又考虑资源的MRP，称为制造资源计划（Manufacturing Resources Planning，简写为MRP II）。

　　ERP更着重于“企业（E）”，它试图将企业内部所有功能部门的信息集成于一个计算机系统中，为各个部门的不同需要服务。ERP被广泛地应用在企业的过程管理、财务管理和人力资源管理中，虽然在这些部门中可能已经实施了许多专用的系统，但ERP的作用在于将这些系统组合到一个集成的计算机程序中，使得各个部门可以方便地共享信息、相互通信。

　　CAX/PDM/ERP构成了当前制造业广泛采用的信息化平台解决方案

　　目前多数制造企业已经实施了CAX、PDM和ERP系统，以PDM为平台集成了CAX和ERP构成企业的信息化平台， CAX系统为企业形成了完善的产品结构，ERP则以订单为驱动形成了企业完整的后勤链管理，因此，PDM系统可以作为各个信息系统的集成桥梁

　　企业中曾经有一个广泛被接受的认识：CAX+PDM+ERP=Success，事实上，单纯的以PDM为平台集成CAX/ERP系统也是不完善的。
　　存在的问题

　　企业在应用的过程中，逐渐体会到了真正制约企业提高生产效率是制造过程：

　　（1）企业无法将最新的产品设计思想快速地实现并推向市场；

　　（2）企业生产部门很难将工艺数据和设计部门的设计数据统一协调；

　　（3）企业难以将制造工艺数据在规划阶段与零部件供应商或OEM共享。

　　而在目前制造企业中，有关产品加工过程的工艺管理如何进行一直是企业信息化建设中的一个空白。

　　2.4 数字化制造系统

　　何谓数字化制造系统？

　　基于上述问题，业界认为，要完全完善地构造制造企业的信息化平台，必须要在企业中实施工艺过程信息化平台。在信息时代中，制造企业对于工艺过程的迫切希望是：

　　（1）整个工艺过程应该统一在同一个平台环境下；

　　（2）各种工艺数据（资源、工序和产品结构）能够高度集成；

　　（3）工艺规划可以量化地进行产能分析、定额分配和设备布局设计；

　　（4）所有工艺信息可以在企业内部和整个企业供应链环节中所有相关人员实现高度共享。

　　基于企业在信息时代中要求实现产品快速、个性化定制化开发的需要，Tecnomatix率先提出了生产工艺管理（Manufacturing Process Management，简写为MPM）的概念，这是一种贯穿计划、设计、管理全过程的协同工作组环境，旨在对生产过程中的工艺信息进行协调的统一管理。在企业应用中，只有将CAX、PDM、ERP与MPM完整地集成为一个协调统一的整体，才能真正地构造起制造企业的完整的信息平台，
　　数字化制造解决方案——Tecnomatix
　　SIEMENS PLM公司推出一套完善的数字化制造解决方案——Tecnomatix。
　　Tecnomatix具有如下特点：
　　各个功能强大的模块无缝地集成在一起，支持整个工艺过程的所有环节，包括：装配过程研究、生产线定义、平衡、工时定额、人机功效、厂房布局、工作指导等等；
　　Tecnomatix具有独特的体系结构，可支持协同工作，支持跨地区国度的子公司、OEM与供应商之间利用网络（intranet/Internet）实现工艺信息的协同共享。
　　Tecnomatix中的功能模块包括：
　　Process Designer：平台级的工艺规划软件；
　　Plant simulation：  专业的生产物流过程分析仿真软件；
　　Workplace designer：专业的生产线、车间3D布局规划软件；
　　Advanced Assembly：专业的装配过程仿真分析软件；
　　Human simulation： 专业的人机工程分析仿真软件。

　　这些功能模块建立在统一的数据库Teamcenter中，可以对用户的权限进行严格而有效的管理。在一定的用户权限下，支持多用户的协同工作，可以对产品生产过程中的工艺数据版本进行统一的管理，并能有效地管理协同的工艺数据变更。
　　Tecnomatix的功能如下：

　　Tecnomatix解决方案主要解决了生产管理部门在制造过程中复杂工艺过程的管理问题，应用在制造工艺管理中的各个阶段，包括规划阶段和工程阶段。在这些阶段中，系统采用其本身的计划工具、工程工具、装配仿真、焊装工具以及支持协同作业的浏览器工具等对整个工艺过程进行统一的管理，同时通过与CAD/PDM/ERP系统的集成和交互，实现了产品数据、装配数据和资源数据的共享。因此，完整的企业信息平台应在原有的以PDM为平台的构架基础上进行扩展，企业不仅要通过计算机高效地生产和管理工程图纸（CAD），也不仅要以PDM为平台将各种应用系统协调在统一的平台下，也不仅要以订单为驱动将企业管理过程的信息进行集成的管理（ERP）；还要重视生产制造过程工艺信息的管理（MPM），这是产品形成的关键过程，也是决定产品质量、上市时间、生产成本的关键因素。

　　综上所述，完整的企业信息平台如图所示。DigITal Manufacturing、CAD/PDM、ERP协调运行在企业经营过程的各个环节，建立通贯全局的系统集成，才能够对企业中跨任务的数据流进行连续不间断的控制。