（机械工程专业论文）装备制造企业中产品协同设计的研究.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 制造业是国民经济的发动机、对外贸易的支柱和国家安全的保障。制造业本身的信 息化是国民经济信息化的基础，推动企业信息化是经济现代化的前提，是提高企业竞争 力的保障，也是推进国民经济发展的重要途径。 本文通过对信息化技术的研究，从分析大连机车车辆有限公司信息化建设现状入 手，针对机车行业的特点，分析了大连机车车辆有限公司信息化建设的总体框架，提出 了以p d m 为核心的协同设计系统的构建方案。建立了基于t o p d o w n 设计方法学的 产品设计规范。通过扩展现有的p d m 系统的应用范围，使设计师可以实时的按照设计 要求修改产品的结构，尽快完成新产品设计及现有产品的改型设计，同时实现设计师与 工艺师之间的协同工作。 论文的研究工作以大连机车车辆有限公司的信息化工程设计为主要内容，公司信息 化建设的成功是本公司机车产品生存和发展的推动力量，同时对整个机车行业乃至整个 装备制造业的发展都将具有借鉴及推动作用。 关键词：企业信息化；产品数据管理；协同设计；t o p - d o w n 设计方法学 装备制造企业中产品协同设计的研究 r e s e a r c ho np r o d u c tc o l l a b o r a t i v ed e s i g ni nm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e a b s t r a o t m a n u f a c t u r i n gi se s s e n t i a lt on a t i o n a le c o n o m y , f o r c i g nt r a d ea n dn a t i o ns e c u r i t y t h e i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to fm a n u f a c t u r i n gm d l l s t r yi si m p o r t a n tf o rt h ev a l u er e a l i z a t i o ni n i n f o r m a t i o ne c o n o m ya g e e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti st h ef o u n d a t i o no fn a t i o n a l e c o n o m i cm o d e r n i z a t i o n , a n di ti sa l s ot h eg u a r a n t e ef o ri n c r e a s i n ge n t e r p r i s ec o m p e t i t i o n a b i l i t y t h r o u g hs t u d yo f i n d u s t r yi n f o r m a t i o nt e c l m o l o g m e n ta n da n a l y z i n gt h ep r e s e n ts i t u a t i o n o ft h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mo fd l o c oa n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h el o c o m o t i v e m d u s t r y , t h i sp a p e ra n a l y z e st h ef r a m e w o r ko ft h ed e s i g ns y s t e m t h ep r o d u c td c s i g n s t a n d a r db a s e do nt h et o p - d o w nd e s i g nm e t h o d o l o g yi sb u i ru p a f t e re x p a n d i n gt h ep d m a p p l i c a t i o ns c o p e , t h ed e s i g n e r sc a l lm o d i f yt h ep r o d u c ts t r u c t u r er e a l t i m ea c c o r d i n gt ot h e o r d e r , f m i s ht h ed e s i g no f n e wp r o d u c t sa n dr e s h a p et h ee x i s t i n gp r o d u c t ss t r u c t u r ea ss o o na s p o s s i b l e ，a tt h es a n l et i m e ，t h ec o o p e r a t i o na m o n gd e s i g n e r si sa c h i e v e d 耽ep a p e ri sc e n t e r e do nt h ee n g i n e e r i n gp r o j e c to ft h ed l o c oi n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m 1 1 1 c s u c c e s s f u li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mp r o m o t e st h e d e v e l o p m e n to fl o c o m o t i v ep r o d u c t s t h ef l o w - m o d e la n ds o l u t i o no ft h i ss y s t e mw i l lg i v e r e f e r e n c et ot h e 。l o c o m o t i v ei n d l l s t r ya n dt h em a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e s k e yw o r d s ：m a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ；p r o d u c td a t a m a n a g e m e n t 口d m ) ；c o l l a b o r a t i v ed e s i g n ；t o p d o w nd e s i g nm e t h o d o l o g y 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 口占他 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者答名嘉f 刁靠 作者签名：二坦! 纠堑 导师签名： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 绪论 1 1 装备制造业及其信息化技术 1 1 1 我国装备制造业的现状与问题 制造业是国民经济的发动机，对外贸易的支柱和国家安全的保障，是实现工业化的 源泉和现代化的原动力。近一个世纪以来，国际竞争中各国竞争力消长的经验教训以及 计算机技术、信息技术、自动化技术在制造业中日益广泛深入的应用，使人们重新认识 到制造业和制造技术的重要性，工业化国家都把制造技术列为关键研究技术之一【1 3 】。 装备制造业是工业化或后工业化国家的主导产业之一，因其对其它产业提供技术手段， 其技术水平直接影响其它产业的竞争力。所以提高装备产品的质量、水平、性能，对降 低工业综合能耗、提高整个国民经济效益、实现增长方式的转变作用巨大。 目前，装备制造企业采用了越来越多的计算机应用系统，在提高企业效率的同时也 引起了一些亟待解决的问题。引起这些问题的原因并不是计算机应用系统效率低，而主 要是由于管理方面的原因和缺乏长远的规划。以往在引入计算机应用系统时主要考虑本 部门的利益，缺乏从整个产品开发的全生命周期来规划，特别是由于缺乏支持产品全生 命周期业务过程的制造基础数据的支持，使得一些应用系统的效果打了折扣，这些都是 装备制造企业需要解决的问题。 1 ) 产品数据庞大且缺乏有效的组织和管理：由于在企业产品设计开发中产生的数 据缺乏有效的组织和管理，不同应用领域中不同应用系统产生的数据和文档不能有效地 为其他应用系统所利用，因此难以提高整个产品形成过程的效率。对于产生的海量数据， 不仅难于被有效利用，而且还会带来负面影响，使得产品的设计知识数据重用率低，无 法有效地实现产品配置设计和变形设计，从而，延长了产品的设计周期，使产品在设计 这一环节就降低了对市场的响应速度。 2 ) 企业业务过程缺乏监控和透明性：由于产品形成过程中缺乏对产品数据和过程 进行有效透明的规划、组织与管理，使得制造企业中大量的数据资源并不能产生应有的 价值。跨部门的信息处理过程需要较长的时间，因为此时需要经过长时间的查询，同时 还会损失不少有用的信息。由于在跨部门的产品形成过程中，不同部门的员工需利用不 同的数据和文档执行不同的任务，过程缺乏监控和透明性，使得这一过程变得相当复杂 且难以控制。 3 ) 生产计划控制模式落后，企业应变能力差：大多数机械制造企业都采用台套计 划的方式，即以产品最长生产周期作为构成产品各种物料的采购提前期和生产提前期。 过分夸大的提前期，造成库存和在制品储备高，流动资金占用大，生产计划与采购计划 装备制造企业中产品协同设计的研究 脱节，零件成套水平低，不能准时交货，或者用高储备来保证交货期。这与现代管理方 法物料需求计划m r p 、准时制生产j i t 、供应商管库房咀、同步生产等相差甚远。客 户一销售一设计一生产一采购一财务一成本一服务等过程需要一个完整集成的信息系 统管理，才能动态快速地响应客户需求，适应千变万化的市场需求。 4 ) 系统之间的集成不充分，信息不及时、不准确、不共享：在制造企业中，从产 品形成过程来看会发现存在许多相互隔离的“信息化孤岛”。这些信息处理系统的目标 是提高企业中各个技术、管理和制造过程的效率并改善工作质量，面缺乏全局的观点来 考虑各个应用系统的使用和集成。制造业产、供、销、人、财、物是一个有机的整体， 它们之间存在大量信息交换。然而手工管理或只是部门系统管理信息，不及时、不准确、 不共享，大大影响了管理决策的科学性 为了实现企业的战略目标，采用先进的管理理念和r r 技术在企业内部形成一个贯通 全局的过程链，对产品的全生命周期进行灵活控制，必须在两个方面进行优化组织：一 方面是对产品形成过程中的各种信息进行合理组织和管理，使得所需的各种信息能够跨 部门或跨地域地在正确的时间，以正确的形式，传送到正确的地点，供给正确的人使用； 另一方面是对产品形成过程进行优化和监控。 现今，以装备制造业为支柱的世界制造业正朝着广义的“大制造业”的方向发展， 其发展趋势集中体现为：全球化、集群化、信息化和服务化。装备制造业的全面信息化 发展趋势主要表现为柔性制造系统( f l e x i b l em a n u f s c t u r i n gs y s t e l n ，f m s ) 、现代集成制造 系统( c o n t e m p o r a r y i n t e g r a t e d m a n u f a c t u r i n gs y s t e m , c i m s ) 的开发与推广应用，并逐步向 制造智能( d 旧方向发展。在这一过程中将实现产业的信息化、软件化和高附加值化，从 技术发展特征看，表现为技术的融合化；从产品发展看，表现为产品的高技术化，即产 品的高附加值化、智能化和系统化；从系统管理角度看，表现为集成化、网络化，集成 化表现为系统集成、软件集成、技术集成和接口集成。 2 0 0 4 年上半年，科技部委托c e c a 国家信息化测评中心和天津制造业信息化生产力 促进中心等单位，对我国2 0 0 3 年制造业信息化发展情况进行了大规模取样调查分析。 调查结果显示：全国制造业信息化指数由2 0 0 2 年的1 1 8 2 1 点上升到2 0 0 3 年的1 3 7 1 3 ， 增长幅度达1 6 o l 。其中，制造业信息化环境指数增加2 7 8 3 ，制造业企业信息化指 数增加9 8 7 。分析结果显示2 0 0 3 年全国制造业信息化持续良性发展，企业主体地位 得到显著加强，企业信息化应用有了突飞猛进的增长，制造业企业信息化建设的效果逐 渐凸显。可见，企业信息化已经成为二十一世纪我国制造业发展的必由之路。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 1 2 制造业信息化概述 制造业信息化是指在生产经营、管理决策、研究开发、市场销售等各个方面全面应 用信息技术，建设应用系统和信息网络，通过对信息和知识资源的有效开发利用，调整 或重构企业组织结构和业务模式，服务企业发展目标，提高企业竞争力的过程。制造企 业信息化的核心是通过改善制造信息效用来提高制造企业的竞争力，具体包括两大领 域：制造活动信息化和产品信息化，后者是指利用基于计算机和网络技术的信息获取、 传递、处理、存储、转换、控制、管理等技术，来提升产品的功能、性能和价值。 表1 1 制造活动的分类 t a b 1 1c l a s s i f i c a t i o no f m a n u f a c t u r ea c t i v i t y 名称输出举例位置特点备注 制造物实体产切削加工、产品装配、 大多处于制造 是受控而非单纯的物 质活动品车间物流等过程的下游质活动 制造信非实体 如数控机床指令编其输入和产出载体形 程，企业经营决策、 主要处于制造 息活动产品 过程的上游 式各异，但内涵都是 产品概念设计等制造信息 如计划部门对车间下类型有开 制造控制造约达的生产调度指令、 主要处于制造使被控对象的自由度 制活动束数控装置控制机床的 过程的中、下减少，运动尽可能与 环、闭环、 自适应和智 运行等 游控制目标一致 能控箭等 制造信以上三如车间、工段或班组主要处于制造其中三种活动在时间 现实的制造 控物活种输出的生产活动，加工中过程的中、下上有的是并行，有的 活动大都属 动的混合心的生产作业等游是串行 于这一类 制造是需求和效益驱动的社会性人为产出活动，是一种信息密集的生产活动，没有 信息就不可能进行制造活动。从信息角度看，不同层次多种多样的制造活动大致可以划 分为四类，如表1 1 所示。 任何制造活动都是信息驱动的，都伴随有信息活动并产生制造信息，所以制造活动 离不开信息。从另一方面讲，制造过程实质上是一个产品信息的“制造”过程，包括产 品信息的采集、加工、拓展和控制等，最终形成的产品可以看作是产品信息的物质表现， 如表1 1 所示。从信息的角度看，制造过程就是一个使原材料的墒降低，使产品信息含 量增高的过程。制造信息化的实质就是利用计算机网络、硬件和软件等信息技术，来改 善、模拟、控制、优化，甚至更新产品信息的“制造”过程。制造过程的原理是制造业 信息化的基础，信息技术则是制造业信息化的技术手段。 装备制造企业中产品协同设计的研究 2 0 世纪5 0 年代，数控机床的发明标志着机械制造业向信息化迈出了第一步而进入 经济信息时代。随后，以计算机技术、网络技术、通讯技术等为代表的信息技术被广泛 应用于制造业的各个领域，各种先进制造技术a _ m t ( a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g y ) 如雨后春笋般层出不穷。这些技术改变了传统资本密集型、设备密集型、技术密集型的 生产与管理模式，使生产与管理模式向信息密集型和知识密集型转变，从而使制造技术 发生了质的飞跃，生产力的含义已经转化为信息、自动化设备和人的智力劳动；同时， 这些先进制造技术也反映了制造企业信息化发展的方向：集成化、协同化和知识化。随 着知识经济时代的到来，信息这一要素正在取代传统制造系统中占据主导地位的物质和 能量两大要素，而迅速上升为制约现代制造系统的主导因素，并成为现代制造业中最重 要的资源和竞争要素。 纵观制造业信息化进程，大体上可将其分为以下四个阶段： 2 0 世纪5 0 一6 0 年代，计算机和电子技术的发展为生产领域的自动控制提供了 可能，这一阶段以物料需求计划m r p ( m a t e r i a lr e q 血e m e n t sp l a m 血g ) 为基本模式。 2 0 世纪7 0 一8 0 年代，随着计算机辅助技术c a x ( c o m p u t e ra i d e dx ：d e s i g n m a n u f a c t u r i n g p r o c e s sp l a n n i n g ) 、数控( n u m e r i cc o n t r o l ，n c ) 、制造资源规划o 讧a n u f a c t u r i n g r e s o u r c ep l a n n i n g ，m m , n ) 等单元技术的成功应用，“自动化孤岛”带来的数据冗余和冲 突成为影响生产率的主要障碍，于是信息集成成为这一阶段面临的主要问题。 2 0 世纪9 0 年代，信息和通信技术在知识经济发展过程中已处于中心地位。一 方面，企业意识到除了实现信息集成外，还需要对生产过程进行优化。因此用并行工程 ( c u r r e n te n g i n e e r i n g ，c e ) 方法在产品设计时即考虑下游工作中的可制造性、可装配性等， 缩短开发周期，提高产品开发能力；用业务过程重构( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，b p 硇 将企业结构调整成适应全球制造的新模式。另一方面，由于买方市场成为主导市场坏境 的主体，激烈的竞争环境迫使企业必须在保证利润的同时以最快的速度提供给用户最好 的产品，于是出现了产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p d i v f ) 、企业资源规划 ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，e r a ) 和供应链管理( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，s c m ) 等面 向产品全生命周期、面向供应链价值链的管理系统。 进入2 1 世纪以后，以i n t 锄e t 为代表的互联网以极快的速度发展，i n t e r n e t 在 改变信息传递方式的同时也改变着企业组织管理方式，使以满足全球化市场用户需求为 核心的快速响应制造活动成为可能，敏捷制造( a 百l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 【4 】、虚拟制造 ( v i r t u a lm a n u f a c t u r i n g ，v m ) 、智能制造( i n t e l l i g e n tm a n u f a c t u r i n g ，m r ) 、网络化制造 ( n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ，n m ) 等新的制造模式应运而生。 4 - 大连理工大学专业学位硕士学位论文 制造业信息化技术的发展趋势可以简单概括为“五化”，即：设计数字化、管理数 字化、制造装备数字化、生产过程数字化和企业数字化。 1 ) 设计数字化通过实现产品设计手段与设计过程的数字化和智能化，缩短产品开 发周期，提高企业的产品创新能力。设计数字化是制造业信息化的重点之一，也是目前 应用最广泛、研究最深入、效益最明显的领域，主要包括产品设计数字化与过程设计数 字化，前者的对象是产品，而后者的对象则是产品的制造过程，分别对应物料清单b o m 和过程信息。 2 ) 管理数字化通过实现企业内、外部管理的数字化、最优化和知识化，提高企业 管理的水平。根据现代企业管理技术与先进制造模式的发展趋势，未来的制造企业管理 技术的覆盖面、组织形式、经营管理模式、优化方法与技术、支撑平台与工具等方面都 将发生很大的变化。 3 ) 制造装备数字化通过实现加工装配的数字化、自动化和精密化，提高产品的精 度和加工装配的效率，并对整个制造业产生深刻的影响。数字化制造装备本质上是“数 据驱动”和软件控制的自动化制造装备。 4 ) 生产过程数字化通过实现生产过程控制的数字化、自动化和智能化，提高企业 生产过程自动化水平。在获取生产过程中各种信息的基础上，将分散在不同地点的过程 控制、生产调度和管理决策等系统有机集成起来，综合运用自动化、计算机、系统工程 和现代管理等技术和方法，从生产过程全局出发，通过对生产活动所需各种信息的有机 集成，形成一个集控制、优化、管理和决策等功能于一体，能适应各种生产环境和市场 需求，高质量、高效益、高柔性的企业综合自动化系统。 5 ) 企业数字化在以上“四化”的基础上，通过集成形成数字化企业，实现全球化 环境下企业内外部资源的集成和最佳利用，促进制造企业的业务过程、组织结构与产品 结构的调整，提高企业、区域和行业的竞争能力。企业数字化技术的发展大致上经历了 信息集成、过程集成和企业间集成等阶段，目前正在进入知识型企业和网络化制造阶段。 1 1 3 制造数据相关信息技术 e r p 和p d m 是目前企业建设计算机集成制造系统c i m s 、实施企业管理信息系统中 的两个最为重要的核心软件。随着软件工程技术的发展和e r p 功能的扩展，越来越多 的e r p 软件商把p d m 系统的功能集成在他们的核心软件上。 ( 1 ) p d m 技术 p d m 是对工程数据管理、文档数据管理、产品信息管理、技术数据管理、技术信息 管理、图像管理以及其他产品定义信息管理技术的一种概括与扩展1 5 , 6 ，是- - f - j 管理所有 装备制造企业中产品协同设计的研究 与产品相关的信息( 包括工程规范、电子文档、c a d c a e c a m 文件、产品结构、产品 定单等) 和所有与产品相关的过程( 包括工作流程、审批发放过程、工程更改等) 的技术， 提供产品整个生命周期的信息管理。p d m 的最终目的是通过对信息的有效管理和过程 的优化运作来促进产品的形成。p d m 软件产品按其能支持的实施范围可以分为四类： 工作组级、部门级、企业级以及虚拟企业级【4 】这一范围是由系统的基础支持环境、系统 开放性、应用集成能力与分布数据管理能力等综合因素决定的。 p d m 的基本原理【7 】是在逻辑上将c a d 、c a m 、c a p p 、c a e 、c a q 等各个c a x 信 息化孤岛基层起来，利用计算机系统控制整个产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟 的产品模型，最终形成完整的产品描述。通过建立虚拟的产品模型，p d m 系统可以有 效、实时、完整地控制从产品规划到产品报废处理的整个产品生命周期中的各种复杂的 数字化信息。 图1 a p d m 、e r f 和c s m 三者的桥粱关系 f i g 1 1r e l a t i o n s h i pb e t w e e np d m ，e r pa n dc s m 产品设计、制造和原材料采购是产品制造过程中三个既独立运作又紧密联系的业务 过程，沟通三者的主要信息管理系统即是产品数据管理( p d h d 、企业资源管理( e r p ) 以 及部件和供应商管理( c s m ，c o m p o n e n ta n ds u p p l i e rm a n a g e m e n t ) 。这些系统使三个组之 间的数据得以共享，使合作成为可能，比如在把优质产品快速、低成本地推向市场等一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 些首要任务上的合作。尽管三个系统都横跨产品的生命周期，但每个系统在不同的点上 扮演主要的角色，三者的集成关系如图1 1 所示。 以c o r b a 、c o m d c o m 为代表的面向对象和分布式计算技术的成熟，使p d m 的 体系结构正逐渐走向模块化、标准化。国际对象管理组织( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ， o m g ) 于2 0 0 0 年1 1 月发布了最新的p d me n a b l e r s ( v 1 3 ) 规范【8 】。该规范在c o r b a 体 系的基础上，就p d m 的系统功能、p d m 的逻辑模型和多个p d m 系统间的互操作提出 了一个标准。p d me n a b l e r s 是p d m 领域中第一个行业规范，得到m m 、p t c 等众多 p d m 专业厂商的支持，该标准仍在不断的发展和完善中。 p d m 作为一种技术，其本身随着信息技术、管理理念的发展而不断更新，功能也越 来越完善【9 】纵观各种p d m 系统的体系和市场需求，大致可以归纳出p d m 的未来发展方 向在以下几方面： 基于分布式计算框架； 提高p d m 系统的柔性； 采用w e b 、j a v a 和c 0 砌弧等标准和技术； 与e r p 、m e s 、s c m 等企业应用系统的集成 面向虚拟企业( v i r t i i a le n t e r p r i s e ，r e ) 。 ( 2 ) e r p 技术 在企业管理领域，信息技术的应用经历了m r p 、闭环m r p 和m r p i i 后，企业资源 规划e r p t l 0 , 1 1 目前该领域的主流技术。在这些企业管理系统所代表的先进企业管理思想 中，将企业中的人、财、物看作是企业的资源，通过信息流来整合、控制和优化物流和 资金流，使企业的资源得到最大的优化，其核心是m r p 计算。 m r p 计算是由美国生产与库存管理协会a p i c s ( a m e r i c a np r o d u c t i o na n di n v e n t o r y c o n t r o ls o c i e t y ) 于1 9 6 5 年首先提出的，它是在反映产品结构的物料清单b o m 的基础上， 根据产品结构中各层次物料的从属关系，以每个物料为计划对象，以完工日期为时间基 准倒排计划，按提前期分别计算各个物料下达计划的时间。在基本m r p 计算的基础上， 加入能力计划的反馈，以平衡m r p 计算，就形成了闭环m r p 。闭环m r p 进一步发展， 为使计划与控制能同企业的经营状况和效益指标联系起来，将财务会计管理、成本管理 等内容纳入到系统中，通过物流信息和资金流信息的统一，形成一个完整的经营生产信 息系统，这就是1 9 7 7 年由美国 m o d e m m a t e r i a l sh a n d l i n g ) ) 杂志主编奥列弗怀特首先 提出的m r p i i 系统的概念。 装备制造企业中产品协同设计的研究 e r p 是美国著名的计算机技术咨询和评估集团g a r t n e rg r o u p 1 0 , 1 1 】在总结 m r p m r p h 软件的发展趋势后于1 9 9 0 年提出的，其实质是在继承了m r p m r p h 核心 功能的基础上，发展而成的面向供应链，整合了企业管理理念、业务流程、基础数据、 人力物力、先进计算机硬件和软件技术于一体的企业资源管理系统。e r p 是建立在信息 技术基础上，以系统化的管理思想为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。 通过对企业各种资源的管理，e r p 系统使企业的生产过程能及时、高质地完成客户的订 单，最大程度地发挥这些资源的作用，并根据客户订单及生产状况做出调整资源的决策。 e r p 系统集信息技术与先进的管理思想于一身，已成为现代企业的运行模式，反映了时 代对企业合理调配资源，最大化地创造社会财富的要求，成为企业在信息时代生存、发 展的基石。 e r p 则是2 0 0 0 年由美国的g a r t n e r g r o u p 在原有e r p 基础上扩展后提出的新概念。 g a _ r t n e t 给出的e r p 定义是：e r p 是通过支持和优化企业内部和企业之间的协同运作 和财务过程，以创造客户和股东价值的一种商务战略和一套面向具体行业领域的应用系 统。e r p i i 定义是一种新的商业战略，它由一组行业专业化的应用组成，通过它们建立 和优化企业内部和企业之间流程、协作运营和财务运作流程，从而将客户和股东价值优 化。 图1 说明了从m r p 发展到e r p i i 的整个过程，从图中也可以看出企业信息化不断 发展的历程。 图1 2p m r p h e r p e r p i i 发展历程 f i g 1 2d e v e l o p m e n tc o u i s eo f m r p m r p h e r p e r p i i 大连理工大学专业学位硕士学位论文 如同e r p 是m r p i 的扩展样，e 砌正是e r p 的扩展。但是由于真正的e r p i i 并没有成型，e r p 在许多领域同其他的管理思想相互结合，便产生了许多发展方向。 1 ) 与电子商务( e l e c 仃o n i cc o m m e r c e ，e c ) 的有机集成为了使企业的业务处理流程 更加连贯，增强企业对市场的响应能力和市场竞争力，必须将e r p 与e c 有机地结合在 一起，组成一个集成的企业信息系统。由此，e r p 的内涵将发生深刻的变化，传统e r p 中的资源r ( r e s o u r c e ) 被代表企业与供应商和客户之间的关系r ( r e l a t i o n s h i p ) 所取代，传 统e r p 中的计划p ( e l a m i n g ) 被管理m ( m a n a g e m e i n t ) 所取代，e r p 将会发展为企业关系 管理r l t c r p r i s er e l a f i o m h i pm a n a g e m e n t ，e r m ) 。 e r p 的i n t e m e t 发展基于i n t e m e t 的计算环境和j a v a 技术平台促使了新一代e r p 的产生，即网上的企业资源计划0 e r p ) 。 3 1 模块化发展为满足企业个性化管理的需要，e r p 系统在设计和开发过程中要保 证各子系统、子系统中的各项功能，甚至每一个应用程序的高度模块化。 钔商业智能化e r p 正朝向具备商业智能( b u s i n e s si n t e l l i g e n c e ) 的信息系统方向发 展，以使决策者能在更短时间内得到有效的信息，即时回应市场的变化。 综上所述，在电子商务环境下，市场竞争激烈程度、市场竞争的范围以及市场与客 户需求变化的速度这些因素都发生了根本性的变化，它们对企业的e r p 系统提出了新 的要求。在信息技术不断发展的推动下，e r p 系统将朝着集成化，网络化、模块化、智 能化、快速高效和注重客户关系管理的方向发展。 ( 3 ) x b o m 技术 物料清单( b o m ，b i l lo f m a t e r i a l ) 是产品设计、生产、销售等一系列环节中的重要数 据，对b o m 进行有效管理对企业鲍信息集成具有重要的意义。x b o m 技术是对产品在 设计、生产、销售等各个环节b o m 的不同表现形式和相互关系进行分析和有效管理， 在保证基础数据致性的基础上，实现企业各个部门信息的有效集成。 b o m 在企业的应用范围存在着四个层次：面向单项信息技术、面向部门级信息技 术、面向企业级信息技术和面向企业问级信息技术的b o m 技术1 1 2 1 ，如图1 3 所示。 装备制造企业中产品协同设计的研究 ( ) 面向单项技术的b o m 产品结构与配置 圈文挡管理一一项目管理 装配工艺设计 ( c ) 面向企业级应用系统的b o m ( b ) 面向部门级应用系统的b o m 上游企业a箴： 霭) 鬻 ( d ) 面向企业同应用系统的b o m 图1 3b o m 应用的四个层次 f i g 1 3t h ef o u rl e v e l so f b o ma p p l i c a t i o n s 面向单项信息技术的b o m 是b o m 研究比较集中的方面，这方面的研究己经成熟， 如图1 冲( a ) 所示。面向部门级信息技术的b o m ，是在面向单项技术b o m 的基础上， 通过构造满足部门中不同应用所需的统一b o m ，形成共享的产品数据源，为该部门中 相关的应用提供一致的产品数据。如工艺部门的工艺b o m 、财务部门的成本b o m 等。 目前面向部门级的b o m 技术已进入蓬勃发展的时期，在企业各种部门级的应用系统中 受到广泛的重视和研究。在这些研究中，人们对b o m 所具有的联系和组织相关产品数 据的作用日益重视【协”】。 随着面向部门级b o m 的研究和应用，在企业中出现了新的“信息孤岛”，即以b o m 为核心的部门级的信息孤岛，如图1 中( b ) 所示。每个“信息孤岛”虽然可以较好地支 持本部门的应用系统，但是却割裂了产品数据在产品生命周期中的一致性和联系性。面 向企业级b o m 研究的核心正是如何解决这种新的b o m 信息孤岛问题。b o m 信息孤岛 的问题实际上是产品数据在全生命周期中集成的问题。文献 1 3 】中提出“x b o m ”的思 想，把各种b o m 看作是由产品类型、应用领域和产品生命周期所确定三维空间上的一 种视图关系。文献 1 4 q a n 借鉴波音公司提出的单一产品数据源( s s p d ) 思想，通过构建 s s p d 来将相关的产品数据逻辑地组织在一起。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 随着虚拟企业、动态联盟、供应链管理、企业门户等技术的发展，可以预料在不远 的将来，如何实现各个企业问b o m 信息的集成将是另一个研究热点。 通过b o m 将各个软件系统或孤岛智能技术系统构筑成企业级的集成系统是企业信 息化的发展趋势之一。由于信息技术的高速发展，企业面临瞬息万变的市场竞争，需采 用信息技术和先进的企业管理模式相结合，将企业的人组织、财、物及信息流、物流和 价值流进行集成优化，实现业务重组，并通过实施c i m s 应用工程，建立一个科学高效、 系统的现代化管理体系，从而提高企业市场竞争能力，达到预定的战略目标。但是，目 前企业b o m 数据的集成管理存在以下几个方面的问题【】： 1 1企业b o m 的准确性有待提高。在实际应用中b o m 数据通常采用手工录入，不 仅工作量大，而且效率低，容易造成人为误差，难以保证b o m 数据的准确性。 2 )缺乏统一有效的b o m 管理。企业存在多种形式的b o m ，由于缺少对各种形式 b o m 的统一管理，使得完成各种b o m 报表要花费大量时间和成本，而要保证b o m 的 一致性，则需要投入更多的人力。 3 )企业b o m 的模块化程度低，重组困难。对于产品族而言，其中每个产品的b o m 数据都存在着密切的联系。如何充分利用现有产品族b o m ，重组产品结构，配置生成 新的产品b o m ，是企业b o m 集成管理的一大重点及难点。 不能自动生成并管理产品b o m 。现有商品化c a d 软件通常无法自动生成一个形象 直观的产品b o m ，不能有效地管理b o m 及工程更改。 1 1 4 企业信息化中的制造数据 图1 4 制造系统的功能图 f i g 1 4f u n c t i o n a lg r a p ho f m a n u f a c t u r i n gs y s t e m 装各制造企业中产品协同设计的研究 制造系统是一个复杂的系统，其复杂性体现在系统多样性、功能复杂性和多层次性。 一个典型制造系统的功能原理如图1 4 所示，从图中可以看出，物料清单的功能是复杂 的，涉及企业中工程设计与生产经营管理的方方面面。而物料清单( b o m ，b i l l o f m a t e r i a l ) 和制造过程数据则是支持这些功能的最基础数据。因此，有关b o m 和制造过程数据的 研究与发展直接影响着制造业信息技术的发展。 通常，制造系统中的信息流可以分为两大主线：一条是产品信息流，即产品相关信 息的加工和处理；另一条主线是管理信息流，即生产计划和管理信息等的制定和调整。 同时，这两条主线之间存在着密切的信息交换，如图1 所示。 圆 茬豺堠量) - 船( 蒜) - - ( 群 战略l 生产ii 主生l l 物料ii 能力ij 生产li 生产 经营 一l 计划 一寸产计 d 需求 - 需求i 雅业 一 数据 计划il 大纲ji 划ll 计划lj 计划i l 计划il 采集 翳 蓊，篙 图1 5 制造系统中的信息流 f i g 1 5i n f o r m a t i o nf l o wi nm a n u f a c t u r i n gs y s t e m 制造数据是企业信息系统的中心，对制造数据分析必须考虑到其在企业不同部门和 产品不同阶段的数据共享性和互操作性。对数据进行分类是进行数据分析、处理、应用 和建模等的基础。通常，根据制造数据是否经常被编辑及其属性，可以分为以下三种类 型 1 ) 静态数据( 固定信息) 一般指产品制造开始前就可以着手准备的数据，关于所 制造产品的各项描述性的属性信息一般不会频繁改动，如物料清单、工作中心的能力、 工艺路线、仓库代码和供应商文档等。由于实际生产中客观环境是不断变化的，因此， 即使是所谓的“静态”也只能是相对的，静态数据也需要定期维护，保持其准确性。系 统运行过程中，访问静态数据一般不做处理。 2 ) 动态数据( 流动信息) 指生产部门在业务活动过程中产生的数据，它随着制造 过程的进行不断被添加、更新和删除，如产品订单、库存记录、物料状态、生产进度、 完工报告等数据，一旦建立就需要随时维护。动态数据为企业各部门的决策管理提供强 有力的数据信息，是企业管理必不可少的一个信息源。 3 ) 中间数据是根据客户对管理工作的需要，由应用系统按照人们设定的逻辑程 大连理工大学专业学位硕士学位论文 序，综合上述静态和动态两类数据，经过运算形成的各种报表等信息。它是一种经过加 工处理的信息，供管理人员掌握经营生产状况、进行分析和决策。如e r p 系统中的主 生产计划( m a s t e rp r o d u c t i o ns c h e d u l e ，m p s ) 和物料需求计划( m a t e r i a lr e q u i r e m e n t s p l a n n i n g , m r p ) 数据就是根据静态和动态数据加工处理后生成的中间信息。 在信息化管理系统中，静态数据和动态数据都是输入数据，中间数据是经过处理后 的输出数据。如果输入数据是不可靠的，那么加工处理后输出的中间数据也是不可信的， 也就不可能依赖其做出正确的决策。因此在实施信息化管理中信息的准确性是首先要强 调的。 图1 6 为企业业务流程同企业集成系统应用的示意图，说明要处理的管理问题、应 用系统和基础数据之间的对应关系。 阶段 degh ij 管理上要处 监控供应商 保持准确的霉挪件生产 确定零都件塌制包装确定最终产产品发避订货数量囊确定运输如何满足 理的问题业绩库存记录作业计划 需求盈计划品需求量分销中心交货时间方式客户需求 内部集成 采购管理盘点方法车问控制 h 伊s 伊 s 预嗣发运计翔 独立需求件权衡库存，运 d r p 应用系统库存管理输的方法 采购订单库存记录i 艺行程，i 作物科清单舍同订单镝售历史记 誊户关系， 数据库运输成本运输计划运输戚奉 供应商文档舍计科目 中心，会计科目 工作日历工作日历曩分析 文挡 氆_ 粟“ 唾材料库存i 一l 霉部件库存 h 产品库存l j 。 一 加工一i 运输一。 分销中心j 运输一l冕场库存l - - 一g , 一 图1 6 企业内的业务流程、应用系统及基础数据之间的关系 f i g 1 6r e l a t i o n s h i pa m o n g b u s i n e s sp r o c e s s ，a p p l i c a t i o ns y s t e m sa n db a s i cd a t ai ne n t e f p r i s o 从设计、制造到销售、服务的产品全生命周期过程中，产品结构数据和制造过程数 据。起着核心数据的作用。如图1 7 所示，企业信息化包含三条主线：从产品一服务坐 标看，产品和制造数据是从产品开发的c 3 p 到产品全生命周期管理( p r o d u c tl i 缸c y c l e m a n g e m e n t ，p l m ) 的联系和纽带；从价值链坐标看，产品数据是连接供应链管理( s c m ) 到客户关系管理( c u s t o m e r r e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ，c r m ) 的信息桥梁；从企业坐标看， 产品和制造数据是企业从上层经营管理部门实施e r p 到底层生产制造部门实现制造执 行系统( m n a u f a c t u d n ge x e c u t i o ns y s