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第1篇：機械設計標準化的概念和意義范文

[關鍵詞]制造業信息化；EPLAN；硬件系統

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）18-0120-02

1.我國制造業信息化發展現狀

信息化概念誕生于上個世紀60年代的日本，西方社會普遍使用的“信息化”概念和浪潮起源于上個世紀70年代，隨著人類第三次技術革命浪潮的來臨而在全球范圍內興起。國際通用的信息化定義是：“培育、發展以智能化工具為代表的新的生產力并使之造福于社會的歷史過程”[1]。而制造業信息化則是指將信息技術、現代管理技術、自動化技術以及制造技術相結合，帶動產品的設計方法、制造工具、企業管理模式、企業間協作關系等方面的創新，實現產品設計制造和企業管理的信息化、制造裝備的數字化、生產過程控制的智能化以及咨詢服務的網絡化，從而全面提升制造業的綜合競爭力。

隨著中國加入WTO后與世界市場聯系的深入以及經濟全球化與信息化程度的加深，全球化制造已成為制造業發展的一個重要趨勢；同時，計算機技術、信息處理技術、通信技術的飛速發展使得世界經濟已經進入一個嶄新的信息經濟時代。在這樣的大的時代背景下，制造業信息化成為當今世界制造業發展的一個大趨勢。

目前，國際上正在進行新一輪產業結構調整。這一輪產業結構調整的主要特點是，由于發達國家的勞務成本不斷攀升，很多產品的生產制造將向包括中國在內的發展中國家轉移。由于我國經濟連年高速增長，社會政治穩定，加之有比較便宜且素質較好的人力資源，因此我國成為很多跨國公司的首選之地。[2]雖然我國制造業龐大，但生產技術仍處于較低水平，生產規模小，知名品牌較少，遠不是制造強國，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，既有各個企業自身管理上的問題，又有外部環境的問題，比如在管理上墨守成規、觀念陳舊；在產品開發上力量薄弱，技術含量低，設計手段落后，設計質量不高、預見性差；產品設計、制造周期長且費用高，不能快速響應市場，因此缺乏市場影響力和市場規模，無法適應如今產品生命周期縮短，生產趨于單間小批量格局的快速多變的市場環境。因此，在當下這個信息技術已經成為當代社會最為活躍的生產力的時代，面對更加激烈的國際市場競爭，我國要想迅速提高我國制造業國際競爭力，必須加快制造業信息化進程。

信息技術對制造業的影響不僅是形成了一批高新技術產業，為制造業的發展注入了強大活力，更重要的是其向傳統制造業的高度滲透，帶動了設計、生產與經營管理的自動化和數字化，促進了制造資源在全球范圍內的流動和優化配置，加速了制造業全球化的進程。

世界范圍內，許多跨國公司應用現代集成制造系統技術已經實現了設計、制造、管理、經營一體化，加強了在國際市場上的壟斷地位。我國正在加強發展制造仿真和并行工程、柔性制造技術和車間資源快速重組及設備無故障運行技術、制造信息的分布集成、產品數據管理和互聯網絡輔助制造、開發先進制造工藝和快速制造技術、智能化決策支持系統建造和制造智能的累積等領域。

制造業信息化是利用信息技術改造傳統產業，實現信息化帶動工業化的突破口。經過數十年的發展，西方發達國家制造業信息化已經發展到相對成熟的階段，尤其是在信息化領域 的底層核心技術，如線性與非線性限元分析解算器、底層核心系統及仿真技術等方面已經取得了長足發展。而我國制造業信息化雖然歷經30年的發展也已取得一些成就，但是由于制造業基礎薄弱、技術落后，其信息化并不是一帆風順的。尤其是遭遇2009年的經濟危機后，我國制造業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業。由于企業對信息化的迫切性認識不足，當前我國多數企業的制造業信息化建設還依賴于政府和軟件廠商的推動，企業自身研發的信息化技術非常少。此外，我國制造業的信息化發展不平衡，不同規模的企業之間信息化水平存在巨大差距。與國外相比，我國制造業信息化水平還存在巨大差距，整體應用水平偏低。

2.我國制造業信息化存在的主要問題以及意義

對于當前我國制造業大而不強的局面以及我國制造業信息化程度低、發展緩慢其主要問題在于：

（1）勞動生產率及工業增加值率低，總體仍然停留在勞動密集型階段，能耗高、污染大，平均能耗是工業發達國家制造業的1倍，而產生的平均污染是其2倍甚至更高，技術含量和附加值均較低；

（2）制造工藝裝備落后，優質高效低耗

工藝的普及率不足10%，數控機床、精密設備嚴重缺乏，絕大部分集成電路制造裝備、石化裝備、轎車工業裝備等依賴進口。此外，我國當前制造業低水平產能嚴重過剩，高水平產能卻嚴重不足。技術創新能力薄弱，軍工制造業不能適應現代化戰爭的需要，產業結構不盡合理，制造業結構偏輕，裝備制造業薄弱。

（3）企業對信息化的重要性和迫切性認識不夠。

（4）受制于規模和資金、人才等資源的缺乏，企業信息化技術實施效果也差強人意。目前我國制造業有超過一半的企業沒有應用任何信息化技術，只有1/4的企業建立了基礎信息網絡，僅有不到1%的企業建立了成熟的信息化體系。

（5）由于缺乏標準規范的管理和指導，制造業信息化軟硬件市場存在無序競爭，大大阻礙了我國制造業信息化發展。

（6）缺乏高水平的技術咨詢專業隊伍。信息技術產品技術含經營與管理提高庫存準確率，還可以減少基于紙面的管理和相關費用。

制造業在工業化過程中發揮的主導作用決定了制造業的不可替代性。它是一國經濟和社會發展的物質基礎，農業、國防的現代化和科學技術現代化均離不開制造業的發展。因此，制造業在這場變革中首當其沖，是調整的主要著力點之一，也是我國新階段經濟發展的主要增長點之一，提高和發展制造業對于我國來說具有非常重要的戰略意義和現實意義。

3.軟件平臺的選擇――EPLAN

針對以上問題，我們選擇開發設計為切入點進行研究，試圖找到一條信息高度集成的生產制造流程。我們可以輕松找到的一些已經被廣泛使用的，向制造業高度滲透的，能夠帶動設計、生產與經營管理自動化和數字化，促進了制造資源在全球范圍內的流動和優化配置，加速了制造業全球化的產物，其中CAD技術是最突出代表。CAD技術已廣泛應用于機械、電子、航天航空、汽車等各個領域，成為提高產品與工程技術水平、降低消耗、縮短產品開發周期、大幅提高勞動生產率和產品質量的重要手段。

盡管CAD技術日漸成熟并被廣泛使用，但是它已經逐漸滿足不了制造企業對生產環節信息高度標準化、自動化和信息化的要求。在經過多方考察之后，我們決定使用EPLAN軟件作為平臺，期待實現以設備數據庫為基礎，以EPLAN軟件為平臺和設計輸出端口，以自動化工業系統作為產品裝配終端的信息高度集中化的工業制造流程。

EPLAN能夠滿足我們對于所構思的信息化制造系統工業流程的大部分要求。首先，EPLAN的平臺是以EPLAN Electric P8電氣設計為核心平臺，同時將液壓，氣動，工藝流程，儀表控制，柜體安裝板三維布置仿真設計及制造等多種專業的設計和管理統一擴展到此平臺上，實現了跨專業多領域的集成設計。該軟件采用獨特的數據庫結構，滿足了項目設計對數據快速讀取和存儲，多用戶協調設計，大項目的管理，批量數據處理，防止數據丟失，靈活的個性配置，跨專業的設計需要。此外，EPLAN獨特的數據結構，決定了它既是面向圖形的又是面向對象的軟件，這又滿足了目前市場為主導的發展趨勢。其次，EPLAN倡導標準化，因為能夠標準化大大減少設計及生產等流程中的諸多重復勞動，大幅縮短設計周期。EPLAN的標準化實施包括：系統標準化（權限、項目結構、存儲方式、修訂管理等）、設計標準化（工程設計方法、主數據、優選部件等）、供應商標準化（數據交換、項目一致性檢查、工程設計方法等）等部分，能夠充分優化設計過程。第三，EPLAN在幫助企業完成標準化后，可通過二次開發為企業實現自動化設計。這一過程中，該軟件具有同步性、自動性、糾錯性、擴展性的特點。最后，EPLAN作為電氣信息化解決方案提供商，與ERP系統、PDM系統及機械設計信息化系統一起為企業構建了從設計到生產的完整的信息化解決方案。EPLAN API（應用程序編程接口）可以在線集成到PDM，ERP或機械系統，與之無縫結合，還可以訪問獨立的開發者網絡，共享經驗和開發工具。

正是因為EPLAN的以上特點，才使得我們決定使用EPLAN作為我們的研究平臺。它的特點能夠完全滿足我們對于構建信息高度集成的制造工業系統流程的思路。

4.用于硬件考核系統的應用實例

在達成了構建“數據庫―EPLAN設計―組裝”這樣的思路后，團隊結合了實際工作需要決定將實驗目標鎖定在我學院主要實訓課程《低壓電氣運行維修》內的考核項目作為研究內容，其中包括了照明電路的設計和多種電機控制電路的設計。我們結合我校庫存器件情況，在EPLAN內豐富的數據庫內加以選擇，根據《低壓電氣運行維修》課程內需要的硬件考核系統通過EPLAN繪制圖紙并根據圖紙進行安裝。由于是實驗性研究，因此在資金有限的情況下，最后的組裝步驟只能暫時通過手工完成。但在工業生產中，一些國家，如德國，已經能夠將EPLAN設計和實際組裝的步驟通過程序控制機器人完成。

以電動機星角降壓啟動電路為例，該電路原理圖如圖一；

然后，我們使用EPLAN進行繪圖，如圖二，并得到圖紙；

根據得到的圖紙，通過器件安裝，得到相應的電路考核模塊，既能夠作為該課程考核時的工具，又可以作為樣板在課上對學生進行直觀展示。

根據以上的設計思路，團隊共完成了課程需要的各類考核系統二十余個，能夠基本滿足該課程教學和考核的需要。通過實踐，我們團隊認為利用EPLAN自身的有點，如果在裝備環節的自動化控制上如果能夠高度結合，那么利用這一信息化程度集中的制造生產流程就能夠使得原本繁瑣重復的開發設計過程、低效耗能耗費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行嘗試的出發點。加快制造業信息化進程， 促進先進制造技術的發展是一項非常緊迫的任務，偶們團隊希望能夠通過小規模的實驗，給傳統的制造業提供一些如何信息化的思路。也算是我們為中國制造業信息化進程所做的一些微小嘗試和綿薄貢獻。

參考文獻