（机械设计及理论专业论文）面向中小企业的制造信息平台的研究.pdf

中文摘要 “以信息化带动产业化，以工业化促进信息化”己被作为战略方针被提出并 受到了广泛的重视，信息化在企业运作过程中的地位和作用越来越重要。但是， 我国的中小企业在信息化方面起步晚、水平低，部分中小企业虽然在信息化方面 有一定投入，但是各种应用系统只是一个个信息孤岛，缺少信息集成平台的支持。 本文对支持中小企业信息化的制造信息平台进行了系统的研究。并以本文研究的 理论为基础进行了企业信息化平台的设计和开发，在企业中进行了实施，获得了 较好的效果。本文所作的研究工作主要包括以下几个方面： 1 在研究当前制造业的发展趋势和我国中小企业的特点的基础上，分析了 中小企业( 尤其是加工型中小企业) 信息化的需求并提出了面向中小企业的制造 信息平台的产品生命周期模型和总体结构模型。 2 系统研究了基于p d m 的中小企业应用系统的集成层次模型、集成框架、 特点以及与c a x 和e r p 等系统的集成方法。 3 针对我国中小企业的网络应用水平和信息化水平，提出了基于w e b 的协 同制造信息平台的总体结构和功能模型以及多层次的网络控制结构模型。 3 对制造信息服务平台上加工任务和企业信息( 尤其是企业制造资源) 的 描述和发布进行了较系统的研究，给出了信息模型和描述方法。 4 提出了制造信息服务平台上通过加工任务和企业信息( 尤其是企业工艺 能力) 的匹配实现基于网络的协同制造的方法。 5 利用上述理论的基础，为天津市某中小企业设计开发了基于p d m 的制造 信息集成平台，并在该企业进行了实施 系统的文档和信息进行管理的集成平台 建立了对该企业目前的c a x 系统和m i s 获得了较好的效果。 关键词：中小企业；信息平台：信息化：产品数据管理 a b s t r a c t “d r i v ei n d u s t r i a l i z a t i o nw i t hi n f o r m a f i z a t i o n ，p r o m o t ei n d u s t r i a l i z a t i o nw i t h i n f o r m a t i z a t i o n ”h a sb e c o m eaw i d e l y a c c e p t e d s t r a t e g i cp o l i c y ，t h er o l e o f i n f o r r n a t i z a t i o ne n t e r p r i s e sd u r i n gt h ep r o c e s so f m a n u f a c t u r i n gi sb e c o m i n gm o r ea n d m o r eo u t s t a n d i n g h o w e v e r , t h el e v e lo fi n f o r m a t i z a t i o ni nm o s ts m a l la n dm e d i u m e n t e r p r i s e d ( s m e ) i no u rc o u n t r yi sr a t h e rl o w , i nw h i c he a c ha p p l i c a t e ds y s t e mi sa n i s o l a t e di s l a n d ”w i t h o u ta l li n f o r m a t i o np l a t f o r mt op r o v i d et o o l so fi n f o r m a t i o n s h a r i n ga n d i n t e r a c t i o n i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h et h e o r i e sa n dm e t h o d so f m a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o np l a t f o r mf o rs m e si ss y s t e m a t i c a l l ys t u d i e d o nt h eb a s e o ft h e s et h e o r i e sa n dm e t h o d s ，w ed e v e l o p e da l li n f o r m a t i o np l a t f o r mf o ra ns m ea n d i m p l e m e n t e di t i nt h es m e r e a s e a r c ho ft h i sd i s s e r t a t i o nf o c u s e so nf o l l o w i n g a s p e c t s ： 1 o nt h eb a s i so ft h es t u d yo ft h et r e n do ft h em a n u f a c t u r i n ga n dt h e n c h a r a c t e r i s t i c so fs e m si no u rc o u n t r y , t h er e q u i r e m e n t so ft h ei n f o r m a t i z a t i o na r e a n a l y s e da n dl i i 、e c y c l e m o d e la n df r a m em o d e lo fam a n u f a c t u r i n gs e r v i c e i n f o r m a t i o np l a t f o r mi se s t a b l i s h e d 2 h i e r a r c h i c a lm o d u l ea n di n t e g r a t e d ef t a m em o d u l eo fa p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n o nt h eb a s eo fp r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) a r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e d 3 t h ed e s c r i p t i o na n dr e l e a s eo fm a n u f a c t u r i n gt a s k sa n dm a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e sa r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e da n di n f o r m m i o nm o d u l e st od e s c r i b et h e ma l e e s t a b l i s h e d 4 am e t h o dt om a t c ht h em a n u f a c t u r i n gt a s ka n dt h em a n u f a c t u r i n gc a p a b i l i t yo f e n t e r p r i s e si se s t a b l i s h e dt os u p p o r tt h em a n u f a c t u r i n gc o o p e r a t i o no nt h ei n t e r n e t 5 b a s e do na b o v et h e o r i e sa n dm e t h o d s ，i n f o r m m i o np l a t f o r mf o ras m ei n t i a n j i nb a s e do np d mi sd e v e l o p e d t h ei n f o r m a t i o np l a t f o r mi si m p l e m e n t e di nt h e s m em a dm a d et h ea p p l i c a t e ds y s t e m si nt h es m er u r m i n go na ni n t e g r a t e d i n f o r m m i o np l a t f o r m k e yw o r d s ： s m e ；i n f o r m a t i o np l a t f o r m ；i n f o r m a t i z a t i o n ；p d m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤洼盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 芝r 鸯 签字日期： o 够年二月馏f i 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨望盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫注盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 务彳， 导师签名 b， 签字只期： 乎年月p 只签字同期：锄一v 年五月哥f i 第一章绪论 1 1 制造技术的快速发展 第一章绪论 当前，“以信息化带动产业化，以工业化促迸信息化”已被作为战略方针被 提出并受到了广泛的重视。在制造领域，如何将制造技术和信息技术结合起柬， 推动制造业的深刻变革，成为政府、学术机构以及企业的一个研究热点。制造技 术是制造业在生产过程中的组织管理模式和采用的支撑技术群。信息技术的发 展使制造技术产生了革命性变化，出现了多种先进制造技术。当前，制造技术主 要沿着四个方向发展，即现代设计技术、现代成形和改性技术、现代加工技术、 制造系统和管理技术1 2 j 1 3 j 。现代制造技术无论是从制造概念、制造机理，还是从 制造工具、方法等与过去比均有显著区别【4 】【5 】。随着信息技术的快速发展，制造 全球化、网络化、虚拟化和绿色化是现代制造业发展的趋势f 6 】。 信息技术的发展是上述制造业技术新发展的动力和源泉p 】。信息技术 ( i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ) 是当今世界最先进最活跃的生产力之一，已经成为当 代社会经济的基础。对于我国制造业，特别是我国经济发展中具有重要作用和意 义的广大中小型制造企业而言，如何应用信息技术构建适应企业产品开发所需要 的信息化作业平台，是企业应对日益激烈的市场竞争和复杂多变的客户需求，保 证企业生存和发展的一个关键【8 】【9 1 。 1 2 制造业信息化 1 2 1 制造业信息化的概念和内容 在制造业企业中，信息技术通过信息化作用于企业运作的方方面面 13 1 “】。 对于企业信息化的概念，专家和学者们从不同的角度和方向进行了研究，定义的 方式也不同。但归纳起来，企业信息化有两方面的内容，一是指企业利用现代信 息技术有效的控制、获取、维护和利用有关生产经营活动的信息：另一个含义是 企业在生产经营思路和企业管理理念方面要转变到以知识和信息为核心的管理 思路方面来。 企业信息化的最终目的是提高企业的竞争能力和确立其竞争优势。企业信息 化主要包括以下几个方面的内容：计算机在企业中的广泛应用、企业级信息网络 第一章绪论 的建设、企业信息资源库的建设、信息化人才队伍的建设以及企业信息化有关基 础性工作“。 上述关于企业信息化组成内容的描述可以归纳为信息化基础建设，信息化组 织机构建设和企业信息系统设计开发和应用等几个方面。其中，信息化基础建设 是指企业构造信息化的硬件环境，包括计算机及信息网络；信息化组织机构建设 是指企业设置信息化相应的组织机构和培养人才队伍。企业信息系统规划、设计、 开发和应用是企业信息化的主要工作，关于信息系统的定义有很多，并且随着应 用和研究的深入，关于信息系统的定义也在不断的变化和更新。文献 1 1 1 对信息 系统的定义是信息系统是一系列相互关联的可以收集( 输入) 、操作和存储( 处 理) 、传播( 输出) 数据和信息并提供反馈机制以实现其目标的元素或组成部分 的集合。 1 2 2 制造业企业信息化的特点 信息化促进了现代信息技术在制造企业生产经营活动中的应用，如计算机辅 助设计c a d ( c o m p u t e r a i d e dd e s i g n ) 、计算机辅助制造c a m ( c o m p u t e r a i d e d m a n u f a c t u r i n g ) 、计算机辅助工艺编制c a p p 、( c o m p m e r a i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) 、 制造资源计划m r p i i ( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sp l a n n i n g ) ，以及先进的生产方式， 如计算机集成制造系统和现代集成制造系统c i m s ( c o m p u t e ri 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 或c o m e m p o r a r yi n t e g t a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) 等在企 业中的应用。 然而，制造业企业与其他行业企业存在不同之处，其实施企业信息化的关键 技术也和其他行业企业有区别，有其自身的特点。一方面，这些先进的技术和生 产方式在制造企业中的应用给制造企业注入了新的活力，带来了新的生机，另 方面，制造业企业是一个非常复杂的系统，制造企业信息化工程也是一项复杂的 系统工程，制造企业的复杂性主要表现在以下几个方面【l ： 1 制造企业整个生产经营过程中所涉及的信息面广，分类复杂。 制造企业生产经营中信息涉及面广，易变性强。往往涉及设计、制造、生产、 销售等方面的信息。同时，这些信息中动态的信息比例较大，关系复杂。 2 制造企业生产经营过程的组成环节众多，事务过程复杂。 要完成一个制造过程，必须经过众多的处理环节，涉及复杂的事务。如产品 的制造t 艺过程及相关的管理事务通常就是非常复杂的过程。 3 制造企业的事务过程易变性强。 先进的经营理念和管理模式、先进的制造工艺以及营销模式都会使制造企业 的事务过程发生改变。另外，企业为了适应多变的市场，必然会相应的调整饯略 第一章绪论 目标，最终表现为事务过程的调整。 4 制造业信息化的投资额巨大 制造业信息化的复杂性使得其所需的资金额相当大。以宝钢集团为例，该集 团在实施企业信息化方面的累计投资已经多达亿元。 5 制造企业信息化实施周期长 制造企业信息化的复杂性使得制造企业实施信息化的主要手段信息系 统的丌发实施周期长，企业的外界环境如市场等的变化很容易导致相应的经营理 念和管珲模式产生变化若信息化实施周期过长，而信息系统又不能适应这种变 化，唯一的结局就是实旅失败。对企业而言，这种结果不仅浪费了大量的时问也 也造成了大量人力、物力的浪费。 鉴于上述特点，制造业企业的信息化在信息组织，事务组织和应用系统构造 方面与其他行业企业有所区别，要求具有更强的灵活性和对变化的适应性。 1 2 3 制造业企业信息化的意义 企业信息化是整个国民经济信息化的基础，没有企业信息化就没有国民经济 的信息化。企业信息化的意义在于可以有效的提高企业的市场竞争能力和响应能 力，提高企业的工作效率，创造商机，提高企业的形象和市场价值进而最终提高 企业的经济效益和实现企业的经营目标。企业信息化的意义具体表现在以下几个 方面： 1 促进企业生产、经营方式的新变化； 2 ，加强企业内部和企业间的信息交流和联系； 3 提高企业的工作效率； 4 提高企业决策的有效性和正确性： 总之，企、i k 信息化的实现可以有效的提高企业的竞争能力，确立企业的竞争 优势，提高企业的经济效益，树立企业形象，提高企业价值。 1 3 制造企业集成信息平台技术 1 3 1 制造业信息化集成信息平台的概念 制造业企业信息化往往是基于c i m 哲理的。“c i m 是一种组织、管理与运行 企业生产的哲理。它借助计算机硬软件，综合运用现代管理技术、制造技术、信 息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关人、技术、经 营管理三要素及其信息流与物流有机的集成并优化运行，以实现产品高质、低耗、 第章绪论 上市快，从而使企业赢得市场竞争。【l6 】”c i m s 是基于c i m 哲理的系统。 c i m s 的体系结构多采用面向集成平台的体系结构f j ”。c i m s 集成平台是一 全支持系统应用开发，应用集成和应用系统运行的信息平台。其最终目的是，不 仅提供面向c i m s 开发过程的一些可行的工具，而且提供c i m s 开发过程的方法 和管理技术，以便能为不同的生产企业和不同产品类型的c i m s 开发提供更好的 集成运行支撑环境i i 。 c i m s 集成平台是一个支持复杂信息环境下c i m s 应用开发和系统集成运行 的软件平台。它基于制造业信息特征，在异构分布环境( 操作系统、网络、数据 库) 下提供透明、一致的信息访问和交互手段，对其上运行的应用工具进行管理， 为应用提供服务，支持c i m s 信息环境下各特定领域应用工具的集成。 1 3 1 集成信息平台技术研究现状 前文我们提到，集成平台体系结构是c i m s 系统集成的基础架构。架构良 好的集成平台能够较好的解决c i m s 直面临着的投资大、周期长、见效慢、透 明平滑的信息访问难以实现、软件扩展能力差、维护困难、可重用性差等问题。 从8 0 年代中期以后，集成平台的概念及相关产品在全世界范围内得到了巨 大的推广和应用。集成平台早期的概念是支持“应用编程”的基础，即通过应用 编程接口( a p l ) 的方式给应用编程提供通用服务。9 0 年代初陆续出现了一批能够 支持异构环境的集成平台产品，为了支持异构分布环境和在更广的范围内支持应 用开发，新的计算机软件设计思想、标准和方法在集成平台产品的设计开发中得 到了应用。这些思想和方法包括中间件概念、浏览器服务器结构 ( b r o w s e r s e r v e r ) 、面向对象方法开放性互连标准( o s l ) 分布计算环境( d c e ) 利c o r b a 标准。 国外集成平台的研究已经有了二三十年的历史且已经具有了较高的技术 水平和应用水平。软件技术比较成熟、商品化程度较高，但几乎都没有进行汉 化对国内的操作人员来说，使用存在着较大困难，加之对国内的实施技术支持 力量较弱不能满足用户的要求，特别是国外这些软件的价格相当昂贵国内企 业很雅接受。， 国内的集成平台研究和应用最近几年发展也较快，1 9 9 0 年国家c i m s 工程研 究中心引进了h i | c o 公司的m o n i t r o l u x 软件平台，并利用该软件系统成功地 开发了单元控制器和箱体工作站控制器的监控、人工接口、运控管理和作业统计 等工作。由8 6 3 c i m s 主题支持的高科技成果“制造业c i m s 应用集成平台 ( m a n u f a c t u r i n g a p p l i c a t i o n c i m si n t e g r a t i o np l a t f 0 1 t i i ，简称m a c i p ) ”是具有实际 应用价值的代表性产品。该产品的开发目的是在有限的资金和饺短的时间内开发 第一章绪论 一个具有应用前景的制造业c i m s 应用集成平台并集成一些具有应用价值的软 件系统。为中国企业c i m s 的实施提供全方位的解决方案。目前集成平台产品化 原型系统已经通过国家科技部高技术司自动化领域专家组验收，而且由国家 c i m s 工程技术研究中心继续开展集成平台产品化工作【”】。 1 4 本文主要的研究内容 目前，国内外关于集成信息平台的研究较多，但面向中小企业的有针对性的 研究和开发的并不多。中小企业相对大型企业有其自身的特点，其信息化的需求 也不同于大型企业。 本文拟在对中小企业特点和信息化需求的分析基础上，对中小企业制造信息 平台的总体结构及其搭建进行深入的研究，并结合天津市吴众科工贸有限公司 ( 后文简称j 公司) c i m s 系统规划、设计和实施项目进行相关信息系统的开发、 集成和实施。基于此，本论文的主要工作应包括以下几个方面： 1 ) 分析我国中小企业信息化方面的特点和需求，给出面向中小企业的制造 佶息、r 台的生命周期架构和总体结构模型： 2 ) 系统的研究基于p d m 的中小企业内部应用系统信息集成的总体结构和集 成方法，分析基于p d m 的集成方法的优点和特点； 3 ) 建立面向中小企业的制造企业协作信息平台的总体结构，并给出功能模 型和面向我国企业网络应用水平现状的网络控制模型； 4 ) 对于面向中小企业的制造企业协作信息平台中的制造任务和企业的模型 及制造任务和企业的匹配进行较系统的阐述； 5 ) 结合在j 公司( 典型加工型中小企业) 中实施的c i m s 工程项目，开发一 个基于p d m 的制造信息集成平台，实现目前企业c a x 系统和m i s 系统的信息 集成和共享，并在企业进行实施。 第二章制造业中小企业信息服务平台的总体构架的研究 第二章制造业中小企业信息服务平台的总体构架的研究 2 1 中小企业及其信息化需求 2 1 1 中小企业的概念 什么样的企业属于中小企业，标准有很多种。对于企业的分类标准不仅关系 到对一国经济发展状况特别是经济结构的认识，也关系到政府企业相关政策对象 的确定。企业信息化工作的开展也应该针对不同的企业采取有针对性的措施才能 获得理想的效果。因此，企业的分类对企业的信息化工作是个基础性和关键性的 问题。 对于中小企业的划分，存在定量和定性两种不同的标准。定量标准包括企业 雇员人数、企业资产量、企业营业额及一些行业的特有的指标( 如旅馆的房间数) ， 在具体操作时可选择其中的某一指标或者某几个指标的复合作为评定的标准。定 性则按照企业是否独立所有、是否自主经营、是否在市场上占有较少的市场份额 来划分。一般的，较为合理的中小企业的划分标准应该是定性标准和定量标准的 结合1 4 “。 我国是一个发展中国家，刚加入w t o ，处于高速发展的变革时期，中小企 业的划分更加复杂。不仅不同行业具体情况不同，在不同的时期也是不断变化的。 我国对工业企业中小企业的划分标准经历了多次修订，最近的一次是1 9 9 9 年， 采用定量标准，以企业年销售收入和总资产额作为衡量指标，规定年销售收入和 总资产额均低于5 亿元高于5 0 0 0 万元的为中型企业，均低于5 0 0 0 万元的为小型 企业，其余的为大型或特大型企业1 4 ”。在具体的企业信息化过程中，除了参考国 家的相关标准，还要综合的考虑具体企业的具体情况，如企业是否有专门的信息 技术部门及其所被赋予的职能等等。 2 1 2 中小企业在国民经济中的地位 我国中小企业在国民经济中的地位完全可以用“举足轻重”来形容。相对而 言，我国企业大多属于中小企业。目前全国工商注册登记的中小企业已经超过 8 0 0 力家，占全部企业总数的9 9 以上。中小企业的工业总产值和实现利税分别 占全国的6 0 和4 0 n 左右，近几年的出口额中来自中小企业的约占6 0 ，中 小企q k f i , l 造了新增产值的7 6 7 ，此外，在产业结构调整的过程q 1 叶1 小企业更 第二章制造业中小企业信息服务平台的总体构架的研究 提供了7 5 的城镇就业机会，对稳定政治经济形势起到了关键作用”1 。 由这些数据可以看出中小企业发展对于我国如何通过有效的组织再造与创 新，有效率地参与国际竞争，增强竞争力是一个关键的棋子。随着我国经济技术 水平的发展，中小企业的活力只益显现出来，在国民经济中扮演着同益重要的角 色。在对中小企业生产经营方式进行深入研究的基础上，对中小企业信息化的需 求进行有针对性的研究是很有理论和实际意义的。 2 1 3 中小企业信息化方面的不足 中小企业在国民经济中地位举足轻重。当前，“信息化推进产业化”的大潮 中，中小企业也因该成为受益者。但在当前形势下，中小企业在信息化工作上存 在的问题却h 益明显的影响着中小企业信息化的进程，这些问题主要包括以下几 个方面1 8 1 ： 1 中小企业领导者信息意识淡薄 部分中小企业的领导者的思路仍然受到计划经济模式的束缚，对信息的重要 程度认识不足，存在“有信息可以决策，没有信息或者信息不足照样决策”的情 况。这种思路直接导致领导者对信息技术在企业发展中的重要性认识下足。1 方 面，这导致对信息化的人力、物力、财力投入不足：另一方面，一把手重视是企 业信息化成功与否的关键，领导不重视，往往会严重影响中小企业信息化的推进。 2 融资困难，信息化建设资金投入不足 当前，中小企业存在经济效益低、信用条件差、缺乏可靠保证等问题，又难 以达到上市公司的标准，难以贷款或咀股票和证券的形式融资。融资困难、资金 短缺，这使得中小企业能投入技术改造、创新的资金相对有限，能用于信息化建 设的资金就更少。 3 中小企业技术水平低 我国中小企业技术水平低于国外的企业，就是和国内的大中型企业相比也是 有相当差距的。以工业企业的劳动装备率为例，我国独立核算的大、中、小工业 企业的人均固定资产分别为l o 2 9 万、5 1 l 万和2 4 8 万，小企业的人均装备水平 仅是大型企业的2 5 i 。中小企业肩负工业化和信息化的双重任务，这无疑加大 了中小企业信息化建设的难度。 4 中小企业管理水平低 中小企业在管理方面存在管理粗放、管理水平低下的问题。人员素质相对偏 低导致对新技术带来的崭新观念和思考方式理解和认识不足，而企业信息化引入 的管理信息系统等工具不能替代管理，企业信息化所达到的管理水平取决于企业 原有的管理水平。 第二章制造业中小企业信息服务平台的总体构架的研究 5 信息化专业人员短缺 企业信息化，开发和维护企业信息系统都需要高水平的i t 人才，这些领域 的人才包括计算机软硬件、通信、电子技术及控制领域的人才。据广东省的调查， 3 1 6 4 的企业至今没有这方面的专业人员【l 。在中小企业这种现象更加普遍， 并且在一定时期内难以找到有效的解决方案。 6 中小企业信息产业基础建设薄弱 我国信息产业起步较晚，在很多领域落后于国外。现阶段，在硬件方面，服 务器、路由器等高技术产品供货能力明显不足，软件方面，没有自己的核心技术， 丌发技术和丌发方式都比较落后。导致了中小企业信息化成本提高，建设周期长， 后期维护协调难，影响中小企业信息化建设。 2 1 4 中小企业信息化的特点 中小企业资产规模、人员规模和经营规模都比较小，前文中也分析了中小企 业信息化方面的不足，但中小企业也具有经营方式灵活、资金周转快、应变能力 强、发展快、包袱小等优点。结合中小企业自身特点和不足，在信息化方面也有 其自身的特点，主要包括i s ： 1 全面性 中小企业虽然资产规模、人员规模和经营规模都比较小，但其本身也是一个 全面的企业，需要全丽的信息化解决方案，包含物流、信息流、资金流、人员的 管理。 2 简易性 很多中小企业的管理者对现代信息技术还知之甚少，同时也没有专项的培训 资金，而且企业规模小决定了不可能设置太多的人员对系统进行经常的维护。所 以，信息系统的简单易用是非常重要的。 3 实用性 由于中小企业的资金有限，对信息技术和信息系统的投入不可能铺的太开， 应咀实用为主。与大型企业相比，中小企业的信息化方案应更注重解决当前存在 的具体问题，例如提高产品质量、生产效率等等。在其信息化的建设中，每一例 具体的软件和设备的配置都应该以实用性为原则，这样才能使中小企业的管理者 下决心做信息技术的投资。 4 多样性 中小企业数量大、门类多、经营方向也各不相同，每个企业又有其特殊的使 用环境、资源条件和人文背景，同时相对大企业而言又面临更加复杂多变的环境。 所以，每个企业的信息化的方案要符合它们自身的特点和所处的环境。 第二章制造业中小企业信息服务平台的总体构架的研究 5 。延续性 所谓延续性就是前瞻性。中小企业的最大特点就是它们往往有比较快且明显 的壮大过程，因此，信息化过程中一定要考虑系统的延续性、可扩展性和资源的 再利用。要为日后的发展留有一定的空问。 2 2 面向中小企业的制造信息集成平台的总体结构 本章前文中分析了中小企业的信息化的需求特点。本节我们通过分析信息化 在产品生命周期中的相关过程的作用方式，进一步建立面向中小企业制造信息平 台的总体结构。 作为一个企业制造信息化的集成基础结构，应该能够支持产品生命周期中的 所有过程。制造业中小企业的产品生命周期大致可以分为商务过程、设计过程和 制造过程【2 3 j 。不同的过程，需要不同的信息系统和使能技术来实现。图2 一l 是 建立在t c p i p 协议网络和数据库基础上的制造信息集成平台产品生命周期模 犁。 图2 1 制造信息平台产品生命周期模型 第二章制造业中小企业信息服务平台的总体构架的研究 根据企业( 日j ) 系统集成的范围和重点，我们将支持集成的使能平台分为支持 企业实现信息化内部集成的集成平台和支持企业间协同制造网络的基础平台。前 者侧重于企业内部的纵向集成，后者侧重于企业间业务往来的横向集成，其总体 结构如图2 2 所示。该平台以网络、数据库和操作系统为基础，充分利用了已 经商业化的域名服务、目录服务、代理服务等公共服务，通过协议层的各种协议 和规范标准，为多种使能工具和应用工具提供集成平台。 在平台中，企业问的信息交互通过制造信息平台提供的企业外部集成使能工 具来实现，由政府相关部门或者由专业的a s p 商家提供，中小企业只要交纳一 定的租金就可以使用平台提供的各种资源。企业只要购买企业必须的应用程序 ( 如c a d 、c a p p 和c a m 软件) ，并通过企业内部的p d m ( 或p l m ) 提供集成 基础，若需要与外部企业进行交互，企业内部网可通过防火墙与外部网络连接， 实现信息交互。 模犁库企业外部集成 企业内部集成 集成平台 工 代理 c a d c a p p c a m 管理i 二具 卜 一 企 共作共远程 ! 崩，管删1 l o k 模9 坠j 业 亭 流 能力 享制造 建 信j 往珊 瓷o j 同 e r p，一。一一、 模 息联 1 合 源卜技 i 一 箍f 1 * 用i h 一一 1 j 错h 作伙 管术直 、芝：“- o h ! 兰， 治 理管 伴发 理持 p d i 吖 p i m 一、 断 理 现 l 安个瞥删i 卜、 _ j 【协同过程棰型库 一 () 公共服务 i 运行监控 、竺! 竺j 旧显雾恻旧 资源ll 过程 裂| 抽4 络 i 竺竺塑竺i 蜜个。 二) 蒜 l 嚣服务： 服务 n 两硼 l 、粤乎警竺苎一j 斡媸 | 二 协议层( 制造阀络协议、多代理系统协议、相关技术规范标准) j 代理协调| 【! ! 篓篓j 基础层( 髑络、教据库、操作系统) l 兰竺里竺 图2 2 面向中小企业制造信息平台的总体结构 通过分析中小企业信息化需求，这种平台对于中小企业是比较适用的。首先， 平台提供了全面的使能工具和应用工具集成接口。能够满足制造业中小企业信息 化各方面的要求，具备了全面性。其次，充分考虑了实用性和可行性，中小企业 不用一次投入大量的资金，只要通过交纳租金，不仅可以使用平台提供的各种使 能工具，甚至可以租用平台提供的应用工具并得到专业化的建议和咨询，弥补了 中小企业信息化人才严重短缺的不足，以较小的代价较大的提升企业的信息化水 平。第三，该平台充分考虑了延续性，对我国中小企业而言，在制造方面是较具 有竞争力的，网络化协作制造是制造业发展的趋势，企业的各种经营活动将会越 第二章制造业中小企业信息服务平台的总体构架的研究 来越多的依靠网络这种媒介来进行。该平台提供了完备的网络服务和网络使能工 具和管理工具，为企业实现异地网络信息交互为基础的网络化协作制造打下了良 好的基础。 2 3 基于p d m 的企业内部应用系统集成 2 3 。1 基于p d m 的企业内部应用系统集成总体结构 在企业信息化的过程中，企业应该先梳理好企业内部信息，在此基础上，再 进行与外部企业的基于网络的信息交互。目前，国内中小企业信息化水平较低， 相当部分企业内部信息化尚处在起步阶段，所以对于国内中小企业，建立内部 信息化集成的架构是当务之急。本章后半部分重点讨论企业内部信息集成的架 构。对企业间的信息集成将在第三章进行讨论。 企业内部信息集成重点讨论应用工具( 如c a d 、c a p p 、c a e 和e r p 等) 的集成。目前，多数中小企业即使购买了这些应用工具软件也只是形成了一个个 信息孤岛，一方面，对这些应用工具生成的海量的并且往往是动态的信息缺乏有 效的管理；另一方面，不同的信息系统之间无法实现有效的信息共享，某一系统 不能很方便的调用另个应用系统生成的图文档。 用，1 界面垃 ；应用系统层 系统集成层 肄掬环境j i 片f = i 汁算机嫂什、l i 台和操作系统( w i n d o w s 、 i n i x 等， 图2 3 基于p d m 的企业内部信息集成层次模型 p d m 是一种管理所有与产品相关的信息( 包括产品规范、电子文档、c a d 文 件、产品结构、存取权限等) 和所有与产品相关的过程( 包括图纸审批发放、工 第二章制造业中小企业信息服务平台的总体构架的研究 程更改等) 的技术。p d m 技术以管理好产品数据作为应用的出发点，从而成为了 企业中各系统的信息集成、功能集成和过程集成的使能技术。它能有效地将产品 数据从概念设计、计算分析、详细设计、过程设计、加工制造、试验验证、销售 维护直至产品消亡的整个生命周期内及其各阶段的相关数据，按照一定的数学模 式加以定义、组织和管理，使产品数据在其整个生命周期内一致、最新、共享和 安全，为企业产品的设计与制造建立了一个并行化的协作环境，构成了企业内部 信息的集成提供一个基础平台。 图2 3 是一种基于p d m 的企业内部信息集成层次模型。其最底层为异构环 境层，由操作系统、网络协议和通信转换接口以及数据库管理系统( d b m s ) 一 如s q ls e r v e r 等一构成；系统集成层由p d m 提供的相应使能工具构成，为整个 系统的核心层，下与数据库实现集成，上与应用系统实现集成；系统集成层的上 一层是企业应用系统层，由c a x 工具和e r p 和其他m i s 系统组成。 企业内部信息集成平台是运行于企业内部网络上的，不直接支持异地或企业 间的信息交互。在圈2 3 中的层次模型中，我们对模型进行了扩展，增加了与 外部企业制造协作平台的接口。通过企业的m i s 系统通过与i n t e r n e t 的互联，利 用外部的制造协作平台获得制造需求信息和相关的技术信息，实现异地或企业间 的信息交互。相关部门的人员从i n t e r n e t 上获得这些信息经过处理以一一定的格式 保存在p d m 的数据库中，供其他的应用系统如c a x 工具调用。 2 3 2 基于p d m 的企业内部应用系统集成的优点 采用p d m 作为企业内部信息集成的平台主要是基于以下因素： l ，内核的开放性 p d m 内核的开放性主要体现在p d m 系统采用面向对象( o 一0 ) 的建模技术来 构建系统的管理模型与信息模型，并提供对象管理机制以实现产品信息的管理。 它通过各种中性的数据接1 2 1 来实现基于网络的各种图形库、文档库以及其它信息 库的统一。 2 ，模块的集成性 并行工程c e 的核一t l , 在于集成，即达到设计、生产、制造的一体化，使企业 信息流得到最优控制，所以p d m 不是对各个具体的数据库的管理，而是着眼于 宏观上对信息集成的管理，将局部自动化上升为整体自动化，将局部最优改造为 整体最优。 3 功能的继承性 p d m 中各个功能子系统的设计结果在纳入到p d m 系统州，p d m 系统应 能保证其不作或少作改动，这无疑对目前自动化水平较高的企业具有十分现实的 第二章制造业中小企业信息服务平台的总体构架的研究 意义， 4 工程的并行性 并行工程是集成、并行地设计产品及其相关过程的系统方法，实际上是一个 合作、协调信息及时交流与反馈的过程。它强调信息集成基础上的功能集成和过 程集成，组建产品开发团队，对产品开发团队进行有效的监督和协调，以及各单 元之问信息的及时交流与反馈。由于p d m 系统是基于网络来进行管理的，因此， 它支持异地设计及管理它可保证信息的频繁更改及时反馈到各个并行单元。 2 3 3 基于p d m 的c a x e r p 系统集成的方法 一个企业包括许多信息，而p d m 是连接设计、工艺、生产的桥梁和纽带， 维持着数据的一致和完整，这要通过一定的方法来实现。p d m 对食业数据信息 的集成工作可分从两个侧面来进行描述： 1 通过p d m 系统提供的使能技术建立统一的、一致的单一数据源 在p d m 内部建立一个单一的数据源，将设计、工艺、生产所需的数据统一 保存和维护，避免数据的冗余和混乱，从而达到整个系统数据的共享和集成。中 小企业规模较小，信息系统规模不大，采用复杂的分布式数据库技术有成本高、 实施困难、管理难度大的缺点，同时，中小企业工具软件的使用节点较少，数据 访问量较小，使得建立单一的数据库作为企业其他应用系统的唯一数据源可行性 较高，建立单一的数据源有如下好处： 1 ) 数据的唯一 从用户和应用系统来看，系统的全部数据都存储在单一数据源中，各种数据 只有唯一的一份，各应用系统所需的数据都从单一数据源中取得，它们生成的共 享信息也都存入单一数据源。这样，各系统只需具有与单一数据源的接口，即可 对信息进行共享，而不必涉及相互之间的复杂关系和数据如何存储，简化了应用 系统的设计。 2 ) 降低了信息集成的难度 系统将全局共享的信息集中到单一数据源中进行统一的管理，避免了将信息 分散到各个应用系统中引起的格式不一致等问题。 3 ) 有利于系统的管理 数掘相处理数据的应用软件是分开的，可以方便地采用不同的应用软件进行 数据处理，并且在单一数据源中即可完成全部的数据管理工作，如完全管理、备 份恢复等。 2 通过集成接口完成各应用系统( c a x 、e r p 等) 中数嚣的交互 通过p d m 所提供的与其他系统的集成接口达到系统数据交互使用和模块互 第二章制造业中小企业信息服务平台的总体构架的研究 操作等功能，从而实现企业信息一体化和集成的目的。系统的集成接口包括数据 接口和操作接口两部分：数据接口是为解决数据转换和数据格式不一致的问题， 如实现从e b o m ( x 程设计b o m ) 到p b o m ( 工艺制造b o m ) 的数据转换，以保证 系统数据能够形成各种正确的信息流，被系统用户广泛、充分地利用。操作接口 的目的在于，使各系统达到融合，让c a x 、e r p 等外部系统的某些注册用户可 操作p d m 系统中的一些功能，同样p d m 系统中的某些授权用户可操作外部系 统中的一些功能。 图2 4 是基于单一数据源的c a x 、e r p 集成框架。除了c a x 、e r p 等系统 的数据交换外，企业与外部协作制造平台之间的数据交换也越来越重要，为此在 框架中我们增加了p d m 与协作制造平台的集成接口。从中我们可以看出，各应 用系统产生的图文档和数据都通过一定的集成接口的转换按照一定格式保存在 p d m 集成平台的数据库中，各应用系统都可以通过相应的集成接口调用需要的 本系统生成的或者其他系统生成的图文档和数据信息。这种方式具有较大的灵活 性，不同的应用系统可以通过集成接口以组件的形式集成到p d m 集成平台上。 中小企业可以根据其信息化的规划步骤，将新的应用系统集成到平台中，循序渐 进的推进本企业信息化的进程。 协作制造半音c a dc p pc a me r p | l 、 、 ；嘲器群 酷训嘲纸 幽纸 l 岂数h ，： e b 删 工艺信息 p b o m 图纸p 肋m加： 信息 i n “r n e t 采购计划 e b o i l工艺文件n c 代码 加1 计划 集成接l l 与c a 】、职p 的集成接口( 通过接口实现互访数据的功能) p d m 集成 单一数据源 零部件敦据、订单数据、库存数据、产品结构、图纸 平台 数据库访问接口 图2 4 基于单一数据源的c a x 、e r p 集成框架 2 3 4p d m 与c a x 、e r p 的集成接口的功能 对于不同的应用系统，要与p d m 进行集成，需要开发相应的集成接口，对 于c a x 和e r p 系统的集成接口要实现的功能，总结如下： 1 c a d 与p d m 的接口 第二章制造业e e 4 , 企业信息服务平台的总体构架的研究 此接口一般由c a d 厂商提供内核并由p d m 厂商根据p d m 的对象模型进行 二次开发获得。通过接口c a d 可实现工程图及其相关的管理信息的全自动双向 交换，c a d 可自动提取图纸明细表中的相关信息并根据其明细表内含有的装配 关系，生成e b o m ( 如表2 一1 ) 。 2 c a p p 与p d m 的接口 此接口的实现需结合c a p p 的数据访问功能与p d m 的对象服务功能。c a p p 从p d m 中获取设计形成的e b o m ，根据实际制造情况进行各种产品零件的工艺 路线与工序设计，生成p b o m ( 如表2 2 ) ，产生工序