全球市场带来的后果是竞争空前加剧,其表现是:产品更新换代快、技术含量高、性能价格比优,而且服务(产品的售前、售后服务)成为市场竞争的重要内容。因此,处于全球市场中的制造业必须加快新产品的开发和产品的上市时间(Time to Market,T)、改善质量(Quality,Q)、降低成本(Cost,C),以及完善售前、售后服务(Service,S)。T、Q、C、S是制造业的永恒主题。
“自动化孤岛”阻碍了进一步完善T、Q、C、S。信息技术在工业化国家的制造业中是不可能在统一的规划下实施的,因此不同的研究单位和公司采用的是不同的标准,形成了各种不同的封闭系统。不同的通信协议,使设备之间无法实现信息交换,不同的软件之间无法实施信息的传输,不同的数据库之间无法实现数据的共享。这样,一个企业就无法实现“五个正确”,即在正确的时间,将正确的信息以正确的方式传给正确的人(或机器)以作出正确的决策或操作。因此信息集成和系统集成是相当一个时期以来,以至于今后人们努力实现的目标之一。
1974年,美国学者哈灵顿博士首先提出了计算机集成制造(Computer Integrated Manufactur-ing,CIM)的概念,他认为整个生产过程(市场、设计、制造管理、售后服务等)是一个整体,需要统一考虑;同时整个生产过程是信息的采集、传送和加工处理的过程,产品的尺寸不是物化的数据。后一个观点为生产过程大量采用信息技术奠定了认识上的基础。企业应该采用信息技术(包括计算机、通信、自动化等)来改善设计过程、管理决策和加工制造过程,并且在网络和数据库的支持下,实现信息集成,进而优化生产,改善其T、Q、C、S,以提高企业的市场应变能力和竞争能力。
这一新概念引起了技术上的新要求和进展,如异构环境下的信息集成(包括不同通信协议的设备互联、不同数据库的数据共享、不同应用软件之间的信息交换等)、复杂大系统的建模(功能模型、信息模型、动态模型等)、分析设计及其软件工具、实时分布环境下的生产调度和优化技术、人工智能和专家系统的许多成功应用等,特别是调度和排序问题推动了应用数学一个新的分支——离散事件动态系统的发展,它至今仍是非常活跃的研究热点。(www.daowen.com)
计算机集成制造的概念推动了各分支技术的进步。例如,从CAD自身来看,它往往局限于计算机图形学等范畴。如果从计算机集成制造系统的高度去认识CAD,则要考虑CAD与CAPP、CAM的集成,还要考虑CAD/CAPP/CAM系统与管理信息系统的接口以及与车间之间的接口,这就加大了CAD的广度;同时,引出了基于国际标准STEP(产品数据交换标准)的CAD/CAPP/CAM集成系统。
进一步地,传统制造过程是串行进行,它往往造成制造中的返工。如果在设计中考虑可制造性、可装配性、可测试性等,就可以减少许多不必要的返工,这便是并行工程。它的支持技术由CAX(CAD、CAM、CAPP、CIM等技术的综合叫法)到DFX,基础是计算机网络环境和平台(PDM——产品数据管理或集成框架),以及支持TeamWork(团队工作)的方法论及工具。
计算机集成制造的信息集成、并行工程和敏捷制造,都是计算机集成制造理念——集成观点和信息观点的体现,它们不是互相取代,而是从不同角度体现相同的目标。制造业最终的目标是为用户提供性能价格比优良的多样化的产品和服务,这正是计算机集成制造系统的信息集成、并行工程和敏捷制造等先进生产模式和技术的原动力。
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