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浅谈“甩图纸”与制造企业全面设计数字化

浅谈“甩图纸”与制造企业全面设计数字化 2011年12月03日 来源： 根据国家科技部对我国制造业信息化的近期规划，最近有人提出“甩图纸”（与“甩图板”不同）的说法，怎样理解“甩图纸”，它与信息化、数字化的关系如何？能否正确理解这些问题，与今后制造业企业信息化的技术路线和企业信息化的集成运行关系重大，下面提出一些想法与大家讨论。 信息化与数字化 提起制造业信息化，人们都会说企业信息化包括产品设计信息化（CAD）、工艺设计信息化（CAPP）、生产经营管理信息化（ERP）、生产制造信息化（CAM）、图纸档案管理信息化（DFM早期的PDM）以及企业决策信息化（DDS/IB）等，总称CAX+ ERP+CRM+SCM。 也有人称制造业信息化是产品设计数字化、工艺设计数字化、生产管理数字化、生产制造数字化、经营决策数字化等。 信息化与数字化到底是什么关系，是不是信息化就是数字化？首先来看信息与数字的关系。 1. 信息 在自然科学中，信息既不是物质，也不是能量，是物质和能量在宇宙中发生的一切过程的变化程度，也可以说它是事物存在的方式或运动的状态，以及这种方式或状态的直接或间接的表达。在认识论中，信息被认为是人对客观事物认识程度的度量。在系统论中，信息被认为是系统内、外联系的特殊形式。信息可被观察者感觉、识别、存贮、传递、显示、分析、处理和引用。 2. 数据 数据是事物、概念或指令的一种表达形式，是记录下来加以鉴别的符号。 3. 信息是对数据加工的结果，数据是信息载体的一种，信息不随载荷它的物理介质的改变而改变，但数据由于记载体的不同，可表现出不同形式，如印在纸上，记录在磁性材料上等等。 一般情况下，人们对它们并不加以严格的区分，把数据处理称为信息处理，把信息化说成数字化，但是在信息化深入发展的情况下，如不对二者进行严格区分，就会对有些问题难以理解，如用CAD技术进行产品设计，是否就实现了产品设计信息化，或者实现了产品设计数字化？ 按照以上的定义，信息是事物存在的方式以及这种方式或状态的直接或间接的表达，产品设计是描述用户需求的产品的过程，用规定的格式图形及文件描述出用户需求的产品。 由人工用绘图工具描述产品设计规定的格式图形及文件，也是信息的一种，但是这样形成的图形及文件不能成为数字化的信息，只有用数字方式来设计规定的格式图形及文件，才能称为数字化的图形和文件。目前，我们使用的计算机都是数字计算机，其以数字计算为基础，这意味着任何信息都必须数字化，因此以CAD完成的产品设计可以称为数字化。 综上所述，信息化含义比较广泛，包括非数字化的信息所表示的事物范畴。而数字化局限于用数字表示的事物范畴。目前信息化是指运用计算机的信息化，其必然是以数字化为基础的。 4. 信息化与数字化的目的 信息技术及计算机技术的发展促进了当代世界制造技术的发展，先进制造技术大部分是信息技术及计算机技术在制造领域中的应用。制造企业信息化与数字化的目的是改造与提高传统的制造技术，为企业应用先进制造技术、满足产品创新和管理创新的信息化需求、改变经济增长方式提供支持。 设计信息数字化与系统集成 1.设计信息数字化的由来 设计信息数字化来源于CAD技术的应用。CAD系统输出计算机屏幕上的图形和技术文件，并用绘图仪、打印机输出常规的图纸、文件，在计算机内部都是各种格式的数据，其设计过程和输出图形及技术文件都是数字化了的。 2.系统集成条件下设计信息的数字化要求 常规的CAD技术已进入设计信息数字化的范畴，对传统的产品设计要求单独（非集成）CAD系统，常规的CAD技术已经能满足要求。巿场经济的发展和企业竞争因素的变化催生了企业对应用信息技术的需求，涌现出CAD/CAPP/CAM等一系列CAX技术和MRP/MRP-II/ERP等一系列管理信息化技术。 由于传统企业的产品开发、生产经营管理是按企业内部各部门分工进行，相互之间以图纸、工艺、技术文件、计划、统计、报表、单据以及各种通知、会议为手段组织企业生产经营。开展“甩图纸”、“甩帐表”示范工程之后，由于CAD/CAPP/ERP各自分离，这种初级信息化解决不了传统企业的产品开发、生产经营管理数据信息的共享，系统不能集成运行,发挥不了企业信息化的最佳效果。对此，制造企业唯有走系统集成的道路才能“突围”。 在系统集成的要求下，CAD系统的输出不能再是单一的纸质图纸与表格文件，CAM系统需要图形数据、CAPP需要加工数据、材料数据、装配关系数据，ERP还需要产品结构数据、外购零部件数据等。 单独（非集成）CAD系统虽然已经将图样及一些文件数字化了，但是单独（非集成）CAD系统不能满足系统集成的要求，必须进行改造。 这是因为：一是所采用的数字化格式混乱；二是其表示方法以图形数据为主，有其局限性；三是其它的企业信息化系统已经研究出了一些有效的描述产品数据的方式与方法，而且这些方式与方法只要通过对常规的CAD系统进行改造，便能实现CAD系统所需数据和所产生的数据与其它系统所需数据的共享；四是国际上正在研究完善一些信息数据交换标准。 （1）CAD与CAM集成 CAD与CAM集成的目的是在应用数控机床、加工中心等自动化设备时使数控编程（NCP）软件能读取CAD图形数据，实施制造数字化。 目前已形成多种CAD/CAM套装软件，可以实现无缝集成。世界标准化组织ISO已发布了STEP标准，制订了产品数据模型产品数据的表达与交换标准，将逐步统一CAD与CAM产品数据的表达与交换。企业可以通过购买现成的CAD/CAM套装软件来解决CAD与CAM集成问题。 （2）CAD系统内部图形数据与设计文件、表格数据的集成 CAD系统以完成图形设计为主，但是为了完整描述产品，还须提供设计文件、表格，如装配图上描述有关装配所需零部件数据，描述产品或部件的所需零部件、外购件及标准件以及产品或部件的所需通用件、借用件等。 设计绘图与形成设计文件、表格集成运行是CAD系统内部的重要目的，系统要达到这一目的，必须改进目前的CAD软件，对图形上的标注、标题栏数据形成方式方法进行改进，并应用数据库技术，建立描述产品数据的数据库，解决图形上的标注、标题栏数据与产品数据库的互联关系，实现数据共享。 （3）CAD与CAPP集成 CAD与CAPP集成的目的是在设计编制工艺文件时能利用、读取CAD已形成的图形文件与数据，完成工艺设计与文件编制。工艺设计与文件种类如下： a. 工艺路线 需要CAD输出的零件图及数字化的零件基本属性数据（图号、名称、材质、热处理要求等）、产品物料清单、零件分类编码。 b. 工艺规程 需要CAD输出的零件图及数字化的零件基本属性数据（图号、名称、材质、热处理要求等），零件分类编码。 c. 材料定额计算 需要CAD输出的零件图及数字化的零件基本属性数据（图号、名称、材质、热处理要求等）、零件外形尺寸、零件净重。 d. 工时定额计算 需要CAD输出的零件图及数字化的零件基本属性数据（图号、名称、材质、热处理要求等）。 e. 工装设计 需要CAD输出的零件图。 f. CAD系统需要CAPP输出的工艺信息，进行DFM/DFA。 (4) CAD与ERP的集成 ERP运行需要CAD输出的数字化的产品、部件（组装件）的基本属性数据(图号、名称、设计者、设计日期等)，还需产品、部件的组成（所属的零件、外购件、标准件等）图号、名称和数量，设计者、设计日期、有效日期是构成BOM表的核心。 此外，还需要所属零件、外购件、标准件等的基本属性数据(图号、名称、材质、热处理要求等及设计者、设计日期、有效日期，成为ITEM表中的几个字段)。CAD系统需要ERP库存、价格、成本等数据。 工艺设计信息数字化与系统集成 1. 工艺设计信息数字化的由来 工艺设计信息数字化起源于CAPP的应用，最初CAPP的应用起源于成组技术的应用，为了实现工艺设计的成组化、标准化，改变工艺人员的工作状态，减少重复劳动。由于CAPP的应用，工艺规程不单是传统的纸质文件，还成了计算机内部存储的数据。 2. 系统集成条件下工艺设计信息数字化需求 （1）工艺路线信息的数字化 工艺路线是传统组织生产的必需文件，也是ERP运行能力平衡、安排单位生产计划、计算单位成本等不可缺少的数据。 （2）工艺规程的数字化 工艺规程是制订计算工时定额、安排车间、班组（单元、机床）作业计划的依据，也是计算工序成本的基本单位。在运行ERP时同样也是安排车间、班组（单元、机床）作业计划的依据。 （3）材料定额的数字化 这是加工前下料的必须数据，也是ERP产品原材料需求计划的基础数据。 （4）工时定额的数字化 工时定额是按每道工序制订的，是制订各级生产计划也是运行ERP的基础数据，上指企业的年度计划，细指车间、班组（单元、机床）作业计划，也是计算工序成本、质量成本的基本数据。 （5）工装设计数据的数字化 工装设计与产品设计类似，所以其数字化需求与产品设计数字化类同。 只有达到以上要求的工艺设计信息数字化，才能够不但解决了CAD/CAPP相互（双向）之间的数据共享、集成运行，也可实现CAPP与ERP的集成运行。 “甩图纸”是否能达到设计数字化的要求？ 1. 机械制造企业能否达到“甩图纸”？ 这个问题应具体分析。如果是指整个企业，应该回答“否”，不但目前不可能实现无纸工厂，将来全部实现无纸工厂也不可能，这点可以从美国搞CIMS初期要求实现无纸工厂失败而改为适度自动化的经验中获得佐证。不过，在有限范围内如设计、工艺及不在现场工作的管理人员之间，“甩图纸”则是完全可以实现的。 2.“甩图纸”是不是等于设计数字化？ 前面已经详细说明了设计数字化的全面目的与要求，单纯提“甩图纸”的概念包括不了全面设计数字化，单纯的“甩图纸”只能解决CAD/NCP/CAM的集成。只有设计信息的全面数字化与工艺设计的全面数字化，才能实现CAD/CAPP/NCP/CAM/ERP/CRM等等的集成。 结论 由此可知，只有把“甩图纸”全面理解为设计信息的全面数字化与工艺设计的全面数字化，才能达到企业信息化的目标。单纯把“甩图纸” 理解为CAD/CAM的集成，则可能误导企业信息化，产生与“甩图板”和“企业信息化以财务电算为核心”同样的不良后果。 (end)

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