制造技術與信息技術融合發展的新趨勢
2008-12-31 23:19:00 來源:物流天下 編輯:56885 關注度:摘要:... ...
技術的發展對于產業的融合至關重要,客觀、準確、系統地判斷當前制造技術與信息技術融合發展的趨勢,對于推進信息技術改造提升傳統制造業,加快制造業的結構升級,走新型工業化道路,具有重要的現實意義。
制造業是國民經濟的物質基礎和產業主體,是國民經濟高速增長的發動機,是科技創新的主要舞臺,也是信息化與工業化融合的突破口和著力點。當前,在信息技術應用日益廣泛和深入,信息技術在制造業的研發設計、生產裝備、企業管理、產品流通到營銷渠道等各個環節的應用進一步深化,制造技術和信息技術融合的步伐進一步加快,推進制造業從生產性制造業向服務性制造業轉型。在這一歷史進程中,技術的發展對于產業的融合至關重要,客觀、準確、系統地判斷當前制造技術與信息技術融合發展的趨勢,對于推進信息技術改造提升傳統制造業,加快制造業的結構升級,走新型工業化道路,具有重要的現實意義。
研發設計技術:集成化、虛擬化、多維化
研發設計和工藝流程設計,是制造業信息化的重要環節,也是制造業最早應用信息技術的領域。
計算機輔助設計、計算機輔助工藝計劃、計算機輔助制造、計算機輔助工程分析、計算機輔助測試、產品數據管理、產品生命周期管理等,正成為產品研究設計的重要工具和手段。當前,集成化、虛擬化和多維化,正成為研發設計技術發展的基本趨勢。
集成化
制造業產品的研發設計技術,正在經歷從單項的技術突破,向集成應用方向的演變。
傳統的設計工具和技術日益成熟,圍繞產品研發和設計,設計技術正在以三維產品模型為核心,向產品設計、分析仿真、工藝規劃、數控加工、以及質量檢測的一體化方向發展。新技術的應用,使得新產品開發周期更短,設計能力更強,協作效率更高,產業化速度更快。
虛擬化
制造業產品的研究設計工具和技術,在網絡技術、系統仿真技術的推進下,向虛擬化方向發展。
依托先進網絡技術的異地設計、虛擬裝配等網絡化協同設計、網絡制造平臺建設,將會進一步展開,仿真技術在產品設計過程中的應用,將變得越來越普及,虛擬樣機技術成為技術發展的重要方向。通過虛擬技術實現虛擬產品研制,減少了實際模具試加工、以及各種高成本的實驗投入,提高了效率,降低了成本。
多維化
以三維CAD為代表的設計數字化,已經得到巨大發展和廣泛應用。
通過數字化設計軟件和創新設計工具的應用,企業的產品設計也開始從二維走向三維、從三維走向數字樣機,從簡單計算與經驗設計,走向綜合分析與優化設計,并借助于協同設計、并行設計、模化定制等先進的產品開發理念,大大提高了產品的品質與性能,縮短了產品上市時間,滿足了用戶的個性化和多樣性需求。
生產裝備技術:集成化、智能化、精準化
信息技術在生產過程環節的應用,能夠大大提高生產的精度與效率,并實現生產過程的自動化。
生產過程和制造裝備的自動化水平不斷提高,使制造企業的生產運營能力和效率,得到顯著提升,企業生產流程不斷優化。生產裝備在經歷了剛性自動化階段、以單機數控加工階段、柔性制造階段、計算機集成制造之后,正在轉向由智能機器和人類專家共同組成的一體化智能系統。當前,圍繞柔性制造、敏捷制造、網絡制造發展的新趨勢,信息技術與生產裝備的融合進一步深化,并呈現出智能化、網絡化、精準化的發展趨勢,這可以生產裝備的主要技術發展方向來看:
一是工控技術向集成化、網絡化方向發展
工業控制系統是制造技術與信息技術集成應用最直接、最深入的環節。集散控制系統、可編程邏輯控制器、現場總線控制系統,正成為工業控制的主流系統,集成化是其發展的重要方向。
DCS在實現傳統的過程控制功能基礎上,集成了邏輯控制和批處理控制,實現混合控制。計算機技術在PLC中的應用不斷深化,PLC運算速度更快、存儲量更大、智能化水平更高,其產品也向超小型及超大型方向發展。現場總線控制系統(FCS)是工控系統發展的重要方向,FCS與DCS相比,有著巨大的優勢,但在很長一段時間內,二者還將共同存在,并且會互相結合。
二是數控機床向智能化、高速化、精準化方向發展
數控機床是實現制造業信息化的基礎單元,在信息技術、新材料技術、自動化技術的推動下,數控機床技術的升級換代步伐不斷加快,智能化、多功能、多工序、高精度、高效率、高可靠,成為機床的發展趨勢。從技術發展角度來看,主要表現在以下幾個方面:
首先是智能化。
智能監控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護技術,成為發展的新趨勢,數控機床及其制造系統與CAD、CAM、CAPP、MTS的有機集成;其次是高速化。高速化一直是數控機床發展的重要趨勢,圍繞高速主軸單元、高性能數控和伺服系統、以及數控工具系統的創新,成為數控機床發展的重要方向‘最后是精準化。數控機床正向超精密切削、超精密磨削、超精密研磨拋光、以及超精密加工方向發展,數控機床的精度正在從微米級到亞微米級,乃至納米級。
三是行業應用電子的智能化與集成化方向發展
在電力、汽車、船舶等制造業領域,信息技術與傳統制造產品加速融合,形成電力電子、汽車電子、船舶電子等一批新興的行業應用電子,隨著信息技術的升級換代,行業應用電子也加速向智能化與集成化方向發展。
汽車電子技術:
汽車電子控制裝置中的CPU正逐漸從8位機、16位機發展到32位機。
傳統的分離的點火控制和燃油噴射控制,合成為發動機控制,再將目前的車速控制、發動機控制、智能行駛控制、ABS/TCS等系統,綜合成動力控制系統。分布式控制系統正成為基礎構造汽車車載電子網絡系統的重要趨勢;智能交通系統的開發將與電子、衛星定位等結合,汽車將成為一個無所不在網絡的終端。
電力電子技術:
電力電子技術已發展到以IGBT為代表的第三代,并向智能電力電子時代發展。
現代電力電子器件仍然在向大功率、易驅動和高頻化方向發展。電力電子模塊化,是其向高功率密度發展的重要一步。SiC器件的研發,將成為未來的一個主要趨勢,碳化硅是目前發展最成熟的寬禁帶半導體材料,可制作出性能更加優異的高溫(300℃~500℃)、高頻、高功率、高速度、抗輻射器件。
企業管理系統:集成化、平臺化、網絡化
企業管理信息化,是制造業信息化的重要組成部分,管理信息化經歷由基礎管理信息化向綜合管理信息化發展。
基于現代管理理念的管理軟件,是信息技術與制造融合發展,在管理領域的重要表現。管理軟件在經歷了定制化、通用化階段之后,正在進入通用化基礎上的行業化階段。從技術發展趨勢來看,主要體現在以下幾個方面:
一是集成化
制造企業在實現生產、銷售、成本、采購等業務信息化的基礎上,管理系統向綜合集成方向發展。
企業資源管理與客戶關系管理CRM結合,實現市場、銷售、服務的一體化。與PDM系統集成,加強對設計數據、過程、文檔的應用和管理。與制造執行系統MES、車間層操作控制系統SFC更緊密的結合,形成實時化的ERP/MES/SFC系統。
二是平臺化
平臺化是指新一代管理軟件將基于業務基礎軟件平臺,它能大大提高軟件開發和實施的效率。
建立一個符合SOA標準、支持多語言的應用模塊開發平臺,正成為管理軟件發展的趨勢。通過綜合管理軟件內置開發平臺,實現客戶在平臺上靈活、快速地設計、建造、實施及執行戰略和管理。SAP正在通過構建平臺化的管理軟件,將管理軟件產品的重心從各種應用模塊的機械性集成,向基于商業流程的有機結合(BPP)發展。
三是網絡化
應用服務平臺(ASP)正成為中小企業管理信息化的發展趨勢,它將為客戶提供包括客戶關系管理、進銷存管理、辦公自動化、人力資源管理等在內的信息服務,以及中小企業間的業務合作、交易和協同,它需要數字化、網絡化的業務聯動支撐平臺、以及數據共享的行業標準。在這一過程中,管理軟件網絡化(SaaS)的趨勢越來越明顯,客戶將通過網絡定購所需的應用軟件服務,這一模式將不斷改變傳統的商業模式。
綜合物流技術:無線化、網絡化、自動化
信息技術在物流領域的應用,是物流現代化的重要動力,也是物流現代化的重要標志。
自動識別(條碼技術)、電子數據交換技術、自動跟蹤與定位、以及物流管理系統等,成為物流信息化的重要支撐。當前,物流信息技術領域的技術創新極為活躍,呈現出新的發展態勢:
一是識別技術無線化
RFID將成為物流識別系統的關鍵技術。
低功耗,無源、半無源的RFID電子標簽技術日趨成熟,其作用距離將更遠,無線可讀寫功能更強,識別速度也將更快。
具有智能多天線端口、多種數據接口、多制式兼容的讀寫器日益普及,并朝著小型化、便攜式、嵌入式、模塊化方向發展。同時,無線通訊技術、自動識別技術、無線通訊技術相互結合,實現了貨運車輛和人員操作的信息實時性問題,能夠提供功能強大的移動數據實時采集、數據實時處理、無線貨物接收、無線庫存盤點、無線貨物出庫、無線商品核價、無線作業調度等應用。
二是物流設備自動化
物流設備自動化的基礎是信息化,核心是機電一體化。
將機械技術和信息技術相結合,實現物流設備的自動化和智能化,將是今后的發展方向。包括自動化立體倉庫、自動存取技術、自動分揀技術、自動導向和自動定位等等。
大型高效起重機的新一代電氣控制裝置,將發展為全自動數字化控制系統,可使起重機具有更高的柔性,以提高單機綜合自動化水平;自動化倉庫中的自動輸送車的導引方式,由有線導引向激光導引、慣性導航等無線可柔性自動化的方向發展,可大幅提高輸送能力和行走速度;采用紅外、激光、編碼、認址、識別、調速、定位、PLC、現場總線、無接觸式供電、光纖、數據庫等光機電信息技術,提高設備在導向、定位、存取方面的自動化程度和效率,減少機臺數量,增加設備的可靠性。
三是跟蹤技術精確化
現代物流的發展對于貨物運輸中的實時、準確跟蹤與監控的要求越來越高,精確化是物流跟蹤技術的顯著特點。
實現物流過程的全方位、多角度、全過程的跟蹤、管理和優化,使企業物流能更準確、快速、有效地為企業精益管理、提質降耗服務。
地理信息系統,全球定位系統和無線通信技術,在物流跟蹤技術的精確化方面,發揮了巨大作用。GPS具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力,在物流領域的應用,可以實時監控車輛等移動目標的位置,根據道路交通狀況,向移動目標發出實時調度指令。GIS利用強大的地理數據功能,來完善物流分析技術。GPS、GIS與無線通訊技術的有效融合趨勢越來越明顯,更加促進了物流技術的精確化,再輔以車輛路線模型、最短路徑模型、網絡物流模型、分配集合模型和設施定等,能夠建立功能強大的物流信息系統,使物流變得實時并且成本最優。
四是物流技術標準化
在經濟全球化和貿易全球化的大背景下,國際物流的發展對于物流作業的標準化,提出了越來越高的要求,標準化技術也是現代物流技術的一個顯著特征和發展趨勢,也是現代物流技術實現的根本保證。
在綜合物流體系中,基于信息技術的運輸配送、存儲保管、裝卸搬運、分類包裝、流通加工等各個環節中,信息正在建立一套統一的、科學的作業標準。