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纺织工厂数字化技术平台及其发展(一)

作者:  信息来源:论文  2006-9-8

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1引言 改革开放以来我国纺织企业在技术上取得了长足的发展,不断吸收新技术、新工艺、新装备、信息技术、自动化和现代管理等方面的先进成果,将其应用于纺织企业的研发设计、制造、检测、管理、营销服务的全过程,目标具体和方向明确,围绕提高纺织企业的综合性能和满足市场的需求进行改革,取得了非常显著的成绩。但是也要...
1  引言 
改革开放以来我国纺织企业在技术上取得了长足的发展,不断吸收新技术、新工艺、新装备、信息技术、自动化和现代管理等方面的先进成果,将其应用于纺织企业的研发设计、制造、检测、管理、营销服务的全过程,目标具体和方向明确,围绕提高纺织企业的综合性能和满足市场的需求进行改革,取得了非常显著的成绩。但是也要看到存在的问题,由于技术、经济和其它众多因素的影响,在企业信息化方面的进展相对而言还是比较缓慢的,为了全面提升纺织企业的竞争能力,提高产品质量,需要在实现基础自动化后进一步整合资源,提升自动化和信息化水平,避免因为技术手段落后而导致生产控制与管理过程中有使用价值的信息流失、沉淀,充分发挥各种信息(包括反映生产状况的实时信息和各种管理信息)在指导生产及管理决策中的效益作用,这有赖于工厂数字化技术平台的建设。纺织企业单机自动化方面虽然也有许多有待进一步提高和完善之处,但从整体看自动化水平就底层控制相对而言还是比较高的,存在的问题主要是“自动化孤岛”、“信息孤岛”现象严重,如果不注意数字化技术平台的建设,CIMS、ERP等先进技术是难以实施的。因此纺织企业应注意以“信息化带动工业化”、“走新型工业化的道路”,建设好纺织工厂数字化技术平台,进一步提高企业信息化的水平。本文对纺织工厂数字化技术平台及其发展的相关问题略作讨论。
2  工厂数字化技术平台
2.1  平台建设目标
对纺织行业而言,由于生产过程的特殊性,纺织单机的机电一体化水平是比较高的,这为进一步提高自动化程度提供了良好的前提条件。新构建的纺织单机控制系统不仅考虑了硬件配套,更重要的是考虑了功能完善问题,将软、硬件系统功能完美地整合,给用户提供了稳定可靠,可操作性、可维护性和可扩展性好及功能齐全、性能优异的自动化工控系统,并能很好地满足集成化、网络化、平台化、综合管理等前瞻性要求。它们可以在工业自动化软件系统的支持下再向前迈进构建新的系统,并使构建的新系统会随着时间的推移而增值和延长项目的生命周期,从整体上进一步提高系统建设的投资回报率。纺织工厂数字化技术平台的目标在于充分发挥信息的效益,实现和提高企业的整体效益。企业能否获得最大的效益,很大程度上取决于企业内部各种功能能否得到很好的协调并得到充分发挥,一般说来,企业各种功能之间的集成度越高,效率发挥得就越好,竞争能力就越强,取胜的机会也就越大。因为只有各种功能有机地集成在一起才可能实现企业内部各种信息与资源的共享,才能有利于迅速做出高质量的生产经营决策并提高产品质量、降低成本、缩短交货期。如果只是单纯地使用计算机、提高单项(或单机)自动化程度,而不考虑各种功能的集成,不可能使企业获得整体的优化,也不可能使企业形成对市场的快速响应能力。因此,集成是构成有机整体、构成新系统的主要途径,是工厂数字化技术平台充分发挥功效的关键因素。
2.2  数字化技术平台的层次性
集成与连接不同,它不是简单地把几个单元连接在一起,它是将原来没有联系或联系不紧密的单元组成为有一定功能的、紧密联系的新系统。集成属于系统工程中的系统综合、系统优化范畴,按集成所覆盖企业业务的范围,可分为全局集成和局部集成。按集成对象可以分为工作流集成、物流集成和信息流集成。  集成包括三个层次:物理集成、应用集成和经营集成。物理集成是一切信息集成的基础,是指各设备间在物理上的互联;应用集成又称应用软件集成,它可提供一些机制,能使各应用之间共享公共数据、公共业务规则和公共资源,为了实现应用软件集成,各种应用软件必须是可互相兼容的;经营集成又称业务集成,它是在应用集成的基础上实现各种经营业务功能的完整集成,可以支持稳定的决策过程,对于信息化基础好的企业可以向更高级的集成发展,即进行过程集成和企业间的集成。过程集成以并行工程为代表,重点解决产品设计过程的重建和优化,将原来串行过程尽可能地用并行过程来代替。过程重建的思想可以扩大到其它经营过程,如经营过程重组等。企业间集成以敏捷制造为代表,将集成扩大到企业外部,充分地利用企业的外部资源,实现企业间的合作。其中,敏捷虚拟企业是普遍看好的企业间集成的例子,它不是将几个企业固定捆绑在一起,而是瞄准特定的市场机会,实行动态的合作,联合开发产品,共同占领市场,取得效益,当市场环境变化时,又能够重新变换组合。在这些企业的集成应用中,一个重要的应用集成就是PDM(Product Data Management)与CAD(Computer-Aided Design)的集成。CAD面向产品的设计,而PDM则从更高层次来控制产品的开发流程,保证各种资源(包括CAD应用软件和工具)的合理和优化配置。从这个角度来说,PDM的出现本来就是要和CAD集成。这种集成的传统方式就是分别配置PDM和CAD系统,用“人工”进行“集成”。CAD用户用PDM来管理CAD文档以及产品装配树等资料和数据,PDM的高级用户用PDM来管理产品的开发流程,这种应用方式,在一定程度上发挥了两个系统的功能,提高了生产力。但是这种基于人工集成的数据交换是低效率的,由于人的数据处理、录入和操作的速度远远低于软件系统的数据处理效率,并且人的数据操作往往容易出错,系统的数据吞吐率必然很低,制约着产品开发效率的进一步提高。研究PDM和CAD的数据共享与应用集成,使大量的数据能在两者之间直接传递,使CAD能直接利用PDM的系统功能管理自身的信息和产品开发过程,其社会经济效益显而易见。
2.3  PDM技术的发展与应用
在20世纪60-70年代,随着信息技术的发展及企业提升竞争能力的内在需要,企业开始大量采用CAD, CAM、办公自动化等信息技术来提高企业的生产效率,依据这些工具和技术,企业可以积极的对市场需求做出反应,快速推出高质量、低成本的产品,从而提高企业的核心竟争力。这些技术的采用,极大地提高了企业生产的自动化和信息化水平,同时也产生了大量的电子图档、文档,使得信息的总量极大增加,信息的管理强度和难度大大的增强。由于没有合适的工具来管理这些电子文档、图档和数据,企业各部门、各单位之间难于有效地交换信息,形成了“信息孤岛”。在这样的情况之下,企业如何采用一种统一的模式来管理这些具体形态各异、数量庞大的信息成了企业迫切需要解决的难题。产品数据管理系统PDM(Product Data Management)技术就在这样的背景下应运而生。从20世纪80年代至今,PDM技术的得到了迅猛地发展,PDM技术发展至今,其概念还在不断的发展。产品全生命周期管理PLM是近20年来市场竞争和技术演化的结果,它是指:管理产品从需求、规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养、直到回收再用处置的全生命周期中的信息与过程,它既是一门技术,又是一种制造的理念,它支持并行设计、敏捷制造、协同设计和制造、网络化制造等先进的设计制造技术。因此,研究和开发产品全生命周期管理系统具有十分重要的意义。
3  企业的应用集成
企业应用集成包括的内容很复杂,涉及到框架结构、硬件、软件以及流程等企业应用系统的各个层面。主要包括:业务过程集成、应用集成、数据集成、集成的标准和平台集成。
3.1  业务过程集成
业务过程集成包括业务管理、进程模拟以及综合任务、流程、组织和进出信息的工作流,还包括业务处理中每一步都需要的工具。
3.2  应用集成
企业在信息化过程中,很多的应用系统和工具在企业被广泛利用,并产生了巨大的效益。虽然这些系统是由不同的开发商开发的,应用于不同的领域,发挥着不同的功能,但是它们管理的对象和业务逻辑之间存在着多种形式的关联,例如包含的关联、数据提供者和消费者的关系、上下游应用的关联等等。在这种情况下,在各系统之间建立应用的通道,结合使用,将可能产生生产力质的飞跃。
3.3  数据集成
信息技术在企业的应用是一个连续的长期过程。由于应用过程中现实和历史的原因,企业的数据被保存在不同的数据库管理系统DBMS(Database Management System)中,分布在不同的部门,被不同的系统和用户管理和使用;这些地理上分布的、结构和管理系统上异构的数据不可避免地存在着数据的冗余,而数据的冗余将会带来数据的重复录入、修改等操作,可能导致数据的不一致性问题,使系统维护难度加大。如果将这些数据在各系统间集成和共享,以上问题便能得到很好地解决。数据集成的主要途径包括数据复制、联邦数据和接口集成等方式。
3.4  集成的标准
要实现完全的数据集成,必须首先选择数据交换和系统集成的标准。集成的标准化促成了信息和业务数据的分布和共享,构成了企业应用集成的核心,目前流行的标准包括COM.DCOM.CORBA.EDI.Java RMI和XML等等。
3.5  平台集成
要实现应用系统的集成,底层的结构、软件、硬件以及异构网络的特殊需求都必须得到集成。平台集成处理一些过程和工具,以保证这些系统进行快速安全的通信。企业应用集成需要在计算机软件技术的支持下实施。支持企业应用集成的主流平台主要有两种,一种是微软的COM+规范和Windows DNA平台(主流的组件体系结构),另一种是SUN公司的EJB规范和J2EE平台(主流的远程体系结构)。系统的集成将会被各应用系统更好的支持,甚至成为应用产品的一部分;集成的系统将提供更加专业的服务,无论是对用户还是对其它应用系统;随着微软.NET平台的推出以及“Web Services”这种分布式服务提供方式的推出,系统的动态及无缝集成将成为现实。系统集成己成为企业的首要任务,并将得到更快速的发展。在PDM(PLM)与CAD集成应用方面,CAD应用开发商依靠雄厚的研发实力和对CAD应用和开发的深刻把握,走在了集成应用和研发的前面。为了迎合用户新的需求以及技术发展的需要,很多CAD开发商转向CAD系统的集成应用和计算机支持的协同工作CSCW(Computer-Supported)方面,纷纷推出自己的PDM,PLM和ERP等系统,这些系统平台对来自于同一开发商的CAD工具提供了很好的支持。另一方面,在国内也出现了一些PDM与CAD集成应用的产品或软件模块,如开目公司开发了开目PDM与AutoCAD(一种通用的二维辅助设计工具)的接口,PDM能直接从成套的大量DWG(AutoCAD的一种主要的文件格式)文件中读取产品零部件及其装配信息,并导入到PDM中形成产品树和BOM。但是由于存在不可避免的技术障碍和经济利益壁垒,PDM和CAD的集成只是在来自相同开发商的系统之间实现较好,对于来自不同开发上的PDM和CAD系统,它们之间的集成并不是很好,也不普遍。但是集成的需求是普遍存在的,也是生产力发展迫切的技术需求。因此,探讨PDM和CAD集成,并研究它们集成的关键技术问题并给出解决的方案、方法和途径,将会推动PDM和CAD集成应用的发展,也将会推动企业应用集成的发展,并最终达到提高产品开发协作,缩短产品开发周期,提高劳动生产率的目标。
 

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