0 前言

    這幾年機床行業(yè)已經(jīng)有了相當大的發(fā)展：以機床行業(yè)的數(shù)控機床為例，我國數(shù)控機床已經(jīng)批量生產(chǎn)，填補了許多空白，解決我國數(shù)控機床有無的問題，但在用戶的眼里國產(chǎn)的機床仍然不如進口的機床，差距還是不小，表現(xiàn)在技術(shù)創(chuàng)新能力不夠，原始創(chuàng)新差距大；工藝技術(shù)落后，為此必須：建立與完善創(chuàng)新組織體系；建立兩化融合產(chǎn)品創(chuàng)新平臺：注重產(chǎn)品創(chuàng)新路線、方法的研究；突破原來生產(chǎn)工藝的框框，實施制造工藝創(chuàng)新。為此建議：

1 深入發(fā)展企業(yè)信息化，促進企業(yè)由大變強

    當前及相當長時期內(nèi)企業(yè)必須由大變強，這已形成共識，根據(jù)世界經(jīng)濟發(fā)展，計算機、信息技術(shù)與自動化技術(shù)是推動行業(yè)企業(yè)由大變強的重要支柱，把深入發(fā)展計算機、信息技術(shù)、自動化技術(shù)的應用是企業(yè)由大變強非常重要的途徑。機床行業(yè)是我國機械工業(yè)企業(yè)開展計算機、信息技術(shù)應用的先行者之一，但是由于種種原因目前沒有保持領(lǐng)先，據(jù)2009～2012工信部信息化推進司及中機聯(lián)會同有關(guān)部門共調(diào)查機床行業(yè)71家樣本企業(yè)目前行業(yè)企業(yè)信息化情況指出：雖然我國機床行業(yè)兩化融合取得了一定的效果，但還存在諸多方面的不足，具體來說有四個方面：

    1)生產(chǎn)管理理念落后，制造環(huán)節(jié)信息技術(shù)應用水平低。目前，我國機床行業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)方式和管理理念普遍落后，企業(yè)缺乏動力和條件發(fā)展生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的信息化，使得制造環(huán)節(jié)兩化融合水平成為機床企業(yè)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的瓶頸。

    2)綜合協(xié)同創(chuàng)新能力不足。根據(jù)兩化融合評估結(jié)果，機床行業(yè)企業(yè)目前信息化單項應用的情況整體較好，信息集成應用也有了一定的規(guī)模和水平，但信息系統(tǒng)之間綜合集成、協(xié)同與創(chuàng)新的水平還有待提高。其中，規(guī)模較小的企業(yè)由于起步較晚、基礎(chǔ)投入不足、管理不規(guī)范等制約因素，實現(xiàn)綜合集成及協(xié)同與創(chuàng)新更加艱難。

    3)缺乏適應行業(yè)需求的信息系統(tǒng)。信息系統(tǒng)是企業(yè)兩化融合建設(shè)的基礎(chǔ)，目前市場上缺乏較為適合機床企業(yè)的信息系統(tǒng)，使得兩化融合工作往往事倍功半，難以達到預期目標。

    4)行業(yè)標準滯后，兩化融合規(guī)范程度不足。

    適合機床行業(yè)的信息化建設(shè)標準對行業(yè)企業(yè)規(guī)范、深入推行兩化融合工作具有重要意義。目前我國尚沒有統(tǒng)一的信息化標準規(guī)范，機床行業(yè)更是缺乏適用的兩化融合標準，這導致機床企業(yè)在單項系統(tǒng)應用中往往采用不同的建模標準和業(yè)務流程規(guī)范，使得各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換、銜接和協(xié)同集成困難重重。

    為此，要使機床行業(yè)企業(yè)順利、快速由大變強，充分利用世界經(jīng)濟發(fā)展經(jīng)驗，按照國家深化兩化融合方針，強化計算機、信息技術(shù)與自動化技術(shù)的應用是改變目前由大變強進程中“重硬輕軟”關(guān)鍵。

2 深入發(fā)展行業(yè)工業(yè)軟件，開展機床企業(yè)軟件平臺建設(shè)

    根據(jù)工信部及中機聯(lián)調(diào)查，我國機床行業(yè)兩化融合取得了一定的效果，但缺乏適應行業(yè)需求的信息系統(tǒng)（工業(yè)軟件），沒有統(tǒng)一的信息化標準規(guī)范，兩化融合規(guī)范程度不足，加上生產(chǎn)方式和管理理念普遍落后，形成綜合協(xié)同創(chuàng)新能力滌不足，為此深入發(fā)展行業(yè)工業(yè)軟件，開展床企業(yè)工業(yè)軟件及平臺建設(shè)，是解決應用信息技術(shù)促進行業(yè)企業(yè)由大變強的重要途徑

    1）開發(fā)行業(yè)工業(yè)軟件

    工業(yè)軟件對于機械工業(yè)廣義是指CAD/CAE/PDM/CAPP/NCP/CAM/ERP/SCM/MES/CRM及PLM等等，由于機械工業(yè)的復雜性，由幾十個大行業(yè)，幾百個小行業(yè)，廣義等等，由于機械工業(yè)的復雜性，由幾十個大行業(yè)，幾百個小行業(yè)，廣義CAD/CAE/PDM/CAPP/NCP/CAM/ERP/CRM及PLM等等雖然具有機械工業(yè)的共性，但無各具體行業(yè)的特性，尤其是機床是制造是機械工業(yè)的基礎(chǔ)，具有多品種、單件、中小批量且高精度、高耐用特點，所以一般機械工業(yè)軟件用于機床制造不能得心應手，必須進行大規(guī)模二次開發(fā)，才能成為機床行業(yè)企業(yè)中的軟件平臺所需軟件，在行業(yè)工業(yè)軟件的特性中最關(guān)鍵在于機床設(shè)計系統(tǒng)，現(xiàn)以機床設(shè)計CAD/CAE/PDM系統(tǒng)為例（其他系統(tǒng)另行文稿）來說明開發(fā)行業(yè)工業(yè)軟件，圖1是機床CAD系統(tǒng)的二次開發(fā)，說明廣義的CAD/CAE/PDM（稱為支撐軟件）必須進行二次開發(fā)后才能成為機床設(shè)計CAD系統(tǒng)，也就是說要利用CAD/CAE/PDM支撐軟件，開發(fā)成為床行設(shè)計CAD軟件系統(tǒng)，包括：方案及報價系統(tǒng)、總體設(shè)計系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化系統(tǒng)、部件（模塊）設(shè)計系統(tǒng)、零件設(shè)計系統(tǒng)、文檔處理系統(tǒng)及相關(guān)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等等。

圖1 機床CAD系統(tǒng)二次開發(fā)

    2）建立機床設(shè)計數(shù)據(jù)倉庫

    要構(gòu)成得心應手應用平臺除了軟件系統(tǒng)外還需建立相適應的數(shù)據(jù)庫、圖形知識庫與方法庫，可稱為床行設(shè)計數(shù)據(jù)倉庫。在床行設(shè)計時需要大量的參考資料，如機床設(shè)計手冊中的推薦的計算方法、計算公式、常用數(shù)據(jù)、圖表、典型結(jié)構(gòu)與圖形等等，如果沒有數(shù)據(jù)倉庫，在機床結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核中，需要查閱大量設(shè)計資料、圖表，以獲取各種計算系數(shù)只好由設(shè)計人員按照手冊及有關(guān)資料進行查取，還要將這些數(shù)據(jù)輸入計算中，才能完成運算，這就需要花費大量時間，采用數(shù)據(jù)庫方法將有關(guān)圖表、數(shù)據(jù)進行處理，可以由程序方便地進行查詢，同時保證計算結(jié)果準確性。另外，大件的系數(shù)數(shù)據(jù)庫和其他的數(shù)據(jù)庫不同，在設(shè)計時用戶可能無法得到與表中字段值完全相符的數(shù)據(jù)進行查詢，這時需要根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的值進行插值計算，以得到符合要求的值，所以得心應手的機床設(shè)計平臺必須建立相適應的數(shù)據(jù)庫，在典型產(chǎn)品的基礎(chǔ)構(gòu)件；典型產(chǎn)品的整體模型與通用部件、模塊選用中需要各種圖形，在優(yōu)化分析、計算中需要各種方法，為此必須建立機床設(shè)計數(shù)據(jù)倉庫。

    3）引進支撐系統(tǒng)后建立機床設(shè)計系統(tǒng)應開發(fā)的具體內(nèi)容

    ①完善圖形處理功能。一般支撐系統(tǒng)已提供圖形處理功能，但根 據(jù)實用， 可能要做一些修改、補充。如圖框，標題欄，標題欄位置，標識方法，線型，字體，符號代號，明細表等。

    ②建立產(chǎn)品開發(fā)數(shù)據(jù)庫：

    基礎(chǔ)通用數(shù)據(jù)庫，標準數(shù)系，尺寸公差，配合，形位公差，粗糙度數(shù)據(jù)及其符號、代號；專業(yè)用符號、代號，電器、電子、氣動、液壓、管路、焊接、加工、裝配等；

    ●常用材料數(shù)據(jù)庫，原料、材料的名稱、代號、標準號、性能、規(guī)格等；

    ●產(chǎn)品標準及技術(shù)規(guī)范、已頒布的國標、行標及有關(guān)國際標準；

    ●設(shè)計專業(yè)數(shù)據(jù)，機械強度、振動、磨擦、腐蝕、電磁、氣動、液壓等數(shù)據(jù)；

    ●制造工藝數(shù)據(jù)，鑄造、鍛造、沖壓、剪切、焊接、切削、熱處理等數(shù)據(jù)；

    ●企業(yè)工藝裝備：各種加工制造設(shè)備及重要工裝的參數(shù)、性能。

    ③建立產(chǎn)品圖形庫：

    ●結(jié)構(gòu)要素特征，包括螺紋、鍵、花鍵、齒形、槽(鍵槽、密封槽、退刀槽、燕尾槽、Ｔ形槽、皮帶槽等)、圓弧、球、倒角、倒圓、導軌、孔、孔系等；

    ●通用零件，支承、防護、操作、控制、緊固、連接、液壓、汽動、潤滑、定位、導向、傳動類中的盤、套、軸、齒、螺、 紋、板、條、塊等形狀的零件；

    ●標準件，各種國標、行標或國際標準的零部件；

    ●機電配套類，軸承、電機、電器、電子、原件、線纜、儀器、儀表、液壓、汽動、潤滑、五金、化工等；

    ●通用部件、模塊，本企業(yè)的通用部件或模塊；

    ●典型產(chǎn)品的基礎(chǔ)構(gòu)件；

    ●典型產(chǎn)品的整體模型。

    ④建立方法庫：

    機床優(yōu)化設(shè)計方法：機床有限元分析；機床可靠性分析；機床相似性分析；機床模塊設(shè)計分析；機床功能成本分析；其他決策方法分析。

    ⑤知識庫：

    用人工智能、專家系統(tǒng)構(gòu)架工具，總結(jié)企業(yè)對產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計經(jīng)驗，建立專業(yè)性的知識庫。

    ⑥建立方案設(shè)計報價系統(tǒng)。

    ⑦建立總體整機設(shè)計、部件(模塊)設(shè)計、零件設(shè)計系統(tǒng)，以及電器、液壓(氣動)、電子控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)。

    ⑧建立工程信息管理系統(tǒng)，對全部工程數(shù)據(jù)進行管理、使用、維護、及產(chǎn)品文檔、明細表生成系統(tǒng)。

    ⑨與工廠其它系統(tǒng)的接口，包括與CAPP、CAM、ERP等。

    4）建設(shè)機床企業(yè)CAD軟件平臺

    （1）機床企業(yè)CAD軟件平臺建設(shè)

    圖2是一般機械行業(yè)企業(yè)中的軟件平臺建設(shè)架構(gòu)。

圖2 兩化融合的CAD系統(tǒng)的架構(gòu)

    圖3是機床設(shè)計CAD系統(tǒng)功能體系。

圖3 機床設(shè)計CAD系統(tǒng)功能體系

    圖4是根據(jù)一般機械行業(yè)企業(yè)中的軟件平臺建設(shè)架構(gòu)及機床設(shè)計CAD系統(tǒng)功能需求而設(shè)計的機床CAD軟件平臺系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)。

圖4 機床CAD軟件平臺系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

3 注重產(chǎn)品創(chuàng)新路線、方法的研究

    企業(yè)作為創(chuàng)新的主體，必須加強研發(fā)能力，才能適應不斷變化的市場需求。但是，企業(yè)以生產(chǎn)經(jīng)營為宗旨，通過生產(chǎn)-銷售-生產(chǎn)的方式在運行，企業(yè)技術(shù)人員很難全身心處于技術(shù)研發(fā)的氛圍中。服務生產(chǎn)，服務客戶是每個技術(shù)人員必須做好的本職工作，用于技術(shù)研發(fā)的時間、空間相對不足。其二，掌握的技術(shù)先進程度不高。其三，企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)速度不能適應市場的快速需求。其四，企業(yè)的高端人才匱乏，滿足不了企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的深層次需求，創(chuàng)新體系或者創(chuàng)新聯(lián)盟的建立已成必然。

    建立行業(yè)共享的創(chuàng)新體系，貫徹以企業(yè)為中心的產(chǎn)學研用相結(jié)合的創(chuàng)新路線，國家領(lǐng)導人在多次講話中均給予了充分的肯定，而且也在大力推進這項工作的實施。但由誰牽頭、機構(gòu)如何建立、如何管理等等問題都是大家看不清楚的事情，而且企業(yè)與企業(yè)，企業(yè)與院校都是平等關(guān)系，難以達到政府、行業(yè)協(xié)會能夠發(fā)布命令、組織協(xié)調(diào)的能力和高度。所以，仍需上級部門統(tǒng)籌安排、協(xié)調(diào)組織。

    注意深入研究以用戶需求為目標的產(chǎn)品創(chuàng)新方法的應用，圖5是以用戶需求為目標的產(chǎn)品質(zhì)量與功能創(chuàng)新方法QFD示意圖。

圖5 以用戶需求為目標的產(chǎn)品創(chuàng)新方法QFD示意圖

4 建立機床行業(yè)的信息化建設(shè)標準及規(guī)范

    在數(shù)字化企業(yè)中，數(shù)字化標準是數(shù)字化設(shè)計、制造、管理等全面生命周期活動中所制定和遵守的一系列可重復使用的規(guī)則、導則或特性文件，是制造業(yè)數(shù)字化的基礎(chǔ)保障，在傳統(tǒng)手工作業(yè)時有GB/T 10609.1-89(國際標準組織7200-1984) 技術(shù)制圖標準與行業(yè)標準JB/5054.1-6054.6-2000“產(chǎn)品圖樣及設(shè)計文件”，JB/T9165～JB/T9169，JB/T8514關(guān)于工藝文件，工藝管理等一系列工藝標準，這些標準控制產(chǎn)品，工藝設(shè)計的圖樣及文件，保證手工作業(yè)產(chǎn)品，工藝設(shè)計正常運轉(zhuǎn)，保證手工作業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理的正常運轉(zhuǎn)。在計算機應用條件下（數(shù)字化企業(yè)）什么是符合計算機應用規(guī)范化與標準化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)？目前圖形數(shù)字化有STEP標準，但其它無標準，包括產(chǎn)品模型、屬性數(shù)據(jù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、各種工藝數(shù)據(jù)（工藝路線、工藝規(guī)程、工藝定額等）等。為此制訂企業(yè)全面信息化數(shù)字化標準是促進企業(yè)信息化的發(fā)展，落實中央信息化與工業(yè)化融合，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的政策的重要步驟。

    目前我國尚沒有統(tǒng)一的信息化標準規(guī)范，機床行業(yè)更是缺乏適用的兩化融合標準，這導致機床企業(yè)在單項系統(tǒng)應用中往往采用不同的建模標準和業(yè)務流程規(guī)范，使得各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換、銜接和協(xié)同集成困難重重，因此開發(fā)行業(yè)工業(yè)軟件必須制定行業(yè)的信息化標準及規(guī)范。圖6是建立產(chǎn)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標準與無產(chǎn)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標準情況下在系統(tǒng)集成中編制接口的比較。

圖6 建立產(chǎn)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標準與無產(chǎn)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標準情況下在系統(tǒng)集成中編制接口的比較

    為了制訂企業(yè)全面信息化數(shù)字化標準，首先制訂企業(yè)全面信息化數(shù)字化標準體系。圖7是企業(yè)全面數(shù)字化基礎(chǔ)技術(shù)標準體系。（具體數(shù)字化基礎(chǔ)技術(shù)標準由于篇幅有不能祥述）

圖7 企業(yè)全面數(shù)字化基礎(chǔ)技術(shù)標準體系

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本文標題：2013PLM征文：機床行業(yè)產(chǎn)品研發(fā)和制造現(xiàn)狀及意見和建議

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