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张曙:从传统到现代:中国制造业信息化探索

张曙:从传统到现代:中国制造业信息化探索

范按:在上海模具展上听到其的演讲,觉得还不错,所以搜索了一下。
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从传统到现代:中国制造业信息化探索
作者:张曙 发表:2003.05.27 10:05:50 来源:中国计算机用户-赛迪网

  编者按:从传统制造企业转变为信息化的企业将会遇到一系列的新问题,回避就意味着丧失竞争力,前进又有不少艰难。中国的制造企业究竟该如何再造自我?请看同济大学现代制造技术研究所名誉所长、博士生导师张曙的精彩观点……

  从传统制造企业转变为信息化的企业将会遇到一系列的新问题,回避就意味着丧失竞争力,前进又有不少艰难。从一项制造业企业MRP-II系统应用的调查报告中,我们可以获得一些启示。






同济大学现代制造技术研究所名誉所长、博士生导师 张曙


  张曙, 1932年生,江苏如皋人。1956年毕业于哈尔滨工业大学机床与工具专业,获机械工程师资格。现任同济大学机械工程学院教授、博士生导师,上海理工大学机械学院名誉院长,中国机械工程学会常务理事、生产工程分会副主任委员,中国自动化学会制造技术专业委员会副主任委员,如皋市人民政府顾问,哈尔滨工业大学等10余所高等院校的兼职教授。

  
留下来的为什么是CAD?


  我国在制造业信息化方面已经做了很多工作。从CAD和MRP-II两项技术推广工作来看,在目标实现、投资效益、企业接受程度各方面都是CAD比较成功。最后真正能够坚持下来实际运行、并且能够产生明显效益的也是CAD。

  造成这种结果的主要原因是:

  CAD项目采取有限目标的策略(甩图版),投资有限,为极大多数企业所接受。由于CAD培训体系的建立,为大面积推广创造了条件,它明显提高了产品设计的工作效率,给企业和设计人员带来效益。从另外一个角度来看,CAD涉及的人群是工程技术人员,容易接受新事物,没有利益上的冲突,也是获得成功的因素。

  MRP-II项目投资较大,涉及企业各个部门和层面,人员的水平和观念差距较大,很难在认识上取得一致。加上企业的管理体制与引进的软件不相适应,而培训仅局限在软件的使用操作,缺乏观念、组织架构法的改变。此外,它的推广应用还与个人的物质利益和权力发生矛盾,例如:生产调度和仓库管理的权力、工人的工时、采购员的回扣等等。大多数MRP-II项目,验收时大家都说好。但是实际运行后不久,就束之高阁,或者无法形成效益和竞争力。对MRP-II系统应用现状的调查研究报告表明,过去十几年引进MRP-II系统的企业近千家,平均每家投资800万元,总投资额80亿元,平均实施周期5.7年。只有少数单位(如北京第一机床厂、经纬纺织机械厂等)坚持下来,取得了较为明显的效益。

  
信息化工程不是软件工程


  人们曾把制造业定义为:“通过加工把原材料转化为产品的工业”,产出物是产品,其增值主要在加工过程中得以体现。随着市场竞争加剧和产品更新换代加快,产品创新、市场营销和服务的增值作用明显提高,制造业的产出正在从单一产品转变为包含产品在内的服务和解决方案。因此,今天的制造业已经成为同时对物质、信息和知识进行处理的产业。

  在传统制造企业中,信息的产生、传递、复制和存储的主要形式是图纸、文件、报表和各种会议,在各部门之间,信息传递的过程是不连续的、缓慢而经常中断的,没有形成连续的信息流。这种情况导致了管理层次和部门众多、机构重叠、各自为政、效率低下。

  以互联网为代表的信息和网络技术的广泛应用,导致制造企业的产品开发、业务流程、管理体制和生产模式的根本性变革,制造业信息化已经成为大势所趋,并将给企业带来巨大的经济效益。

  那么,什么是制造业信息化?问题不在于是否已经购买“多功能”的软件、有“漂亮的”计算中心供人参观,而在于是否能够更快、更好地完成过去以传统办法所做的事,减少不增值的过程,消灭浪费。必须清醒认识到,信息化的效益来自企业的组织架构、业务流程和员工素质。计算机软、硬件和网络设施仅是实现信息化的不可缺少的工具、手段和环境,决非目的。不能够相互攀比,盲目追求所谓信息化的指标,一步到位,一定要认真考虑风险,测算投入产出比,防止泡沫现象的产生。

  实践表明,在传统企业组织和业务流程环境中推广信息化工程难以取得明显效果。不要把制造业信息化工程看成软件工程。软件不是万能的,不能够过分相信软件供应商的整体解决方案,每个企业都有自己的特点,没有一个软件可以覆盖所有的企业业务和生产流程,必须量体裁衣,对症下药。

  
从金字塔到扁平结构的转变


  任何一家制造企业都可能是信息化高新技术企业,但也可能是传统制造企业,主要不是看属于哪个行业、生产什么产品,而是看用什么方式来开发新产品、管理和运作这个企业。如果一家企业是以信息流为核心,充分利用互联网技术重新架构它的组织结构、采用新的管理方法以及适应新经济的企业运作模式,它就是一个新经济时代的信息化制造企业。

  信息化使传统制造企业的多层次的金字塔式的管理模式,通过网络的信息快速传递和共享,转变成为层次较少的扁平结构,从而加速决策过程。

  我国在制造业信息化方面做过不少尝试。但是,在没有改变企业组织结构和体制的情况下,许多技术的实施效果受到制约,投入和产出不够理想。绝大部分企业的现状是子系统局部运行,还未构成全企业范围内的信息共享和信息流的集成。

  实施制造业信息化战略,就需要在改变业务流程度同时将管理信息系统与电子商务、分散网络化制造加以集成,把现有的企业资源计划(ERP、MRP-II)改造成为基于Web的应用系统,重新评价以往的电子数据交换方式(EDI),采用适合分散网络化制造的新规范。例如:ISO TC184SCD制定了企业建模和结构、企业集成和互操作性、企业应用集成、跨企业合作、企业服务和基于成本的企业活动等6种企业管理信息化的标准。

  企业管理信息化的层次可分为企业层(企业资源计划)、单元层(制造执行系统)和控制层(设备控制系统)。

  每个管理层次的信息都要准确及时地描述以下4个问题:计划做什么?需要什么(资源、时间和地点)?已经具备了什么?怎样解决所缺少的资源和条件?

  这几个问题,初看似乎很简单,但要做到准确及时却非一件容易的事。应该特别指出,借助制造执行系统和工作地信息化,采集正确的工况数据极其重要,基础数据(例如:工时、加工进度、工夹具需求等)不准确,再好的软件也不能够为企业创造效益,我们要认真总结这方面的经验和教训。

  需要强调的是,工作地(机床加工、装配、物料配送等)信息化是管理信息化的重要组成部分,近年来随着移动通信的普及,有了很大进展。

  例如,新一代的加工中心,不仅实现了加工过程和刀具交换的自动化,还配备了计算机、手机、数码相机,能够实现语音、图形、视像和文本的通信功能,及时反映工作地的状态。

  新一代的管理信息系统不仅具有规划、统计、分析、浏览等功能,还应该具有业务对业务的交互功能,使得有可能实现在网上进行实时采购、在线客户服务、实时库存控制和运输管理。因此,管理信息化的实质是企业内联网和外联网上的信息流管理。

  在内联网和外联网的基础上,就有可能把分散在不同地域的、具有各自优势的企业组成网络制造联盟。这种生产组织模式是制造业信息化经济全球化的必然趋势。
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似乎此人退休了,75岁了,同济机械学院的网站上也找不到他的说明了。
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但他对于制造业信息化的很多思想还是非常不错的。
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http://www2.ccw.com.cn/1995/13/138563.shtml

中国"独立制造岛"奠基人 ——记同济大学计算机集成制造专家张曙教授
本报记者 乐子强

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1993年的12月15日,在香港举行的第二届国际制造科技会议上,张曙怀着激动的心情走
上被誉为华人"诺贝尔奖"——"蒋氏科技成就奖"的领奖台,成为赢得这一《制造科技》金牌
和十万美元奖金的中国大陆第一位机械制造专家。
张曙,男,1932年生于江苏如臬,1956年毕业于哈尔滨工业大学机床与工具专业。80年代
以来,他从我国机械工业的宏观状况和国外制造技术发展趋势出发,提出了系列很有价值的
观点,如适度自动化、以人为中心等,受到有关方面的重视。十余载春秋,他不懈努力,奋力
探索,在我国制造工业发展史上创造性地提出了"独立制造岛"的理论和概念,为迈向21世纪
的制造业自动化谱写了卓越篇章。同时,他主持了中德政府科技合作项目、国家"七五’科
技攻关和上海市重大科技攻关项目等十余项,并致力于将科学技术转化为生产力。他的科研
成果不断问世,令国内外同行刮目相看:
——他系统地阐述了柔性制造系统的理论和应用,所发表的有关论文是国内该领域最早
的完整文献;
——他运用排队网络理论建立了柔性制造系统的模型,对柔性制造系统进行分析与仿真
,可用于全面评价和优化柔性制造系统的主要指标,属于国内首创成果;
——他与北京第二机床厂共同承担了国家"七五"重点攻关项目"成组技术的研究",达到
国际同类技术的八十年代中期水平(系具有推广价值的成果),因而获得机械电子部科技进步
奖;
——他领衔实施中德政府科技合作项目"独立制造岛在中国工业企业中的应用"以及国
家"七五"重点攻关项目和上海市的重大科技攻关项目"齿轮加工独立制造岛",为我国机械工
业技术改造开辟新途径,并分别获得国家教委和机械电子部科技进步奖;
张曙,这位同济大学CIMS研究中心的总工程师、现代制造技术研究所的副所长,是第一
批国务院特殊津贴获得者,1995年又荣获上海市科技功臣的光荣称号。为了表彰以他为首的
独立制造岛课题组在科学技术创新发明方面做出的卓越成就,联合国技术信息促进系统为此
特别颁发了《发明创新科技之星》奖。
知天命之年改变自己的研究方向,张曙教授选择了改变中国机械制造业落后状况的"天
命"
跟这位计算机集成制造技术专家谈话,似乎在跟随一位不倦追求、不断创新的"智者"跋
涉。两鬓染霜的张曙教授说:"在探索科学技术推动生产力的道路上,我始终在寻找新的切入
点。"
喜"新"厌"旧",追求独创和特色,或许就是张曙的"座右铭"。不然,为什么他的名字和众
多的"第一"紧紧相连:中国第一台组合机床,是他在哈尔滨工业大学毕业时初试锋芒的产物
;国内第一代电磁离合器、三坐标计算机数控铣床的设计有他的汗马功劳;同时,他又是第一
本"金属切削机床液压传动"全国高校统编教材的主要撰写人之一……。
"独立制造岛",是张曙憧憬中国机械制造业腾飞的一个主攻方向。在切入"独立制造岛
"时,张曙已年过半百。放弃自己过去熟悉的机床及其液压传动动态特性的研究方向,转向制
造自动化,看来似乎放弃了积累多年的经验。但是,张曙想,在全新的科技领域里,争夺第一
,为国争光,方显人生光彩本色。张曙认为,人类的生活、社会的结构、经济的发展,都与制
造业的技术进步休戚相关。今天的月球登陆、卫星通信以及日常生活用品,哪一样不是用机
器生产出来的。一个时代,不仅在于生产什么,而更在于用什么方式和手段去生产;一个国家
的工业水平,不仅体现在产品的设计水平上,更重要的是制造能力和水平的高低;因为,制造
能力和水平在更大的程度上体现了市场竞争力,是增强一个国家、一个民族综合经济实力的
基础。
1980年,中国机械工程学会邀请美国制造工程代表团、德国生产工程代表团来华访问讲
学。张曙抓住对外交流的好机会,分别与M.E.Merchant博士和G.Spur教授详细探讨了制造自
动化的发展前景。从两位计算机集成制造领域的先驱者那里,他得到了制造自动化的最新信
息。
顿时,张曙的视野开阔了。
过去,制造业主要采用专用机床提高生产效率,形成流水作业的大量生产方式。现在,随
着产品更新换代加快,这种工序分散、设备专用、生产节拍固定的刚性自动化,对多品种、
中小批量生产已力不从心,因此柔性自动化应运而生。
中国的制造业如何才能赶上这一潮流?张曙时刻思考着。
我国的机械制造业,在机床拥有量和从业人员上堪称世界数一数二。但生产效率和经济
效益却与国外相距甚远。设备老化、工艺落后、产品陈旧、计划和决策不科学,以及一些难
以置信的事实,更使这位教授忧虑重重:例如,我国机械制造工业人均劳动生产率大约仅为先
进国家的几十分之一,
生产同等价值产品的能源和材料消耗比国外超出一倍以上。我国在世界国民生产总值中的
比重,已从五十年代的4.7%下降至80年代的2.5%……。
在激烈竞争的国内外市场上,我们产品的质量、交货期处于劣势。发达工业国家的产品
从订货到交货只需几个月,而国内却要一年多;生产企业的管理落后,制造资源利用不合理,
投入大,产出少,流动资产平均周转率高达一年左右;从一个企业的调查结果来看,工效低,五
个人只干了一个人的活,物料浪费严重,30%的原料和半成品是白白浪费掉的;还有,先进、贵
重和精密机床的利用率大都很低。这些都深深刺痛了张曙。这是一笔多么大的开支和浪费
呀!作为一个从事工程技术研究的教授,张曙再也无法平静,他要把全部精力贡献给自己祖国
工业的发展,为改变现状作出努力。
2.选题,是科学研究中最为关键的环节之一。张曙,以"独立制造岛"作为攻克柔性制造
技术的突破口。
柔性,是相对于只能制造一种产品的刚性生产线而言的。所谓柔性制造,是指在计算机
支持下能适应加工对象变化的制造系统。典型的柔性制造系统由三部分组成:数控机床、自
动化物料输送和计算机控制。这种高度自动化的、机电一体化的高科技结晶,可以实现空间
和时间的人机分离,机电一体化的高科技结晶,可以实现空间和时间的人机分离,创造了夜班
无人值守运行的条件,并能够高效率地同时加工多个品种的零件。
在美、日、德等工业化国家中,作为迈向工厂自动化的第一步,柔性制造系统已获得了
一些应用。但是,大多数柔性制造系统都集中在物料流的自动化上,技术复杂,投资高昂,技
术改造的风险较大。假如完全承袭照搬国外的经验,由于财力和人力的制约,反而影响柔性
制造技术的推广应用。能不能对国外的柔性制造和计算机集成制造技术加以消化、吸收、
改造、创新、形成一种符合国情的、更普遍适用的新生产力呢?张曙进行了深入的调查研究
、仔细分析、瞑思苦想,创见性地提出要建立中国式的"独立制造岛"。
这个选择,是颇有战略眼光的。
柔性制造和计算机集成制造都是技术哲理,并没有固定的模式,它的内涵也在不断地延
伸。根据这一主导思想,张曙提出,独立制造岛在制定制造工业发展战略上要突出信息时代
的特点,充分发挥计算机的潜力,同时又始终把人看作是决定性的因素,自动化工厂绝不是
无人工厂、不要盲目地追求物料流的自动化。独立制造岛的重点放在信息流的自动化,同时
行企业结构和生产组织的变革,提高企业的管理水平和人员素质,各台机床的任务和作业计
划的协调平衡。根据每天工作完成的情况,及时反馈,进行调整,取得了反应快捷、调度灵活
的效果。
北京第二机床厂是生产高精度外圆磨床和数控加工中心的骨干企业。为了解决生产的
"瓶颈",该厂在箱体加工技术上进行大力改革,早在1990年就改造了一个车间,建立了箱体零
件加工独立制造岛。1990年,联合国工业发展组织的专家考察了中国的机床工业后,在《世
界机床工业》的报告中指出:"独立制造岛是发展中国家实现工厂自动化的重要途径之一,1
991年,联合国发展总署援助中国机床工业现代化的项目之一,就是继续在北京第二机床厂建
立一个九十年代国际先进水平的示范性"独立制造岛"。张曙教授被聘为咨询专家。1994年该
项目通过验收,现已投入生产运行。这个箱体零件独立制造岛的主要设备有5台加工中心、
3台数控或数显镗床、1台立式车床,以及三坐标测量机,加上工件立体库、刀具预调仪和刀
具库、夹具库以及检验站,用于加工大约90种箱体零件。车间计算机网络由5台微机工作站
和11台智能终端构成。由于岛内信息流的自动化和物料流的合理化,减少了在制品,缩短了
生产周期,提高了生产能力和资源利用率。
近20年来,制造自动化有了飞速的进展,在许多国家,柔性制造系统、计算机集成制造正
在从理想变为现实,新思想新概念层出不穷。中国在近几年也相继建造了20多条柔性制造系
统,并且在几个大型企业试点建立计算机集成制造系统。但是,短期内大量推广柔性制造系
统和计算机集成制造系统,无论在经济上,还是技术上都还有很大的困难。实践证明,独立制
造岛更有其独特的经济效益和深远意义。它的投资只相当于柔性制造系统的几十分之一,而
却同样会带来降低生产成本,提高产品质量的综合效应。因此它更容易被国内的大多数企业
所接受。
独立制造岛与其它柔性制造技术方案,究竟有什么不同呢?这可以从硬件功能和软件功
能的各方面来进行比较。各种柔性制造技术方案都有它特定的应用范围和条件,这涉及到加
工品种、批量、零件相似性、加工方法以及投资能力等多方面因素。象柔性制造单元,比较
适合小批量加工形状较复杂、加工工序不多而加工时间较长的零件,它有较大的设备柔性,
但人员和加工柔性都较低。而柔性制造系统,则适用于加工形状复杂、加工工序较长的并具
有一定批量的零件。它的特点是加工过程和物料流的高度自动化,但操作人员的柔性仍然较
低。"独立制造岛"则具有较广泛的适用范围,某些情况下甚至可以包括柔性制造单元或小型
柔性制造系统在内,它在加工柔性、人员柔性和设备柔性较之其它柔性制造技术方案和传统
生产方式有明显的优越性,特别是它强调了人员柔性,一专多能,团队精神,发挥了人的能动
作用和集体智慧。尽管独立制造岛硬件设备的自动化水平不是最高,但软件的功能和集成度
已超过了柔性制造系统和柔性制造单元。独立制造岛是一种开放的、可扩展的、易于与现
有生产系统兼容的综合技术和面向未来的生产模式,可以从点到面,由底向上,逐步向企业全
面集成过渡,实现总体水平的飞跃。
3.技术和管理都不是独立的。观念的更新比技术的更新更加重要,改造一定要与改组和
改制相结合。
市场的激烈竞争,给制造工业带来巨大的压力。中国企业面临着更加严峻的问题。怎样
才能加速中国制造业自动化的进程呢?张曙认为,技术不是孤立的,任何技术都有特定的适用
范围和社会条件。因此,无论是柔性制造技术、计算机集成制造系统,还是并行工程、敏捷
制造或精简化生产,都不可能一概照搬国外的经验。根据我国"六五"、"七五"和"八五"计划
的经验,"九五"规划应侧重研究和开发分布式和低成本的制造单元工程,建立开放系统集成
平台,逐步实施综合自动化,而独立制造岛为实现这一目标打开了一个新的天地。
任何一种新的概念都不是无缘无故地出现的。新的概念都是在老的概念不可涵盖的情
况下才兴起的,"独立制造岛"也是一样。张曙所从事的"独立制造岛"研究涉及计算机、自动
化、机械工程、管理科学与社会科学等不断交叉、渗透、融合的诸多方面,他以敏锐眼光和
集成思维对制造过程、技术改造、企业组织结构和社会影响进行了全方位思考,以现代制造
技术为起点、以提高效益为主线探索新的生产组织模式,打破部门界限、模糊分工,逐步把
"独立制造岛"的概念提升到理性的高度。
目前国有企业存在的弊病,主要是管理不善、层次过多、设备陈旧、浪费严重,效率低
下。怎么办?改变企业组织结构建立现代化的企业管理制度已成为当务之急。张曙认为,在
推行现代企业制度的过程中,必须脚踏实地解决生产力问题以及与生产力密切相关的生产组
织的变革问题。对现有"大而全"的国有企业进行裂化、细化、精简化和敏捷活化,大厂化小
,尽可能地把某些车间和部门从母体中剥离,把金字塔式的管理模式改造成分布式平行网络
的企业结构,独立制造岛是一种可加以推广的有效形式。这种形式是把技术和组织综合优化
,使制造过程与生产组织统一,一个工厂中的若干相对独立的生产组织单元都对产品的数量
和质量全面负责。
这种面向市场的、分布式、网络化的"独立制造岛"结构体系,是以技术进步为手段、以
组织改革作保证、以人为中心来实现高效益、高柔性和高质量的生产,这对中国机械制造工
业转向市场机制、参与国际竞争具有实际意义和深远影响。张曙自信,随着技术的更新,生
产组织更加合理,人的智慧和技能得到充分发挥,独立制造岛将成为适合中国国情的、跨世
纪的、先进的和最有希望的生产组织模式。
只有站在理性高度,才能更自觉地投身科学实践;只有立足于科学技术的发展前沿,才能
有力地推进制造工业的重大改革。十余年间,张曙从引进现代科学技术的同时,还致力于各
处各地巡回讲演和著书立说,近年来已在国内外发表了"独立制造岛的现状的发展趋势"等论
文80余篇。现在,他正在夜以继日地埋头撰写"独立制造岛的理论与实践",这部近40万字的
专著,计划今年付梓出版。
九十年代是"集成化"的信息时代。
"独立制造岛"是"集成化"信息时代技术和社会变革的综合产物。
一种生产方式的变革,将改变制造工业中的一切事物,包括生产技术、组织形式、工作
的内涵、企业的命运,最终是国家和民族的前途。
再过若干年,独立制造岛有可能在制造工业中全面推广。那时,中国机械制造工业的面
貌,难道不会焕然一新?!


(计算机世界报 1995年 第13期)
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作为科学家,必须要学会制造各种新的概念,领的风骚三四年,而后再换一个。
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