起重機(jī)械制造信息化的探討

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起重機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)活動中廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械設(shè)備。近年來，起重機(jī)械生產(chǎn)和制造的數(shù)量隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展而迅速增加，起重機(jī)械制造企業(yè)和其他制造企業(yè)一樣，面臨的商業(yè)環(huán)境和市場環(huán)境發(fā)生了根本的變化，具體表現(xiàn)在以下4個方面：

a.技術(shù)進(jìn)步和高新技術(shù)的的應(yīng)用，信息量急劇增加。近年來，起重機(jī)械技術(shù)的發(fā)展從其結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)及性能來看經(jīng)歷了動力變革、傳動變革、控制變革3個階段。高新技術(shù)逐漸被應(yīng)用到起重機(jī)設(shè)計(jì)和制造過程中，同時隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，全球化的設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)成為可能，世界市場變得越來越開放，設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)過程中信息量急劇增加。

b.用戶對產(chǎn)品的需求多樣化和個性化。隨著時代的進(jìn)步和社會的發(fā)展，普通市場帶給人們的產(chǎn)品日益豐富。在工程建設(shè)中，越來越大、越來越復(fù)雜的工程對起重機(jī)械的要求越來越高，這對起重機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造都提出了更高的要求，許多類型的起重機(jī)的最大額定起重量被不斷刷新。

c.產(chǎn)品生命周期縮短，起重機(jī)更新?lián)Q代加快，人們對起重機(jī)交貨期的期望值越來越高。為了順應(yīng)用戶對產(chǎn)品的多樣化和個性化要求，企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的能力要求越來越強(qiáng)，起重機(jī)械的研制周期大大縮短。由于新技術(shù)的應(yīng)用，起重機(jī)的制造周期和生命周期縮短，加快了起重機(jī)更新?lián)Q代的速度。

d.生產(chǎn)方式的多樣化。隨著用戶需求的多樣化和個性化以及對產(chǎn)品交貨期的要求，有些企業(yè)需要調(diào)整生產(chǎn)方式，以適應(yīng)不同用戶的要求。在我國，以河南新鄉(xiāng)起重機(jī)制造企業(yè)之間精細(xì)化分工、協(xié)作作業(yè)為代表，起重機(jī)制造企業(yè)也正逐漸向汽車制造業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)方式邁進(jìn)。

20世紀(jì)80年代后，世界起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展的新階段，大型起重運(yùn)輸機(jī)械產(chǎn)品更新速度加快，綜合技術(shù)水平進(jìn)一步提高，品種系列更加完善，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化和智能化。國外各種制造起重機(jī)的企業(yè)在生產(chǎn)中更多地采用優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械自動化和自動化設(shè)備來提高勞動生產(chǎn)率，對世界起重機(jī)銷售市場、制造商和用戶都產(chǎn)生了巨大的影響。

我國起重機(jī)械制造行業(yè)起步較晚，和國外同行相比，有很大的差別。目前我國起重機(jī)械制造業(yè)及信息化建設(shè)存在的問題主要表現(xiàn)在：總體水平不高，制造技術(shù)參差不齊，工藝水平較低；研究開發(fā)能力不強(qiáng)，設(shè)計(jì)手段不完善，中小企業(yè)的研發(fā)水平更加薄弱，許多產(chǎn)品的核心技術(shù)源于國外；一些企業(yè)的生產(chǎn)組織落后、管理水平低，專業(yè)化協(xié)作水平較低，交貨期長；起重機(jī)械制造業(yè)信息化基礎(chǔ)比較薄弱，信息化應(yīng)用很少，信息化手段的應(yīng)用剛剛起步，企業(yè)實(shí)施ERP非常少。

信息化程度不高已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國起重機(jī)械制造企業(yè)的發(fā)展，影響了我國起重機(jī)械制造企業(yè)的整體發(fā)展水平，提高我國起重機(jī)械制造企業(yè)特別是中小企業(yè)的信息化水平已成為迫切需要解決的問題。

1 提高我國起重機(jī)械制造業(yè)信息化程度的措施

現(xiàn)代制造業(yè)信息化利用信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和自動化技術(shù)等改善企業(yè)的經(jīng)營、管理、生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品的市場規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、銷售、服務(wù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的創(chuàng)新能力。

CAX(CAD／CAM／CAE／CAPP)技術(shù)的利用和ERP理念下的生產(chǎn)的周密安排已成為制造業(yè)信息化的顯著特征。起重機(jī)械制造企業(yè)信息化應(yīng)參照現(xiàn)代機(jī)械制造企業(yè)實(shí)施CIMS技術(shù)的方法進(jìn)行，有如下措施：

a.管理信息化。實(shí)施管理信息化的目標(biāo)首先是按期交貨和降低成本，因此核心內(nèi)容是按ERP的理念周密安排生產(chǎn)，進(jìn)一步在網(wǎng)絡(luò)支持下實(shí)現(xiàn)包括供應(yīng)商和客戶在內(nèi)的供應(yīng)鏈管理。

起重機(jī)械制造企業(yè)要制訂企業(yè)級中長期的生產(chǎn)經(jīng)營計(jì)劃，即企業(yè)商業(yè)計(jì)劃。目前我國起重機(jī)械制造企業(yè)只有少數(shù)大型企業(yè)有較好的中長期生產(chǎn)經(jīng)營計(jì)劃，許多中小企業(yè)沒有很好的中長期生產(chǎn)經(jīng)營計(jì)劃。起重機(jī)械制造企業(yè)根據(jù)制訂好的企業(yè)商業(yè)計(jì)劃、年度起重機(jī)械需求預(yù)測和起重機(jī)械訂單來制訂起重機(jī)械生產(chǎn)計(jì)劃大綱。根據(jù)起重機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃大綱制訂起重機(jī)械的主生產(chǎn)計(jì)劃，起重機(jī)械主生產(chǎn)計(jì)劃是針對起重機(jī)械產(chǎn)品或起重機(jī)械半成品編制計(jì)劃，根據(jù)起重機(jī)械的結(jié)構(gòu)信息即物料清單(BOM)和物料的庫存信息，在起重機(jī)械主生產(chǎn)計(jì)劃的驅(qū)動下，物料需求計(jì)劃將起重機(jī)械產(chǎn)品分解，制訂自制的起重機(jī)械生產(chǎn)計(jì)劃和起重機(jī)械外購件計(jì)劃，作為車間生產(chǎn)和物料采購的依據(jù)。車間作業(yè)計(jì)劃將零件的加工按工序分解，以任務(wù)調(diào)度單等形式下達(dá)給車間，執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度。起重機(jī)械制造管理功能組成和處理流程如圖1所示。

圖1 起重機(jī)械制造管理功能組成和處理流程

在起重機(jī)械制造信息化管理的基礎(chǔ)上再實(shí)現(xiàn)對銷售和財(cái)務(wù)的管理，便形成集成度較高的綜合管理系統(tǒng)制造資源計(jì)劃(MRP II)。它一般包含產(chǎn)品需求預(yù)測、訂單管理、主生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃、能力需求計(jì)劃、庫存控制、車間層控制、生產(chǎn)成本核算等主要功能模塊。通過起重機(jī)械制造的有效計(jì)劃，合理利用各種制造資源，控制資金占用，縮短生產(chǎn)周期，降低成本，提高生產(chǎn)效率，從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械企業(yè)內(nèi)部資源的整體優(yōu)化。

b.工程設(shè)計(jì)信息化。工程設(shè)計(jì)任務(wù)包括工程設(shè)計(jì)、繪圖及虛擬裝配、CAE、CAPP等部分。為提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，在PDM支持下實(shí)現(xiàn)CAD／CAPP／CAE／CAM信息集成和工作過程集成；按照并行工程方法組織新產(chǎn)品的開發(fā)。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，汽車等制造業(yè)中的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念將逐漸運(yùn)用到起重機(jī)械行業(yè)中。CAX(CAD／CAE／CAM／CAPP)技術(shù)使起重機(jī)設(shè)計(jì)中優(yōu)化設(shè)計(jì)成為可能，而虛擬樣機(jī)技術(shù)的運(yùn)用大大縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)周期，減少產(chǎn)品試驗(yàn)的數(shù)量和時間，工程設(shè)計(jì)信息化程度的提高可以極大地提高起重機(jī)的生產(chǎn)效率，同時也可大大地節(jié)省能源。

我國目前使用的各種起重機(jī)械，其結(jié)構(gòu)尺寸一般都較國外同型號同噸位產(chǎn)品大很多，除了材料上的差別外，主要是由于在結(jié)構(gòu)尺寸上有所差別造成的。針對起重機(jī)械尺寸過大，使得自重過大而造成材料浪費(fèi)的情況，在起重機(jī)械設(shè)計(jì)階段通過結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化減少自重優(yōu)化結(jié)構(gòu)是一條非常有效的途徑，目前高校在這方面的研究也比較多，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的技術(shù)比較成熟。吉林大學(xué)在橋式起重機(jī)起重量和跨度一定的情況下，采用了2種方法對箱形主梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到在滿足強(qiáng)度、剛度的前提下用料最省的目的。而虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造過程，節(jié)省設(shè)計(jì)成本并可縮短開發(fā)周期。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造過程中，首先是概念設(shè)計(jì)和方案論證，然后是產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完成后，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)，通常要制造樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，有時是破壞性的試驗(yàn)。當(dāng)通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺陷時，要修改設(shè)計(jì)并再用樣機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，如此反復(fù)，直到產(chǎn)品達(dá)到性能要求為止。當(dāng)系統(tǒng)很復(fù)雜時，這一過程往往很漫長，而且單機(jī)制造成本很高。在競爭的壓力之下，這一過程經(jīng)常會被人為的打斷往往造成了產(chǎn)品剛面世就存在著先天的缺陷?；谖锢順訖C(jī)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段已經(jīng)走到了盡頭，取而代之的將是基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。采用該技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以利用計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，有針對性地快速模擬機(jī)械系統(tǒng)的各種不同的工況，分析系統(tǒng)相應(yīng)的動力學(xué)特性和運(yùn)動學(xué)特性，并且針對其缺陷，在計(jì)算機(jī)上對模型進(jìn)行快速修改，這樣的開發(fā)模式，在形式上與基于物理樣機(jī)的開發(fā)模式相同，即設(shè)計(jì)——試驗(yàn)——修改，但在本質(zhì)上卻大不一樣。虛擬樣機(jī)可以在很短的時間內(nèi)完成多次物理樣機(jī)無法完成的仿真試驗(yàn)，分析不同的設(shè)計(jì)方案，直至獲得系統(tǒng)級的最優(yōu)方案。另外，采用該技術(shù)還能夠進(jìn)行起重機(jī)極端工況的試驗(yàn)，如安全性能的測試等。

我國起重機(jī)械制造企業(yè)中以振華港機(jī)為代表的大型起重機(jī)制造企業(yè)在工程設(shè)計(jì)信息化方面起步較早，有的成立了研發(fā)團(tuán)隊(duì)，運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行起重機(jī)設(shè)計(jì)、繪圖及虛擬裝配等；起重機(jī)械制造中小企業(yè)正逐漸將這些技術(shù)運(yùn)用到起重機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)、制造和試驗(yàn)等環(huán)節(jié)，逐步提高工程設(shè)計(jì)的信息化程度。

c.制造自動化。建立制造自動化系統(tǒng)，制造自動化系統(tǒng)應(yīng)為普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床結(jié)合的“適度自動化”系統(tǒng)。起重機(jī)械行業(yè)具有自身的特點(diǎn)，和汽車、機(jī)床等制造產(chǎn)業(yè)相比，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和制造在鋼板下料切割、板材焊接組裝等方面自動化要求一般。而起重機(jī)械傳動件、配件(電動葫蘆)的生產(chǎn)中自動化要求較高。起重機(jī)械傳動件、配件方面可以建立與專業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)商的戰(zhàn)略關(guān)系。目前我國河南新鄉(xiāng)地區(qū)和江蘇無錫地區(qū)已經(jīng)形成有較大規(guī)模的起重機(jī)械配件和起重機(jī)械制造基地，具備建立起重機(jī)械制造企業(yè)與配件生產(chǎn)供應(yīng)商戰(zhàn)略關(guān)系的條件。

d.質(zhì)量保證信息化。通過建立包括質(zhì)量決策、質(zhì)量檢驗(yàn)與數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量評價、控制與跟蹤等功能的質(zhì)量保證系統(tǒng)來控制各環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量，通過信息化手段加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量信息管理以及建立檢測數(shù)據(jù)自動采集與分析系統(tǒng)，從而保證產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量。

在起重機(jī)械制造過程中，各個工作環(huán)節(jié)的質(zhì)量都需要進(jìn)行有效控制，質(zhì)量檢驗(yàn)過程中涉及到大量的數(shù)據(jù)，質(zhì)量保證信息化可以對質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并通過分析系統(tǒng)進(jìn)行有目的的分析，質(zhì)量保證信息化應(yīng)貫穿于起重機(jī)械制造的全過程。起重機(jī)械作為特種設(shè)備的一種，在質(zhì)量保證上又具有自身的特點(diǎn)：它的制造過程需要接受特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)部門的質(zhì)量監(jiān)督。而在目前的起重機(jī)械制造監(jiān)檢實(shí)施過程中，遇到的突出問題是監(jiān)檢效率不高，監(jiān)檢手段不完善，監(jiān)檢管理停留在手工階段，制造企業(yè)和監(jiān)檢機(jī)構(gòu)形成各自的信息孤島，制造企業(yè)生產(chǎn)過程的技術(shù)數(shù)據(jù)共享和利用程度低，制造提供數(shù)據(jù)的及時性差，監(jiān)檢機(jī)構(gòu)無法及時獲得最新的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和資料，監(jiān)檢機(jī)構(gòu)的最新信息也無法及時傳達(dá)到制造企業(yè)中。監(jiān)檢機(jī)構(gòu)和制造企業(yè)之間各自形成信息孤島，嚴(yán)重影響了監(jiān)檢工作的質(zhì)量和效率。起重機(jī)械制造信息化工作為提高質(zhì)量保證信息化程度奠定基礎(chǔ)，質(zhì)量保證信息化建立在管理信息化的基礎(chǔ)之上。起重機(jī)械制造監(jiān)檢信息化最初階段是通過對起重機(jī)械制造企業(yè)部門管理形成基于起重機(jī)械生產(chǎn)過程的制造監(jiān)檢管理。起重機(jī)械生產(chǎn)過程形成的制造監(jiān)檢管理流程如圖2所示。

圖2 起重機(jī)械生產(chǎn)過程形成的制造監(jiān)檢管理流程圖

起重機(jī)械制造監(jiān)檢管理信息化工作是起重機(jī)械質(zhì)量保證信息化工作的一部分，起重機(jī)械制造企業(yè)質(zhì)量保證信息化工作除了解決企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量保證系統(tǒng)信息化工作外，還要注重與起重機(jī)械特種設(shè)備安全檢驗(yàn)部門的數(shù)據(jù)接口，解決起重機(jī)械制造企業(yè)與監(jiān)管工作部門的“信息孤島”問題，提高數(shù)據(jù)共享程度和監(jiān)檢效率，保證起重機(jī)械的產(chǎn)品質(zhì)量，保障起重機(jī)使用安全。

2 結(jié)束語

由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展還比較落后，起重機(jī)械行業(yè)起步比較晚，起重機(jī)械設(shè)計(jì)、制造的信息化程度總體還不高。起重機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析運(yùn)用程度很低，許多中小企業(yè)自我設(shè)計(jì)能力很低，有些起重機(jī)械的生產(chǎn)甚至是采用其他公司的設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)過程中的計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)分析運(yùn)用的更少；企業(yè)管理有的還沒有擺脫家族型企業(yè)的管理模式，企業(yè)應(yīng)對市場變化和激烈競爭的能力不強(qiáng)，和供應(yīng)鏈其他企業(yè)的合作也不緊密；落后的管理方式和生產(chǎn)方式使得起重機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量也很難保證，起重機(jī)械質(zhì)量安全和運(yùn)行安全都存在隱患，對安全生產(chǎn)造成一定的威脅。針對我國起重機(jī)械制造業(yè)落后的現(xiàn)狀，筆者在分析制造業(yè)信息化的基礎(chǔ)上并結(jié)合起重機(jī)械制造業(yè)實(shí)際提出了提高起重機(jī)械制造信息化程度的方法和途徑，以改變我國起重機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀，適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的要求，這對于提高我國起重機(jī)械制造企業(yè)的技術(shù)水平和發(fā)展速度具有現(xiàn)實(shí)意義和價值。