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制造业信息化标准与规范研究

课题编号: 2006BAF01A48
课题名称: 制造业信息化标准与规范研究
承担单位: 北京机械工业自动化研究所
参加单位: 中国标准化研究院、中国航空综合技术研究所、心中机生产力促进中心、成都国龙信息工程有限责任公司、北京源智天成科技有限公司、中国航天科技集团公司第710研究所
负  责  人: 黎晓东
                   
         

 

一、课题简介
本课题建立和完善了符合我国国情的制造业信息化标准体系,内容涉及制造业信息化公共服务平台和系统集成、企业经营管理与资源规划、数字化设计与制造集成技术、航空/航天产品研制数字化综合集成等领域,完成了一批具有自主知识产权的关键技术标准与规范。通过与应用工程的结合,培养了一批专业化的制造业信息化标准化人才,为制造业信息化工程实现预期目标提供了保障,为制造业信息化的可持续发展提供了有力支撑,为促进我国产业结构升级,提升中国制造业的整体竞争力发挥了重要的作用。
总课题主要包括以下四个子课题的研究内容:
制造业信息化公共服务平台和系统集成子课题简介
该子课题以当前我国制造业信息化标准化需求为依据,参考国际本领域相关先进标准化研究成果,提出和完善了我国《制造业信息化标准体系》《制造业信息化公共服务平台标准体系》,研究制定制造业信息化公共服务平台和系统集成关键标准与规范7项,为“十一五”期间我国制造业信息化公共服务平台的开发和应用以及信息化系统集成提供先进、科学、实用的标准,作为制造业信息化工程的重要基础技术支撑,推动了制造业信息化工程的发展。该子课题主要由北京机械工业自动化所负责完成。
企业经营管理与资源规划关键技术标准子课题简介
该子课题以服务于制造业信息化“两甩”应用示范工程,促进制造业信息化标准化体系完善、信息共享与业务集成为宗旨,建立和完善符合我国国情的企业经营管理与资源规划技术标准体系,重点结合以“甩帐表”为标志的企业信息流/物流/资金流集成与经营管理业务一体化应用示范工程,开展标准化研究,完成《企业经营管理与资源规划关键技术标准体系》,研制6项共性关键技术标准。该子课题主要由中国标准化研究员负责完成。
数字化设计与制造集成技术标准子课题简介
该子课题开展数字化设计与制造集成技术标准的研究与制订工作,形成《数字化设计与制造集成技术标准体系》以及6 项数字化设计与制造集成技术标准,为制造业信息化工程设计制造一体化的“甩图纸”示范推广工程提供技术支撑。本子课题还将在标准体系研究层面开展数字化设计制造和管理综合集成的相关标准化研究工作,促进“甩图纸”和“甩帐表”目标的实现。该子课题主要由中机生产力中心负责完成。
航空/航天产品研制数字化综合集成技术标准子课题简介
该子课题以航空/航天产品研制数字化综合集成技术应用为背景,开展数字化综合集成技术的标准需求分析研究,中国航空综合技术研究所和中国航天科技集团公司第710 研究合作完成《航空/航天产品研制数字化综合集成技术标准体系》研究报告,制定《面向集团企业的数字化集成管理要求》6项标准,补充完善支撑航空/航天产品研制数字化集成的标准和规范体系,满足制造型军工集团企业数字化制造和管理等对标准技术和标准规范的需要。为军工型集团企业信息化的可持续发展提供有力支撑,对提升我国军工型集团企业的整体竞争力发挥,俄重要的作用。
课题的承担单位北京机械工业自动化所负责本课题的总体组织和任务执行,联合中机生产力促进中心、中国标准化研究院、中国航空综合技术研究所、北京源智天成科技有限公司、成都国龙信息工程有限责任公司、中国航天科技集团公司第710 研究所等研究院所和企业通过三年的努力共完成5个研究报告并制定了制造业信息化领域25项标准规范:
《制造业信息化标准体系》研究报告;
《制造业信息化公共服务平台标准体系》研究报告;
《数字化设计与制造集成技术标准体系》研究报告;
《企业经营管理与资源规划关键技术标准体系》研究报告;
《航空/航天产品研制数字化综合集成技术标准体系》研究报告;
[1] 《基于ASP 的公共服务平台体系结构》国家标准
[2] 《制造业产业链协作平台功能规范》国家标准
[3] 《制造业信息化共性技术资源服务平台功能规范》国家标准
[4] 《制造软件互操作性测试方法、条件和报告》国家标准
[5] 《制造过程管理的活动模型》国家标准
[6] 《制造企业建模框架》国家标准
[7] 《制造企业建模构造》国家标准
[8] 《企业制造资源基础术语与分类》国家标准
[9] 《企业制造资源数据字典》国家标准
[10] 《制造企业经营管理数字化帐表规范》国家标准
[11] 《制造企业管理信息化核心业务构件规范》国家标准
[12] 《数字化产品配置管理》国家标准
[13] 《车间级制造管理数据获取信息模型》国家标准
[14] 《数字化设计制造集成框架》国家标准
[15] 《数字化产品技术信息全生命周期管理》国家标准
[16] 《产品三维建模通用规则》国家标准
[17] 《数字化制造工艺资源共享规则》国家标准
[18] 《虚拟装配通用技术要求》国家标准
[19] 《基于产品三维模型的工艺规划技术导则》国家标准
[20] 《面向集团企业的数字化集成管理要求》国家标准
[21] 《计算机辅助工艺设计(CAPP)系统功能规范》国家标准
[22] 《制造资源数据库构建规范》国家标准
[23] 《数字样机(DMU)通用规范》国家标准
[24] 《CAD/CAPP/CAM/CAQ/PDM 集成规范》国家标准
[25] 《数字化预装配(DPA)通用规范》国家标准
二、技术上突破性的进展
1)          建立和完善了符合我国国情的制造业信息化应用工程的标准体系
包括《制造业信息化标准体系》、《数字化设计与制造集成技术标准体系》、《航空/航天产品研制数字化综合集成技术标准体系》、《企业经营管理与资源规划关键技术标准体系》以及《制造业信息化公共服务平台标准体系》。
2)          研制了一批以自主知识产权为基础,满足制造业信息化工程需要的关键技术标准。
制造业信息化公共服务平台和系统集成
1.制造软件互操作能力是我国制造业信息化领域要突破的关键技术。企业全球化要求各协同企业之间、各应用软件之间能够协同工作,互操作,进行数据/信息直接、实时交换,实现系统集成。针对网络环境下企业异构软件间的互操作问题,制造软件互操作标准提出了解决企业异构软件之间数据实时交换、协同工作的接口服务和协议。采用功能“活动”的语义信息构建应用领域活动树/能力类树的规则和协议;建立了不同拓扑结构的活动树/能力类树之间的“映射”规则和协议;提出基于语义的Web服务匹配和数据模式匹配机制以及基于软件组件和服务的数据实时交换方案。互操作标准的制定和执行可以使得企业集成中的应用系统/企业之间能够协同工作,数据能够实时、准确无误的交换,提高企业运行和管理的效率,提高软件的可重用性,保护企业的原有软件投资,缩短系统集成的时间,降低成本,对提升和推动我国制造业技术进步有重要意义。
2.针对我国制造业产业链协作的特点,规范了制造业产业链协作平台的相关术语,给出了制造业产业链协作平台的设计原则,明确了制造业产业链协作框架、给出了协作的过程、相应的过程模型、描述规范以及协作过程中交互信息的描述规范和传输过程的安全保密规范。该类标准使企业明确企业之间协作时遵循的相关规范,将指导制造业产业链协作平台的设计与开发。
3.针对我国制造企业信息化的特点,规范了实现制造业共性技术服务资源平台的相关术语,给出了服务平台的功能规范和体系结构,定义服务平台各服务单元的功能描述、基本技术特征和指标。
此类标准的制定为促进制造企业共性技术支持服务平台的建设,特别是推动中小企业自主创新、联合创新、引进消化吸收再创新提供参考指南:使开放式共性技术支持服务机构可以根据本标准中列出的每条规范提供系统集成服务;监测机构将会对共性技术资源服务平台进行评测;使共性技术资源服务平台的使用者可以遵循规范充分利用平台。
在企业经营管理与资源规划领域的技术突破
1、企业制造资源基础术语规范了制定企业制造资源管理的基本共性术语,为制造企业的管理信息共享提供技术基础。标准内容丰富,覆盖了企业经营管理信息化的各个方面,包括产、供、销、人、财、物的相关术语,国内尚没有相关的标准。
2、在查阅了大量国内外标准的基础上,结合企业实际应用,规范了企业制造资源的信息表达与描述方法、分类与层次结构构造原则、编码体系、企业制造资源信息共享机制,解决了制造业信息化工程经营管理信息化过程中ERP、SCM、CRM 等对管理信息化需求的基础资源标准化问题。
3、重点开展制造企业经营管理业务相关的数字化账表公共特性选择与分类原则、特性描述原则的研究,规范了数字化帐表应用中的数据元及其管理维护机制,解决“甩帐表”应用工程中的帐表数字化共性需求。
4、研究符合中国国情的制造业企业先进管理模式,开展制造企业经营管理的核心业务构件表达、核心构件目录(生产制造管理业务核心构件、物流管理业务核心构件、资金流管理业务核心构件、质量管理业务核心构件等)、构件目录的管理等等研究,解决核心业务构件的可重构、可配置性问题。
5、针对产品配置中所涉及的特定产品的制造规范和装配计划,围绕产品设计制造的业务协同以及与经营管理信息集成的需求,特别是满足管理可视化的发展趋势,研制管理产品结构与配置信息的共性规范,主要解决企业对于产品研发和生产控制的信息共享问题。
6、针对车间生产管理和调度执行的需求,研究与生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析等相关的车间级制造过程管理数据,等同采用国际标准ISO 15531-44,规范车间级数据获取系统的结构、数据集、数据获取频率等,解决解决企业经营管理层与车间层之间的信息一致性问题、工程信息与生产信息的共享问题,实现企业的管控一体化。
数字化设计与制造集成技术:
提出数字化设计制造集成体系架构、数据集成要求、集成模式、实施要点等方面的规范化要求,从体系结构层次指导企业实施数字化设计与制造的集成。
1.在对《GB/T17825.1~10-1999 CAD 文件管理》、《GB/T 16722.1~4-1996 技术产品文件 计算机辅助技术信息处理》等现有国家标准进行适用性分析研究的基础上,针对全生命周期管理、电子签名等新的技术要求,制定贯穿产品全生命周期的数字化技术信息管理规范,并提出《GB/T 17825.1~10-1999 CAD 文件管理》、《GB/T16722.1~4-1996 技术产品文件 计算机辅助技术信息处理》等国家标准的修订方案。
2.参考航空、兵器等行业标准,形成《机械产品三维建模通用规则 第一部分:通用要求》、《机械产品三维建模通用规则 第二部分:零件建模》、《机械产品三维建模通用规则 第三部分:装配建模》、《机械产品三维建模通用规则 第四部分:投影工程图》四个系列标准,指导企业更好地构建、应用并管理三维数字模型。
给出了制造工艺资源的定义、分类、主要属性及关系模型,并针对制造工艺资源数据描述机制与数据共享方式给出规范化要求。
3.以《飞机数字化预装配通用要求》等行业标准为基础,针对机械制造业企业虚拟装配应用过程中的共性技术问题展开标准化研究,给出装配模型、装配顺序规划、装配路径规划、装配仿真等方面的规范化要求。
4. 针对基于产品三维模型的工艺规划技术,从体系框架、实施流程以及软件系统功能要求等方面提出规范化要求,为企业的应用提供技术指导。
航空/航天产品研制数字化综合集成领域:
本课题全面、系统地了解军工型集团企业对数字化集成管理的要求,及各所属单位实施数字化管理及集成管理的现状,分析军工型集团企业对实施数字化集成管理的需求;跟踪数字化管理及集成管理的最新现状,研究数字化集成技术及其在集团企业管理中的应用,探索数字化技术及集成技术在企业内部及集团型企业中的应用模式,从而为制定一个合理的、适用于我国军工型集团企业数字化集成管理的规范积累基础。
在技术上重点研究了分级管理的军工型集团企业中各所属企业之间以及不同管理层级的协同工作标准化要求,分析多业务、多系统综合集成中信息流和工作流的控制要求,为实施军工型集团企业信息化发展战略提供标准依据。在技术上的突破主要体现在以下几个方面:
1.         构建了适合于我国军工型集团企业数字化集成管理的总体框架;
2.         对军工型集团企业数字化集成管理涵盖的管理信息系统功能进行了分析,限定了系统应具备的基本功能;
3.         针对军工型集团企业分级管理的特点,分别对同一管理层级内和不同管理层级间的信息系统数据流关系进行了限定;
4.         提出了对适用于军工型集团企业数字化集成管理的集成管理平台的技术要求,基于集成管理平台提出了军工型集团企业数字化集成管理实施策略。
另外,调研了军工企业数字化技术应用现状,在跟踪国外数字化技术应用及标准化情况的基础上,针对当前数字化技术深入应用的几个瓶颈问题进行了标准化研究,包括产品数字化定义、虚拟装配、数字样机、制造资源数据库、系统集成等,并取得了如下进展:
1.提出了航空/航天产品研制数字化综合技术典型标准需求
通过对航空航天制造业信息化情况的调研分析,提出航空/航天产品研制数字化综合技术典型标准需求,并针对标准涉及的技术应用和发展情况进行分析研究,提出标准技术指标,提出制造业信息化标准体系进行调整和补充建议。
2.规范了产品数字化定义,促进设计制造数据的协调
数字样机(DMU)是数字化综合集成管理的核心,用于产品设计过程中零部件几何尺寸的协调和以数字量代替传统的模拟量实现向制造的信息传递。通过研究数字样机(DMU)技术以及CAD/CAPP/CAM/CAQ/PDM的集成应用,对数字样机的定义、构建方法、构建工具以及样机的管理等做出规范化要求。
3.规范制造资源数据库构建,促进信息共享
制造资源库是数字化综合集成技术应用的基础,通过对制造资源库标准需求分析,形成相应标准,规范制造资源数据库的数据内容、逻辑关系、构建要求、接口要求及相关维护要求,为制造资源数据的共享和管理提供标准依据。
4.规范了典型系统结构功能,促进系统集成
分析计算机辅助工艺设计(CAPP)典型系统对实现数字化综合集成的作用,研究数字化综合集成平台对CAPP系统的要求,形成相关标准,以规范CAPP典型系统的体系结构、主要功能、集成与接口要求等,使数字化综合集成平台建设有标准可依。
5. 规范企业级数字化集成管理要求,促进集团信息化
研究以集团企业为核心,协同合作伙伴、供应商和客户之间的协同工作标准化要求,分析多业务、多系统综合集成中信息流和工作流的控制要求,为实施集团企业信息化发展战略提供标准依据。
三、重大应用和效果
制造业信息化系统集成领域标准的应用和效果
与南京新模式软件公司建立合作关系,了解企业需求,把贯彻标准的应用系统投入企业试用,听取反馈意见。
与北京和利时系统集成有限公司建立合作关系,了解企业对软件互操作专规的需求和使用情况,向企业介绍实现软件互操作的必要性、可行性和课题组编写的软件互操作应用系统;得到企业的共鸣,并准备联合进行更深入的工作。
与上海普元构件公司就软件构件实现互操作的可能性以及前提条件进行了深入探讨,达成了下一步的合作意向。
企业经营管理与资源规划关键技术标准应用和效果
项目成果解决了企业信息流/物流/资金流集成与经营管理业务一体化应用中的关键难题,对企业信息化示范工程的开展具有推动作用。项目成果在科技部标准推进工程中得到了应用,取得了很好的效果,在此基础上制定了《通用机械紧固件数据字典》、《通用机械连接件数据字典》、《通用机械支撑件数据字典》、《通用机械传动件数据字典》、《通用制造装备刀具数据字典》等国家标准。
《企业经营管理与资源规划关键技术标准体系》能够从体系架构方面指导相关标准的制定工作,对企业经营管理与资源规划软件开发企业设计合理的功能架构、实现标准化的模块化开发起到积极的促进作用。
本项目成果的推广应用可引带动一个新的服务产业,即对新产品数据字典的数据的国家认定的统一申请、审批、登记、注册、系统维护与管理服务。实施对我国产品数据字典的统一登记注册管理,以及开展相关信息的社会咨询服务将有着极大发展潜力。
数字化设计与制造集成技术重大应用和效果
航空/航天产品研制数字化综合集成重大应用和效果
课题的研究成果在中国航天科技集团公司得到部分应用。以本课题的研究成果为依据指导了中国航天科技集团公司总部构建了集成管理平台,并实现了各管理信息系统的集成,即在同一管理层级间不同管理信息系统的集成。
通过同一管理层级间不同管理信息系统的集成,有效地解决了各管理信息系统间存在的信息孤岛问题,避免了信息的重复录入,也为集团企业不同管理业务的协同工作创造了有利条件。
通过这一应用,验证了课题研究成果的有效性和适用性,对于我国军工型集团企业实现数字化集成管理具有参考价值和指导意义。
另外《数字样机(DMU)通用规范》等5项标准,已在航空行业多个型号研制过程中进行了试用,根据本课题的研究成果,对航空行业信息技术应用标准体系进行了修订,为实现型号研制过程中的异地协同设计制造、产品单一数据源管理、研制过程中的全三维设计以及协同设计平台的构建等均提供了有力的支撑。
 

 


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