清華大學攻讀博士學位研究生選題報告及論文工作計劃

1、用信息技術和現(xiàn)代管理做強制造業(yè),清華大學 吳 澄wuc@tsinghua.edu.cn,2,當產品方向已經選定、市場占有已有相當份額，如何做大做強？ 當企業(yè)業(yè)務是做配套時，如何考慮進一步的發(fā)展？ 這個講座提供一些理念、技術、案例，供大家參考，希望有點用處:,擴展一點思路轉變某些觀念找到適用技術和方法,3,信息化哪些信息技術可用于制造業(yè)的技術進步？信息技術支持和促進企業(yè)創(chuàng)新走出誤區(qū)，減少風險，實現(xiàn)快速

2、、持續(xù)發(fā)展結論,4,1. 信息化,2000年“全球信息社會沖繩憲章”明確提出（G-8: “Okinawa Charter on Global Information Society”）信息技術是影響21世紀發(fā)展的最強勁的驅動力量信息化---由信息技術驅動的經濟和社會的變革信息化的本質是利用信息技術幫助社會個人和群體有效利用知識和新思想，從而能建成充分發(fā)揮人的潛力，實現(xiàn)其抱負的信息社會。,5,2003年 信息社會全球峰會（WS

3、IS）”原則宣言（ Declaration of Principles）”一個以人為本的、包容性和以發(fā)展為目的的、人人可以創(chuàng)造、獲取、使用和分享信息和知識，使個體和各國人民均能充分發(fā)揮自己的潛力，促進其實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展并改善其生活質量的社會。,6,“信息化是由信息技術驅動的社會經濟變革,其本質是在信息網絡環(huán)境下有效利用信息和知識,充分發(fā)揮人的潛能,促進經濟增長和社會發(fā)展模式的根本改變”。----《中國信息化發(fā)展戰(zhàn)略預研究報告》（國家信

4、息化專家咨詢委員會與世界銀行合作研究）信息化是由信息技術驅動的，是一個技術主導型的變革過程；信息網絡環(huán)境建設及加強在網絡上信息和知識的有效利用是信息化的主要手段； 對信息化的需求主要表現(xiàn)在要充分發(fā)揮人的潛能，促進經濟增長和社會發(fā)展模式的改變，這也是信息化的綜合目標；,7,,,信息化是一個集合概念，它包含了信息產業(yè)作為完成信息化這一過程的工具和手段，也包含了信息化的對象和實現(xiàn)信息化的環(huán)境。,信息化的內涵,8,五中全會公報（2000.

5、10.11）“繼續(xù)完成工業(yè)化是我國現(xiàn)代化進程中的艱巨的歷史性任務，大力推進國民經濟和社會信息化，是覆蓋現(xiàn)代化建設全局的戰(zhàn)略舉措。以信息化帶動工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，實現(xiàn)社會生產力的跨越式發(fā)展?！?9,十六大的報告說的更加明確“實現(xiàn)工業(yè)化仍然是我國現(xiàn)代化進程中艱巨的歷史性任務。信息化是我國加快實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的必然選擇。堅持以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化，走出一條科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)

6、勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子?！?10,信息技術對市場競爭帶來什么影響？,,11,1).互聯(lián)網促成了一個全球化的市場，信息技術是全球化進程中的主要推動力。,,,因特網的發(fā)展對市場的影響,12,互聯(lián)網帶來的變化,13,,產品的更新?lián)Q代越來越快，這是一個趨勢。只有利用信息技術才能適應這種趨勢的變化。產品的技術含量的提高，突出了獨占性技術即自主知識產權的技術，突出了創(chuàng)新，信息技術有利創(chuàng)新。信息技術已經深透到了產品的設計、制造、管理和營銷

7、的全過程。,14,信息技術促進了企業(yè)現(xiàn)代化管理，不僅改變了企業(yè)的結構，也更有利于企業(yè)的資源優(yōu)化利用。產品的T、Q、C、S的競爭越來越激烈，信息技術有利于共享各種資源，有助于不斷完善T、Q、C、S。不充分利用信息技術的各種巨大進步來加快工業(yè)現(xiàn)代化的進程，還有什么更好的選擇？,15,2，哪些信息技術可用于制造業(yè)的技術進步？ 信息化的內容和目標： 將信息技術用于企業(yè)產品設計、制造、管理和銷售的全過程，以提高企業(yè)的市場應變能力和

8、競爭能力。這是企業(yè)信息化的主要內容和目標。,16,1）各種計算機輔助設計技術(CAX) 計算機輔助畫圖（CAD）計算機輔助設計（CAD，二維、三維）變型設計參數(shù)化設計計算機輔助工藝設計（CAPP）計算機輔助工程（CAE）計算機輔助制造（CAM）,17,產品設計信息化的發(fā)展趨勢：智能化設計協(xié)同化設計虛擬化設計,18,缺乏數(shù)字化產品定義、 DFA/DFM 工具、 產品數(shù)據(jù)管

9、理串行產品開發(fā)流程設計與制造是兩個獨立的 功能部門 缺乏支持群組協(xié)同工作的 計算機與網絡環(huán)境,2）并行工程： “并行”的產品設計、開發(fā)過程Concurrent Engineering,19,全數(shù)字化產品定義、DFA/DFM、 產品數(shù)據(jù)管理框架(PDM) 集成化、并行化產品開發(fā)過程 集成產品開發(fā)團隊 群組協(xié)同工作環(huán)境,并行工程采用新的產品開發(fā)模式,20,21,航天產品的開發(fā) 效

10、益：產品開發(fā)時間縮短40%；廢品率下降70%,22,虛擬制造是提供“在計算機上制造”的能力。通過計算機的仿真，反映任何產品的加工制造、裝配過程的本質。因此虛擬制造是實際制造過程的本質在計算機上的實現(xiàn)。,3）虛擬制造（數(shù)字樣機） Virtual Manufacturing,23,案例：山西經緯紡機廠我國現(xiàn)有織機120萬臺,無梭織機10.5萬臺，無梭化率9%；歐美70%，日本50%，東南亞20%。國家紡織工業(yè)局95規(guī)劃無梭化

11、率每年增長1%，即每年新增1.2萬臺，其中劍桿織機占50%以上。按傳統(tǒng)辦法開發(fā)新型劍桿織機需要10年時間。采用虛擬制造：劍桿織機2年內形成500-1000臺的生產能力。,24,實例——劍桿織機,25,運動學、動力學分析,26,關鍵運動學、動力學及機理分析 ?,27,引緯、打緯機構運動機理,左劍頭位置,左劍頭速度,右劍頭位置,右劍頭速度,,,,,,,,,28,效益，變“十年磨一劍”→“二年磨一劍”,29,虛擬裝配,30,4）　企業(yè)管理

12、信息化,提高辦公效率、支持企業(yè)優(yōu)化決策的OA、DSS技術目前的ERP主要按產品線發(fā)展的，不足之處：對成本的動態(tài)管理與控制對部門/人的業(yè)績管理,BPR、企業(yè)經營管理過程的重組：簡化、 合理化、優(yōu)化,支持企業(yè)現(xiàn)代化管理的MRPⅡ、ERP技術,31,5）加工制造信息化與自動化,支持加工制造的各種自動化裝備及生產線：數(shù)控技術的應用 、FMC, DNC…DCS、現(xiàn)場總線等技術的應用現(xiàn)代物流系統(tǒng)、工業(yè)機器人、快速原型

13、制造……復雜生產制造過程的智能控制復雜生產制造過程的優(yōu)化調度,32,,智能優(yōu)化調度算法在復雜色織生產過程中的應用,33,,色織布生產周期由60天降為30天，大大低于60天的行業(yè)平 均水平；新產品開發(fā)周期由15天降為5天；準時交單率由50％提高到90％；作業(yè)計劃制定所需時間由數(shù)天降為1－2小時，且計劃準確 率顯著提高；分缸計劃自動生成，所需時間由3－4小時降為10－20分 鐘，且效果大大改善；該系統(tǒng)為企業(yè)帶來了

14、重大的經濟效益和社會效益。,34,6）網絡化,（敏捷制造 Agile Manufacturing） 面向全球經濟、全球制造，在更大范圍內優(yōu)化利用企業(yè)外部的各種資源，以“結盟”的形式更快響應市場。 又競爭又聯(lián)合（重組）是新特點。,網絡化制造,現(xiàn)代物流、供需鏈管理、電子商務,35,Internet 與企業(yè)應用服務,,36,Internet 與企業(yè)應用服務,,,,37,應用介紹：桑普概況,主要產品：電熱水器、電暖器、電風扇等

15、員工：200人年銷售收入：1.5億（2000年），1.0億（1999年）制造事業(yè)部：北京、廣東4個供應商及協(xié)作廠：全國各地300多家客戶及代理商：全國各地100多家運輸商：全國各地10多家,38,桑普經營管理模式,39,應用介紹：桑普應用系統(tǒng)結構,40,應用效果,銷售額增長了82.7%；因產、供、銷各環(huán)節(jié)不協(xié)調引起的庫存減少了51.6%； 公司各部門管理費用減少了8.6%（約40萬元）； 物流成本減少了7.7%（約40

16、0萬元）， 訂單處理效率提高了15倍； 改善了桑普的生產、經營和服務質量，提高了企業(yè)的運作效率，進一步增強了企業(yè)的競爭力。,41,供需鏈中的行業(yè)網站,波音公司的例子浙江經濟快速發(fā)展的一個原因（優(yōu)勢）產品的配套環(huán)境不求全，但求精而專一個新的商業(yè)發(fā)展模式，多贏,42,,7）集成化（信息集成和“總體解決方案”）,異構信息集成平臺/PDM/PLM異構信息集成： 協(xié)議共存和過渡美國：GM的MAP，我國：基于TCP/IP；

17、 異構數(shù)據(jù)庫； 不同應用軟件的接口。網絡、數(shù)據(jù)庫及軟件技術是信息集成的基礎和關鍵,43,企業(yè)應用軟件的集成平臺：軟總線,44,PDM —— 支持產品生命周期管理,配置管理,46,PDM —— 產品增值鏈的核心環(huán)節(jié),47,,,48,,,49,PLM平臺,50,PLM以統(tǒng)一的產品數(shù)據(jù)模型為核心，將設計、制造、銷售、服務和回收等產品全生命周期內涉及的各種數(shù)據(jù)集成在一個統(tǒng)一平臺上進行管理。通過該平臺，企業(yè)各部門的員工、最終用戶和合作伙

18、伴等可以高效地協(xié)同工作。,51,航空CIMS的地域分布,52,航空CIMS系統(tǒng)集成示意圖,53,,,,,,603所和西飛公司CIMS系統(tǒng),應用,603所三維設計和虛擬裝配，西飛加工制造,54,企業(yè)信息化的應用： 初級階段CAX管理信息化生產加工信息化與自動化深入應用PDM/PLM信息集成虛擬制造并行工程敏捷供需鏈與電子商務C

19、PC網絡化制造,56,,,,,,土地,勞動力,資本,知識,財富來源,組織類型,封建制,所有權,嚴格等級,知識型網絡組織,農業(yè)經濟,早期工業(yè)經濟,后工業(yè)經濟,知識經濟,經濟形態(tài),局域網,廣域網,Internet,網絡技術,信息集成,過程集成,企業(yè)集成,,數(shù)據(jù),信息,知識,,傳統(tǒng)企業(yè),計算機應用企業(yè),計算機集成企業(yè),數(shù)字化企業(yè),集成技術,處理對象,企業(yè)形態(tài),,時間,,企業(yè)的進化過程,CopyRight © 2000-

20、2001 CIMS ERC,57,提高企業(yè)競爭力是企業(yè)一切工作的最終目標，也是制造業(yè)信息化的唯一目標,59,復雜問題求解——多層面的綜合集成及綜合管(理)控(制)基本框架：管理層面 宏觀層面 方法論層面 技術的宏觀層面 實現(xiàn)技術層面 微觀層面 數(shù)學等理論工具層面 微觀層面,管理先進的管理理念，如集成制造；（推式）計劃的生產組織；精良生產與“拉式”生產組織；經

21、營過程重組；協(xié)作生產的組織模式國內國外都有先進的管理理念,60,方法論企業(yè)建模：如功能模型、信息模型、決策模型、組織模型、資源模型、動態(tài)模型等等。,體系結構的概念（系統(tǒng)結構）；開放系統(tǒng)的概念→標準化；企業(yè)建模的方法論。方法論不在數(shù)學層次解決問題，但重要的在于將問題納入一個正確的方向。多數(shù)情況下，方法論主要還在定性階段。,61,實現(xiàn)技術解決如何建立一個現(xiàn)代化的制造企業(yè)?！艾F(xiàn)代”: 數(shù)字化、網絡化、虛擬化、智能化、綠色化

22、與集成化?！傲笔恰艾F(xiàn)代”的主要技術特征，柔性的、協(xié)同的、敏捷的。產品設計信息化企業(yè)管理信息化加工制造信息化與自動化 網絡化(網絡化制造、敏捷供需鏈、電子商務）信息集成,62,數(shù)學等理論工具解決系統(tǒng)的優(yōu)化問題，這也是管理/控制的目的，例子： 生產線的調度優(yōu)化理論 可重入流生產線的調度優(yōu)化問題 推/拉結合的生產計劃與調度 并行產品開發(fā)過程的調度優(yōu)化問題 供需鏈管理中的優(yōu)化問題 工

23、作流建模與管理,63,64,企業(yè)綜合信息化，不是統(tǒng)一的模式,,,,65,復雜問題的求解方法：綜合集成與綜合管/控宏觀與微觀結合定量與定性結合現(xiàn)代管理與信息技術結合數(shù)學工具與人工智能結合,66,如何操作：,,企業(yè)診斷：企業(yè)經營、生產中的瓶頸，需求分析 對我國多數(shù)企業(yè)，新產品開發(fā)能力弱，管理粗放是主要問題。企業(yè)的瓶頸分析是跟企業(yè)信息化的效益緊密相聯(lián)系的。,指導思想：效益驅動、總體規(guī)劃、分步實施、

24、重點突破,企業(yè)經營過程的重組：簡化、合理化、優(yōu)化 （與企業(yè)的體制、運行機制、機構改革相結合）,67,3，信息技術支持和促進企業(yè)創(chuàng)新1）信息化的內涵、人的潛能與創(chuàng)新,2000年“全球信息社會沖繩憲章”明確提出（G-8: “Okinawa Charter on Global Information Society”）信息技術是影響21世紀發(fā)展的最強勁的驅動力量信息化---由信息技術驅動的經濟和社會的變革信息化的本質是利用信

25、息技術幫助社會個人和群體有效利用知識和新思想，從而能建成充分發(fā)揮人的潛力，實現(xiàn)其抱負的信息社會。,68,2003年 信息社會全球峰會（WSIS）”原則宣言（ Declaration of Principles）”一個以人為本的、包容性和以發(fā)展為目的的、人人可以創(chuàng)造、獲取、使用和分享信息和知識，使個體和各國人民均能充分發(fā)揮自己的潛力，促進其實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展并改善其生活質量的社會,69,“信息化是由信息技術驅動的社會經濟變革,其本質是在信息

26、網絡環(huán)境下有效利用信息和知識,充分發(fā)揮人的潛能,促進經濟增長和社會發(fā)展模式的根本改變”。----《中國信息化發(fā)展戰(zhàn)略預研究報告》（國家信息化專家咨詢委員會與世界銀行合作研究）信息化是由信息技術驅動的，是一個技術主導型的變革過程；信息網絡環(huán)境建設及加強在網絡上信息和知識的有效利用是信息化的主要手段； 對信息化的需求主要表現(xiàn)在要充分發(fā)揮人的潛能，促進經濟增長和社會發(fā)展模式的改變，這也是信息化的綜合目標；,70,互聯(lián)網帶來的變化,2）

27、網絡引發(fā)的新概念、企業(yè)發(fā)展新模式,71,由網絡引發(fā)的企業(yè)發(fā)展的各種新模式,,,因特網的發(fā)展對市場和企業(yè)運作模式的影響,72,3）產品設計開發(fā)過程的創(chuàng)新：信息技術幫助深入了解機理,案例：山西經緯紡機廠,73,案例：徐州工程機械集團（裝載機、混凝土攤鋪機）技術：信息集成、虛擬裝配、智能技術裝載機廠新產品開發(fā)從每年3—4個增加到6—8個；裝載機、瀝青混凝土攤鋪機、瀝青混凝土攪拌站3個產品改造；機器人化裝載機形成系列，達到國際同類產品9

28、0年代后期水平；試產當年銷售332臺，出口到美國、南非、沙特、土耳其等國家，銷售額達1.1億元；以機器人技術帶動產品的升級換代，使傳統(tǒng)工程機械產品在短期內增強了國際競爭力。,4）提高產品技術含量：信息技術支持 “獨占性”技術產品,74,徐工機器人化裝載機系列產品,75,機器人化攤鋪機,76,5）信息技術營造發(fā)揮人的創(chuàng)新潛能的環(huán)境：從瑣碎事務中解脫出來,工程數(shù)據(jù)庫與變型設計辦公自動化、輔助決策產品（工藝）數(shù)據(jù)管理PDM……,77

29、,PDM —— 支持產品生命周期管理,配置管理,79,邯鋼:“模擬市場核算，實行成本否決”斯達:“基于旬成本核算的動態(tài)成本控制的生產管理模式”對成本的兩級控制：生產線、成本控制點　兩級制約：采購制約、領料制約使成本控制由事后→超前靜態(tài)→動態(tài)定性→定量用計算機軟件、網絡支持，實現(xiàn)了這種管理模式,6）信息技術把管理理念的創(chuàng)新變成科學的現(xiàn)代化管理,80,4,走出誤區(qū)，減少風險，實現(xiàn)快速、持續(xù)發(fā)展對“必然

30、選擇”、“帶動”和“促進”三個關鍵詞認識不足片面理解制造業(yè)信息化的內涵把企業(yè)信息化看成一種固定的模式把信息化看成一個單純的技術問題，是某種新技術的應用把推進信息化與管理現(xiàn)代化分隔開來不重視過程重組、基礎數(shù)據(jù)及人員培訓的重要性,當前認識上的不足與“誤區(qū)”,81,“五要”：① 針對我們制造業(yè)的瓶頸的創(chuàng)新，而不是簡單的照搬外國的做法。,如何快速、持續(xù)？觀念和方法,② 系統(tǒng)觀點：“綜合治理”和“系統(tǒng)發(fā)展模式” 制造業(yè)的競爭

31、力問題是個綜合性問題，即系統(tǒng)問題。各種有效的辦法一起上，不是分散的各行其是。“系統(tǒng)發(fā)展模式”的成功例子。,,競爭優(yōu)勢,,創(chuàng)新能力,時間,,,,,,產品和服務,產品開發(fā)能力和制造過程,體制機制,價值觀和企業(yè)文化,經營理念,③ 從管理入手，從政策入手，當前對多數(shù)企業(yè)是普遍有效的，省錢的,83,④加強信息、工藝和管理（集成也是管理）“加強產品開發(fā)環(huán)節(jié)，強調管理。當前多數(shù)企業(yè)車間層適度自動化（提倡數(shù)控等，但并不提倡FMS及自動

32、化程度很高的生產線）”提倡：CAD/CAM、PDM、CE、VM; MRPⅡ、ERP、BPR、AM。,84,科技界要從國民經濟、國家安全的急需去尋找思路，科技界也需要克服計劃經濟的影響。從技術到技術，解決不好我國制造業(yè)的生存和發(fā)展問題。領導部門和企業(yè)界也要擺脫計劃經濟模式的影響，要從現(xiàn)代化管理和高技術中尋找企業(yè)生存發(fā)展的道路。,⑤ 要轉變觀念,85,“四不要”：① 不問市場，單純提高裝備及工藝能力，花巨資引進，導致技改“早改早死，

33、晚改晚死，不改等死”——傳統(tǒng)的技改觀念造成的對技術進步的誤解。② “小而全”、“大而全”的生產模式，“肥水不流外人田”。③ 只依靠基于 “廉價勞動力和批量生產”的價格戰(zhàn)。而不是依靠產品開發(fā)及科技進步。④ 制造學科中部分存在的與經濟建設脫節(jié)，狹隘的門戶觀念以及保守性，妨礙了學科和技術的滲透、集成。,86,5. 結論：,正確理解“以信息化帶動工業(yè)化”的時代特征和戰(zhàn)略特征和深入理解“以信息化帶動工業(yè)化”的帶動作用，是實施制造業(yè)信息化的最

34、重要基礎，認識到位才能行動到位；正確全面理解制造業(yè)信息化的內涵可以避免片面性；“效益驅動、總體規(guī)劃、分步實施、重點突破”，可以克服科技和經濟 “兩張皮”的狀況；,87,制造業(yè)信息化不只是技術問題，用系統(tǒng)觀點特別是復雜系統(tǒng)的方法論做指導，整合管理創(chuàng)新、技術創(chuàng)新、知識創(chuàng)新，確保制造業(yè)信息化實施成功；需求分析、技術方案、效益預測是企業(yè)實施信息化工程貫穿始終的要點，在企業(yè)各種約束條件下不斷交互深入；說到底還是轉變觀念問題，對企業(yè)家、技術