【前言】

第四部分介绍了国内AMI各类用户对于实施数字化制造的需求分析，以及企业实施数字化制造的案例分析。

【国内汽车制造企业实施数字化制造的需求和期望】

调查显示，国内汽车制造企业都在主动地完善和发展制造信息系统以提高企业竞争力，但是，还没有一家公司对制造过程中的信息管理和信息利用现状感到满意，公司上下都觉得在许多方面仍有待改善和提高，这成为他们关注数字化制造的源动力。由于职位的不同，不同角色的用户对实施数字化制造的期望存在一定的差异。

此外，不同类型的汽车制造企业由于产品的特点和自身的状况不同，对数字化制造关注的重点也不完全相同，一般而言，最关注能满足它们迫切需求的功能模块。比如：

1、合资整车企业 (轿车厂)——这类企业对产品的质量比较有信心，但是它们生产的成本通常较高，新产品上市速度较国外特别是日本企业慢，并且缺乏自主设计和规划的能力，它们非常希望通过实施数字化制造，既降低成本，又能增强企业在产品设计和规划方面的能力，从而能参与更多更关键的产品设计(母公司全球化设计的一部分)，并实现自主规划，因此它们对于车身规划设计、总装规划设计、工厂布局和优化等模块非常感兴趣。

2、自主品牌整车企业(轿车厂、微型车厂、商务车厂等)——普遍具有自主的产品设计和工艺规划的能力，但主要凭经验完成工艺设计，并请一些资深的工艺员进行审核把关，缺乏装配模拟、焊接模拟等虚拟分析验证的手段；生产线的自动化程度比较低，车间管理比较落后。这类企业除了关注焊接、总装等工艺规划模块外，对生产管理模块也有很强的需求。

3、汽车零部件供应商——国内汽车零部件供应商承受的压力越来越大：a) 整车厂不断施压，要求降价；b) 随着行业朝“准时制生产”发展，企业需要在多处修建新的工厂；c)市场产能过剩，竞争加剧；d) 整车厂加快推出新的车型，并要求供应商在规定的时间点把指定零部件提供到指定地点，整车厂既会尽量压缩需求计划下达的提前期，又规定延迟交货要交纳罚款，这样一来，供应商如果不能及时准确地了解整车厂的生产状况和需求，生产过程将十分被动。零部件供应商对数字化制造的需求体现为：a) 需要一套完整的解决方案，支持工艺规划、工厂布局、仿真分析和质量保证，并覆盖从生产立项、方案选择、产品和工艺设计到投产和生产的整个生命周期；b) 和整车厂一起实施供应商管理模块，在全球范围内提高整车厂和供应商之间的协同效率，从而更有效地匹配车型要求和供应商能力；c) 通过知识重用提高生产响应速度，更好地满足客户需求；d) 实现异地工厂之间的协同。

调查发现，国内汽车制造企业觉得通过实施数字化制造能给企业带来的价值包括：(1)提高生产规划效率，降低工艺计划以及一般性的产品开发成本；(2) 在开始生产之前，通过模拟制造过程，确定制造的可行性；(3) 通过缩短工艺规划时间和从试制到量产的时间，加快新产品投放市场的速度；(4) 将产品设计和制造规划联系起来，针对制造的可行性改进设计；(5) 从工艺角度去验证与改进产品设计，提高产品质量；(6) 使用数字化仿真和生产线模拟，减少样车数量；(7) 改善企业内部各职能部门以及企业与供应商之间的协作。

【数字化制造解决方案选型的考虑因素】

在进行数字化制造解决方案的选型时，除了价格外，汽车制造企业一般会考虑如下因素：1、方案的先进性——是否有汽车行业的一些成功案例可供展示；2、方案的完整性——是否涵盖汽车的所有工艺以及工厂规划、质量、供应商等模块；3、方案的开放集成性——是否可以与不同类型的 CAD、PDM、ERP 实现集成。

【国内汽车制造企业实施数字化制造的成效】

近些年来，国内汽车制造企业都增加了在数字化制造技术和软件方面的投资并收获了一定的成效，下面列举了几个案例：案例1：国内某合资轿车企业在2003 年引入了“数字化工厂”软件(数字化制造解决方案的前身)，该软件包括总装、车身、油漆和发动机等模块。考虑到数字化制造的复杂性和对人员素质的高要求，公司采取了探索渐进式的实施策略，首先开展了针对白车身工艺的模拟项目，即通过模拟现有的车身生产线来进行验证分析，这样既促使工程师能尽快熟悉软件的使用，从而积累经验，也避免了由于使用不当造成的损失；2005 年起，在公司开发的新车型中，开始逐步应用数字化制造软件来做实际的车身生产线规划，现在，数字工艺规划验证方法的使用已经给企业带来了巨大的实际效益。据统计用传统工艺方法，新车型从工艺规划到投产需24 个月，实施项目后生产准备周期为14.4 个月。过去将投入20 个工艺规划人员进行新生产线的工艺规划工作，现在人员减为10 个，减少了30%的人工工时；减少5%的重复工作量和提高50%的规划效率与精度，减少工艺规划时间22%。提高35%的生产线生产能力，提高70%的资源利用率，减少20%的工程更改，总体上可节约20%的项目总投资。数字化总装项目已完成1/3 工作量，对某车型的仪表和底盘的生产线仿真验证，减少机械手和底盘小车等工装夹具零件的原型设计有数百种。预计项目完成后，将提高生产能力20%-30%，减少工程更改10%-20%，减少物理样机投资20%，资源可重复利用率10%，此外，还可减少车身焊接过程中的漏焊点和缺陷点，从而提高产品质量。案例2：国内某自主品牌轿车企业于2002 年起实施了UGS 公司的PLM 系统TeamcenterEngineering，从此产品的设计和生产环节被有机地整合起来。PLM 系统管理了三维建模后的数字样机和设计BOM 数据，CAE 的部门可以直接对数字模型进行仿真分析，从数字化建模到虚拟的整车装配，无论装配多复杂，潜在的问题都能够及时发现，数字样机几经修改、调试之后再生产物理样机。这样，物理样机数量大大减少，产品开发速度得到了显著提高。现在，公司注意到了规划部门使用的CAPP 系统无法有效的管理工艺BOM 数据，并且不具备对三维数字模型进行工艺仿真验证的功能，因此公司正着手引入更多的数字化制造模块，以此推动PLM 解决方案的深入应用。案例3：国内某自主品牌商务车企业于2005 年开始实施数字化制造中的MES 模块，车间信息的收集和传递流程得到了很大改善。实施MES 之前，生产指令基本靠手工发布，关键件装配信息仅凭操作工人经验，生产现场的数据采集依靠ERP 的HMI 完成，操作不方便，各车间按照不同的标识管理在制品，生产数据不能实时反应到系统中，各车间在制品分开管理，管理部门无法全局控制，物料配送清单完全手工生成，工作量大；实施MES 后，实现了生产现场的信息发布和车型配置清单以指导生产，实现了生产现场的实时制造数据采集，实现了对装配全过程的监控和管理，实现了物料配送功能，辅助生产指令的执行，实现了MES 与计划管理层和过程监控层的集成。

【国内汽车制造企业实施数字化制造的困难】

总体来说，数字化制造技术特别是完整的数字化制造解决方案在国内汽车制造企业的应用还刚刚起步，除了少数领先的公司以外，大量的汽车制造商尤其是零配件厂商对数字化制造仍然持怀疑和观望态度。调查发现，先行实施数字化制造的企业在应用过程中确实遇到了一些困难和挑战，具体体现为：1、缺乏耐心——汽车制造企业在进行信息化投资时，过于比较注重短期回报率，但数字化制造的成功实施需要一个较长的过程，这其中包括软件学习和积累使用经验的阶段，中间可能遇到很多挫折，比如难于上手、使用不习惯等等，试用两三年后才开始发挥作用是正常的情况。2、比较薄弱的IT 基础条件阻碍了数字化制造的深入应用——三维CAD 应用是实施工艺规划和工厂规划模块的重要前提，PDM 应用则是实施制造信息管理的基础。3、企业高层对“数字化制造”的重视不够——有些企业在购买了数字化制造解决方案后，没有投入专人从事软件的学习和试用工作，致使软件无法深入开展应用。4、惧怕业务流程重组——实施数字化制造中的一些模块，比如MES、供应商管理等，不可避免的会导致组织机构的调整和业务流程的重组，此外，由于制造信息的共享也引发了安全访问的问题，企业需要以积极的行动来应对这些变化。

【对国内汽车制造企业实施数字化制造的建议】

在国内的汽车制造企业实施数字化制造的过程中，下面的一些经验教训是值得借鉴或警示的：1、选择有经验的软件提供商和被业界证明可靠的解决方案——实施“数字化制造”将改变企业现有的产品工艺规划和制造过程，“解决方案本身的技术水平”和“提供商的实施经验”两者不可或缺，谁都不希望自己成为一个不成熟解决方案的试验品，因此选择那些被国外汽车制造企业所广泛证明的高品质解决方案是至关重要的。2、采取先点后面、循序渐进的实施策略，不要一下铺得太大——以实施UGS 公司的Tecnomatix 方案为例，其中的发动机工艺规划、装配规划和仿真、焊接机器人规划等应用工具是相对独立的点方案，它们的特点是涉及的部门和人员少、实施周期较短、收效快。因此可以先从这些点方案应用入手，然后逐步引入规划数据和生产数据的管理模块，最后再实现与设计信息系统的集成，从而形成一套完整的PLM 体系。3、制造企业不要立足于完全自主开发数字化制造软件——企业专门成立开发队伍，自主开发软件，这种方式开发的软件优点是比较实用，但缺点是软件质量难以保证，并且人员流动性较大，后续服务难以保证。如果由外包即软件企业来为制造业企业服务，或者由企业的IT 人员与软件公司协作，负责软件的实施和工程监理工作，则会使这些问题迎刃而解。4、不要盲目少花钱，多办事——数字化制造需要制造企业充分考虑性能(包括服务)价格比，不能只考虑价格。要想实施好一个软件，需要相当长的周期，投入成本也会比较高。因此，如果企业盲目希望少花钱，又希望实现制造数字化，很难达到满意的实施效果。5、密切联系企业实际，因地制宜——每个企业都有自己的特殊情况，其它公司特别是国外公司的成功经验一般不能简单地全盘照搬过来，比如国内某微型车生产企业，车间自动化程度比较低，很少采用机器人，另外，该产品对性能要求也不是太严格，因此，对这类企业来说，目前实施虚拟规划、验证以及质量规划的需求并不强烈，而实施MES 和供应商管理模块则是它们的当务之急。6、重视实施人员的培养——数字化制造的实施是一个高技术含量的工作，除了领导的重视以外，企业还需要成立一个高素质的实施团队，其成员包括规划部门、生产部门和信息部门的工程师，在这个团队熟练掌握软件的使用以后，再逐步推广到其它的工作人员。7、在PLM体系框架的指引下开展实施工作— — 数字化制造是PLM策略的核心组成部分。虽然数字化制造的应用可以从点方案开始，但面向PLM 的制造信息管理和集成应用毕竟是终极目标，因此在投资数字化制造应用软件之前，必须考虑未来PLM 远景目标这一因素，否则将来的系统集成工作会比较艰巨。

【总结】

提升制造过程的信息化水平是增强企业竞争力的关键手段，从三维CAD、到PDM/CAPP、再到虚拟制造、一直到现在引人关注的数字化制造，信息技术的应用领域正从产品生命周期的上游即设计阶段向下游即工艺规划和生产阶段延伸。数字化制造的目标就是从制造的现实出发，对制造准备和制造过程中产生的数据进行数字化描述和处理，在制造系统中进行存储和交换后直接应用于工艺的辅助设计和对生产过程的管理与控制，并进一步形成相关知识，使制造系统的“智能”得到提高。汽车制造行业一直是国内先进制造技术应用的聚集地，这些企业有较好的制造设备条件和IT 应用基础，它们率先实施数字化制造既是大势所趋，也是形势所迫。值得欣喜的是，国内越来越多的汽车制造企业开始关注数字化制造，一些领先企业正在尝试实施数字化制造，同时，学术界、IT 咨询公司和软件公司对数字化制造的热情也在逐渐高涨，这对数字化制造的应用无疑将起到很好的推动作用。当然，在实施数字化制造过程中遇到的一些困难和挑战也不能回避。实施数字化制造是一项复杂的系统工程，投资巨大，如果采用的技术手段和实施方法不合适，还会存在着一定的风险。因此，我们既需要借鉴国外的成功经验，也要注意到国内汽车制造公司和国外公司在管理、技术积累、IT 应用等方面的差距，必须采取一种适合于中国国情的实施模式。