三、江南机器集团公司4CP工程信息集成系统建设案例
    江南机器集团公司始建于1952年，为国家重点保军企业之一，承担着系列军品的科研、试制和生产任务，设计、工艺、制造的上下游间形成了信息流的完整链接关系，是一个典型的离散制造企业。
    从2000年开始，从科研局域网建设开始，公司逐步工开展企业信息化建设，并于2003年4月正式启动了4CP信息集成系统一期工程建设（软件总投入150万元），通过在实践过程中的不断完善与发展，于2004年11月通过了湖南省信息化专家组的项目验收。2005年又获得了国家有关部门1700万元信息化建设投入，进行基于协同工作的工艺信息集成系统试点工程建设。经过多年的风雨历程，我们在建设过程中边摸索、边应用、边总结，走出了一条适合企业自身的信息化建设道路，为企业的长远发展打下良好的基础。回顾一下项目的建设历程，总结经验，对其他企业也许可以起到借鉴作用：
    3.1 着眼公司的长远发展，制订信息化建设的总体思路、建设原则
    在项目起步时，我们认为，企业信息化是多个信息系统的大集成，必须站在全局的、总体的角度，防止信息孤岛的出现，实现信息的有效集成；为满足公司长远的发展需要，各个软件要尽量架构在统一的基础平台之上，使信息系统具有良好的集成性和扩展性，既能满足当前的实际需要，又能使系统得到长远的发展。
    为此，我们根据企业实际情况制订了公司的信息化规划总体思路和建设的基本原则，即“统筹规划，分步实施；理念先导，规避风险；需求牵引，效益优先；先易后难，循序渐进”。并决定先从工程信息集成系统建设着手，再向生产经营信息化建设扩展与深化。
    3.2 搭建网络硬件平台和软件安全环境，组建多学科的企业信息化实施队伍，为工程信息集成系统建设提供条件保障
    稳定的网络环境是4CP信息系统正常运行的基础， 4CP项目组与公司相关部门相互配合，完成了科研局域网络的硬件建设，为实施工程信息集成系统提供了基本的运行环境。
    由于科技部门是核心保密部门，因此在建设前期，公司先后投资近XX万元，对网络进行软件防护，同时建立和完善了各项信息安全管理制度，并采取多种物理手段，建立了一个完备的信息安全防护体系，使公司顺利通过省市保密局信息安全保密方案评审，成为湖南省第一家通过涉密局域网方案评审的军工企业。
    工程信息集成系统建设涉及多学科、多专业，对企业实施人员的要求很高，为此，科研部门成立了专门的业务科室——IT室，全面负责4CP工程信息集成系统建设的需求调研、系统分析、软件选型、实施维护、推广培训、二次开发等工作，其成员分别由有工程背景，熟悉企业工作流程的管理人员、计算机硬件、网络、数据库、软件编程的各类专业人才组成。并在正式实施4CP时，针对不同的应用系统，分别成立了由产品设计室、工艺设计室、标准化室、IT室等科室业务骨干或室主任组成的项目组。
    3.3 通过扎实的需求调研，确立正确的选型思路，实现系统的整体优化
    由于信息化建设在江南机器集团公司没有先例，也就没有经验可循。因此，项目组在一年多的时间里，通过在企业内部进行了深入的需求调研，理清了企业的实际需求，并组织了solidedge、UG、I-DEAS、solidework、CAXA等国内外知名软件进行演示、培训和试用，在了解国内外软件系统功能、发展状况和功能特点的同时，组织项目组到信息化应用成功的企业进行实地调研，学习成功经验，汲取失败教训，最后，在综合考虑公司目前实际和未来发展的前提下，确立了如下选型思路：
    选型重实际、系统重集成；
    中端来普及，高端求深入；
    搭配要合理，平台重统一。
    由于工程信息集成系统投入资金较大，公司及科技部领导格外重视，将4CP工程信息集成系统的建设作为科研项目来对待。项目组结合企业实际，对供应商的技术方案进行了认真综合评估，并通过招标程序将4CP的软件投资从原计划的360万，降低至150万，最终确定了国外先进的基础设计平台（solidedge+UG）与国内先进的信息集成系统（开目CAPP/BOM/PDM）相结合的方案。选择该方案,我们有如下思考：
    3.3.1 三维CAD子系统
    三维CAD是离散型企业实现优化设计与数字化制造的基础，而国内三维设计软件对某些复杂产品三维建模还存在一定问题，因此项目组决定选用成熟先进的国外软件。通过对现有的中端软件solidedge、solidework、INVENTOR，以及高端的UG、CATIA、PRO/E等软件进行了认真的对比和试用，得出如下结论：
    中端软件普遍易学易用，便于推广，能够满足设计过程中90%以上的三维建模要求，但剩下的10%只能通过高端软件来解决，而高端软件功能强大，但功能复杂，学习和应用起来有一定困难，特别是本企业当时正处于新老交替的时期，45岁以上的老同志占1/3以上，同时科研和生产技术管理任务繁重，技术人员不可能有大量时间用来学习新的设计软件。
    基于企业自身的特点，项目组在三维设计软件采购的数量进行了合理搭配，其中，SolidEdge20套，UG的CAD/CAM模块各四套。由于三维CAD是CAE/CAM的数据源头，通过易学易用的中端软件solidedge实现三维设计的普及，可积累大量三维基础数据，并直接通过UG/CAM进行数控加工，加快新产品的试制进度；同时UG/Solidedge属同一家公司产品，数据可以互操作，对于应用中的深层次问题，可通过扩展UG高端模块解决，实现了中端向高端的无缝扩展。由于与上游设计所平台一致，信息无缝集成，便于将来实现远程异地协同工作，系统整体性价比高，扩展性好，既能解决当前的问题，又能满足未来的发展，风险小，成功率高。
    3.3.2 CAE子系统
    在产品的研发、生产过程中，多学科、多侧面地通过引入CAE技术，变以往的经验设计为科学设计、变实测手段为仿真手段、变传统分析技术为现代的计算机仿真分析技术，能有效地提高产品质量、降低产品成本、缩短产品研制周期、增强产品可靠性。因此，CAE技术是企业研发核心能力的重要组成部分。
    由于本公司军品科研既有一般通用机械领域内的分析，又有军工领域的专业分析；同时，CAE软件本身功能强大，系统复杂，对使用人员素质要求很高。为此，项目组制定了“由易到难，重点突破，立足集成，深化应用”的发展策略。
    第一步：先上马功能相对简单的Edge/Designstar，利用工程师级CAE软件易学易用的特点，先解决科研中常见的基础分析如刚度，强度计算等，积累经验，培养骨干，为大型专业CAE软件打下基础。
    第二步：在前期的成果上，针对军工行业的专业分析软件进行技术验证和招标，使CAE应用向更深层次和更宽广度扩展。
    由于Designstar与三维设计平台无缝集成，solidedge/UG中的数据可直接读入CAE中，可防止因数据丢失导致的分析错误，分析结果也可以直接对三维设计模型进行改变，极大提高效率；而分析软件与三维设计软件的无缝集成也为PDM的集成化管理提供了便利，因此我们采用了Designstar作为CAE的起点。
    3.3.3 CAPP子系统
    工艺贯穿了产品从设计开始到最终产品总装完成的全部程，是连接产品设计与产品制造的桥梁，工艺信息中既包含了零件名称、代号、材料、机加设备等BOM信息，又包含了加工方法等过程控制信息，是下游生产计划、物资供应，成本核算的数据源头，对新产品制造过程中的物资供应、生产计划与管理、质量管理等生产活动起着指导作用。对工艺信息的有效利用，对于企业全面信息化起着至关重要的作用。
    由于企业间的生产特点不同，生产条件不同，工艺特点和要求也不尽相同，因此企业的工艺设计个性化要求非常强，设计模式和设计表格都各不相同，必须进行大量的定制开发工作，可以说没有一个一模一样的CAPP系统。国外一般不提供CAPP，即使有也不能根据企业实际需求进行快速的定制开发，因此我们选择了系统成熟，国内市场占有率第一的开目CAPP系统。该系统最大的特点就是有强大的开发和实施队伍，技术支持到位，同时支持企业自行根据报表汇总的方式、表格格式和生成过程进行配置。
    3.3.4 PDM集成系统
    PDM是整个4CP系统进行信息集成与过程集成的关键与核心，并且所有数据均集中在PDM的管理和控制之下，因此对信息的安全与保密起着关键作用。
    PDM同CAPP相比，涉及面更广，系统更为复杂，需要定制开发之处更多，开发以及对客户需求的反应速度对于整个系统实施的进度和成败起着十分关键的作用。国外PDM系统成熟，功能强大，理念先进，但在一定程度上存在着对企业实际中的合理需求定制能力弱，开发不及时等弱点，同时过于强调企业适应软件，而不是软件作适当开发改进，对于人员素质相对较弱，信息化基础相对较差的国营企业水土不服的可能性较大。
    同时，在开发定制的过程中，软件集成商必须在不同程度上接触企业的机密数据，才能有效地了解数据格式、工作流程，顺利完成测试和系统调试。由于我厂以军品为主，承担着大量军工科研与生产任务，选用国外PDM进行系统实施和数据管理存在着严重的泄密风险与隐患。
    在软件选型的过程中，我们感到应当一切从实际出发，把先进的信息技术与本企业的自身特点相结合；将国外先进的CAD/CAE/CAM基础平台与国内优秀的PDM平台相结合，力图实现适用性与先进性的统一。
    通过对国内外PDM的调研分析，我们了解到：开目PDM经历了近十年的市场考验，软件日趋成熟，积累了较为丰富的实施经验，同时有一支强大的开发和实施队伍，能根据企业合理需求迅速进行相应定制开发，在学习和借鉴国外先进PDM技术的同时，融入了中国特色，与国外先进行的三维CAD/CAE/CAM平台软件有着较深集成能力，在企业内部的信息集成上，开目的产品和工艺BOM及其与下游部门的信息集成做得比较好，比较适合象本企业这种保密性要求高，信息化起步较晚的国内企业。
    通过以上的技术解决方案，我们力图做到既满足了企业当前的实际需求，又能满足企业长远发展的需要；既吸收了国外CAD/CAE/CAM基础平台功能强大，系统成熟，运行稳定的长处，又发挥了国内PDM集成系统安全和保密性好，实施门槛低，开发定制能力强，对企业适应性好、风险较小、成功较率高的优势，具有平台先进、扩展性好、性价比高、保密性强等优点，形成了一条适合自身信息化建设与发展的道路。
    3.4 做好项目实施过程中的本地化定制和二次开发工作
    由于商业应用软件一般考虑得多的是企业应用的共性问题，对企业的特性问题不可能投入很大的开发力量进行定制开发，而恰恰是这些问题在很大程度上影响企业的应用效果和实施进度。
    为使工程信息集成系统应用完全符合我公司研发实际需求，4CP项目组担负起了对各个应用软件进行个性化定制的工作，并结合企业实际建立了信息系统应用规范和技术标准；同时，为在PDM环境下无缝集成各个应用软件，实现信息流在应用软件之间的有序流动，与软件供应商联合进行技术攻关，主要工作如下：
    3.4.1 针对CAPP系统进行定制开发
    CAPP技术已比较成熟，但由于每个企业的工艺设计个性化非常强，设计模式和设计表格都各不相同，如果完全依赖于软件公司进行CAPP的定制开发，一方面周期长，一方面影响企业正常的科研与生产，为此4CP项目组在充分吸收消化合作方技术精华的基础上，自行承担了CAPP系统的定制开发任务。
    4CP项目组首先进行扎实的需求调研，整理并规范了我公司现有的工艺技术文件、工艺卡片，按照公司实际应用要求，定制了各类工艺规程和卡片。同时，组织力量将公司的机床设备、工艺装备、工序名称等企业特有信息输入到CAPP提供的企业资源管理器中。通过信息扩充，工艺设计人员在进行工艺设计时，只需要轻点鼠标，就能在企业资源管理器中随时调用机床参数、切削用量、夹具符号等数据进行自动填写，避免了手工填写的不便，省却了查找资料的时间，极大地提高了设计效率。
    3.4.2 针对三维CAD的定制开发和标准化
    Solidedge/UG许多功能先进而成熟，但毕竟是国外软件，不能直接写入零部件的设计信息如设计者、材料信息、质量、图样号、所属装配号、产品型号等，成为与国产PDM系统之间信息集成的技术瓶颈，而且设计人员使用也不方便。
    为此，项目组与EDS上海公司一起，联合开发了solidedge文件属性填写器，并对通过调用零件的质量计算模块将质量自动填写到文件属性中，极大地方便了设计人员规范化地填写文件工程信息；同时，通过此接口提供的信息，实现了PDM与solidedge信息的双向互动，即实现PDM正确提取solidege文件属性，并能自动将设计信息写入solidedge文件中。
    solidedge软件是一个通用平台，在进行本地化开发和定制以前，还不能出合符国标的二维图，造成三维CAD应用推广上的困难。为此，4CP项目组充分挖掘软件的潜在功能，定制了solidedge设计、工装共15种二维工程图模板，通过反复调试，实现了零部件设计信息从三维模型文件中自动填写到二维工程图的标题栏和明细栏中，解决了国外三维软件直接出二维图时的国标化问题，满足了公司实际应用的需要。
    3.4.3 针对PDM的定制开发和标准化；
    PDM系统作为4CP集成系统的核心部分，一方面要满足系统对4C等应用软件的无缝集成和有效管理；一方面要能够通过BOM自动汇总产品相关的各种数据，为生产计划、物资部门提供源头信息；同时作为一个通用的管理平台，必须确保企业的复杂的产品研发流程和更改流程能正确地在PDM系统下实现；实施存在着一定的难度。因此，PDM建设存在着“试用验证—发现问题—改进完善—再次使用—再次完善”客观规律，这个过程，实际上是根据企业实际情况，进行不断定制和开发，不断修订和改进的渐进过程。
    项目组与软件公司实施人员一起，经常向应用人员了解和收集情况，并多次召开专题会议讨论解决办法。在深入了解科研实际的基础上，量身定制了各种汇总表格；在PDM正式实施前，4CP项目组与产品研发、工艺、科研管理方面的信息化骨干组成专家组，进行了实施前的整体功能验证和难点攻关工作。同时，项目组及时总结和收集应用中的问题，形成4CP应用操作规范。目前，PDM系统能够很好地管理产品各个阶段的文档，并能为设计、工艺、生产、计划、物资等部门提供准确快速的源头信息。
    3.5 建设成效
    通过4CP工程信息集成系统项目的实施，4CP系统已投入使用，江南机器集团公司的设计水平和设计手段都有了质的飞跃，并积累了较为丰富的信息化建设经验，培养了一批专业的信息化人才，其具体成效如下：
    3.5.1 产品设计手段发生了本质性的飞跃
    在未使用4CP系统前，设计人员采用autocad出二维工程图，无法进行转动惯量、质量等的计算，设计错误只能在加工、试验才能发现，浪费了不少试验费用和时间。
    实现4CP项目后，设计人员通过三维建模进行产品设计，并直接生成产品的二维图纸，同时产品代号、名称、材料等标题栏信息能够自动填写；设计变更，信息变化后，标题栏内信息也自动发生相应变化，效率大为提高。
    零件完成后，即可进行部件的三维装配，进行干涉检查、质量质心计算等校核计算工作，并可直接生成三维装配图，明细栏中的名称、代号、备注信息自动生成，一旦设计发生更改，三维装配体和二维装配图均可通过更新发生相应变化，设计效率得到极大提高，同时设计变更产生错误的可能性降低90%；
    完成产品和大部件设计后，设计人员可以通过PDM的BOM展开功能，按该产品（或大部件）下所有零部件的装配关系生成产品结构树，同时电子图档自动存入树节点的相应文件柜；入库的同时，PDM会自动将三维零部件中名称、代号、材料等信息读入相应的节点属性，在进行产品汇总时，相关表格中的信息几乎全部自动生成。一旦设计发生变更，只要重新汇总一次，产品明细表中的信息也会自动更新。
    设计上游的信息只要输入一次，以后凡是需要再次填写该信息的地方都不需要重新输入，下游对上游的信息进行了充分利用；同时，上游环节发生设计变更后，下游环节也能正确更新，变更错误的概率可以降低90%，产品设计实现了深层次的信息集成。这样，对于任何一本产品图纸，只要使用以4CP工具并严格执行相应的应用规范，从第一页封面直至最后的总装图，每页所有涉及产品信息填写的地方几乎都实现了自动化。
    3.5.2 工艺设计手段发生革命性变化
    产品设计完成PDM入库后，工艺人员可以在自己要做的零部件节点新建CAPP工艺文件，节点属性上零件名称、代号、材料等信息自动写入工艺规程的相应位置，实现了产品与工艺的信息集成。
    由于按标准化的要求定制了各种工艺表格，通过CAPP生成的各种工艺文件完全符合标准化要求，提高了工艺标准化水平。
    工艺设计人员在进行工艺设计时，只需要双击鼠标，就能在企业资源管理器中随时调用机床参数、切削用量、夹具符号等数据进行自动填写，避免了手工填写的不便，省却了查找资料的时间；工艺编制效率提高70%以上。
    通过PDM的BOM汇总功能，工艺人员编完一本工艺后，可自动正确提取工艺规程中的各类工艺信息，自动汇总出工艺装置明细表、外购外协明细表、材料明细表等工艺BOM。同时工艺文件发生变化时，汇总表内容也发生相应变化，工艺明细编制效率提高十倍，汇总错误率降低90%以上；全套产品工艺文件的汇总时间从过去的15天到1个月下降到目前的10分钟左右。目前，甚至连工艺文件封面中的主要信息也能自动生成，工艺整体信息集成已实现，工艺人员完成一本复杂工艺的周期已从原来的1个月缩短为2周以内。
    3.5.3 CAE为设计人员优化产品性能提供了分析工具
    实施前，产品性能只能靠设计人员通过实物打靶从中取得实验数据，并通过多年的设计经验改进产品性能；实施后， 设计人员不但在强度、刚度等常见问题中已开始了CAE的应用，同时也解决了一些工程上无法用常规手段计算的难题。
    3.5.4 CAD/CAM为数字化生产创造了条件
    过去，数控车床只能由数控编程人员编程来加工产品，效率低下，对编程人员的技术要求高；实施后，CAM软件能自动生成零件的数控加工代码，特别是对于精度要求高、加工程度复杂的零件尤其有效，从设计到试制的周期大为缩短。
    3.5.5 PDM/BOM搭建先进的协同工作平台，同时为ERP提供了接口
    实施前，所有的产品、工艺设计文件都保存在设计人员自己的单机上，一方面不利于交流；文件没有按照产品树结构进行保存，查找不便；文件保存在自己机器上，一旦数据丢失，没有备份；产品、工艺汇总信息全部要手工汇总；修改后的版本控制很麻烦；产品设计信息不能自动传递到工艺设计部门；在进行产品设计时，所有的签字流程全部需要设计人员找领导手工签字；
    实施后，所有的产品、工艺设计文件、图纸都可入库到对应的产品对象上，非常直观方便；产品、工艺、工时、材料等汇总信息全部由BOM自动生成；所有数据全部保存在服务器上，避免了数据丢失；将CAD、CAPP、CAE、OFFICE等应用程序紧密集成，CAD信息入库到PDM后，自动传递到CAPP，并能通过BOM汇总输出；图档审批流程全部在PDM环境下进行；PDM作为4CP集成系统的核心，通过信息与过程的集成，对科研水平的提升，起到了难以估量的作用。