起重機械是現代工業生產活動中廣泛應用的一種機械設備。近年來，起重機械生產和制造的數量隨著世界經濟的飛速發展而迅速增加，起重機械制造企業和其他制造企業一樣，面臨的商業環境和市場環境發生了根本的變化，具體表現在以下4個方面：

    a.技術進步和高新技術的的應用，信息量急劇增加。近年來，起重機械技術的發展從其結構、控制系統及性能來看經歷了動力變革、傳動變革、控制變革3個階段。高新技術逐漸被應用到起重機設計和制造過程中，同時隨著通信技術和計算機網絡技術的發展，全球化的設計與制造已經成為可能，世界市場變得越來越開放，設計、制造和生產過程中信息量急劇增加。

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

    c.產品生命周期縮短，起重機更新換代加快，人們對起重機交貨期的期望值越來越高。為了順應用戶對產品的多樣化和個性化要求，企業開發新產品的能力要求越來越強，起重機械的研制周期大大縮短。由于新技術的應用，起重機的制造周期和生命周期縮短，加快了起重機更新換代的速度。

    d.生產方式的多樣化。隨著用戶需求的多樣化和個性化以及對產品交貨期的要求，有些企業需要調整生產方式，以適應不同用戶的要求。在我國，以河南新鄉起重機制造企業之間精細化分工、協作作業為代表，起重機制造企業也正逐漸向汽車制造業先進生產方式邁進。

    20世紀80年代后，世界起重運輸機械行業進入現代化發展的新階段，大型起重運輸機械產品更新速度加快，綜合技術水平進一步提高，品種系列更加完善，實現了機電一體化和智能化。國外各種制造起重機的企業在生產中更多地采用優化設計、機械自動化和自動化設備來提高勞動生產率，對世界起重機銷售市場、制造商和用戶都產生了巨大的影響。

    我國起重機械制造行業起步較晚，和國外同行相比，有很大的差別。目前我國起重機械制造業及信息化建設存在的問題主要表現在：總體水平不高，制造技術參差不齊，工藝水平較低；研究開發能力不強，設計手段不完善，中小企業的研發水平更加薄弱，許多產品的核心技術源于國外；一些企業的生產組織落后、管理水平低，專業化協作水平較低，交貨期長；起重機械制造業信息化基礎比較薄弱，信息化應用很少，信息化手段的應用剛剛起步，企業實施ERP非常少。

    信息化程度不高已經嚴重制約了我國起重機械制造企業的發展，影響了我國起重機械制造企業的整體發展水平，提高我國起重機械制造企業特別是中小企業的信息化水平已成為迫切需要解決的問題。

1 提高我國起重機械制造業信息化程度的措施

    現代制造業信息化利用信息技術、計算機技術、網絡技術、通信技術和自動化技術等改善企業的經營、管理、生產的各個環節，對產品的市場規劃、設計、制造、銷售、服務等環節進行優化與調整，提高了生產效率、產品質量和企業的創新能力。

   CAX(CAD／CAM／CAE／CAPP)技術的利用和ERP理念下的生產的周密安排已成為制造業信息化的顯著特征。起重機械制造企業信息化應參照現代機械制造企業實施CIMS技術的方法進行，有如下措施：

    a.管理信息化。實施管理信息化的目標首先是按期交貨和降低成本，因此核心內容是按ERP的理念周密安排生產，進一步在網絡支持下實現包括供應商和客戶在內的供應鏈管理。
    起重機械制造企業要制訂企業級中長期的生產經營計劃，即企業商業計劃。目前我國起重機械制造企業只有少數大型企業有較好的中長期生產經營計劃，許多中小企業沒有很好的中長期生產經營計劃。起重機械制造企業根據制訂好的企業商業計劃、年度起重機械需求預測和起重機械訂單來制訂起重機械生產計劃大綱。根據起重機械產品生產計劃大綱制訂起重機械的主生產計劃，起重機械主生產計劃是針對起重機械產品或起重機械半成品編制計劃，根據起重機械的結構信息即物料清單(BOM)和物料的庫存信息，在起重機械主生產計劃的驅動下，物料需求計劃將起重機械產品分解，制訂自制的起重機械生產計劃和起重機械外購件計劃，作為車間生產和物料采購的依據。車間作業計劃將零件的加工按工序分解，以任務調度單等形式下達給車間，執行生產調度。起重機械制造管理功能組成和處理流程如圖1所示。

圖1 起重機械制造管理功能組成和處理流程

    在起重機械制造信息化管理的基礎上再實現對銷售和財務的管理，便形成集成度較高的綜合管理系統制造資源計劃(MRP II)。它一般包含產品需求預測、訂單管理、主生產計劃、物料需求計劃、能力需求計劃、庫存控制、車間層控制、生產成本核算等主要功能模塊。通過起重機械制造的有效計劃，合理利用各種制造資源，控制資金占用，縮短生產周期，降低成本，提高生產效率，從而實現起重機械企業內部資源的整體優化。

    b.工程設計信息化。工程設計任務包括工程設計、繪圖及虛擬裝配、CAE、CAPP等部分。為提高設計的效率和質量，在PDM支持下實現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品的開發。隨著現代制造技術和計算機技術的發展，汽車等制造業中的先進設計理念將逐漸運用到起重機械行業中。CAX(CAD／CAE／CAM／CAPP)技術使起重機設計中優化設計成為可能，而虛擬樣機技術的運用大大縮短了產品設計開發周期，減少產品試驗的數量和時間，工程設計信息化程度的提高可以極大地提高起重機的生產效率，同時也可大大地節省能源。

    我國目前使用的各種起重機械，其結構尺寸一般都較國外同型號同噸位產品大很多，除了材料上的差別外，主要是由于在結構尺寸上有所差別造成的。針對起重機械尺寸過大，使得自重過大而造成材料浪費的情況，在起重機械設計階段通過結構分析和優化減少自重優化結構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，結構優化的技術比較成熟。吉林大學在橋式起重機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行結構分析和優化設計，以達到在滿足強度、剛度的前提下用料最省的目的。而虛擬樣機技術的應用，改變了傳統的設計和制造過程，節省設計成本并可縮短開發周期。在傳統的設計和制造過程中，首先是概念設計和方案論證，然后是產品設計。在設計完成后，為了驗證設計，通常要制造樣機進行試驗，有時是破壞性的試驗。當通過試驗發現缺陷時，要修改設計并再用樣機進行驗證，如此反復，直到產品達到性能要求為止。當系統很復雜時，這一過程往往很漫長，而且單機制造成本很高。在競爭的壓力之下，這一過程經常會被人為的打斷往往造成了產品剛面世就存在著先天的缺陷�；�于物理樣機的產品設計手段已經走到了盡頭，取而代之的將是基于虛擬樣機技術的產品設計。采用該技術，設計人員可以利用計算機對產品進行仿真實驗，有針對性地快速模擬機械系統的各種不同的工況，分析系統相應的動力學特性和運動學特性，并且針對其缺陷，在計算機上對模型進行快速修改，這樣的開發模式，在形式上與基于物理樣機的開發模式相同，即設計——試驗——修改，但在本質上卻大不一樣。虛擬樣機可以在很短的時間內完成多次物理樣機無法完成的仿真試驗，分析不同的設計方案，直至獲得系統級的最優方案。另外，采用該技術還能夠進行起重機極端工況的試驗，如安全性能的測試等。

    我國起重機械制造企業中以振華港機為代表的大型起重機制造企業在工程設計信息化方面起步較早，有的成立了研發團隊，運用先進的計算機技術進行起重機設計、繪圖及虛擬裝配等；起重機械制造中小企業正逐漸將這些技術運用到起重機械產品開發、制造和試驗等環節，逐步提高工程設計的信息化程度。

    c.制造自動化。建立制造自動化系統，制造自動化系統應為普通機床和數控機床結合的“適度自動化”系統。起重機械行業具有自身的特點，和汽車、機床等制造產業相比，起重機金屬結構的生產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。而起重機械傳動件、配件(電動葫蘆)的生產中自動化要求較高。起重機械傳動件、配件方面可以建立與專業產品供應商的戰略關系。目前我國河南新鄉地區和江蘇無錫地區已經形成有較大規模的起重機械配件和起重機械制造基地，具備建立起重機械制造企業與配件生產供應商戰略關系的條件。
    d.質量保證信息化。通過建立包括質量決策、質量檢驗與數據采集、質量評價、控制與跟蹤等功能的質量保證系統來控制各環節的工作質量，通過信息化手段加強現場質量信息管理以及建立檢測數據自動采集與分析系統，從而保證產品全生命周期的質量。

    在起重機械制造過程中，各個工作環節的質量都需要進行有效控制，質量檢驗過程中涉及到大量的數據，質量保證信息化可以對質量檢驗數據進行記錄并通過分析系統進行有目的的分析，質量保證信息化應貫穿于起重機械制造的全過程。起重機械作為特種設備的一種，在質量保證上又具有自身的特點：它的制造過程需要接受特種設備安全監督檢驗部門的質量監督。而在目前的起重機械制造監檢實施過程中，遇到的突出問題是監檢效率不高，監檢手段不完善，監檢管理停留在手工階段，制造企業和監檢機構形成各自的信息孤島，制造企業生產過程的技術數據共享和利用程度低，制造提供數據的及時性差，監檢機構無法及時獲得最新的生產數據和資料，監檢機構的最新信息也無法及時傳達到制造企業中。監檢機構和制造企業之間各自形成信息孤島，嚴重影響了監檢工作的質量和效率。起重機械制造信息化工作為提高質量保證信息化程度奠定基礎，質量保證信息化建立在管理信息化的基礎之上。起重機械制造監檢信息化最初階段是通過對起重機械制造企業部門管理形成基于起重機械生產過程的制造監檢管理。起重機械生產過程形成的制造監檢管理流程如圖2所示。

圖2 起重機械生產過程形成的制造監檢管理流程圖