2007-12-27 16:53 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
關鍵詞:信息 敏捷制造 網(wǎng)絡
1.制造業(yè)信息化進程
半個世紀以來,特別是近三十年來,信息革命已經(jīng)滲透至各個經(jīng)濟部門,迅速改變著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和整個經(jīng)濟的面貌。計算機和通信技術的迅猛發(fā)展極大地拓展了制造業(yè)的廣度和深度,產(chǎn)生了一批新的制造哲理和制造技術,使制造業(yè)正發(fā)生著質(zhì)的飛躍?v觀制造業(yè)信息化進程,可將其分為以下幾個階段:
功能自動化階段。七十年代電子技術和計算機技術的發(fā)展為生產(chǎn)領域的自動控制提供了可能,使得以計算機為輔助工具的制造自動化技術成為可行,由此出現(xiàn)了計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、物料管理計劃(MRP)等自動化系統(tǒng)。
信息集成階段。八十年代針對設計、加工和管理中存在的自動化孤島問題,實現(xiàn)制造信息的共享和交換,采用計算機采集、傳遞、加工處理信息,形成了一系列信息集成系統(tǒng),如CAD/CAPP/CAM、CAD/MRPⅡ、CAPP/ MRPⅡ,CIMS.
過程優(yōu)化階段。九十年代信息和通信技術在知識經(jīng)濟發(fā)展過程中處于中心地位,企業(yè)意識到除了信息集成這一技術外,還需要對生產(chǎn)過程進行優(yōu)化。如用并行工程(CE)方法, 在產(chǎn)品設計時考慮下游工作中的可制造性、可裝配性等,重組設計過程,提高產(chǎn)品開發(fā)能力;用企業(yè)經(jīng)營過程重構(gòu)(BPR),將企業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整成適應全球制造的新模式。
敏捷化階段。九五年以后,以Internet為代表的國際互聯(lián)網(wǎng),正以極快的速度在發(fā)展。Internet 在改變信息傳遞方式的同時也改變著企業(yè)組織管理方式,使以滿足全球化市場用戶需求為核心的快速響應制造活動成為可能,敏捷制造(AM)、虛擬制造(VM)等新的制造模式應運而生。
從制造業(yè)信息化進程可看出,隨著信息技術、計算機技術的迅速發(fā)展,從知識到應用之間的間隔越來越短,未來的制造業(yè)在某種意義上將成為一種信息產(chǎn)業(yè),信息將成為制造業(yè)的決定因素,用信息技術促進未來制造的改造已成為時代潮流。21世紀,世界制造業(yè)發(fā)展的總趨勢是:信息技術在促進制造業(yè)發(fā)展過程中的作用仍然是第一位;獨占性技術決定了產(chǎn)品的價值和價格;聯(lián)合和競爭兩位一體,并超出國界,敏捷性成為制造業(yè)追求的目標;管理創(chuàng)新對制造業(yè)發(fā)展的作用日益突出。制造技術繼續(xù)圍繞信息化、智能化、精密化、集成化和綠色化方向發(fā)展。
2、敏捷制造信息化需求
2.1 信息需求
信息革命促使了市場全球化,使現(xiàn)代企業(yè)呈現(xiàn)集團化、多元化和動態(tài)聯(lián)盟的發(fā)展趨勢:企業(yè)跨越不同的地域,產(chǎn)品涉及多個領域。這些企業(yè)需要及時了解各地分公司的生產(chǎn)經(jīng)營狀況,同一企業(yè)不同部門、不同地區(qū)的員工之間也需要及時共享大量企業(yè)信息,企業(yè)和用戶之間以及企業(yè)與其合作伙伴之間也存在著大量的信息交流。只有了解企業(yè)信息的需求,才能有效管理組織這些信息,選擇合作伙伴,實現(xiàn)敏捷化制造。企業(yè)信息涉及有關產(chǎn)品設計、計劃、生產(chǎn)資源、組織等類型的數(shù)據(jù),不僅數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)復雜,而且數(shù)據(jù)間存在復雜的語義聯(lián)系,數(shù)據(jù)載體也是多介質(zhì)的。
制造業(yè)中信息按其需求可分為兩部分:產(chǎn)品制造信息、企業(yè)服務信息。其中產(chǎn)品制造信息包括產(chǎn)品信息和工藝信息。
產(chǎn)品信息[1] 包括與產(chǎn)品制造有關的所有信息,如產(chǎn)品幾何拓撲信息(3D實體模型、2D圖紙以及VRML格式圖片等)、加工要求信息、組成產(chǎn)品零件的材料和熱處理信息、裝配要求信息、產(chǎn)品檢驗信息、產(chǎn)品功能信息、產(chǎn)品制造成本和制造周期等信息。
工藝信息 包括產(chǎn)品制造過程中的各種加工方法及其應用范圍、設計規(guī)范,用于新產(chǎn)品的加工工藝性和設計可行性評價,提供各種加工手冊、設計手冊。
企業(yè)服務信息包括產(chǎn)品市場信息(產(chǎn)品基本價格、批量價格、價格的有效期和交貨期)、企業(yè)生產(chǎn)能力信息(主要設備、特殊設備、大型設備)、企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)能力信息等。
2.2網(wǎng)絡服務需求
對制造業(yè)企業(yè)來說,網(wǎng)絡應用服務的需求主要集中在以下幾個方面:
希望上網(wǎng)發(fā)布企業(yè)信息,如企業(yè)介紹、產(chǎn)品介紹等;
能有行業(yè)性的專業(yè)網(wǎng)站提供行業(yè)信息、行業(yè)動態(tài)等;
能在網(wǎng)上了解有關的政策法規(guī),為企業(yè)活動提供依據(jù);
能在網(wǎng)上跟蹤行業(yè)技術信息,為企業(yè)開發(fā)適合市場需求的新產(chǎn)品;
與用戶進行網(wǎng)上信息的交流,及時反饋用戶意見,組織網(wǎng)上用戶的培訓與產(chǎn)品使用問題的解決等;
與協(xié)作生產(chǎn)企業(yè)進行網(wǎng)上的信息交流和商務活動,提高工作效率;
開展網(wǎng)上的商務活動,如產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品的虛擬展示等;
數(shù)字化產(chǎn)品模型共享,建立一個虛擬三維產(chǎn)品的“圖書館”,讓各企業(yè)分享,減少巨大的重復性CAD造型工作。
3.制造業(yè)信息化建設和研究現(xiàn)狀
3.1 信息化現(xiàn)狀
目前我國在信息高速公路上投入了大量的建設資金,全國的信息高速公路網(wǎng)絡已初具規(guī)模。企業(yè)的CAD、CIMS、ERP等方面的信息化建設也積累了不少經(jīng)驗,但信息化建設的發(fā)展也出現(xiàn)了不平衡,如:
“信息公路上的車不多”,網(wǎng)上信息量少,內(nèi)容不夠豐富,不能吸引用戶;
上網(wǎng)費用還太高,不能被廣大用戶所接受;
技術上還較為復雜,用戶無法自我維護;
網(wǎng)上的電子商務條件還不成熟,無法進行網(wǎng)上交易;
Internet服務提供者(ISP)和Internet內(nèi)容提供者(ICP)的服務質(zhì)量還有待改進;
眾多傳統(tǒng)的傳媒業(yè)正面臨著重新劃分市場的激烈競爭。
必須解決如何利用信息網(wǎng)絡為廣大用戶,特別是直接創(chuàng)造財富的制造業(yè)企業(yè)提供更多更好的服務這一問題。
3.2 制造業(yè)網(wǎng)絡工程研究現(xiàn)狀
市場的全球化使得企業(yè)之間的競爭更加激烈,出現(xiàn)了一系列現(xiàn)代生產(chǎn)模式和制造哲理,要求改變企業(yè)現(xiàn)有的組織結(jié)構(gòu),實現(xiàn)多種敏捷組織形式,如項目任務協(xié)同功能工作小組、虛擬集團及多種合作組織機構(gòu),建立起協(xié)同合作為主導的“競爭 �; 合作 �; 協(xié)同”機制。網(wǎng)絡技術和計算機技術的發(fā)展,為制造業(yè)中海量信息的處理提供了可能,促進了敏捷企業(yè)網(wǎng)絡化工程的組建。
國外典型研究有[2~6]:1994年美國能源部提出了“敏捷制造的使能技術(TEAM)”,TEAM集成產(chǎn)品的設計和制造,建立了一個“產(chǎn)品實現(xiàn)過程模型”:“全美工廠網(wǎng)絡(FAN)”建立于1995年,是國家工業(yè)數(shù)據(jù)庫,提供包括生產(chǎn)能力,各種工程服務項目、產(chǎn)品及其價格和性能數(shù)據(jù)、銷售和用戶服務專門服務;1995年洛克海德。馬丁航空公司建立“制造系統(tǒng)的敏捷基礎設施網(wǎng)絡AIMSnet”,利用國際互聯(lián)網(wǎng)支持和管理敏捷企業(yè)的供應鏈;美國通用電器研究和開發(fā)部的“計算機輔助制造網(wǎng)絡(CAMnet)”建立于1996年,它通過Internet網(wǎng)提供多種制造支撐服務,如產(chǎn)品設計的可制造性、加工過程仿真及產(chǎn)品的試驗等,使得集成企業(yè)的成員能夠快速連接和共享制造信息。這些網(wǎng)絡主要為大公司的成員和客戶提供服務。
國內(nèi)的主要研究有:
虛擬異地合作設計組織[7] 主要強調(diào)在產(chǎn)品設計和開發(fā)中,獲取設計知識的異地合作。我國企業(yè)存在一批可以支持產(chǎn)品開發(fā)中設計知識獲取的資源或潛在資源,要使這些資源以及企業(yè)外資源能以企業(yè)開發(fā)某項產(chǎn)品的行為為中心并和企業(yè)組織在一起,共同為這個項目的完成進行設計知識、特別是新知識的獲取工作。已有一些異地合作設計組織的新概念和關鍵技術研究,在實驗室中有一些局部非常初級的試驗,如上海交通大學與上飛廠之間進行了異地設計的聯(lián)網(wǎng)試驗;西安交通大學、清華大學與上海交通大學等高校也在策劃異地合作設計網(wǎng),但這些工作仍屬開始階段。
分散網(wǎng)絡化生產(chǎn)系統(tǒng)[5],[8] 強調(diào)生產(chǎn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡化。分散網(wǎng)絡化是指將動態(tài)的、沒有固定隸屬關系的和地理上相隔的集團,利用信息和通訊技術把它們加以組織起來進行生產(chǎn),快速地以合理的成本將產(chǎn)品從設計轉(zhuǎn)入生產(chǎn)。通過國際互聯(lián)網(wǎng),對產(chǎn)品設計、工藝、生產(chǎn)和工況信息從一個生產(chǎn)單元傳送到異地的生產(chǎn)單元進行測試。上海先進制造技術中心于1998年提供的上海交通大學的快速原形制造中心的上網(wǎng)服務,同濟大學也與香港某些中小型企業(yè)進行了聯(lián)網(wǎng)合作制造模具的試驗,但這樣的系統(tǒng)還需要有進一步的研究和配套措施。
4、敏捷制造網(wǎng)絡工程實施建議
利用互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng),構(gòu)建敏捷制造網(wǎng)絡集成平臺,可建立有關企業(yè)和高校、研究所、研究中心等結(jié)合成一體的敏捷制造網(wǎng)絡體系,實現(xiàn)基于網(wǎng)絡的信息資源共享和設計制造過程的集成;建立以網(wǎng)絡為基礎的,面向廣大中小型企業(yè)的先進制造技術虛擬服務中心和培訓中心,建立網(wǎng)絡化制造工程。
4.1基于Intranet的制造環(huán)境內(nèi)部網(wǎng)絡化
實現(xiàn)企業(yè)中工程設計、管理信息系統(tǒng)等制造過程各子系統(tǒng)的集成,完成企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的建設,深化應用CAD、CIMS技術,提高企業(yè)在計算機網(wǎng)絡支持的新型制造模式下的管理水平。
4.2基于Internet網(wǎng)企業(yè)與外界信息交流
通過Internet網(wǎng)可實現(xiàn)企業(yè)與外界的聯(lián)系,其中主要內(nèi)容包括:
敏捷供應鏈。把生產(chǎn)商、供應商、銷售商等在一條鏈路上的所有環(huán)節(jié)都聯(lián)系起來并進行優(yōu)化,使生產(chǎn)資料以最快的速度,通過生產(chǎn)、分銷環(huán)節(jié)變成增值的產(chǎn)品,送到消費者手中。這不僅降低了成本、減少了庫存,而且使資源得到優(yōu)化配置,更重要的是通過信息網(wǎng)絡,介紹企業(yè)及企業(yè)產(chǎn)品,實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)與銷售的有效連接,物流、信息流、資金流的合理流動。
公共數(shù)據(jù)中心。建立公共數(shù)據(jù)中心,即網(wǎng)上的制造資源信息庫,也就是用現(xiàn)代化手段使信息和知識為最大可能多的需求者服務,充分體現(xiàn)其價值。這里的資源包括了企業(yè)富余的生產(chǎn)能力、特種制造手段、CAD/CAE/CAM軟件;標準件、通用件、圖庫;各種人才信息;技術信息和產(chǎn)品信息。
遠程服務體系。遠程服務是在資源的需求者和提供者之間架設起現(xiàn)代化的交通網(wǎng)。特別是象快速成型(RP)等先進制造技術與裝備,這些技術往往比較復雜,而且這些設備往往比較昂貴,不是所有企業(yè)都能輕易添置的。另外,每個企業(yè)單獨擁有這樣的資源,往往使用效率不高,造成資源的閑置與浪費。建立遠程服務體系就可以使上述問題得到較圓滿的解決。建立這樣的體系,首先要有掌握某項先進制造技術和擁有必要設備資源的“服務中心”,然后要研究Internet/web分布式網(wǎng)絡計算與網(wǎng)絡安全支持技術,建立基于web客戶機/服務器分布式計算模式的、支持多個用戶、多個站點的遠程服務系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。
異地設計和制造。不受地域限制,由多個異地的企業(yè)組成動態(tài)聯(lián)盟,合作開發(fā)同一產(chǎn)品,從而保證企業(yè)抓住轉(zhuǎn)瞬即逝的市場機遇,贏得競爭。其關鍵的問題在于分布式產(chǎn)品設計與制造的過程集成與管理,異構(gòu)、跨平臺的設計與制造工具。研究內(nèi)容包括:遠程項目組織與管理;網(wǎng)絡安全性;數(shù)據(jù)交換格式;遠程信息維護;遠距監(jiān)測與控制機理等等。
虛擬學校。信息日新月異的變化使繼續(xù)教育顯得尤為重要,可以用網(wǎng)絡技術將培訓資源充分調(diào)動起來,組成虛擬的“先進制造技術學!保谥R的傳授者與吸收者之間構(gòu)筑“多對多”的通道,打破空間與時間的限制,使更多的勞動者得到培訓的機會。這需要首先進行網(wǎng)上教學的課程建設,同時要建立由若干個培訓中心聯(lián)網(wǎng)組成的培訓網(wǎng),還要制作與網(wǎng)上教學相匹配的教材及音像資料,建立教與學進行交流的機制和培訓網(wǎng)的運行機制,研究培訓的評估方法。為了提高培訓質(zhì)量,還應將虛擬制造技術的研究與網(wǎng)上培訓結(jié)合起來。
5、制造網(wǎng)絡實現(xiàn)的關鍵技術
在信息技術的條件下,將分布于世界各地的產(chǎn)品、設備、人員、資金、市場等企業(yè)資源有效地集成起來,采用各種類型的合作形式,建立以網(wǎng)絡技術為基礎的、高素質(zhì)員工系統(tǒng)為核心的敏捷制造企業(yè)運作模式,其關鍵技術有:
分布式網(wǎng)絡通訊技術[9~12]. Internet 、Intranet、 Web 等網(wǎng)絡技術的發(fā)展使異地的網(wǎng)絡信息傳輸、數(shù)據(jù)訪問成為可能。特別是Web技術的實現(xiàn),可以提供一種支持成本低、用戶界面友好的網(wǎng)絡訪問介質(zhì),解決制造過程中用戶訪問困難的問題。
網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存取、交換技術。網(wǎng)絡按集成分布框架體系存儲數(shù)據(jù)信息,根據(jù)數(shù)據(jù)的地域分布,分別存儲各地的數(shù)據(jù)備份信息,有關產(chǎn)品開發(fā)、設計、制造的集成信息存儲在公共數(shù)據(jù)中心中,由數(shù)據(jù)中心協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理,通過數(shù)據(jù)中心對各職能小組的授權實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存取。
CIMS技術。CIMS工程項目主要包括生產(chǎn)計劃管理、自動化制造系統(tǒng)技術信息管理、技術信息管理、工程數(shù)據(jù)庫管理、辦公自動化、決策支持、質(zhì)量保證、庫存管理等應用子系統(tǒng)的開發(fā),各應用子系統(tǒng)間系統(tǒng)平臺集成、數(shù)據(jù)信息交換是企業(yè)間成功實施動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)的關鍵技術基礎。
協(xié)同工作技術。在一定的時間(如產(chǎn)品生命周期中一個階段)、一定的空間(如產(chǎn)品設計師和制造工程師并行解決問題這一集合形成的空間)內(nèi),利用計算機網(wǎng)絡,小組成員共享知識與信息,避免潛在的不相容性引起的矛盾。同時,在并行產(chǎn)品開發(fā)過程中,多功能小組之間,多功能小組各專家之間由于各自的目的、背景和領域知識水平的差異必將導致沖突的產(chǎn)生,因此需要通過協(xié)同工作,解決各方的矛盾、沖突,最終達到一致解。
工作流管理。其主要特征是實現(xiàn)人與計算機交互時間結(jié)合過程中的自動化,主要涉及的內(nèi)容是工作任務的整體處理過程、工作組成員間依據(jù)一組已定義的規(guī)則及已制定的共同目標所交換的文本文件、各種多媒體信息或任務,工作流管理系統(tǒng)是一個用于分布式環(huán)境中工作任務進程間的協(xié)調(diào)或協(xié)作式處理軟件系統(tǒng)。
6、總結(jié)
打破小單位和行業(yè)的局限,在政府的統(tǒng)一規(guī)劃與組織下,實行產(chǎn)學研結(jié)合,深入開發(fā),廣泛利用信息資源,建立敏捷制造網(wǎng)絡化工程,加速制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化與敏捷化。這不僅對于制造業(yè)本身的改造,地區(qū)信息港的建設,有十分重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義,而且也能夠在近年內(nèi)達到開展異地設計與制造、網(wǎng)絡服務、網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)上培訓等的預期目標,必將推進企業(yè)信息化進程。
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