网络化制造技术

网络化制造技术•徐东•2110801068引言20世纪90年代，随着计算机技术和网络技术的迅速发展以及经济的全球化，一种新的经济模式——网络经济正逐渐成为现代经济的主流。因特网由于其互联性、交互性和时空压缩性，对经济全球化和市场全球化等产生了巨大的影响。人们的生活因此而发生了根本的转变，传统的制造业也因此而发生了巨大的变革，产生了一系列新技术、新设备和新方法。一种新的制造模式——网络化制造正在逐渐形成。1.网络化制造的定义网络化制造指的是：面对市场机遇，针对某一市场需要，利用以因特网（INTERNET）为标志的信息高速公路，灵活而迅速地组织社会制造资源，把分散在不同地区的现有生产设备资源、智力资源和各种核心能力，按资源优势互补的原则，迅速地组合成一种没有围墙的、超越空间约束的、靠电子手段联系的、统一指挥的经营实体－－网络联盟企业，以便快速推出高质量、低成本的新产品。一.网络化制造的起源与发展1.国外情况1）1994年美国能源部提出了“敏捷制造的使能技术(TEAM),TEAM项目希望通过一个集成框架柔性地配置先进制造技术来达到制造企业的敏捷化和全球化目标，使美国企业的国际竞争能力得以增强。在TEAM项目中，基于agent的集成框架分散制造系统是贯穿整个项目的重点环节。2）“全美工厂网络(FAN)”建立于1995年，是国家工业数据库，提供包括生产能力、各种工程服务项目、产品及其价格和性能数据、销售和用户服务、专门服务。3）1995年洛克海德·马丁航空公司建立“制造系统的敏捷基础设施网络(AIMSnet)”，利用国际互联网支持和管理敏捷企业的供应链。4）美国通用研究和开发部的“计算机辅助制造网络(CAMnet)”建立于1996年，它通过工nternet网提供多种制造支撑服务，如产品设计的可制造性、加工过程仿真及产品试验等，使得集成企业的成员能够快速连接和共享制造信5)1998年12月，欧洲联盟公布了“第五框架计划（1998－2002）”，将虚拟网络企业列入研究主题。2.国内发展情况华中科技大学的杨叔子院士阐述了网络经济时代制造环境的变化与特点．指出了网络化制造模式的必然性。研究基于Agent的网络化制造模式及基于利益驱动的动态重组机制圈。重庆大学的刘飞教授对网络化制造的定义、内涵特征进行了描述．并归纳了支撑网络化制造的技术体系；浙江大学的祁国宁和顾新建教授则分析了网络化制造的几种发展途径并指出了网络化制造模式在21世纪制造业中的重要地位；贵州工业大学的谢庆生教授提出了基于ASP模式的网络化制造系统结构．并针对我国发展网络化制造的实际着重讨沦了基于ASP模式网络化制造的发展策略。二网络化制造的关键技术1.综合技术网络化制造系统相关的综合技术主要包括产品全生命周期管理、协同产品商务、大批量定制和并行工程等。在上述综合技术中包括了各种新的管理理念，在相应的使能技术、基础技术和支撑技术的支持下，结合网络化制造系统的特点，这些综合技术可以有效地解决网络化制造中的不同问题。2.使能技术网络化制造系统相关的使能技术是一些网络化制造系统的关键共性技术，常用的使能技术有CAD、CAE、CAM、CAPP、ERP、SCM、PDM、客户关系管理、供应商关系管理、制造执行系统等。3.基础技术网络化制造系统相关的基础技术包括标准化技术、产品建模技术和知识管理技术等。这些技术虽然一般不直接解决具体的问题，但是作为利用使能技术解决具体问题的基础，起着十分重要的作用。4.支撑技术网络化制造系统相关的支撑技术（如计算机技术与网络技术），直接影响网络化制造系统运行的效率和可靠性，是实施网络化制造的基础设施。上述四方面技术组成了一个有机的整体，相辅相成，从不同的方面有效地支持了企业实施网络化制造。三.网络化制造系统组成网络化制造系统主要包含以下平台和环境的研发:1.智能化公共信息服务平台智能化公共信息服务平台采用网络会员机制,为企业提供智能化公共信息服务,包括基础数据、基本的公共信息、信息自动采集、分类与匹配等服务。2.电子商务支撑平台实现产品、技术、人才等方面供需信息关系数据库,研究与开发客户关系管理系统和敏捷供需链管理系统,实现基于Internet的物流优化调度与管理。3.基于Internet的CSCW支撑环境根据敏捷制造的方法和理论,研究网络化敏捷企业支撑环境的体系结构、软件支撑技术、协同机制等,并针对分布式、网络化的产品设计,建立协同设计环境。4.公共数据中心构建网上共享的制造资源信息库,包括企业生产能力、特种制造手段、人才信息、各种计算机辅助软件、标准件、通用件、图库等技术信息和产品信息。5.安全保障体系为用户业务安全提供一个支撑环境和保障系统。企业网络化制造平台以搭建企业内部自身的网络化制造平台为主围绕着企业定单信息流构筑的多方位、多层次、多应用的信息化平台。如下图：四.关键难点分析无论是企业动态联盟,还是协同设计;无论采用何种发展模式,或构造怎样的系统,资源共享都是其核心内容.因此,资源共享所存在的技术难点,是网络化制造技术发展的瓶颈问题.ASP(Ap-plicationServerProvider)模式是实现资源共享的有效网络服务模式。然而,为了真正实现敏捷制造的资源共享,除了解决ASP模式所面临的一般性问题以外,从资源提供者和资源使用者的角度考虑,还存在着资源配置的优化问题,主要包含以下两类优化问题:1)从单一的资源使用者的角度出发,为了完成单一的任务,需要在相对稳定的可用资源中选择优化的配置方案.由于决策时常常有成本、时间等多种考虑,这时的优化问题往往是多目标的组合优化问题。2)从资源提供者或代理者的角度出发,要在存在冲突的资源请求下,对资源的选择和任务的安排进行协调的调度。这时的优化问题往往是一个调度优化问题。网络化制造环境下,制造资源调度中最典型的问题是基于网络进行作业--制造资源的调度,基于网络调度的目标,将不同物理地址的作业合理地安排到异地的制造资源上,并合理安排作业的次序和开始时间,使约束条件被满足,同时优化一些性能指标。共享冲突是资源共享的主要难点，也是需要解决的关键问题:1)资源的静态重组对于数据资源,“静态重组”意味着将面向同一功能的异构资源,通过统一的接口整合在一起,屏蔽底层的细节透明地为用户提供服务。2)资源的动态重组和调度由于资源使用模式的动态性特点,需要在不断变化的使用需求和资源能力之间建立有效的协调机制.一方面,面向资源的使用者,应该能够根据其需求,从可用资源中选择最优的组合和使用流程顺序;另一方面,为了资源的有效利用,还应该能够从提高平台整体性能的角度出发,对有冲突的资源请求进行调度协调。3)资源使用的费用管理资源共享的最终目的之一就是充分发挥资源的效能,创造经济效益.因而对于跨利益实体的制造资源共享平台,对资源使用进行灵活有效的费用管理是系统不可缺少的重要功能模块。5结语由于网络化制造能有效地降低企业成本,提升企业敏捷度,近年来已成为国内外的研究热点,并得到了大量政府计划的支持。资源共享是网络化制造的手段和目标,资源共享冲突是网络化制造走向实用化的主要难点问题。因此,必须根据网络化环境下制造资源特征和使用模式的特点,建立一个有效的资源共享管理系统,在存在冲突的资源使用请求和有限的资源之间进行调度和优化重组,并对复杂的资源提供和使用情况进行有效的管理,从而突破共享冲突的难点问题,使网络化制造技术走向实用化。