關(guān)鍵詞：信息 敏捷制造 網(wǎng)絡(luò )

　　1．制造業(yè)信息化進(jìn)程

　　半個(gè)世紀以來(lái)，特別是近三十年來(lái)，信息革命已經(jīng)滲透至各個(gè)經(jīng)濟部門(mén)，迅速改變著(zhù)傳統產(chǎn)業(yè)和整個(gè)經(jīng)濟的面貌。計算機和通信技術(shù)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(shù)，使制造業(yè)正發(fā)生著(zhù)質(zhì)的飛躍�？v觀(guān)制造業(yè)信息化進(jìn)程，可將其分為以下幾個(gè)階段：

　　功能自動(dòng)化階段。七十年代電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展為生產(chǎn)領(lǐng)域的自動(dòng)控制提供了可能，使得以計算機為輔助工具的制造自動(dòng)化技術(shù)成為可行，由此出現了計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工藝規劃（CAPP）、物料管理計劃（MRP）等自動(dòng)化系統。

　　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(dòng)化孤島問(wèn)題，實(shí)現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，如CAD/CAPP/CAM、CAD/MRPⅡ、CAPP/ MRPⅡ，CIMS.

　　過(guò)程優(yōu)化階段。九十年代信息和通信技術(shù)在知識經(jīng)濟發(fā)展過(guò)程中處于中心地位，企業(yè)意識到除了信息集成這一技術(shù)外，還需要對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。如用并行工程（CE）方法， 在產(chǎn)品設計時(shí)考慮下游工作中的可制造性、可裝配性等，重組設計過(guò)程，提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力；用企業(yè)經(jīng)營(yíng)過(guò)程重構（BPR），將企業(yè)結構調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(shí)也改變著(zhù)企業(yè)組織管理方式，使以滿(mǎn)足全球化市場(chǎng)用戶(hù)需求為核心的快速響應制造活動(dòng)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(jìn)程可看出，隨著(zhù)信息技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，從知識到應用之間的間隔越來(lái)越短，未來(lái)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(shù)促進(jìn)未來(lái)制造的改造已成為時(shí)代潮流。21世紀，世界制造業(yè)發(fā)展的總趨勢是：信息技術(shù)在促進(jìn)制造業(yè)發(fā)展過(guò)程中的作用仍然是第一位；獨占性技術(shù)決定了產(chǎn)品的價(jià)值和價(jià)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(shù)繼續圍繞信息化、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(chǎng)全球化，使現代企業(yè)呈現集團化、多元化和動(dòng)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(gè)領(lǐng)域。這些企業(yè)需要及時(shí)了解各地分公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況，同一企業(yè)不同部門(mén)、不同地區的員工之間也需要及時(shí)共享大量企業(yè)信息，企業(yè)和用戶(hù)之間以及企業(yè)與其合作伙伴之間也存在著(zhù)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(shí)現敏捷化制造。企業(yè)信息涉及有關(guān)產(chǎn)品設計、計劃、生產(chǎn)資源、組織等類(lèi)型的數據，不僅數據量大，數據類(lèi)型和結構復雜，而且數據間存在復雜的語(yǔ)義聯(lián)系，數據載體也是多介質(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(wù)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(guān)的所有信息，如產(chǎn)品幾何拓撲信息（3D實(shí)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(guò)程中的各種加工方法及其應用范圍、設計規范，用于新產(chǎn)品的加工工藝性和設計可行性評價(jià)，提供各種加工手冊、設計手冊。

　　企業(yè)服務(wù)信息包括產(chǎn)品市場(chǎng)信息（產(chǎn)品基本價(jià)格、批量?jì)r(jià)格、價(jià)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(kāi)發(fā)能力信息等。

　　2.2網(wǎng)絡(luò )服務(wù)需求

　　對制造業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò )應用服務(wù)的需求主要集中在以下幾個(gè)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(zhuān)業(yè)網(wǎng)站提供行業(yè)信息、行業(yè)動(dòng)態(tài)等；

　　能在網(wǎng)上了解有關(guān)的政策法規，為企業(yè)活動(dòng)提供依據；

　　能在網(wǎng)上跟蹤行業(yè)技術(shù)信息，為企業(yè)開(kāi)發(fā)適合市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品；

　　與用戶(hù)進(jìn)行網(wǎng)上信息的交流，及時(shí)反饋用戶(hù)意見(jiàn)，組織網(wǎng)上用戶(hù)的培訓與產(chǎn)品使用問(wèn)題的解決等；

　　與協(xié)作生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行網(wǎng)上的信息交流和商務(wù)活動(dòng)，提高工作效率；

　　開(kāi)展網(wǎng)上的商務(wù)活動(dòng)，如產(chǎn)品銷(xiāo)售、產(chǎn)品的虛擬展示等；

　　數字化產(chǎn)品模型共享，建立一個(gè)虛擬三維產(chǎn)品的“圖書(shū)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狀

　　3.1 信息化現狀

　　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(luò )已初具規模。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)展也出現了不平衡，如：

　　“信息公路上的車(chē)不多”，網(wǎng)上信息量少，內容不夠豐富，不能吸引用戶(hù)；

　　上網(wǎng)費用還太高，不能被廣大用戶(hù)所接受；

　　技術(shù)上還較為復雜，用戶(hù)無(wú)法自我維護；

　　網(wǎng)上的電子商務(wù)條件還不成熟，無(wú)法進(jìn)行網(wǎng)上交易；

　　Internet服務(wù)提供者（ISP）和Internet內容提供者（ICP）的服務(wù)質(zhì)量還有待改進(jìn)；

　　眾多傳統的傳媒業(yè)正面臨著(zhù)重新劃分市場(chǎng)的激烈競爭。

　　必須解決如何利用信息網(wǎng)絡(luò )為廣大用戶(hù)，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(wù)這一問(wèn)題。

　　3.2 制造業(yè)網(wǎng)絡(luò )工程研究現狀

　　市場(chǎng)的全球化使得企業(yè)之間的競爭更加激烈，出現了一系列現代生產(chǎn)模式和制造哲理，要求改變企業(yè)現有的組織結構，實(shí)現多種敏捷組織形式，如項目任務(wù)協(xié)同功能工作小組、虛擬集團及多種合作組織機構，建立起協(xié)同合作為主導的“競爭 &#0； 合作 &#0； 協(xié)同”機制。網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，為制造業(yè)中海量信息的處理提供了可能，促進(jìn)了敏捷企業(yè)網(wǎng)絡(luò )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(shù)（TEAM）”，TEAM集成產(chǎn)品的設計和制造，建立了一個(gè)“產(chǎn)品實(shí)現過(guò)程模型”：“全美工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )（FAN）”建立于1995年，是國家工業(yè)數據庫，提供包括生產(chǎn)能力，各種工程服務(wù)項目、產(chǎn)品及其價(jià)格和性能數據、銷(xiāo)售和用戶(hù)服務(wù)專(zhuān)門(mén)服務(wù)；1995年洛克海德。馬丁航空公司建立“制造系統的敏捷基礎設施網(wǎng)絡(luò )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(kāi)發(fā)部的“計算機輔助制造網(wǎng)絡(luò )（CAMnet）”建立于1996年，它通過(guò)Internet網(wǎng)提供多種制造支撐服務(wù)，如產(chǎn)品設計的可制造性、加工過(guò)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(luò )主要為大公司的成員和客戶(hù)提供服務(wù)。

　　國內的主要研究有：

　　虛擬異地合作設計組織[7] 主要強調在產(chǎn)品設計和開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(gè)項目的完成進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)研究，在實(shí)驗室中有一些局部非常初級的試驗，如上海交通大學(xué)與上飛廠(chǎng)之間進(jìn)行了異地設計的聯(lián)網(wǎng)試驗；西安交通大學(xué)、清華大學(xué)與上海交通大學(xué)等高校也在策劃異地合作設計網(wǎng)，但這些工作仍屬開(kāi)始階段。

　　分散網(wǎng)絡(luò )化生產(chǎn)系統[5]，[8] 強調生產(chǎn)系統的網(wǎng)絡(luò )化。分散網(wǎng)絡(luò )化是指將動(dòng)態(tài)的、沒(méi)有固定隸屬關(guān)系的和地理上相隔的集團，利用信息和通訊技術(shù)把它們加以組織起來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，快速地以合理的成本將產(chǎn)品從設計轉入生產(chǎn)。通過(guò)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(gè)生產(chǎn)單元傳送到異地的生產(chǎn)單元進(jìn)行測試。上海先進(jìn)制造技術(shù)中心于1998年提供的上海交通大學(xué)的快速原形制造中心的上網(wǎng)服務(wù)，同濟大學(xué)也與香港某些中小型企業(yè)進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)合作制造模具的試驗，但這樣的系統還需要有進(jìn)一步的研究和配套措施。

　　4、敏捷制造網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)施建議

　　利用互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內部網(wǎng)，構建敏捷制造網(wǎng)絡(luò )集成平臺，可建立有關(guān)企業(yè)和高校、研究所、研究中心等結合成一體的敏捷制造網(wǎng)絡(luò )體系，實(shí)現基于網(wǎng)絡(luò )的信息資源共享和設計制造過(guò)程的集成；建立以網(wǎng)絡(luò )為基礎的，面向廣大中小型企業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)虛擬服務(wù)中心和培訓中心，建立網(wǎng)絡(luò )化制造工程。

　　4.1基于Intranet的制造環(huán)境內部網(wǎng)絡(luò )化

　　實(shí)現企業(yè)中工程設計、管理信息系統等制造過(guò)程各子系統的集成，完成企業(yè)內部網(wǎng)的建設，深化應用CAD、CIMS技術(shù)，提高企業(yè)在計算機網(wǎng)絡(luò )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(guò)Internet網(wǎng)可實(shí)現企業(yè)與外界的聯(lián)系，其中主要內容包括：

　　敏捷供應鏈。把生產(chǎn)商、供應商、銷(xiāo)售商等在一條鏈路上的所有環(huán)節都聯(lián)系起來(lái)并進(jìn)行優(yōu)化，使生產(chǎn)資料以最快的速度，通過(guò)生產(chǎn)、分銷(xiāo)環(huán)節變成增值的產(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(guò)信息網(wǎng)絡(luò )，介紹企業(yè)及企業(yè)產(chǎn)品，實(shí)現企業(yè)生產(chǎn)與銷(xiāo)售的有效連接，物流、信息流、資金流的合理流動(dòng)。

　　公共數據中心。建立公共數據中心，即網(wǎng)上的制造資源信息庫，也就是用現代化手段使信息和知識為最大可能多的需求者服務(wù)，充分體現其價(jià)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(shù)信息和產(chǎn)品信息。

　　遠程服務(wù)體系。遠程服務(wù)是在資源的需求者和提供者之間架設起現代化的交通網(wǎng)。特別是象快速成型（RP）等先進(jìn)制造技術(shù)與裝備，這些技術(shù)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(gè)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(wù)體系就可以使上述問(wèn)題得到較圓滿(mǎn)的解決。建立這樣的體系，首先要有掌握某項先進(jìn)制造技術(shù)和擁有必要設備資源的“服務(wù)中心”，然后要研究Internet/web分布式網(wǎng)絡(luò )計算與網(wǎng)絡(luò )安全支持技術(shù)，建立基于web客戶(hù)機/服務(wù)器分布式計算模式的、支持多個(gè)用戶(hù)、多個(gè)站點(diǎn)的遠程服務(wù)系統的體系結構。

　　異地設計和制造。不受地域限制，由多個(gè)異地的企業(yè)組成動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，合作開(kāi)發(fā)同一產(chǎn)品，從而保證企業(yè)抓住轉瞬即逝的市場(chǎng)機遇，贏(yíng)得競爭。其關(guān)鍵的問(wèn)題在于分布式產(chǎn)品設計與制造的過(guò)程集成與管理，異構、跨平臺的設計與制造工具。研究?jì)热莅�括：遠程項目組織與管理；網(wǎng)絡(luò )安全性；數據交換格式；遠程信息維護；遠距監測與控制機理等等。

　　虛擬學(xué)校。信息日新月異的變化使繼續教育顯得尤為重要，可以用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)將培訓資源充分調動(dòng)起來(lái)，組成虛擬的“先進(jìn)制造技術(shù)學(xué)�！�，在知識的傳授者與吸收者之間構筑“多對多”的通道，打破空間與時(shí)間的限制，使更多的勞動(dòng)者得到培訓的機會(huì )。這需要首先進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)的課程建設，同時(shí)要建立由若干個(gè)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(xué)相匹配的教材及音像資料，建立教與學(xué)進(jìn)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(shù)的研究與網(wǎng)上培訓結合起來(lái)。

　　5、制造網(wǎng)絡(luò )實(shí)現的關(guān)鍵技術(shù)

　　在信息技術(shù)的條件下，將分布于世界各地的產(chǎn)品、設備、人員、資金、市場(chǎng)等企業(yè)資源有效地集成起來(lái)，采用各種類(lèi)型的合作形式，建立以網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為基礎的、高素質(zhì)員工系統為核心的敏捷制造企業(yè)運作模式，其關(guān)鍵技術(shù)有：

　　分布式網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)[9~12]. Internet 、Intranet、 Web 等網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展使異地的網(wǎng)絡(luò )信息傳輸、數據訪(fǎng)問(wèn)成為可能。特別是Web技術(shù)的實(shí)現，可以提供一種支持成本低、用戶(hù)界面友好的網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)介質(zhì)，解決制造過(guò)程中用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)困難的問(wèn)題。

　　網(wǎng)絡(luò )數據存取、交換技術(shù)。網(wǎng)絡(luò )按集成分布框架體系存儲數據信息，根據數據的地域分布，分別存儲各地的數據備份信息，有關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設計、制造的集成信息存儲在公共數據中心中，由數據中心協(xié)調統一管理，通過(guò)數據中心對各職能小組的授權實(shí)現對數據的存取。

　　CIMS技術(shù)。CIMS工程項目主要包括生產(chǎn)計劃管理、自動(dòng)化制造系統技術(shù)信息管理、技術(shù)信息管理、工程數據庫管理、辦公自動(dòng)化、決策支持、質(zhì)量保證、庫存管理等應用子系統的開(kāi)發(fā)，各應用子系統間系統平臺集成、數據信息交換是企業(yè)間成功實(shí)施動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)基礎。

　　協(xié)同工作技術(shù)。在一定的時(shí)間（如產(chǎn)品生命周期中一個(gè)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(wèn)題這一集合形成的空間）內，利用計算機網(wǎng)絡(luò )，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(shí)，在并行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，多功能小組之間，多功能小組各專(zhuān)家之間由于各自的目的、背景和領(lǐng)域知識水平的差異必將導致沖突的產(chǎn)生，因此需要通過(guò)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(shí)現人與計算機交互時(shí)間結合過(guò)程中的自動(dòng)化，主要涉及的內容是工作任務(wù)的整體處理過(guò)程、工作組成員間依據一組已定義的規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(wù)，工作流管理系統是一個(gè)用于分布式環(huán)境中工作任務(wù)進(jìn)程間的協(xié)調或協(xié)作式處理軟件系統。

　　6、總結

　　打破小單位和行業(yè)的局限，在政府的統一規劃與組織下，實(shí)行產(chǎn)學(xué)研結合，深入開(kāi)發(fā)，廣泛利用信息資源，建立敏捷制造網(wǎng)絡(luò )化工程，加速制造業(yè)數字化、網(wǎng)絡(luò )化與敏捷化。這不僅對于制造業(yè)本身的改造，地區信息港的建設，有十分重要的戰略意義和現實(shí)意義，而且也能夠在近年內達到開(kāi)展異地設計與制造、網(wǎng)絡(luò )服務(wù)、網(wǎng)上數據共享和網(wǎng)上培訓等的預期目標，必將推進(jìn)企業(yè)信息化進(jìn)程。

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