企業(yè)信息化與敏捷制造

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　　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(jì)以來，特別是近三十年來，信息革命已經(jīng)滲透至各個(gè)經(jīng)濟(jì)部門，迅速改變著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和整個(gè)經(jīng)濟(jì)的面貌。計(jì)算機(jī)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)生著質(zhì)的飛躍。縱觀制造業(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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)為輔助工具的制造自動(dòng)化技術(shù)成為可行，由此出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）、物料管理計(jì)劃（MRP）等自動(dòng)化系統(tǒng)。

　　信息集成階段。八十年代針對設(shè)計(jì)、加工和管理中存在的自動(dòng)化孤島問題，實(shí)現(xiàn)制造信息的共享和交換，采用計(jì)算機(jī)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(shù)在知識經(jīng)濟(jì)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(shù)外，還需要對生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化。如用并行工程（CE）方法， 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)考慮下游工作中的可制造性、可裝配性等，重組設(shè)計(jì)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(yīng)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(yīng)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(yīng)運(yùn)而生。

　　從制造業(yè)信息化進(jìn)程可看出，隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，從知識到應(yīng)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(shù)促進(jìn)未來制造的改造已成為時(shí)代潮流。21世紀(jì)，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)展過程中的作用仍然是第一位；獨(dú)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(biāo)；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(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(tuán)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(shí)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(shí)現(xiàn)敏捷化制造。企業(yè)信息涉及有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、計(jì)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(fù)雜，而且數(shù)據(jù)間存在復(fù)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(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?fù)湫畔ⅲ?D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(yàn)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(yīng)用范圍、設(shè)計(jì)規(guī)范，用于新產(chǎn)品的加工工藝性和設(shè)計(jì)可行性評價(jià)，提供各種加工手冊、設(shè)計(jì)手冊。

　　企業(yè)服務(wù)信息包括產(chǎn)品市場信息（產(chǎn)品基本價(jià)格、批量價(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(shè)備、特殊設(shè)備、大型設(shè)備）、企業(yè)產(chǎn)品開發(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)來說，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(guī)，為企業(yè)活動(dòng)提供依據(jù)；

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

　　與用戶進(jìn)行網(wǎng)上信息的交流，及時(shí)反饋用戶意見，組織網(wǎng)上用戶的培訓(xùn)與產(chǎn)品使用問題的解決等；

　　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；

　　開展網(wǎng)上的商務(wù)活動(dòng)，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(gè)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(fù)性CAD造型工作。

　　3.制造業(yè)信息化建設(shè)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(shè)資金，全國的信息高速公路網(wǎng)絡(luò)已初具規(guī)模。企業(yè)的CAD、CIMS、ERP等方面的信息化建設(shè)也積累了不少經(jīng)驗(yàn)，但信息化建設(shè)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(fèi)用還太高，不能被廣大用戶所接受；

　　技術(shù)上還較為復(fù)雜，用戶無法自我維護(hù)；

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

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

　　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(luò)為廣大用戶，特別是直接創(chuàng)造財(cái)富的制造業(yè)企業(yè)提供更多更好的服務(wù)這一問題。

　　3.2 制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)多種敏捷組織形式，如項(xiàng)目任務(wù)協(xié)同功能工作小組、虛擬集團(tuán)及多種合作組織機(jī)構(gòu)，建立起協(xié)同合作為主導(dǎo)的“競爭 &#0； 合作 &#0； 協(xié)同”機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)和制造，建立了一個(gè)“產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程模型”：“全美工廠網(wǎng)絡(luò)（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(wù)項(xiàng)目、產(chǎn)品及其價(jià)格和性能數(shù)據(jù)、銷售和用戶服務(wù)專門服務(wù)；1995年洛克海德。馬丁航空公司建立“制造系統(tǒng)的敏捷基礎(chǔ)設(shè)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(yīng)鏈；美國通用電器研究和開發(fā)部的“計(jì)算機(jī)輔助制造網(wǎng)絡(luò)（CAMnet）”建立于1996年，它通過Internet網(wǎng)提供多種制造支撐服務(wù)，如產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可制造性、加工過程仿真及產(chǎn)品的試驗(yàn)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提供服務(wù)。

　　國內(nèi)的主要研究有：

　　虛擬異地合作設(shè)計(jì)組織[7] 主要強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)中，獲取設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(xiàng)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(xiàng)目的完成進(jìn)行設(shè)計(jì)知識、特別是新知識的獲取工作。已有一些異地合作設(shè)計(jì)組織的新概念和關(guān)鍵技術(shù)研究，在實(shí)驗(yàn)室中有一些局部非常初級的試驗(yàn)，如上海交通大學(xué)與上飛廠之間進(jìn)行了異地設(shè)計(jì)的聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)；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(shè)計(jì)網(wǎng)，但這些工作仍屬開始階段。

　　分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)系統(tǒng)[5]，[8] 強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。分散網(wǎng)絡(luò)化是指將動(dòng)態(tài)的、沒有固定隸屬關(guān)系的和地理上相隔的集團(tuán)，利用信息和通訊技術(shù)把它們加以組織起來進(jìn)行生產(chǎn)，快速地以合理的成本將產(chǎn)品從設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)入生產(chǎn)。通過國際互聯(lián)網(wǎng)，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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(jì)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(yàn)，但這樣的系統(tǒng)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(nèi)部網(wǎng)，構(gòu)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(jié)合成一體的敏捷制造網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的信息資源共享和設(shè)計(jì)制造過程的集成；建立以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)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(xùn)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(nèi)部網(wǎng)絡(luò)化

　　實(shí)現(xiàn)企業(yè)中工程設(shè)計(jì)、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(shè)，深化應(yīng)用CAD、CIMS技術(shù)，提高企業(yè)在計(jì)算機(jī)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Internet網(wǎng)可實(shí)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(yīng)鏈。把生產(chǎn)商、供應(yīng)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(jìn)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(fèi)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(luò)，介紹企業(yè)及企業(yè)產(chǎn)品，實(shí)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(dòng)。

　　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(wù)，充分體現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)件、通用件、圖庫；各種人才信息；技術(shù)信息和產(chǎn)品信息。

　　遠(yuǎn)程服務(wù)體系。遠(yuǎn)程服務(wù)是在資源的需求者和提供者之間架設(shè)起現(xiàn)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(fù)雜，而且這些設(shè)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(dú)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(fèi)。建立遠(yuǎn)程服務(wù)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(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)和擁有必要設(shè)備資源的“服務(wù)中心”，然后要研究Internet/web分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)安全支持技術(shù)，建立基于web客戶機(jī)/服務(wù)器分布式計(jì)算模式的、支持多個(gè)用戶、多個(gè)站點(diǎn)的遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。

　　異地設(shè)計(jì)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(jī)遇，贏得競爭。其關(guān)鍵的問題在于分布式產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的過程集成與管理，異構(gòu)、跨平臺的設(shè)計(jì)與制造工具。研究內(nèi)容包括：遠(yuǎn)程項(xiàng)目組織與管理；網(wǎng)絡(luò)安全性；數(shù)據(jù)交換格式；遠(yuǎn)程信息維護(hù)；遠(yuǎn)距監(jiān)測與控制機(jī)理等等。

　　虛擬學(xué)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(luò)技術(shù)將培訓(xùn)資源充分調(diào)動(dòng)起來，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(gòu)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(xùn)的機(jī)會。這需要首先進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)的課程建設(shè)，同時(shí)要建立由若干個(gè)培訓(xùn)中心聯(lián)網(wǎng)組成的培訓(xùn)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(jī)制和培訓(xùn)網(wǎng)的運(yùn)行機(jī)制，研究培訓(xùn)的評估方法。為了提高培訓(xùn)質(zhì)量，還應(yīng)將虛擬制造技術(shù)的研究與網(wǎng)上培訓(xùn)結(jié)合起來。

　　5、制造網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)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(shè)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(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的、高素質(zhì)員工系統(tǒng)為核心的敏捷制造企業(yè)運(yùn)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(shù)據(jù)訪問成為可能。特別是Web技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以提供一種支持成本低、用戶界面友好的網(wǎng)絡(luò)訪問介質(zhì)，解決制造過程中用戶訪問困難的問題。

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存取、交換技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)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(guān)產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、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(quán)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存取。

　　CIMS技術(shù)。CIMS工程項(xiàng)目主要包括生產(chǎn)計(jì)劃管理、自動(dòng)化制造系統(tǒng)技術(shù)信息管理、技術(shù)信息管理、工程數(shù)據(jù)庫管理、辦公自動(dòng)化、決策支持、質(zhì)量保證、庫存管理等應(yīng)用子系統(tǒng)的開發(fā)，各應(yīng)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(shí)施動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。

　　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(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)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(lǐng)域知識水平的差異必將導(dǎo)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(dá)到一致解。

　　工作流管理。其主要特征是實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)交互時(shí)間結(jié)合過程中的自動(dòng)化，主要涉及的內(nèi)容是工作任務(wù)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(biāo)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(tǒng)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(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(shí)行產(chǎn)學(xué)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(luò)化工程，加速制造業(yè)數(shù)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(qū)信息港的建設(shè)，有十分重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義，而且也能夠在近年內(nèi)達(dá)到開展異地設(shè)計(jì)與制造、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)上培訓(xùn)等的預(yù)期目標(biāo)，必將推進(jìn)企業(yè)信息化進(jìn)程。

　　參考文獻(xiàn)

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