网络化制造系统及其关键技术

网络化制造系统及其关键技术张航邹玉明郑磊周世峰吴地春合肥工业大学，安徽合肥 230001摘要：网络化制造是一种先进制造模式，本文通过介绍什么是网络化制造技术及其产生和发展的背景，讨论了网络化制造系统的结构及网络化制造系统的五种模式，并说明了网络化制造的技术体系和具体的四种关键技术，最后对网络化制造技术的应用及发展进行了展望。

关键词：网络化制造；系统结构；关键技术；应用展望The Generalization And Key Technology Of Networked ManufacturingZhang Hang ,Zou Yuming, Zheng Lei, Zhou Shifeng, Wu DichunHeFei University of Technology ,Hefei ,230001Abstract: Networked Manufacturing is a advanced manufacting mode.In the passage,it has been introduced that what is the Networked Manufacturing,the background of Networked Manufacturing,the structure of Networked Manufacturing System and its five modes.It has also explained that how the technology system works and the key technology of Networked Manufacturing.At last,it forecast the application and its development.Key Words: Networked Manufacturing; System Structure; Key Technology; Application And Development.1.引言网络化制造是指制造企业基于网络技术开展产品设计、制造、销售、采购、管理等一系列活动的总称。

众所周知，在进入21世纪以后，经济全球化已经成为当今世界经济发展的主流。

这不仅广泛影响到全球的各个领域，而且深刻影响着世界各国特别是发展中国家的经济发展，特别是制造业的发展。

网络化制造技术是在经济全球化、区域和行业经济发展、企业自身发展等背景下产生和发展的。

在国际市场的竞争中，国外的跨国公司具有明显的优势，这些优势使它们可以在全球范围内配置生产资源，最大限度的降低生产成本。

而国内制造业长期以来面对较为封闭的国内市场，管理水平低下、生产成本高，并且缺乏在全球市场上搏击的经验和能力。

在这种情况下，国内制造业想要与国外企业竞争，除了常规的应对措施外，更要特别重视形成、利用和发挥后发挥优势。

具体策略是必须转变其制造模式，采用先进的网络化制造技术，跨越地域限制，将原来分散的、孤立的企业纳入到国际竞争合作环境中，成为国际制造业供应链中重要的一环【1】。

2.网络化制造系统所谓网络化制造系统，是指企业在网络化制造模式的指导思想、相关理论和方法的指导下，在网络化制造集成平台和软件工具的支持下，结合企业具体的业务需求，设计实施的基于网络的制造系统。

网络化制造系统的体系结构是描述网络化制造系统的一组模型的集合，这些模型描述了网络化制造系统的功能结构、特性和运行方式。

网络化制造系统结构的优化有利于更加深入的分析和描述网络化制造系统的本质特征，并基于所建立的系统模型进行网络化制造系统的设计实施、系统改进和优化运行。

通过对当前制造业发展现状的分析，可知现代制造企业的组织状态包括以下几种：独立企业、企业集团、制造行业、制造区域和动态联盟等。

下面简要介绍面向独立企业、面向企业集团、面向制造行业、面向制造区域和面向动态联盟的网络化制造系统等五种模式。

【1-2】面向独立企业的网络化制造系统当前我国的独立企业正面对着日趋剧烈的竞争和复杂的市场形势，但其所处的环境也充斥着业务增长、多元化及国际化发展的机遇，独立企业要想取得预期的成果必须要策划长远的策略，并使机构组织更趋完美。

面向独立企业的网络化制造系统，是在计算机网络和数据库的支撑下，结合我国当前的国情和企业现状，有效集成各种制造资源和技术资源，所形成的以企业内部网络化制造为基础，以网络化协同产品开发、供应链管理和电子商务等为拓展的一种网络化集成制造系统。

【1】该系统机构包括计算机网络环境和数据库支撑，企业内部网络化制造和面向企业外部的网络化制造三个系统。

他们分别是企业网络化制造系统的支撑层、核心层和拓展层。

随着科技的不断发展与新营业方针的涌现，企业竞争的基本取向亦不断改变，经济全球化的发展趋势是企业的竞争定位、经营手法都发生了巨大的变化，对企业来说，推行建设性的改革措施是一项持续的挑战，因而独立企业利用现代信息技术，联合和集成企业外部的各种制造资源，进行网络化协同产品开发、生产制造和市场开拓，应该成为独立企业发展的方向。

2.2面向企业集团的网络化制造系统当代国内企业除了独立企业，很大一部分为企业集团。

企业集团因为其机构体系的特殊性存在着一些不可避免的深层次的问题。

1.母公司（控股公司）与子公司在企业的实际运行过程中存在矛盾，如一些母公司对子公司的管理只有象征意义，集团总体经营战略无法实施；一些子公司极度希望脱离母公司控制，企业集团正常的积累机制无法建立。

2.大多数企业集团内部管理没有建立一套科学的管理流程，忽视公司品牌的建立，原始的管理取代了现代企业的科学管理。

3.没有建立起自己企业的核心竞争力，即没有围绕主要产品建立起自己的国际市场营销网络和产品开发设计体系。

基于以上问题，面向企业集团的网络化制造系统，需要在集团内建立一个企业信息化支持平台，促进现代企业集团组织结构向扁平化和敏捷化方向的发展；在集团外与独立企业类似，也需要建立一个与外部资源开展产品开发、物资供应、生产制造和市场开拓等网络化协作支撑平台。

2.3面向行业的网络化制造系统机械制造、石油化工、轻工、航空航天等各种行业在我国的国民经济发展与国家安全保障上起着核心与支撑作用，这些行业的经济发展过程中面临着资源共享、行业协作、降低营销和采购成本、技术和人才缺乏等问题。

而目前各制造企业经济利益的私有性和市场资源的竞争性，使得制造行业在以上问题中没有足够的重视，各个行业和企业之间不能做到良性的资源共享，从而影响了整体行业的竞争能力和经济效益。

正因为这样，面向行业的网络化制造系统有着格外重要的意义，它能够整合行业制造信息和技术资源，建立一个能支持整个行业的产品开发、物质采购、市场营销、设备、技术和人才资源共享等的行业性网络化制造服务平台入手，实现整个制造行业管理经营理念的突破，提高行业企业产品创新能力、灵活应变能力、抗御风险能力和行业整体竞争能力。

2.4面向区域的网络化制造系统目前我国很多区域的经济发展还很补均衡，还存着许多急需解决的问题，比如不少区域内分布着大量的中小企业，这些中小企业普遍存在规模较小、技术水平低等问题，并且制造资源和知识资源的分布上存在着严重的不均衡。

他们急需获得制造资源和知识资源，但这些资源大量的积聚在大型企业、高校和科研院所，这就不能形成资源的充分利用，区域企业迫切需要专业化的制造技术和信息技术服务体系的支持，这就需要面向区域的网络化制造系统。

区域性网络化制造系统能综合运用网络技术来支持企业的技术开发和经营，增强企业走向国际市场的能力，同时可以将企业生产与知识资源良好的结合在一起，从而高效率的利用本地区域的资源。

2.5面向动态联盟的网络化制造系统1991年，美国利海大学艾科卡研究所的专家和教授们在美国国防部及著名企业的支持下，向国会提交了一份“21世纪制造企业战略”报告，在这篇报告中极富创造性的构想了一种称为“动态联盟”的新型组织。

动态联盟是指企业为了快捷抓住市场机遇，利用现代网络技术，将不同企业的技术优势整合在一起，建立一个有限的、超越空间约束的互惠互利、互帮互助的联合组织。

面向动态联盟的网络化制造系统体系结构，应强调以市场订单为驱动，以成员企业资源优化组合为核心，以计算机网络和面向动态联盟的网络化制造平台为支撑。

3.网络化制造的关键技术需求和技术共同推动促进了网络化制造这种先进制造模式的发展，网络化制造技术是制造技术与网络技术的完美结合，它跨越了多个领域、多个学科，是一个综合性的理念、学科与技术。

在网络化制造的研究与应用实施中，涉及大量的组织、工具、平台、系统实施和运行管理技术，对这些技术的研究和应用，既可以深化网络化制造系统的应用，同时又可以促进先进制造和信息技术的理论、方法及工具系统的研究与发展。

网络化制造系统的技术体系主要由以下四个方面的技术组成：综合技术、使能技术、基础技术和支撑技术。

3.1综合技术综合技术主要涵盖一些新的管理思想和理念，它指从系统的角度，研究网络化制造系统的结构、组织与运行等方面的技术，主要包括产品全生命周期管理（PLM）技术，产品协同商务技术，大批量定制，并行工程等。

3.2使能技术使能技术指的是一些在网络化制造系统中关键的共性技术,它包括计算机辅助制造、制造执行系统、产品数据管理等。

3.3基础技术基础技术一般不能直接用来解决具体的问题，但却是使能技术的基础，在系统中起着至关重要的作用，例如标注化技术、产品建模技术、知识管理技术等。

3.4支撑技术支撑技术是实施网络化制造的基础设施，直接影响其运行的效率和可靠性，它包括网络化制造实施途径、资源共享与优化配置技术、区域动态联盟与企业协同技术、资源（设备）封装与接口技术、数据中心与数据管理（安全）技术和网络安全技术等。

表1 网络化制造的关键技术组成图4.网络化制造技术的应用及其意义4.1网络化制造技术的应用近十几年来，世界上一些发达国家，如美国、欧洲、日本等，正以年增35%的速度组建跨行业跨地区的虚拟企业，这些虚拟企业已形成2500亿以上美元的生产规模。

比如美国通用公司利用网络与其经销商和客户直接通信；波音公司在波音777飞机的研制中，全面采用了异地无纸设计技术，即100%的产品数字化定义，100%的虚拟装配并实施并行工程；欧洲的法国宇航公司、英国宇航公司、德国DASA公司和西班牙CASA公司形成了Airbus集团，Airbus的ACE（Airbus Concurrent Engineering）采用了相当于波音公司的异地物质设计技术，以求在空中客车系列飞机的研制中与波音公司相竞争。

目前，网络化制造技术的应用还不多，主要包括：面向制造业的专业化虚拟网络-CIMSNET 采用Internet技术、多媒体技术、数据库存储技术和全文信息检索技术，实现了全国现代集成制造技术信息和资源的基于Internet的有机集成和共享。