敏捷制造在制造业的应用

摘 要: 随着网络技术的发展，信息不仅已经成为制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。在此背景下，本文分析了制造中的信息需求，阐述了制造业信息化现状，提出了敏捷制造网络化工程的具体实施方案及其中的关键技术。

关键词:制造业 敏捷制造 网络

中图分类号：S776文献标识码： A

一、制造业信息化进程

随着信息技术、计算机技术的迅速发展，从知识到应用之间的间隔越来越短，未来的制造业在某种意义上将成为一种信息产业，信息将成为制造业的决定因素，用信息技术促进未来制造的改造已成为时代潮流。21世纪，世界制造业发展的总趋势是：信息技术在促进制造业发展过程中的作用仍然是第一位；独占性技术决定了产品的价值和价格；联合和竞争两位一体，并超出国界，敏捷性成为制造业追求的目标；管理创新对制造业发展的作用日益突出。制造技术继续围绕信息化、智能化、精密化、集成化和绿色化方向发展。

二、敏捷制造信息化需求

1、信息需求

信息革命促使了市场全球化，使现代企业呈现集团化、多元化和动态联盟的发展趋势：企业跨越不同的地域，产品涉及多个领域。这些企业需要及时了解各地分公司的生产经营状况，同一企业不同部门、不同地区的员工之间也需要及时共享大量企业信息，企业和用户之间以及企业与其合作伙伴之间也存在着大量的信息交流。只有了解企业信息的需求，才能有效管理组织这些信息，选择合作伙伴，实现敏捷化制造。

制造业中信息按其需求可分为两部分：产品制造信息、企业服务信息。其中产品制造信息包括产品信息和工艺信息。

产品信息包括与产品制造有关的所有信息，如产品几何拓扑信息（3D实体模型、2D图纸以及VRML格式图片等）、加工要求信息、组成产品零件的材料和热处理信息、装配要求信息、产品检验信息、产品功能信息、产品制造成本和制造周期等信息。

工艺信息包括产品制造过程中的各种加工方法及其应用范围、设计规范，用于新产品的加工工艺性和设计可行性评价，提供各种加工手册、设计手册。

企业服务信息包括产品市场信息（产品基本价格、批量价格、价格的有效期和交货期）、企业生产能力信息（主要设备、特殊设备、大型设备）、企业产品开发能力信息等。

2、网络服务需求

对制造业企业来说，网络应用服务的需求主要集中在以下几个方面：

（1）希望上网企业信息，如企业介绍、产品介绍等；

（2）能有行业性的专业网站提供行业信息、行业动态等；

（3）能在网上了解有关的政策法规，为企业活动提供依据；

（4）能在网上跟踪行业技术信息，为企业开发适合市场需求的新产品；

（5）与用户进行网上信息的交流，及时反馈用户意见，组织网上用户的培训与产品使用问题的解决等；

（6）与协作生产企业进行网上的信息交流和商务活动，提高工作效率；

（7）开展网上的商务活动，如产品销售、产品的虚拟展示等；

（8）数字化产品模型共享，建立一个虚拟三维产品的“图书馆”，让各企业分享，减少巨大的重复性CAD造型工作。

三、敏捷制造网络工程实施建议

利用互联网、企业内部网，构建敏捷制造网络集成平台，可建立有关企业和高校、研究所、研究中心等结合成一体的敏捷制造网络体系，实现基于网络的信息资源共享和设计制造过程的集成；建立以网络为基础的，面向广大中小型企业的先进制造技术虚拟服务中心和培训中心，建立网络化制造工程，具体实施包括基于Intranet 的制造环境内部网络化和基于Internet制造业与外界联系的网络化。

1、基于Intranet的制造环境内部网络化

实现企业中工程设计、管理信息系统等制造过程各子系统的集成，完成企业内部网的建设，深化应用CAD、CIMS技术，提高企业在计算机网络支持的新型制造模式下的管理水平。

2、基于Internet网企业与外界信息交流

通过Internet网可实现企业与外界的联系，其中主要内容包括：

（1）敏捷供应链。把生产商、供应商、销售商等在一条链路上的所有环节都联系起来并进行优化，使生产资料以最快的速度，通过生产、分销环节变成增值的产品，送到消费者手中。这不仅降低了成本、减少了库存，而且使资源得到优化配置，更重要的是通过信息网络，介绍企业及企业产品，实现企业生产与销售的有效连接，物流、信息流、资金流的合理流动。

（2）公共数据中心。建立公共数据中心，即网上的制造资源信息库，也就是用现代化手段使信息和知识为最大可能多的需求者服务，充分体现其价值。

（3）远程服务体系。远程服务是在资源的需求者和提供者之间架设起现代化的交通网。建立这样的体系，首先要有掌握某项先进制造技术和拥有必要设备资源的“服务中心”，然后要研究Internet/web分布式网络计算与网络安全支持技术，建立基于web客户机/服务器分布式计算模式的、支持多个用户、多个站点的远程服务系统的体系结构。

（4）异地设计和制造。不受地域限制，由多个异地的企业组成动态联盟，合作开发同一产品，从而保证企业抓住转瞬即逝的市场机遇，赢得竞争。其关键的问题在于分布式产品设计与制造的过程集成与管理，异构、跨平台的设计与制造工具。

（5）虚拟学校。信息日新月异的变化使继续教育显得尤为重要，可以用网络技术将培训资源充分调动起来，组成虚拟的“先进制造技术学校”，在知识的传授者与吸收者之间构筑“多对多”的通道，打破空间与时间的限制，使更多的劳动者得到培训的机会。为了提高培训质量，还应将虚拟制造技术的研究与网上培训结合起来。

四、制造网络实现的关键技术

在信息技术的条件下，将分布于世界各地的产品、设备、人员、资金、市场等企业资源有效地集成起来，采用各种类型的合作形式，建立以网络技术为基础的、高素质员工系统为核心的敏捷制造企业运作模式，其关键技术有：

（1）分布式网络通讯技术。 Internet 、Intranet、 Web 等网络技术的发展使异地的网络信息传输、数据访问成为可能。特别是Web技术的实现，可以提供一种支持成本低、用户界面友好的网络访问介质，解决制造过程中用户访问困难的问题。

（2）网络数据存取、交换技术。网络按集成分布框架体系存储数据信息，根据数据的地域分布，分别存储各地的数据备份信息，有关产品开发、设计、制造的集成信息存储在公共数据中心中，由数据中心协调统一管理，通过数据中心对各职能小组的授权实现对数据的存取。

（3）CIMS技术。CIMS工程项目主要包括生产计划管理、自动化制造系统技术信息管理、技术信息管理、工程数据库管理、办公自动化、决策支持、质量保证、库存管理等应用子系统的开发，各应用子系统间系统平台集成、数据信息交换是企业间成功实施动态联盟企业的关键技术基础。

（4）协同工作技术。在一定的时间（如产品生命周期中一个阶段）、一定的空间（如产品设计师和制造工程师并行解决问题这一集合形成的空间）内，利用计算机网络，小组成员共享知识与信息，避免潜在的不相容性引起的矛盾。

（5）工作流管理。其主要特征是实现人与计算机交互时间结合过程中的自动化，主要涉及的内容是工作任务的整体处理过程、工作组成员间依据一组已定义的规则及已制定的共同目标所交换的文本文件、各种多媒体信息或任务，工作流管理系统是一个用于分布式环境中工作任务进程间的协调或协作式处理软件系统。

五、总结

打破小单位和行业的局限，在政府的统一规划与组织下，实行产学研结合，深入开发，广泛利用信息资源，建立敏捷制造网络化工程，加速制造业数字化、网络化与敏捷化。这不仅对于制造业本身的改造有十分重要的战略意义和现实意义，而且也能够在近年内达到开展异地设计与制造、网络服务、网上数据共享和网上培训等的预期目标。