網絡制造及其關鍵技術分析

［摘 要］本文詳細闡述了網絡制造的技術內涵，在此基礎上，對網絡制造研究及發展中的關鍵技術如網絡數據的存取與交換技術、網絡安全性、網絡制造的管理模式等方面進行了詳細分析，并指出了網絡制造的發展趨勢。

［關鍵詞］ 網絡制造 Internet 發展趨勢 關鍵技術

隨著信息技術和計算機網絡技術的迅速發展，世界經濟正經歷著一場深刻的革命。這場革命極大地改變著世界經濟面貌，塑造一種新經濟——網絡經濟。通過因特網企業將與顧客直接接觸，顧客將參與產品設計，或直接下訂單給企業進行定制生產，企業將產品直接銷售給顧客。由于在因特網上信息傳遞的快捷性，并由于制造環境變化的激烈性，企業間的合作越來越頻繁，企業的資源將得到更加充分和合理的利用。企業內的信息和知識將高度集成和共享，企業的管理模式將發生很大變化。因此，網絡化制造將成為制造企業在21世紀的重要制造戰略。

網絡化制造技術不是一項具體技術，是一個不斷發展的動態技術群和動態技術系統，是在計算機網絡，特別是因特網和數據庫基礎上的所有先進制造技術的總稱。網絡化制造技術涉及到制造業的各種制造經營活動和產品生產周期全過程，因此其技術構成涉及內容多，學科交叉范圍大，但一般說來，“基于網絡”是他相對其他制造技術的主要特征，該特征表明了網絡的基礎作用和支撐作用。當前網絡化制造涉及的有關技術在發達國家的研究和應用發展很快，我國制造業也應充分認識面臨的嚴峻競爭形勢和潛在的后發優勢，即挑戰與機遇共存的局面。通過發展網絡化制造技術，可以提高我國企業的管理水平以及開拓國際國內市場的能力，并提升產品的開發能力；可以加快我國企業產業結構調整；提高我國制造資源利用率，降低制造成本，提高我國企業的制造能力和制造水平；有利于我國企業的整體優化運行，提高整體水平和綜合效益。因此必須抓住機遇，發展網絡化制造關鍵技術，用網絡化制造技術來改造和提升我國傳統制造業，用信息技術帶動制造業。

網絡制造技術逐漸成為制造業信息化的主流。但由于一些關鍵技術環節沒有得到解決，目前大部分研究工作仍停留在理論層面。本文旨在從網絡制造的技術內涵出發，通過對網絡制造關鍵技術的研究，進而揭示其發展趨勢。

一、網絡制造的內涵

網絡制造指的是：面對市場機遇，針對某一市場需要，利用以因特網（Internet）為標志的信息高速公路，靈活而迅速地組織社會制造資源，把分散在不同地區的現有生產設備資源、智力資源和各種核心能力，按資源優勢互補的原則，迅速地組合成一種沒有圍墻的、超越空間約束的、靠電子手段聯系的、統一指揮的經營實體——網絡聯盟企業，以便快速推出高質量、低成本的新產品。其實質是通過計算機網絡進行生產經營業務活動各個環節的合作，以實現企業間的資源共享、優化組合和異地制造。

網絡制造與傳統制造不是對立的，網絡制造不是對傳統制造的取代。網絡只是使信息的傳遞更快、更準確，使傳遞的信息更多。網絡制造并不能代替傳統制造業中的許多功能，如產品的創新設計需要人的創造性勞動，零件的加工和裝配需要相應的設備和人員，產品的銷售需要物流系統等。具體來講，網絡制造具有以下3種能力：①快速地、并行地組織不同的部門或集團成員將新產品從設計轉入生產；②快速地將產品制造廠家和零部件供應廠家組合成虛擬企業，形成高效經濟的供應鏈；③在產品實現過程中各參加單位能夠就用戶需求、計劃、設計、模型、生產進度、質量以及其它數據進行實時交換和通訊。

二、網絡制造的關鍵技術分析

1.分布式網絡通訊技術

網絡制造的基礎是信息的處理、交換、傳送和通訊。快速、有效和靈活的通訊是實現網絡制造的必要條件。Internet、Web等網絡技術的發展使異地的網絡信息傳輸、數據訪問成為可能。特別是Web技術的實現，可以提供一種支持成本低、用戶界面友好的網絡訪問介質，解決制造過程中用戶訪問困難的問題。

2.網絡數據存取、交換技術

各種制造企業存在著大量不同的應用系統，企業在實施網絡制造過程中，要求這些不同應用系統之間的信息能夠準確交換和集成。隨著企業需求和技術不斷發展，企業同時也要求新建立的應用系統和原有的信息系統之間能夠進行信息交換和集成。因此，通過建立一個信息交換標準協議模型，利用各種相應的標準來完成不同應用系統之間的信息交換。網絡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，有關產品開發、設計、制造的集成信息存儲在公共數據中心中，由數據中心協調統一管理，通過數據中心對各職能小組的授權實現對數據的存取。

3.工作流管理

工作流管理與PDM是產品開發生命周期中的2個組成部分，是從面向任務與面向信息2個不同的角度提出的管理方法。應用工作流管理集成PDM，是產品開發過程發展的趨勢，只有這樣才能把數據信息融入到生產的統一流程中，提高生產的效率。工作流管理系統的主要組件是工作流應用規劃接口和工作流制定服務。前者進行工作流、工作流行為與行為資源的標準化；后者包含執行接口和工作流引擎的執行服務。建立好的工作流管理，就是研究有效的從設計到生產的映射關系，實現產品分目結構(product break down structure，PBS)、裝配分目結構(ABS)、作業分目結構(WBS)與工作流模型、工作流制定實例的映射，這是今后工作流與PDM研究的核心問題。

4.網絡安全性

由于網絡化制造的各種信息交流是通過網絡實現的，必須建立一個值得信賴的網絡環境，確保制造企業中以及各制造企業間的各種制造信息和數據的安全交換和在Internet上安全可靠地傳輸，確保遠程通訊的保密性和完整性，確保各制造企業的技術、知識和專利不被非法竊取。因此，制造網絡通常采用根據實際情況來確定的有針對性的開放度。根據制造網絡的功能作用不同，保密級不同，而采取相應的措施。就目前來看，網絡信息的機密性、認證和授權、完整性、抗抵賴性是網絡制造的信息安全面臨的四個問題，也是推動網絡制造發展的四大障礙。

5.網絡制造的有效管理模式

網絡制造的服務系統涉及到不同的企業單位。因此，如何在一定的時間(如產品生命周期中一個階段)、一定的空間(如產品設計師和制造工程師并行解決問題這一集合形成的空間)內，根據各方所能提供的人力與物力，利用計算機網絡，進行合理的利益分配，使小組成員共享知識與信息，形成良性循環。同時建立有效的管理機制，避免潛在的不相容性引起的矛盾，是保證系統成功運行的關鍵所在。

三、網絡制造對制造業的影響

網絡制造對制造業的影響是極其深刻。隨著網絡技術的迅速發展和信息高速公路的建立，使得知識的共享和傳播變得容易，使得全球集成制造有實現的可能。這樣可以使資源得到更充分的利用，原料和產品的運輸得到更顯著的縮短，交貨期也能進一步地得到縮短。具體來說，以因特網為代表的網絡技術的發展給制造業帶來了一系列影響，這些影響構成網絡制造范式的基礎。

網絡制造的全球化、直接化和客戶化——企業與客戶和供應商關系的變化海爾集團總裁認為：因特網把世界縮小了。每個企業面臨的都是兩個全球：一個是全球的網絡供應鏈，一個是全球的消費者。這個企業來講，是更大的挑戰。

從上圖中可以看出，隨著計算機和網絡技術的發展，企業集成范圍逐漸向供應商和客戶擴展，或者說向企業的上游和下游擴展。圖中的MRP、MRP2、ERP、SCM分別為物料需求計劃、制造資源計劃、企業資源計劃和供應鏈管理。

企業通過網絡可以立即獲得客戶的信息反饋并迅速地了解情況并及時地采取相應的措施，爭取到的客戶就越多；客戶越多，企業了解情況和采取措施的速度就越快；隨著制造業的知識化和網絡化，又提出了一個比企業重組更新的概念——企業轉型（BT）。他們認為與重組相比，企業轉型從對企業內部過程的關注，轉向對企業本身價值的重新審視。這樣使企業內垂直管理層次減少；企業內的異地協同工作能力提高；企業內信息和知識得到廣泛交流和共享。通過因特網容易使企業內信息和知識得到廣泛交流和共享，從而提高了企業的創新能力。

四、網絡制造發展趨勢

網絡制造的發展在很大程度上依賴于硬件技術的發展，主要包括制造裝備、圍繞制造裝備的相關監控與檢測裝置、計算機與網絡設備、所形成的制造執行系統等。智能化技術是網絡制造為企業提供智能化公共信息服務。實施網絡制造必須獲得工藝設計理論及其應用系統的支持，新的制造環境給CAPP（計算機輔助工藝設計）系統提出了新的要求。因此，研究和開發適用于網絡制造環境下的CAPP系統是網絡制造的重要發展方向之一。目前與網絡制造相關的部分信息交換協議已經出現，但是整個網絡制造標準協議規范還遠遠不夠，因此網絡制造中的信息交換標準協議還需要深入研究、開發和發展。

此外，資源的物流規劃與集成、企業的模式、信息的共享技術、數據傳輸和交換的信息安全等方面的研究也會越來越受到重視。

五、 結束語

對網絡化制造技術研究的目的是，要找到企業與企業、企業與顧客通過有效集成的途徑。未來制造業的發展趨勢必然是網絡化、全球化、虛擬化，總體目標則是要達到快速設計、快速制造、快速檢測、快速響應和快速重組。使我國的制造企業，特別是中小型制造企業能夠利用網絡制造技術，提高企業的新產品開發能力；提高企業員工的創新能力；提高快速、低成本地生產用戶所需制定的能力；提高企業的經濟效益。使網絡制造技術的發展能為我國經濟發展帶來新的機遇，使我國與發達國家的知識差距縮小，從而使我國人民的生活達到小康水平。

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