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半個世紀以來，特別是近三十年來，信息革命已經滲透至各個經濟部門，迅速改變著傳統(tǒng)產業(yè)和整個經濟的面貌。計算機和通信技術的迅猛發(fā)展極大地拓展了制造業(yè)的廣度和深度，產生了一批新的制造哲理和制造技術，使制造業(yè)正發(fā)生著質的飛躍?？v觀制造業(yè)信息化進程，可將其分為以下幾個階段：

功能自動化階段。七十年代電子技術和計算機技術的發(fā)展為生產領域的自動控制提供了可能，使得以計算機為輔助工具的制造自動化技術成為可行，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(guī)劃(CAPP)、物料管理計劃(MRP)等自動化系統(tǒng)。

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化孤島問題，實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(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在知識經濟發(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外，還需要對生產過程進行優(yōu)化。如用并行工程（CE）方法，在產品設計時考慮下游工作中的可制造性、可裝配性等，重組設計過程，提高產品開發(fā)能力；用企業(yè)經營過程重構（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為代表的國際互聯網，正以極快的速度在發(fā)展。Internet在改變信息傳遞方式的同時也改變著企業(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制造活動成為可能，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)信息化進程可看出，隨著信息技術、計算機技術的迅速發(fā)展，從知識到應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業(yè)，信息將成為制造業(yè)的決定因素，用信息技術促進未來制造的改造已成為時代潮流。21世紀，世界制造業(yè)發(fā)展的總趨勢是：信息技術在促進制造業(yè)發(fā)展過程中的作用仍然是第一位；獨占性技術決定了產品的價值和價格；聯合和競爭兩位一體，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，使現代企業(yè)呈現集團化、多元化和動態(tài)聯盟的發(fā)展趨勢：企業(yè)跨越不同的地域，產品涉及多個領域。這些企業(yè)需要及時了解各地分公司的生產經營狀況，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，實現敏捷化制造。企業(yè)信息涉及有關產品設計、計劃、生產資源、組織等類型的數據，不僅數據量大，數據類型和結構復雜，而且數據間存在復雜的語義聯系，數據載體也是多介質的。

制造業(yè)中信息按其需求可分為兩部分：產品制造信息、企業(yè)服務信息。其中產品制造信息包括產品信息和工藝信息。

產品信息[1]包括與產品制造有關的所有信息，如產品幾何拓撲信息（3D實體模型、2D圖紙以及VRML格式圖片等）、加工要求信息、組成產品零件的材料和熱處理信息、裝配要求信息、產品檢驗信息、產品功能信息、產品制造成本和制造周期等信息。

工藝信息包括產品制造過程中的各種加工方法及其應用范圍、設計規(guī)范，用于新產品的加工工藝性和設計可行性評價，提供各種加工手冊、設計手冊。

企業(yè)服務信息包括產品市場信息（產品基本價格、批量價格、價格的有效期和交貨期）、企業(yè)生產能力信息（主要設備、特殊設備、大型設備）、企業(yè)產品開發(fā)能力信息等。

2.2網絡服務需求

對制造業(yè)企業(yè)來說，網絡應用服務的需求主要集中在以下幾個方面：

希望上網企業(yè)信息，如企業(yè)介紹、產品介紹等；

能有行業(yè)性的專業(yè)網站提供行業(yè)信息、行業(yè)動態(tài)等；

能在網上了解有關的政策法規(guī)，為企業(yè)活動提供依據；

能在網上跟蹤行業(yè)技術信息，為企業(yè)開發(fā)適合市場需求的新產品；

與用戶進行網上信息的交流，及時反饋用戶意見，組織網上用戶的培訓與產品使用問題的解決等；

與協作生產企業(yè)進行網上的信息交流和商務活動，提高工作效率；

開展網上的商務活動，如產品銷售、產品的虛擬展示等；

數字化產品模型共享，建立一個虛擬三維產品的“圖書館”，讓各企業(yè)分享，減少巨大的重復性CAD造型工作。

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絡已初具規(guī)模。企業(yè)的CAD、CIMS、ERP等方面的信息化建設也積累了不少經驗，但信息化建設的發(fā)展也出現了不平衡，如：

“信息公路上的車不多”，網上信息量少，內容不夠豐富，不能吸引用戶；

上網費用還太高，不能被廣大用戶所接受；

技術上還較為復雜，用戶無法自我維護；

網上的電子商務條件還不成熟，無法進行網上交易；

Internet服務提供者(ISP)和Internet內容提供者(ICP)的服務質量還有待改進；

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絡為廣大用戶，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這一問題。

3.2制造業(yè)網絡工程研究現狀

市場的全球化使得企業(yè)之間的競爭更加激烈，出現了一系列現代生產模式和制造哲理，要求改變企業(yè)現有的組織結構，實現多種敏捷組織形式，如項目任務協同功能工作小組、虛擬集團及多種合作組織機構，建立起協同合作為主導的“競爭�合作�協同”機制。網絡技術和計算機技術的發(fā)展，為制造業(yè)中海量信息的處理提供了可能，促進了敏捷企業(yè)網絡化工程的組建。

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(TEAM)”，TEAM集成產品的設計和制造，建立了一個“產品實現過程模型”；“全美工廠網絡（FAN）”建立于1995年，是國家工業(yè)數據庫，提供包括生產能力，各種工程服務項目、產品及其價格和性能數據、銷售和用戶服務專門服務；1995年洛克海德·馬丁航空公司建立“制造系統(tǒng)的敏捷基礎設施網絡AIMSnet”，利用國際互聯網支持和管理敏捷企業(yè)的供應鏈；美國通用電器研究和開發(fā)部的“計算機輔助制造網絡（CAMnet）”建立于1996年，它通過Internet網提供多種制造支撐服務，如產品設計的可制造性、加工過程仿真及產品的試驗等，使得集成企業(yè)的成員能夠快速連接和共享制造信息。這些網絡主要為大公司的成員和客戶提供服務。

國內的主要研究有：

虛擬異地合作設計組織[7]主要強調在產品設計和開發(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品開發(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)開發(fā)某項產品的行為為中心并和企業(yè)組織在一起，共同為這個項目的完成進行設計知識、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鍵技術研究，在實驗室中有一些局部非常初級的試驗，如上海交通大學與上飛廠之間進行了異地設計的聯網試驗；西安交通大學、清華大學與上海交通大學等高校也在策劃異地合作設計網，但這些工作仍屬開始階段。

分散網絡化生產系統(tǒng)[5]，[8]強調生產系統(tǒng)的網絡化。分散網絡化是指將動態(tài)的、沒有固定隸屬關系的和地理上相隔的集團，利用信息和通訊技術把它們加以組織起來進行生產，快速地以合理的成本將產品從設計轉入生產。通過國際互聯網，對產品設計、工藝、生產和工況信息從一個生產單元傳送到異地的生產單元進行測試。上海先進制造技術中心于1998年提供的上海交通大學的快速原形制造中心的上網服務，同濟大學也與香港某些中小型企業(yè)進行了聯網合作制造模具的試驗，但這樣的系統(tǒng)還需要有進一步的研究和配套措施。

4敏捷制造網絡工程實施建議

利用互聯網、企業(yè)內部網，構建敏捷制造網絡集成平臺，可建立有關企業(yè)和高校、研究所、研究中心等結合成一體的敏捷制造網絡體系，實現基于網絡的信息資源共享和設計制造過程的集成；建立以網絡為基礎的，面向廣大中小型企業(yè)的先進制造技術虛擬服務中心和培訓中心，建立網絡化制造工程，具體實施包括基于Intranet的制造環(huán)境內部網絡化和基于Internet制造業(yè)與外界聯系的網絡化，如圖1。

4.1基于Intranet的制造環(huán)境內部網絡化

實現企業(yè)中工程設計、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)內部網的

圖1制造業(yè)信息化網絡工程建議

建設，深化應用CAD、CIMS技術，提高企業(yè)在計算機網絡支持的新型制造模式下的管理水平。

4.2基于Internet網企業(yè)與外界信息交流

通過Internet網可實現企業(yè)與外界的聯系，其中主要內容包括：

敏捷供應鏈。把生產商、供應商、銷售商等在一條鏈路上的所有環(huán)節(jié)都聯系起來并進行優(yōu)化，使生產資料以最快的速度，通過生產、分銷環(huán)節(jié)變成增值的產品，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，更重要的是通過信息網絡，介紹企業(yè)及企業(yè)產品，實現企業(yè)生產與銷售的有效連接，物流、信息流、資金流的合理流動。

公共數據中心。建立公共數據中心，即網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，充分體現其價值。這里的資源包括了企業(yè)富余的生產能力、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；技術信息和產品信息。

遠程服務體系。遠程服務是在資源的需求者和提供者之間架設起現代化的交通網。特別是象快速成型（RP）等先進制造技術與裝備，這些技術往往比較復雜，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，首先要有掌握某項先進制造技術和擁有必要設備資源的“服務中心”，然后要研究Internet/web分布式網絡計算與網絡安全支持技術，建立基于web客戶機/服務器分布式計算模式的、支持多個用戶、多個站點的遠程服務系統(tǒng)的體系結構。

異地設計和制造。不受地域限制，由多個異地的企業(yè)組成動態(tài)聯盟，合作開發(fā)同一產品，從而保證企業(yè)抓住轉瞬即逝的市場機遇，贏得競爭。其關鍵的問題在于分布式產品設計與制造的過程集成與管理，異構、跨平臺的設計與制造工具。研究內容包括：遠程項目組織與管理；網絡安全性；數據交換格式；遠程信息維護；遠距監(jiān)測與控制機理等等。

虛擬學校。信息日新月異的變化使繼續(xù)教育顯得尤為重要，可以用網絡技術將培訓資源充分調動起來，組成虛擬的“先進制造技術學?！保谥R的傳授者與吸收者之間構筑“多對多”的通道，打破空間與時間的限制，使更多的勞動者得到培訓的機會。這需要首先進行網上教學的課程建設，同時要建立由若干個培訓中心聯網組成的培訓網，還要制作與網上教學相匹配的教材及音像資料，建立教與學進行交流的機制和培訓網的運行機制，研究培訓的評估方法。為了提高培訓質量，還應將虛擬制造技術的研究與網上培訓結合起來。

5制造網絡實現的關鍵技術

在信息技術的條件下，將分布于世界各地的產品、設備、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，建立以網絡技術為基礎的、高素質員工系統(tǒng)為核心的敏捷制造企業(yè)運作模式，其關鍵技術有：

分布式網絡通訊技術[9~12]。Internet、Intranet、Web等網絡技術的發(fā)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。

網絡數據存取、交換技術。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(fā)、設計、制造的集成信息存儲在公共數據中心中，由數據中心協調統(tǒng)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。

CIMS技術。CIMS工程項目主要包括生產計劃管理、自動化制造系統(tǒng)技術信息管理、技術信息管理、工程數據庫管理、辦公自動化、決策支持、質量保證、庫存管理等應用子系統(tǒng)的開發(fā)，各應用子系統(tǒng)間系統(tǒng)平臺集成、數據信息交換是企業(yè)間成功實施動態(tài)聯盟企業(yè)的關鍵技術基礎。

協同工作技術。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，利用計算機網絡，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，在并行產品開發(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、背景和領域知識水平的差異必將導致沖突的產生，因此需要通過協同工作，解決各方的矛盾、沖突，最終達到一致解。

工作流管理。其主要特征是實現人與計算機交互時間結合過程中的自動化，主要涉及的內容是工作任務的整體處理過程、工作組成員間依據一組已定義的規(guī)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，工作流管理系統(tǒng)是一個用于分布式環(huán)境中工作任務進程間的協調或協作式處理軟件系統(tǒng)。

6總結

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，實行產學研結合，深入開發(fā)，廣泛利用信息資源，建立敏捷制造網絡化工程，加速制造業(yè)數字化、網絡化與敏捷化。這不僅對于制造業(yè)本身的改造，地區(qū)信息港的建設，有十分重要的戰(zhàn)略意義和現實意義，而且也能夠在近年內達到開展異地設計與制造、網絡服務、網上數據共享和網上培訓等的預期目標，必將推進企業(yè)信息化進程。

摘要:隨著網絡技術的發(fā)展，信息不僅已經成為制造產業(yè)的決定性因素，而且還是最活躍的驅動因素。在此背景下，本文分析了制造中的信息需求，闡述了制造業(yè)信息化現狀，提出了敏捷制造網絡化工程的具體實施方案及其中的關鍵技術。

關鍵詞:信息敏捷制造網絡

制造業(yè)信息化進程

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ResearchOnNetwork-basedAgileManufacturing

YanJunqi，NiYanrong，MaDengzhe

（MechanicalEngineeringDepartment,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030）

Abstract:Withthedevelopmentofnetworktechnology,informationbecomesnotonlythecrucialdominatefactorofmanufacturingbutalsotheactivedrivefactorofmanufacturing.Underthebackground,thisthesisanalysistheinformationdemandsofmanufacturingandclarifytheactualityinagilemanufacturing.Thethesisalsobringforwardhowcarrytheagilemanufacturingschemeintoexecution.Theschemeincludessomekeytechnology.

KeyWords:InformationAgileManufacturingNetwork