网络化制造的内涵与关键技术问题

第９卷第７期　２　０　０　３年７月　计算机集成制造系统一ＣＩＭＳ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ＶｏＩ．９　ＮＯ．７　Ｊｕ１．２　０　０　３　

文章编号：１００６—５９１１（２００３）０７—０５７６－－０７　

网络化制造的内涵与关键技术问题　

范玉顺　（清华大学自动化系，北京　１０００８４）　摘要：网络化制造是一种先进制造模式。本文在分析了网络化制造的需求背景和技术驱动因素的基础上，　讨论了网络化制造的基本特征和内涵，并给出了网络化制造的相关定义。结合所给出的网络化制造系统的结构，　介绍了网络化制造系统的层次和主要功能，最后，对网络化制造涉及的关键技术进行了分类，并阐明了主要的关键　技术问题。　关键词：网络化制造；先进制造模式；系统结构；集成技术　中图分类号：ＴＰ３９３；ＴＨｌ６６　文献标识码：Ａ　

０　引言　网络化制造是在网络经济条件下产生并得到广　泛应用的先进制造模式。与其他先进制造模式的产　生和应用背景一样，网络化制造这种先进制造模式　的产生，也是需求与技术双轮驱动的结果。需求是　网络化制造模式产生和应用的基础，技术是网络化　制造模式的使能条件。对网络化制造模式的需求，　方面是为了提高市场竞争的能力，另一方面是出　自于企业提高自身生产经营管理水平的需要。信息　技术与网络技术，特别是因特网（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）技术的迅　速发展和广泛应用，促进了网络化制造的研究和应　用。　实施网络化制造是为了适应当前经济全球化、　区域经济发展、行业经济发展和重大技术装备研发　的需求而采用的一种先进制造模式，也是实施敏捷　制造和动态联盟的需要，以及企业为了自身发展而　采取的加强国际合作、参与国际竞争、开拓市场、降　低成本和实现定制化生产的需要。　网络化制造的技术驱动力，首先来源于企业生　产经营中心的转变，随着市场竞争的日益激烈，企业　的生产经营围绕的中心主题也在不断地变化。概括　起来看，企业的生产经营围绕的中心主题，经历了以　生产和产品为中心，到以客户为中心的转变过程，企　业必须采用先进的网络化制造技术，从与客户建立　业务关系、签定产品订单开始，到用户参与产品设　计、了解产品的制造进展情况　直到为用户提供基于　网络的产品全生命周期的优质服务和技术支持，这　样，才能够真正实现以客户为中心的企业生产经营　战略。　同时，网络化制造的技术驱动力还来源于以下　因素：①企业产品设计生产管理模式的创新，从最初　的独立设计、独立制造，到目前的设计制造集成，并　且向着产品的全生命周期管理的方向发展；②企业　信息技术应用范围的扩大，在广度上，从部门级应　用、企业内集成，发展到了企业间集成；在深度上，从　信息集成、过程集成，发展到知识集成、先进制造技　术的发展和应用。先进制造技术的发展，是以先进　的信息技术和网络技术作为核心使能技术的，尤其　是敏捷制造模式的应用和动态联盟企业的运行，更　离不开网络技术的支持，网络化制造技术是实施敏　捷制造的核心使能技术，同时，其本身又是先进制造　收稿日期：２００３—０６—２０。　基金项目：国家８６３／ＣＩＭＳ主题资助项目（２００２ＡＡ４１４０５０）。　作者简介：范玉顺（１９６２一），男，江苏扬州人，清华大学自动化系教授，博士生导师，国家８６３／ＣＩＭＳ主置专家组成员，主要从事企生建曩与诊　断、工作流管理与企业经营过程重组、网络化制造、集成平台及Ｐｅｔｒｉ一等方面的研究．Ｅ－－ｍａｉｌ，ｆａｎ（￣ｃｉｍｓ．ｔａｉｎｇｈｔｍ．ｅｌＩ．１．ｃｌＩ．

　维普资讯 http://www.cqvip.com 第７期　范玉顺：网络化制造的内涵与关键技术问题　５７７　技术与网络技术结合的产物，是先进制造模式在因　特网环境下的发展和应用；③网络技术的日益成熟，　将为网络化制造模式的实施提供了有力的技术支　持。　开展网络化制造模式及相关理论方法的研究，　开展网络化制造系统的实施与应用的研究，开展网　络化制造相关软件平台与工具系统的开发，均具有　非常重要的理论意义、应用价值和产业化前景。　ｌ　网络化制造的基本特征和定义　国内外许多专家、学者、企业应用人员已经在网　络化制造方面展开了大量的研究和应用实践，取得　了丰硕的成果口　。其中，我国学者针对网络化制　造的相关问题，开展了许多具有开创性的研究工作，　为进一步深入研究网络化制造的相关理论、方法、工　具、系统和应用奠定了良好的基础。　１．１　网络化制造的一些基本特征　网络化制造具有丰富的内容，其内涵尚处于不　断发展过程中，总结当前的研究成果，可以归纳出网　络化制造的基本特征：　（１）网络化制造是基于网络技术的先进制造模　式它是在因特网和企业内外网环境下，企业用以　组织和管理其生产经营过程的理论与方法。　（２）覆盖了企业生产经营的所有活动　网络化　制造技术可以用来支持企业生产经营的所有活动，　也可以覆盖产品全生命周期的各个环节。　（３）以快速响应市场为实施的主要目标之一　通过网络化制造，提高企业的市场响应速度，进而提　高企业的竞争能力。　（４）突破地域限制　通过网络突破地理空间上　的差距给企业生产经营和企业间协同造成的障碍。　（５）强调企业间的协作与全社会范围内的资源　共享通过企业间的协作和资源共享，提高企业（企　业群体）的产品创新能力和制造能力，实现产品设计　制造的低成本和高速度。　（６）具有多种形态和功能系统　结合不同企业　的具体情况和应用需求，网络化制造系统具有许多　种不同的形态和应用模式。在不同形态和模式下，　可以构建出多种具有不同功能的网络化制造应用系　统。　１．２网络化制造的定义　在分析了网络化制造的基本特征的基础上，下　面给出网络化制造、网络化制造系统和网络化制造　技术的定义和解释。　（１）网络化制造　网络化制造是企业为应对知　识经济和制造全球化的挑战而实施的以快速响应市　场需求和提高企业（企业群体）竞争力为主要目标的　种先进制造模式。通过采用先进的网络技术、制　造技术及其他相关技术，构建面向企业特定需求的　基于网络的制造系统，并在系统的支持下，突破空间　地域对企业生产经营范围和方式的约束，开展覆盖　产品整个生命周期全部或部分环节的企业业务活　动，如产品设计、制造、销售、采购和管理等，实现企　业间的协同和各种社会资源的共享与集成，高速度、　高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务。　网络化制造定义中所指的网络技术，包括因特　网、企业内联网和企业外联网技术ｆ企业间协同包括　产品设计协同、制造协同、供应链协同和商务协同；　社会资源包括制造资源、智力资源和环境资源。作　为一种先进制造技术与网络技术结合的先进制造模　式，网络化制造为企业指出了在网络环境下，通过企　业间协同，集成和利用全社会资源，开展企业的生产　经营管理活动的指导思想。在这一思想指导下，结　合企业具体应用需求，构建特定的基于网络的制造　系统，为企业的业务运作提供系统和工具上的支持。　因此，网络化制造既包括通用的基础性的网络化制　造模式、理论和方法，又包括结合企业具体需求构建　的各种形式的网络化制造系统，还包括一批支持网　络化制造系统的规划、组织、设计、实施、运行和管理　的技术。　（２）网络化制造系统　网络化制造系统是企业　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。　这里，所指的制造是大制造的概念，既包括传统　的车间生产制造，也包括企业的其他业务。根据企　业的不同需求和应用范围，设计实施的网络化制造　系统可以具有不同的形态，每个系统的功能也会有　差异，但是，它们在本质上都是基于网络的制造系　统，如网络化产品定制系统、网络化产品协同设计系　统、网络化协同制造系统、网络化营销系统、网络化　资源共享系统、网络化管理系统、网络化供应链管理　系统、网络化设备监控系统、网络化售后服务系统和　网络化采购系统等。　

（３）网络化制造技术　网络化制造技术是支持　维普资讯 http://www.cqvip.com ５７８　计算机集成制造系统一ＣＩＭＳ　第９卷　企业设计、实施、运行和管理的、基于网络的制造系　统涉及的所有技术的总称。　２网络化制造的内涵　２．１网络化制造的内涵　网络化制造具有丰富的内涵。其理论是在协同　论、系统论、信息论和分形论等相关理论的基础上发　展起来的。网络化制造模式体现了分散与集中的统　自治与协同的统一、混沌与有序的统一。　（１）分散与集中的统一　网络化制造是通过网　络，将地理位置上分散的企业和各种资源集成在一　起，形成一个逻辑上集中、物理上分散的虚拟组织，　并通过虚拟组织的运作，实现对市场需求的快速响　应，提高参与网络化制造的企业群体或产业链的市　场竞争能力。另外，参与网络化制造的每个企业，都　有其特定的市场定位和企业目标，因此是分散的。　但是，在针对一个特定的市场需求时，这些通过网络　连接在一起的企业，又具有一个共同的目标。因此，　网络化制造在企业的个体目标和群体目标、企业的　物理位置和企业联盟的逻辑上，体现了分散与集中　的统一。　（２）自治与协同的统一　参与网络化制造的每　个企业都可能是一个独立的实体，每个企业都有自　己独立的组织体系和决策机制，以及独立的运作方　式和管理方法，在决定企业的行为和行为方式上，每　个企业是高度自治的。但是，当这些企业通过网络　化制造的方式联系在一起时，他们又必须是协同的，　而且协同的程度越高，企业间合作的效率就越高，联　盟企业的经济效益就越好。因此，网络化制造体现　了每个企业个体自治与企业间协同的统一。　（３）混沌与有序的统一　由于每个企业是独立　自治的，因此，每个企业的运行模式和运行状态是不　同的，所有这些不同的运行状态构成的状态空间，整　体上呈现一种混沌的形态。但是，当这些企业通过　网络化制造构成一个虚拟联盟时，联盟的运行又呈　现出有序的状态，并且整个联盟将朝着提高产品质　量、缩短产品交货期、降低产品成本的方向进化。因　此，通过网络化制造，可以实现混沌向有序的转化，　体现了混沌与有序的统一。　２．２　网络化制造带来的企业经营理念和动作方　式的一些变化　网络化制造不是简单的制造网络化，它是符合　网络经济规律的一种新的制造模式，在这种模式下，　企业的运作方式与经营理念都会与传统企业不同。　开展网络化制造不仅仅是技术问题，更重要的是建　立符合网络经济（知识经济）规律的企业文化、管理　机制和运作模式。网络化制造带来的企业经营理念　和运作方式的变化，可以反映在以下几个方面。　（１）企业经营范围和方式上的变化　首先，网络　化制造突破了空间地域对企业生产经营范围和方式　的约束，在经营范围上，企业可以面向全球开展其业　务，在全球范围内寻找其零部件供应商，选择进行产　品创新开发制造的合作伙伴，开展产品销售；在经营　方式上，企业可以通过基于网络的制造系统，实施更　加符合用户需求的业务运作方式。　（２）时阃观念上的变化　由于网络化制造模式　突破了地理区域上的约束，因此，改变了原来局限在　个固定时区的企业业务运行时间的观念。通过在　不同的地点建立多个开发组，利用这些不同地点存　在的时差，采用在不同地点的开发团队之间进行传　递的工作方式，实现产品２４小时不问断地开发，这　样，可以仅用传统产品开发周期几分之一的时间完　成产品的开发。　另外，企业必须能够以７×２４（每周７天，每天　２４小时）的方式，迅速对用户的需求进行响应，因　此，企业必须建立起在非正常工作时间（传统的８小　时以外）对用户需求进行处理的系统，包括自动应　答、记录、预处理、启动相应的业务流程和决策流程　等。　（３）组织结构上的变化在网络化制造模式下，　需要建立以过程和项目管理为主线、以团队工作为　主要方式的新型组织结构，并按照这一新型的组织　结构，对参与人员和部门在责、权、利上进行重新划　分，以网络技术为手段、以创新为原动力，形成有利　于加强团队合作精神和共享知识、遵循网络经济规　律的新的企业组织模式。　（４）资源观念上的变化　网络化制造模式的应　用，还将导致企业资源观念的变化。企业对资源的　认识，要从企业内的资源扩展到社会的资源，企业要　充分利用全社会的资源，包括制造资源、资力资源和　知识资源，通过社会范围内的资源共享，提高企业　（企业群体）的产品创新能力和制造能力，实现产品　设计制造的低成本和高速度。　（５）企业问关系观念的变化　在网络化制造模　式下，需要改变传统的认为企业间主要是竞争关系