网络制造及其关键技术分析

［摘 要］本文详细阐述了网络制造的技术内涵，在此基础上，对网络制造研究及发展中的关键技术如网络数据的存取与交换技术、网络安全性、网络制造的管理模式等方面进行了详细分析，并指出了网络制造的发展趋势。

［关键词］ 网络制造 Internet 发展趋势 关键技术

随着信息技术和计算机网络技术的迅速发展，世界经济正经历着一场深刻的革命。这场革命极大地改变着世界经济面貌，塑造一种新经济——网络经济。通过因特网企业将与顾客直接接触，顾客将参与产品设计，或直接下订单给企业进行定制生产，企业将产品直接销售给顾客。由于在因特网上信息传递的快捷性，并由于制造环境变化的激烈性，企业间的合作越来越频繁，企业的资源将得到更加充分和合理的利用。企业内的信息和知识将高度集成和共享，企业的管理模式将发生很大变化。因此，网络化制造将成为制造企业在21世纪的重要制造战略。

网络化制造技术不是一项具体技术，是一个不断发展的动态技术群和动态技术系统，是在计算机网络，特别是因特网和数据库基础上的所有先进制造技术的总称。网络化制造技术涉及到制造业的各种制造经营活动和产品生产周期全过程，因此其技术构成涉及内容多，学科交叉范围大，但一般说来，“基于网络”是他相对其他制造技术的主要特征，该特征表明了网络的基础作用和支撑作用。当前网络化制造涉及的有关技术在发达国家的研究和应用发展很快，我国制造业也应充分认识面临的严峻竞争形势和潜在的后发优势，即挑战与机遇共存的局面。通过发展网络化制造技术，可以提高我国企业的管理水平以及开拓国际国内市场的能力，并提升产品的开发能力；可以加快我国企业产业结构调整；提高我国制造资源利用率，降低制造成本，提高我国企业的制造能力和制造水平；有利于我国企业的整体优化运行，提高整体水平和综合效益。因此必须抓住机遇，发展网络化制造关键技术，用网络化制造技术来改造和提升我国传统制造业，用信息技术带动制造业。

网络制造技术逐渐成为制造业信息化的主流。但由于一些关键技术环节没有得到解决，目前大部分研究工作仍停留在理论层面。本文旨在从网络制造的技术内涵出发，通过对网络制造关键技术的研究，进而揭示其发展趋势。

一、网络制造的内涵

网络制造指的是：面对市场机遇，针对某一市场需要，利用以因特网（Internet）为标志的信息高速公路，灵活而迅速地组织社会制造资源，把分散在不同地区的现有生产设备资源、智力资源和各种核心能力，按资源优势互补的原则，迅速地组合成一种没有围墙的、超越空间约束的、靠电子手段联系的、统一指挥的经营实体——网络联盟企业，以便快速推出高质量、低成本的新产品。其实质是通过计算机网络进行生产经营业务活动各个环节的合作，以实现企业间的资源共享、优化组合和异地制造。

网络制造与传统制造不是对立的，网络制造不是对传统制造的取代。网络只是使信息的传递更快、更准确，使传递的信息更多。网络制造并不能代替传统制造业中的许多功能，如产品的创新设计需要人的创造性劳动，零件的加工和装配需要相应的设备和人员，产品的销售需要物流系统等。具体来讲，网络制造具有以下3种能力：①快速地、并行地组织不同的部门或集团成员将新产品从设计转入生产；②快速地将产品制造厂家和零部件供应厂家组合成虚拟企业，形成高效经济的供应链；③在产品实现过程中各参加单位能够就用户需求、计划、设计、模型、生产进度、质量以及其它数据进行实时交换和通讯。

二、网络制造的关键技术分析

1.分布式网络通讯技术

网络制造的基础是信息的处理、交换、传送和通讯。快速、有效和灵活的通讯是实现网络制造的必要条件。Internet、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

各种制造企业存在着大量不同的应用系统，企业在实施网络制造过程中，要求这些不同应用系统之间的信息能够准确交换和集成。随着企业需求和技术不断发展，企业同时也要求新建立的应用系统和原有的信息系统之间能够进行信息交换和集成。因此，通过建立一个信息交换标准协议模型，利用各种相应的标准来完成不同应用系统之间的信息交换。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.工作流管理

工作流管理与PDM是产品开发生命周期中的2个组成部分，是从面向任务与面向信息2个不同的角度提出的管理方法。应用工作流管理集成PDM，是产品开发过程发展的趋势，只有这样才能把数据信息融入到生产的统一流程中，提高生产的效率。工作流管理系统的主要组件是工作流应用规划接口和工作流制定服务。前者进行工作流、工作流行为与行为资源的标准化；后者包含执行接口和工作流引擎的执行服务。建立好的工作流管理，就是研究有效的从设计到生产的映射关系，实现产品分目结构(product break down structure，PBS)、装配分目结构(ABS)、作业分目结构(WBS)与工作流模型、工作流制定实例的映射，这是今后工作流与PDM研究的核心问题。

4.网络安全性

由于网络化制造的各种信息交流是通过网络实现的，必须建立一个值得信赖的网络环境，确保制造企业中以及各制造企业间的各种制造信息和数据的安全交换和在Internet上安全可靠地传输，确保远程通讯的保密性和完整性，确保各制造企业的技术、知识和专利不被非法窃取。因此，制造网络通常采用根据实际情况来确定的有针对性的开放度。根据制造网络的功能作用不同，保密级不同，而采取相应的措施。就目前来看，网络信息的机密性、认证和授权、完整性、抗抵赖性是网络制造的信息安全面临的四个问题，也是推动网络制造发展的四大障碍。

5.网络制造的有效管理模式

网络制造的服务系统涉及到不同的企业单位。因此，如何在一定的时间(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，根据各方所能提供的人力与物力，利用计算机网络，进行合理的利益分配，使小组成员共享知识与信息，形成良性循环。同时建立有效的管理机制，避免潜在的不相容性引起的矛盾，是保证系统成功运行的关键所在。

三、网络制造对制造业的影响

网络制造对制造业的影响是极其深刻。随着网络技术的迅速发展和信息高速公路的建立，使得知识的共享和传播变得容易，使得全球集成制造有实现的可能。这样可以使资源得到更充分的利用，原料和产品的运输得到更显著的缩短，交货期也能进一步地得到缩短。具体来说，以因特网为代表的网络技术的发展给制造业带来了一系列影响，这些影响构成网络制造范式的基础。

网络制造的全球化、直接化和客户化——企业与客户和供应商关系的变化海尔集团总裁认为：因特网把世界缩小了。每个企业面临的都是两个全球：一个是全球的网络供应链，一个是全球的消费者。这个企业来讲，是更大的挑战。

从上图中可以看出，随着计算机和网络技术的发展，企业集成范围逐渐向供应商和客户扩展，或者说向企业的上游和下游扩展。图中的MRP、MRP2、ERP、SCM分别为物料需求计划、制造资源计划、企业资源计划和供应链管理。

企业通过网络可以立即获得客户的信息反馈并迅速地了解情况并及时地采取相应的措施，争取到的客户就越多；客户越多，企业了解情况和采取措施的速度就越快；随着制造业的知识化和网络化，又提出了一个比企业重组更新的概念——企业转型（BT）。他们认为与重组相比，企业转型从对企业内部过程的关注，转向对企业本身价值的重新审视。这样使企业内垂直管理层次减少；企业内的异地协同工作能力提高；企业内信息和知识得到广泛交流和共享。通过因特网容易使企业内信息和知识得到广泛交流和共享，从而提高了企业的创新能力。

四、网络制造发展趋势

网络制造的发展在很大程度上依赖于硬件技术的发展，主要包括制造装备、围绕制造装备的相关监控与检测装置、计算机与网络设备、所形成的制造执行系统等。智能化技术是网络制造为企业提供智能化公共信息服务。实施网络制造必须获得工艺设计理论及其应用系统的支持，新的制造环境给CAPP（计算机辅助工艺设计）系统提出了新的要求。因此，研究和开发适用于网络制造环境下的CAPP系统是网络制造的重要发展方向之一。目前与网络制造相关的部分信息交换协议已经出现，但是整个网络制造标准协议规范还远远不够，因此网络制造中的信息交换标准协议还需要深入研究、开发和发展。

此外，资源的物流规划与集成、企业的模式、信息的共享技术、数据传输和交换的信息安全等方面的研究也会越来越受到重视。

五、 结束语

对网络化制造技术研究的目的是，要找到企业与企业、企业与顾客通过有效集成的途径。未来制造业的发展趋势必然是网络化、全球化、虚拟化，总体目标则是要达到快速设计、快速制造、快速检测、快速响应和快速重组。使我国的制造企业，特别是中小型制造企业能够利用网络制造技术，提高企业的新产品开发能力；提高企业员工的创新能力；提高快速、低成本地生产用户所需制定的能力；提高企业的经济效益。使网络制造技术的发展能为我国经济发展带来新的机遇，使我国与发达国家的知识差距缩小，从而使我国人民的生活达到小康水平。

参考文献：

[1]杨叔子，吴波，胡春华等．网络化制造与企业集成．中国机械工程．2000，11(1)：45～48

[2]范玉顺，张立晴，刘博．网络化制造与制造网络．中国机械工程．2004，15(19)1733～1738

[3]陈新度，陈新．制造业信息化的发展——网络化制造．机电工程技术．2004，33(6)：7～9

[4]顾新建．网络化制造的战略和方法[M]．北京：高等教育出版社，2001

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