21世纪快速响应制造技术：网络化设计与制造 - 文章

21世纪快速响应制造技术：网络化设计与制造

作者：李志华吴立群张云电

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摘要：计算机技术、网络技术和信息技术的发展为网络化设计与制造创造了条件。本文结合我国国情，分析了网络化设计与制造的重大作用、主体技术及研究内容，阐述了杭州电子工业学院网络制造中心的发展策略。希望能为我国快速响应制造技术的发展做些有益的探索。
关键词：网络化设计与制造，敏捷制造，先进制造技术

引言

在当今的世界市场中,TQCS已经成为衡量一个企业竞争能力高低的重要指标。TQCS的含义是：T-Time to market（产品上市时间），Q-Quality（质量），C-Cost(成本)，S-Serve(服务)。在这四个因素中，T是最为重要的因素，它是21世纪企业赢的竞争优势的关键所在。随着Internet/Intranet/Extranet技术的迅速发展，基于网络的设计与制造技术必将对制造领域产生极其深刻的影响。未来的制造业将建立在数字化和网络化基础上，其总体目标是要达到快速设计、快速制造、快速检测、快速响应和快速重组。

市场驱动的、具有快速反应机制的网络化设计与制造模式已经成为广大制造业企业关注的焦点，它可以通过网络实现对分布的制造资源进行快速调集和利用，通过动态联盟或虚拟企业的形式实行制造企业的快速动态重组，通过异地并行设计和虚拟制造方法提高企业对市场的快速反应能力。因此，它能极大地提升制造企业在网络时代的竞争力，并代表着制造业的未来方向。

在工业发达国家，计算机和网络化已成为制造业发展的最重要手段。1997年统计，世界500强企业无一例外地建立了Intranet，美国波音公司利用计算机和网络技术，实现了以波音777客机无图纸制造的突破，开创了异地设计制造和无纸生产的先河。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。

网络化设计与制造在广义上表现为使用网络的企业和企业间可以跨地域的协同设计、协同制造、信息共享、远程监控及远程服务；企业与社会间的供应、销售和服务等内容。在狭义上表现为企业内部的网络化，将企业内部的管理部门（产、供、销、人、财、物等）、设计部门（CAD、CAM、CAPP、CAE等）、生产部门（生产管理、生产监测、刀、夹、量、材料管理、设备管理等）在网络数据库支持下进行集成。

1 主体技术

如图1所示，网络化设计与制造是以网络为基础，以网络数据库为技术支撑，由四个技术群构成，它们是基于网络的系统集成技术群，基于网络的产品设计与开发技术群，基于网络的制造过程技术群和基于网络的制造系统管理和营销技术群。

图1 网络化设计与制造主体技术群

在图1中，管理和营销是企业生存和发展的至关重要的因素，通过发展基于网络的管理和营销技术，可以提高我国企业的现代管理水平和开拓国际国内市场的能力。产品的设计与开发是制造的前提，通过发展基于网络的产品设计与开发技术，可以有效地提高我国企业的产品，特别是高新技术产品的开发能力，加快我国企业产品结构调整。产品制造过程是产品生产的核心阶段，通过发展基于网络的制造过程技术有利于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。系统集成是整个制造系统的最后一关，它关系到前面三个技术群工作结果是否有成效的关键一步，通过发展基于网络的系统集成技术，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。

2 研究内容

基于网络的设计与制造，包括以下几个方面：

制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成。
制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企业中工程设计、管理信息系统等各子系统的集成。 􀁺
企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用。
通过网络，实现异地设计和异地制造。

其研究内容主要有：

（1）制造系统中的集成技术和系统技术研究

以往研究主要集中在单元技术和专门技术方面，这些技术包括控制技术（如数控技术、过程控制和过程监控等）和计算机辅助技术（如CAD、CAPP、CAM和CAE等）。近年来，在上述单元技术和专门技术继续发展的同时，制造系统中的集成技术和系统技术的研究发展迅速。集成技术包括制造系统中的信息集成和功能集成技术（如CIMS）、过程集成技术（如并行工程CE）、企业间集成技术（如敏捷制造AM）等；系统技术包括制造系统分析技术、制造系统建模技术、制造系统运筹技术、制造系统管理技术和制造系统优化技术等等。

（2）合作关系理论研究

包括建议评价网络联盟企业行为准则的方法，迅速建立信任机制及有效地维护方法，建立网络联盟企业利益共享的工作小组关系方法以及授权相应责任的决策方法。

（3）国家制造资源信息网的建立

该信息网应具有：企业开发能力、设备能力、技术财富、智力资源和业务经验等核心能力的信息，以及对这些核心能力的评价功能，使得全国制造业企业都可访问该信息网，并通过评价功能，协助企业更容易地选择和确定合作伙伴，实现高效地组建网络联盟，快速地响应市场。

（4）建立包括产学研在内的网络联盟试验室

其任务是研究和验证支持网络联盟企业概念的工具与方法，其中包括：对企业现有技术、设备和人力等核心能力的集成方法；信息传输、转换与标准化问题；网络联盟企业的生产计划与控制方法、质量保证体系、成本核算与控制体系、激励机制与监督机制等。

3 我们的策略

3.1 杭州电子工业学院网络制造中心简介

杭州电子工业学院在国家财政部和浙江省财政厅的大力资助下，已投资近600万元对网络制造中心进行硬件和软件建设，目前已有的设备如下：10台数控车床、1台数控铣床、1台加工中心、1台数控珩磨机、80台个人计算机、2台服务器以及具有32个节点的Pro/E、50个节点的UG和20个节点的Cimatron等软件。此外，计划购买的设备及软件还包括：激光加工设备、超声波加工设备、激光快速成型系统以及计算机辅助分析、仿真和PDM等软件。

网络制造中心是以网络为基础，以网络数据库为技术支持，集成CAD/CAM技术、数控加工技术、特种加工技术、反求工程、自动检测和快速原型制造技术为一体，以实现产品的快速设计、快速制造、快速检测，以及对市场的快速响应为目标。

3.2 我们的策略

（1）配置先进、完备的数控加工设备、快速成型设备、特种加工设备、三维测量设备以及计算机辅助设计、分析、制造和仿真等软件，建成一个省内一流、国内先进、基于网络的快速设计与制造的集成实验室。

（2）通过网络将设计资源（CAD、CAM、CAPP、CAE、反求工程等）与制造资源（数控机床、快速成型设备、特种加工设备、自动检测设备等）集成起来，形成局域网。

（3）利用Internet的远程设计和远程制造功能形成“网络制造服务中心”，该中心以快速设计、快速制造和特种加工为龙头，以动态联盟为组织形式，为广大中小企业提供产品设计、开发与制造服务。

（4）建立一支约20人的德才兼备、富有创造力的科研梯队。

（5）争取承接国家、浙江省重点科研项目，同时为相关科研方向提供一流规范的实验室服务。

4 结论

当前经济全球化的浪潮正在席卷世界。Internet／Intranet／Extranet技术正在给制造业的经营、生产和制造过程带来一系列变革。网络化设计与制造是21世纪的快速响应制造技术，具有广阔的应用前景。

参考文献：
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文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/21/2005)


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