網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢

吳鵬程

摘要：本文對我國現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)進(jìn)行了闡述,并通過實(shí)例分析了網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)的應(yīng)情況，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化制造；網(wǎng)格制造；工作流管理；虛擬企業(yè)；網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控

所謂網(wǎng)絡(luò)化制造是指通過采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、制造技術(shù)及其它相關(guān)技術(shù), 構(gòu)建面向企業(yè)特定需求的基于網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng), 并在系統(tǒng)支持下, 突破空間對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營范圍和方式的約束, 開展覆蓋產(chǎn)品整個生命周期全部或部分環(huán)節(jié)的企業(yè)業(yè)務(wù)活動, 實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的協(xié)同和各種社會資源的共享與集成, 高速度、高質(zhì)量、低成本地為市場提供所需的產(chǎn)品和服務(wù)。

1網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)

虛擬企業(yè)技術(shù)：所謂虛擬企業(yè)（VE）又稱動態(tài)聯(lián)盟、虛擬組織（VO）、擴(kuò)展企業(yè)（EE）、網(wǎng)絡(luò)企業(yè)（NE），是當(dāng)市場出現(xiàn)新機(jī)遇時，具有不同資源與優(yōu)勢的企業(yè)為了共同開拓市場，共同對付其他的競爭者組織的、建立在信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的共享技術(shù)與信息，分擔(dān)費(fèi)用，聯(lián)合開發(fā)、互利的企業(yè)聯(lián)盟體。

工作流管理技術(shù)：工作流是能夠完全或者部分自動執(zhí)行的經(jīng)營過程，它根據(jù)一系列過程規(guī)則，文檔、信息或任務(wù)能夠在不同的執(zhí)行者間進(jìn)行傳遞與執(zhí)行。其技術(shù)用于企業(yè)業(yè)務(wù)過程建模和業(yè)務(wù)過程分析；幫助企業(yè)管理者更清楚了解其業(yè)務(wù)過程，并發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程中存在的問題和性能瓶頸；支持企業(yè)管理信息系統(tǒng)的規(guī)范化設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理；支持企業(yè)知識獲取和知識重用；支持企業(yè)業(yè)務(wù)過程的自動執(zhí)行和監(jiān)控。工作流管理系統(tǒng)是支持企業(yè)經(jīng)營過程高效執(zhí)行并監(jiān)控其執(zhí)行過程的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。在工作流管理系統(tǒng)支撐下，通過集成具體的業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件和操作人員的界面操作，才能夠良好地完成對企業(yè)經(jīng)營過程運(yùn)行的支持。所以，工作流管理系統(tǒng)在企業(yè)或部門經(jīng)營應(yīng)用過程中，起到業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)集成與實(shí)施的作用。

虛擬車間技術(shù)：虛擬車間是面向動態(tài)多變的市場需求，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃目標(biāo)，由企業(yè)內(nèi)部同一車間或不同車間的部分資源，在計(jì)算機(jī)信息與控制網(wǎng)絡(luò)的支持下，組織形成的一種相對穩(wěn)定具有某種獨(dú)立加工功能的邏輯實(shí)體，它是虛擬企業(yè)的基本構(gòu)成成分。它不僅對加工任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)劃和分解，而且對加工設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化組合，動態(tài)形成敏捷化制造單元。它強(qiáng)調(diào)加工設(shè)備的協(xié)調(diào)與合作，采用虛擬制造單元的形式，也就是加工設(shè)備在物理位置上不變，而在生產(chǎn)組織和管理邏輯上則隨著加工任務(wù)的變化而改變。通過對加工設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)資源的動態(tài)柔性配置，對變化的任務(wù)做出及時響應(yīng)。

虛擬車間的管理和控制應(yīng)服從于虛擬企業(yè)的組織和管理模式，采用動態(tài)的聯(lián)邦組織結(jié)構(gòu)，按照以下原則建立虛擬車間：保證硬件、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的異構(gòu)互容機(jī)制，滿足分布式信息處理能力，維護(hù)虛擬車間中的企業(yè)邏輯，支持車間之間、車間層與企業(yè)層的訪問協(xié)商，保證信息訪問的安全性，提供訪問系統(tǒng)信息資源的能力。

Ａgent 技術(shù)：在分布計(jì)算領(lǐng)域，人們通常把在分布式系統(tǒng)中持續(xù)自主發(fā)揮作用的活著的計(jì)算實(shí)體稱為Agent。具有以下特征：

自主性：Agent具有屬于其自身計(jì)算資源和局部于自身的行為控制機(jī)制,能夠在沒有外界直接操縱的情況下,根據(jù)其內(nèi)部狀態(tài)和感知到的環(huán)境信息,決定和控制自身的行為。例如,SNMP中的agent就是獨(dú)立運(yùn)行在被管理單元上的自主進(jìn)程。

交互性 ：Agent能夠與其他Agent(包括人),用Agent通信語言實(shí)施靈活多樣的交互,能夠有效與其他Agent協(xié)同工作。例如,一個Internet上的用戶需要使用Agent通信語言向主動服務(wù)Agent陳述信息需求。

反應(yīng)性 ：Agent能夠感知所處的環(huán)境(可能是物理世界,操縱圖形界面的用戶,或其他Agent等) ,并對相關(guān)事件作出適時反應(yīng)。例如,一個模擬飛機(jī)的Agent能夠?qū)τ脩舻牟倏v作出適時反應(yīng)。

主動性：Agent能夠遵循承諾采取主動行動,表現(xiàn)出面向目標(biāo)的行為。例如,一個Internet上的主動服務(wù)Agent,在獲得新的信息之后能夠按照約定主動將其提交給需要的用戶;一個工作流管理Agent,能夠按照約定將最新的工作進(jìn)展情況主動通報(bào)給有關(guān)的工作站。

網(wǎng)格制造（Grid Manufacture）：網(wǎng)格是構(gòu)筑在Internet 上的新興技術(shù)，通過調(diào)整共享的網(wǎng)絡(luò)連接地理上廣泛分布的異構(gòu)資源（包括高速連接的異構(gòu)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫、科學(xué)儀器、文件和超級計(jì)算系統(tǒng)等），用它們協(xié)同工作解決那些需要多CPU和存儲器來處理、訪問的單個問題。網(wǎng)格可分為計(jì)算型網(wǎng)格和訪問型網(wǎng)格。通過計(jì)算型網(wǎng)格用戶可以使用到無限制的計(jì)算和數(shù)據(jù)資源；訪問型網(wǎng)格提供一組協(xié)同環(huán)境，向用戶提供資源和服務(wù)，用戶可以通過瀏覽器等訪問網(wǎng)格。網(wǎng)格具有統(tǒng)一的軟件標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)互操作的環(huán)境，它的服務(wù)層能提供無縫的基礎(chǔ)設(shè)施，以形成用戶希望的問題求解環(huán)境。網(wǎng)格由網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、核心網(wǎng)格中間件、用戶級網(wǎng)格中間件、網(wǎng)格用戶及入口等組成。網(wǎng)格制造又稱制造網(wǎng)格（MG），在不占用超級計(jì)算機(jī)的情況下，收集分散各地的空閑計(jì)算能力，組成“一臺”虛擬計(jì)算機(jī)，使每個企業(yè)都有可能低成本地獲得超級計(jì)算能力用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。制造網(wǎng)絡(luò)為解決我國電子產(chǎn)品制造業(yè)中產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力不足、產(chǎn)品技術(shù)含量低的問題帶來了機(jī)遇并提供了很好的共享平臺。

開放式、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控（ONCNC）技術(shù)：開放式數(shù)控系統(tǒng)的本質(zhì)是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可在統(tǒng)一運(yùn)行平臺上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，形成系列化，并可將用戶特殊應(yīng)用集成到控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)。 IEEE關(guān)于開放式系統(tǒng)的定義是：開放式系統(tǒng)能有效地運(yùn)行于不同的平臺之上，可與其他應(yīng)用系統(tǒng)相互操作，并提供與用戶交互的統(tǒng)一風(fēng)格，即所謂互操作性、可移植性、可伸縮性和可互換性。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)控通過網(wǎng)絡(luò)、 Internet/Intranet將制造單元和控制部件相連，或?qū)⒅圃爝^程所需資源(如加工程序、機(jī)床、工具、檢測監(jiān)控儀器等)共享。網(wǎng)絡(luò)化包括兩個方面：內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò))和外部網(wǎng)絡(luò)。

內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)：是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)CNC單元與伺服驅(qū)動及I/O邏輯控制等單元以現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接。對于數(shù)控系統(tǒng)硬件，開放性主要是指其計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、伺服系統(tǒng)及I/O邏輯控制等單元，應(yīng)該具有統(tǒng)一的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)互換性。

外部網(wǎng)絡(luò)：是數(shù)控系統(tǒng)與系統(tǒng)外的其他控制系統(tǒng)或外部上位計(jì)算機(jī)以網(wǎng)絡(luò)連接。通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和無人化操作、遠(yuǎn)程加工程序傳輸、遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程維修服務(wù)、技術(shù)服務(wù)，并提高機(jī)床生產(chǎn)率。

2 網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)應(yīng)用

2．1 數(shù)控機(jī)床廠的基于PDM的DNC系統(tǒng)：企業(yè)內(nèi)部采用SQL數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù).建設(shè)完善的網(wǎng)絡(luò),并配有ERP和PDM系統(tǒng)。DNC與PDM連接，以便采用PDM對NC程序進(jìn)行流程管理。基于PDM的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)管理DNC，它負(fù)責(zé)在機(jī)床上傳程序時將其保存到數(shù)據(jù)庫表中，此數(shù)據(jù)庫表通過ODBC連接到PDM中的相關(guān)庫表，機(jī)床所請求的NC程序內(nèi)容也是通過數(shù)據(jù)庫來存取的，以DNC為核心建立DNC通信平臺主要完成全功能的NC程序的雙向傳輸、DNC網(wǎng)絡(luò)在線加工、設(shè)備加工信息采集?；赑DM型式的NC程序的管理，以NC程序?yàn)轵?qū)動的管理系統(tǒng)，主要是對NC程序進(jìn)行刀具軌跡仿真，NC程序內(nèi)部信息的提取，NC程序的流程管理，特別是采用SQL數(shù)據(jù)庫的管理方式對NC程序進(jìn)行嚴(yán)格地管理。

2.2 區(qū)域柔性加工中心系統(tǒng)：我國電子行業(yè)在全國建立了五個區(qū)域柔性加工中心，五個中心通過區(qū)電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)中國電子科技集團(tuán)公司與下屬研究所之間的網(wǎng)絡(luò)連接，并通過此網(wǎng)絡(luò)將需要加工的產(chǎn)品零件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳遞到五個區(qū)域柔性加工中心進(jìn)行設(shè)計(jì)加工處理實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化加工設(shè)計(jì)。

3 網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)發(fā)展趨勢

網(wǎng)絡(luò)化制造作為一種全新的制造模式，集數(shù)字化、柔性化、敏捷化為基本特征。柔性化與敏捷化是快速響應(yīng)客戶化需求的前提，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)上的快重組、性能上的快響應(yīng)、過程中的并行性與分布式?jīng)Q策。其優(yōu)勢在于：由金字塔式的多層次管理結(jié)構(gòu)向扁平式的網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,減少層次和中間環(huán)節(jié)，加快信息的傳遞速度。并行工作方式將逐漸替代系統(tǒng)的順序方式，縮短工作周期，提高工作效率。企業(yè)將向規(guī)模小型化和組織分子化方向發(fā)展，即在大型企業(yè)中，企業(yè)內(nèi)部的單元對市場需求信息也將擁有快速自主的反應(yīng)權(quán)力和能力。企業(yè)將通過網(wǎng)絡(luò)組織、虛擬企業(yè)等形式建立靈活多樣的企業(yè)間聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外資源的靈活有效配置。網(wǎng)絡(luò)化制造的組成單元由一個個的企業(yè)變成由一個個具有一定功能的制造網(wǎng)絡(luò)組成，逐漸轉(zhuǎn)變成網(wǎng)絡(luò)制造。數(shù)控設(shè)備和具有自診斷、標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口的智能化的數(shù)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)

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