（机械制造及其自动化专业论文）典型行业网络化设计平台研究与开发.pdf

中文摘要 随着近年来经济的快速发展，我国中小企业已经成为国民经济中重要的力 量。它们通过采用产业集群化的生产模式，发挥整体行业的产业优势，大大降 低了产品成本，提高了产品的生产效率。但是由于中小企业其本身的特点，仍 然存在科研能力不足，产品技术含量不高，企业间的协作混乱和协同设计能力 不足等问题。 本文在行业需求分析的基础上，针对产业集群化生产模式行业的特点及不 足，以加强企业间的协同设计能力，增加企业与高校科研单位、企业与消费者 的交流，提高企业的科研能力及新产品的创新能力为目标，提出了面向典型行 业的网络化设计平台方案。本论文的主要工作包括以下几方面。 1 、对网络化设计平台的主要目标及内容进行研究分析，针对自行车产业集 群化的生产模式和特点，提出了以实现产品创新、资源集成及共享为目标的自 行车网络化设计平台，并进行了功能架构及数据模型设计。 2 、对构建网络化设计平台所涉及的主要关键技术，协同设计方式和应用模 式，大规模定制的开发流程和产品族的管理，工作流程管理的基本元素和数据 等进行了研究。 3 、对自行车行业网络化设计平台原型系统进行了设计与开发，对其主要功 能和实现方法进行了阐述。 关键词：自行车行业：产业集群化；网络化设计平台；协同设计：定制； 流程管理 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m y , t h es m a l la n dm e d i u m s i z e de n t e r p r i s e s p l a ya l li m p o r t a n tr o l ei nt h en a t i o n a le c o n o m y t h ei n d u s t r i a ld u s t e rm o d ea l r e a d y b e c a m em a i np r o d u c t i o nm o d ei nt h e s ee n t e r p r i s e s ，i nr e s u l tt h e yh a v er e d u c e dt h e 1 , r o d u e tc o s ta n di m p r o v ep r o d u c t i v ee f f i c i e n c yb yi n d u s t r i a la d v a n t a g e b u tb e c a u s e t h e m s e l v e sc h a r a c t e r i s t i c s ，t h e s ee n t e 删s e sa l s oh a v es o m ep r o b l e m s ，f o re x a m p l e ： n o te n o u g ho fc a p a b i l i t yo fr & d al o wl e v e lo fc a p a b i l i t yo fn 嘲p r o d u c td e s i g n a n dt h eb a d e o m p e t i d o n t h i sp a p e rb r i n gf o r w a r da nn e t w o r kd e s i g np l a t f o r mp l a n n i n gf a c e dt h e r e p r e s e n t a t i v ei n d u s t r yb a s eo nr e q u i r e m e n ta n a l y s i sa n dt h es h o r t a g e so ft h e i n d u s l r i a ld u s t e rm o d ei n d u s u - y , w h i c he n h a n c e st h ec o o p e r a t i v ed e s i g nc a p a b i l i t y , i n c r e a s e st h ec o m m u n i o nb e t w e e nt h ec o m p a n i e sa n dt h es c i e n t i f i cr e s e a r e l a d e p a r t m e n t sa n dt h ec u s t o m e r s ，a n di m p r o v e st h er & dc a p a b i l i t ya n dt e c h n i c a l c o n t e n ti n1 3 e wp r o d u c t s t h ep a p e r sm a i nc o n t e n ti n c l u d e ss o l n ea s p e c t s 越b e l o w 1 t os t u d ya n da n a l y s i st h em a i no b j o c ta n dc o n t e n to ft h en e t w o r kd e s i g n p l a t f o r m b a s e0 1 1t h ei n d u s t r i a ld u s t e rm o d eo f b i c y c l ei n d u s t r y , t ob r i n gf o r w a r da n e t w o r kd e s i g np l a t f o r mo f b i c y c l ei no r d e rt op r o d u c ti n n o v a t i o na n dl r e $ o u r c l es h a r e a n dt od e s i g nt h es y s t e mf u n c t i o nf r a m ea n dt h ed a t am o d e lo f t h ep l a t f o r m 2 t os t u d ya n d a n a l y s e st h ek e yt e e l m o l o g i e su s e di nt h ep l a t f o r m , f o re x a m p l e ： m o d ea n dw a y so fe o l l a b o r a t i v ed e s i g n , d e s i g nm o d e lb a s eo i la n a l y s i so fm a s s c u s t o m i z a t i o na n dt h ep r o d u c t i o nf a m i l y , t h eb a s i cd e m e n t sa n dd a t am o d u l eo f w o r k f l o wm a n a g e m e n t 3 t od e s i g nn e t w o r kd e s i g np l a t f o r mo fb i c y c l ei n d u s t r y , a n de x p a t i a t em a i n f u n c t i o na n dt h em e t h o d so f d e s i g n k e yw o r d ：b i c y c l ei n d u s t r y , i n d u s t r i a lc l u s t e r , t h en e t w o r kd e s i g np l a t f o r m ， c o l l a b o r a t i v ed e s i g n , c u s t o m i z a t i o n , w o r k f l o wm a n a g e m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得鑫生盘茎或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：s 弘蜴 签字日期：二。彳年2 月刃日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨鲞盘茎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫鲞盘茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：( i 融。缓 导师签名： 秘衫 签字日期：2 的年2 月牙日签字日期：2 0 0 年2 月2 君日 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 企业网络化设计平台研究概述 信息技术、计算机和网络技术正在推进世界制造业的革命，主导制造业发展 的新潮流，并使制造业的各个层面，大到全球分工、企业联盟，小到产品设计、 制造过程以及全寿命周期规划等各个阶段的格局正在发生革命性的变化。 根据美国a r t h u ra n d e r s e n 公布的中小企业年度调查报告，互联网及网络技 术给中小企业带来了空前的机会和挑战。调查数据表明，美国8 8 的中小企业拥 有自己的计算机，3 9 拥有自己的网络，1 5 的中小企业能在自己的系统中同客户 与供应商共享，能从外部访问本公司的网络。1 4 的中小企业拥有全职的计算机 网络专业人才，在网上出售产品与服务的应用比例已达到2 3 。5 0 的中小企业选 择互联网作为他们下一年度最有前途的发展战略，这一战略的核心内容就在于通 过网络实现产品创新、资源的集成，共享以及制造模式重组”。 在全球经济竞争环境下，发达国家为了快速开发出高附加值的产品，以向发 展中国家转移低附加值产品为策略，利用核心高技术占领市场。因此，在全球经 济竞争环境下，依靠核心高技术获取高额利润的新一轮全球性经济分工格局正在 形成。如何使产品适应并快速响应市场需求，是当前激烈市场竞争中首要考虑的 问题。在产品开发的过程链中，即产品的构思，方案设计、详细结构设计、原型 制造、加工规划和制造全过程贯穿着这种需求啪。适应市场需求是依靠产品的不 断创新，即更新其功能、外观、性能等来满足和吸引客户；快速响应市场，则在 尽可能短的时间内使新产品多品种、低成本地不断满足市场需求。目前，对于发 展中国家的单个企业尤其是广大中小企业，依靠自身力量几乎是无力承担的，只 有通过利用社会资源，如高等院校、研究所和企业间的联盟和协作才能够取得成 功。因此，通过网络化设计平台的建设，从而实现在发展中国家的中小企业产品 创新、资源的集成、企业间和高校的协作，越来越成为一条必由之路。 1 1 1 网络化设计平台 企业网络化设计平台可就是指以i n t e r n e t 为平台，以产品业务链上相关企业 计算机系统为辅助，以企业计算机软硬件为基础，以企业设计工作流程为依托， 以产品设计人员为主体，以产品设计信息的收集、传输、加工、存储、更新和维 护为手段，以决策支持为支撑，以产品设计协同和提高设计效率为目的，支持企 天津大学硕士学位论文第一章绪论 业间集成设计的网络化平台系统。它的显著特征是面向i n t e r n e t ，实现全程新产 品设计管理”。 1 1 2 平台总体目标 网络化信息设计平台系统，是在制造业信息化技术领域的优势资源基础上， 建立企业和科研院所的动态技术联盟，以实现多种资源的共享和最优配置为目标 的，覆盖整个行业的制造业信息化技术的宣传与技术应用，服务于各制造行业的 网络系统w 。 根据需求的综合分析，平台系统的总体目标为：建立制造业及相关行业内部 企业的动态联盟与敏捷制造体系的探索。着重考虑以资源共享与动态联盟整合相 关行业资源，并针对典型制造业的特点，进行资源共享与企业协同的关键技术开 发，以支持网络化协同的设计、制造与实施( 企业) 联盟的运作，实现资源优势 互补。建立以市场机制为基础的技术转化与产品协同开发、制造、资源共享的协 同平台。为中小企业群提供专业化的网络化设计服务，集成领域内优势技术资源 与制造资源，实现公共信息平台和协作平台两方面应用，平台应该提供网络化协 同商务、协同设计、信息化产品设计等服务，促进科技优势技术资源与制造资源 优化配置“”。 企业网络化设计平台旨在用信息化带动整体制造业的发展，针对目前制约其 发展的“瓶颈”问题，总体目标包括以下四大方面“。 1 、促进制造业及相关行业内部企业的动态联盟建立 在实施大企业和企业集团发展战略的同时，根据制造业中小型企业居多、各 种优势资源难以实现协同互进的现状，着重考虑以资源共享与动态联盟整合相关 行业资源，并针对典型制造业的特点，进行资源共享与企业协同的关键技术开发， 以支持网络化协同的设计、制造与实施( 企业) 联盟的运作，实现资源优势互补。 2 、建立以市场机制为基础的技术转化与产品协同开发、制造、资源共享的 网络化设计平台 研究开发为广大中小企业服务的网络化设计平台的商品化软件系统，为中小 企业群提供专业化的网络化设计服务，集成领域内优势技术资源与制造资源，实 现公共信息平台和协作平台两方面应用，促进科技优势技术资源与制造资源优化 配置，加速实现优秀科技成果的转化及其产业化。 3 、解决企业产品创新过程中，人才、资金的“瓶颈”问题 目前形势下的企业新产品开发，需要先进的软件资源。然而，由于投入大， 单个企业负担沉重，同时，企业还面临着人才缺乏与人员流动等诸因素的困扰， 严重阻碍了企业新产品开发的进程。特别是中、小企业中的相当一部分并不需要 2 天津大学硕士学位论文第一章绪论 拥有、而只要求共享和利用这些技术。网络化设计平台通过资源共享与协作，支 持企业开发新产品，大大降低产品开发费用，有效的解决企业产品创新过程中， 人才、资金的“瓶颈”问题。 4 、基于网络平台实现资源集成，创造新的市场模式 网络化设计平台将有效集成优势资源，借助网络技术平台优势，以崭新的模 式，建立以市场机制运作的网络化设计系统，合理、充分地调动及利用技术优势， 使得技术、核心软件等资源与企业的广大需求结合，利用现代化网络和信息技术 改造和更新传统产品，从整体上企业的竞争能力，以信息化带动工业化，具有重 要的战略意义。 1 1 3 网络化设计平台研究现状 近些年，发达国家纷纷制定了基于网络的先进制造技术战略，旨在建立共享、 集成、协作的产品开发模式，进一步缩短产品开发周期，提高产品质量，从而在 激烈的市场竞争中获胜“”。例如，美国提出敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) 战 略，旨在利用信息高速公路及动态联盟的组织形式，将分散的企业有效的组织起 来，加速新产品的设计开发和制造；德国在2 0 0 0 年就提出生产战略计划，研究重 点包括利用信息和通讯技术，促使制造业的现代化、全球化和企业直接的协同， 并大力开展相关的标准化问题的研究；美国s p e c t r a 图形公司( s p e c t r g r a p h i c s ) 推出的一个面向工作组c s c d 工具系统t e a m - s o l u t i o n s ，包括同步协作支持工具 t e a mc o n f e r e n c e 和异步协作支持工具t e a me x c h a n g e ；美国通用电器的“计算机 辅助制造网络( c a m n e t ) ”，通过i n t e r n e t 提供多种制造支撑服务，如产品设计 的可制造性、加工过程仿真及产品的试验等，使得集成企业的成员能够快速连接 和共享制造信息等m 1 目。 国内对基于网络的协同设计的研究起步较晚，主要集中于针对具体应用进行 设计和实现，并取得了一定的成果。如由清华大学、北京航空航天大学、上海交 通大学、华中理工大学及航天部二院共同参与8 6 3 c i m s 的并行工程重大项目，在 h o w m e 多媒体会议系统的基础上，进行了支持协同设计的研究；南京理工大学、 中国科学院计算所等单位，开展了关于计算机支持的协同设计中关键技术的研 究；位于西安交大的国家教委“现代设计与制造网上合作研究中心”在网上资源 共享以及网上协同产品创新开发方面开展了大量的研究工作；由清华大学承担的 “网络化产品协同设计理论及支持系统”项目，已经在国内几个企业得到了实际 应用，取得了良好的应用效果；西安交通大学谢友柏院士发起组织了“现代设计 与产品开发网络异地合作设计组织”，并与国内多家高校合作进行了相关课 题的研究，也取得了一系列成果m l m 。 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 目前，国内对于网络协同方面的研究与应用主要集中于网络协同设计及公共 信息平台的建设，但大多局限于学术领域，实际应用中所开发的系统功能简单， 体系结构不完备，难以满足当前制造业企业资源共享、协作互动的需求。网络化 协同设计虽然己取得很大的发展，但是还有许多需要深入的地方，如目前研究成 果大多还是面向特定的应用环境，有较大的局限性，有些成果只是理论框架，未 与具体应用结合，缺乏系统的理论，没有良好的开发环境和描述规范等。 目前比较常见的协同设计系统主要是利用电子邮件、聊大软件、视频软件和 f t p 软件等实现协同工作。此工作模式虽然属于异步工作模式，但不能实现产品 的实时协同设计，互联型与互换型的协同设计已得以实现，但由于网络传输速度 和数据压缩技术的限制，互操作型的协同设计在理论研究方面作了较多探讨，尚 缺少可供实际应用的完整系统。如何充分利用现有的技术，特别是计算机技术、 多媒体技术、网络与通信技术、分布式处理技术等，建立一个多模式协同工作环 境，能真正和我国企业的现实情况结合起来，并且与协同工具集成，实现真正意 义上的网络协同工作、协同设计等仍是亟待解决的问题。 1 1 4 网络化设计平台研究意义 网络化设计平台通过j _ n t e r n e t 的技术支持，实现行业内部上下游企业的资源 共享和高效协作，企业技术部门产品的协同开发，提高新产品的开发效率，加速 新产品的开发速度，提高设计质量，降低设计成本，提高整个企业的核心竞争力。 1 、加快信息交流速度。平台通过利用成员企业的集体力量，通过加快企业 间的信息交互，加快产品的开发速度，缩短产品开发的周期，快速响应市场，及 时满足顾客需求，赢得市场的竞争优势。无论在信息协同的时间、速度方面，或 是在信息交换的频繁程度和并行性方面，在信息共享的成效方面都是传统企业组 织所无可比拟的。尤其对于知识和信息资源开发利用更是方便，由于这类资源可 以通过国际互联网来交换共享，因而可以十分容易而不受地域限制进行信息交 流，极大加强了企业间的信息交互和企业同消费者用户的信息交互。 2 、有效降低开发费用，积极降低经营风险。为了对付市场环境的多变性， 任何企业都想在产品开发方面处于领先地位，然而这方面的费用之大，风险之高 达到了单个企业难以承担的地步。加入网络化设计平台只需利用自己有限的设计 资源参与合作，高技术的研发技术由平台帮助完成，风险和基础设施的投入都由 平台分担，从而，大大节省了设备购置、研究开发、人员培训、协调管理等方面 的庞大费用支出，有效地降低了企业进行产品开发和技术创新的巨大风险，使得 许多较小的企业能参与更大范围的竞争，也使原有有限的设计资源得到充分的利 用。 4 天津大学硕士学位论文第一章绪论 1 2 自行车行业介绍 1 2 1 行业背景介绍 早在1 9 7 9 年我国自行车产量一直位居世界第一，成为世界上公认的自行车王 国。1 9 9 0 年我国自行车产量达j ! l j 3 1 4 1 万辆。从1 9 9 0 年至1 9 9 5 年我国自行车产量平 均以每年2 7 0 万辆的速度增长，1 9 9 5 年达1 1 1 j 4 4 7 4 万辆。但到1 9 9 5 年以后，我国自 行车行业遇到了市场、资金、技术更新等方面的巨大困难，市场竞争日益激烈， 进入了下降通道，跌到了低谷，1 9 9 7 年只有2 9 9 9 万辆，到了1 9 9 9 年才有回升迹象， 达到了4 2 7 0 万辆。白进入新世纪交替之年- 2 0 0 0 年以来，我国自行车行业终于 走出了前几年徘徊不前的阴影，连续二年创出了历史上最高年产量( 均突破5 0 0 0 万辆) ，整车出口也突破3 0 0 0 万辆。 近年来中国自行车行业发展迅速，中国已成为世界自行车生产和输出基地。 据中国自行车协会统计调查，2 0 0 3 年全国自行车生产总量达到7 4 5 2 5 万辆， 约占世界自行车生产总量的6 0 ，自行车出口达到5 0 0 0 多万辆，中国自行车 行业在世界上成为一枝独秀“”。有“自行车圣地”之称的天津目前全市有自行 车厂4 7 7 家，年生产自行车高达3 0 0 0 多万辆，接近全国的一半，自行车出口达 到5 8 8 万辆，为2 0 0 2 年出口的2 4 倍。2 0 0 4 年全国共生产自行车7 9 7 2 1 6 万 辆，比2 0 0 3 年生产7 4 5 2 5 万辆增长6 9 7 。天津生产自行车企业最多，生产 产量也最多，生产自行车2 7 4 7 9 4 万辆，大约为全国产量的一半。 天津是我国自行车产业的摇篮，在计划经济时代，有驰名全国的名牌产品， 著名的“飞鸽”就一度振翅高飞，家喻户晓。但市场经济的大潮，把天津自行车 产业带入了沉浮，历史上的辉煌业绩并没有厚待天津自行车产业。随着改革的不 断深入，天津国有自行车企业的垄断优势消失了，“国退民进”愈演愈烈，民营 自行车小企业如雨后春笋般在市郊大量涌现并焕发活力，天津自行车产业的国有 经济一统天下的局面，受到了极大的挑战。国有企业面对市场经济的种种不适应 逐渐暴露并且不断冲击国有企业的基石，导致企业人才大量流失，市场占有率不 断下降，生产规模日趋萎缩，“飞鸽”也一度折翅。在认识到国有企业体制的弊 端后，从1 9 9 3 年天津自行车行业通过产业体制的改革再造和制度创新，从单一的 国有体制迅速发展成为以民营企业为主体，多种性质企业竞相发展的宏大产业群 体，形成了企业高度集中的自行车行业的“天津模式”，极大的解放了生产力， 使天津白行车产业在经历了短暂的滑坡后，迅速形成了增长势头。加之近年来， 在技术进步及生产管理效率提升下，全球自行车产能逐年提高，主要生产重心被 中国大陆和台湾占据，并以大陆地区最为火爆“”。天津作为我国自行车主要生产 基地，发展前景不言而喻。分析国际市场，由于劳动力价格优势，自行车产业的 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 生产研发还将不断向我国转移，我国无疑会成为世界自行车生产、出口和零部件 配套中心，当然也面临着激烈的竞争。 天津自行车产业从只有飞鸽集团唯一一家国有大型企业发展为4 0 0 多家中 小企业。这种企业布局结构的变化意味着，自行车产业已由国有完全垄断转变 为以中小企业为主体的竞争性市场结构。这种生产组织方式的根本性转变和国 有自行车企业“大而全，小而全”的发展模式不同，天津自行车产业民营经济 的发展走上了专业化集群生产的道路，为了分享专业化所带来的分工经济和规 模效益，4 0 0 多家民营企业分别在北辰、东丽、西青和武清王庆坨镇形成了四 大专业化集群生产群落。其中的典型是王庆坨镇自行车工业园区。该园区聚集 了2 0 0 多家自行车整车厂和零部件生产厂，其整车生产中所需的零部件的9 5 由园区内的零部件厂商提供。 这些民营企业的发展和壮大，得益于以下几方面的条件：一是由于我国的 改革开放和我国国有资本从一般性的竞争领域退出所创造的机遇；二是海外企 业的进入所带来的新技术和新工艺的提升；三是丰富廉价的劳动力；四是充满 诱惑力的海内外市场；五是地方政府对自行车产业的支持和扶持。这些条件在 一定程度上推动了我国民营自行车企业朝着良性发展的轨道上行驶。民营企业 在温暖的气候和肥沃的土壤中生存和发展，所取得的骄人业绩是必然的结果。 1 2 2 自行车行业生产模式( 斯联模式) “斯联模式”是指8 0 年代末，天津自行车厂引进的西德斯普瑞克组装线， 组建了一个斯普瑞克联合公司( 简称“斯联公司”) 后，尝试采取的一种新的 生产组织方式o ”。 与传统的自行车生产方式不同，现代的生产方式放弃了单一化、规模化的 生产方式，而是采用了多样化、小规模和弹性化的生产组织方式、以适应随时 变化的市场需求。但是，新的生产组织方式要求对企业内部的分工方式进行调 整。传统企业中各种设备一应俱全，零件加工包罗万象的分工不仅没有必要， 反而会加大企业的成本。现在，企业只需把握自行车生产环节如产品设计、成 品组装和烤漆等，就可以完成生产过程。而将其他的零件的加工转化为市场采 购。由此，一辆自行车的生产现在既可以节约时间、又可以节约成本，还可以 按照订单要求进行不同配置，以满足市场需求。这种在天津推广流行的“斯联 模式”，也就是世界工业生产进入“后福特制”时代所要求的弹性化的生产方 式。 “斯联模式”生产的投资小，见效快，产品花样繁多，更新换代快，完全 避免了国企由于全面化规模化所造成的成本大、刚性化和应变能力差的弊病， 6 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 很容易为民营企业采用。不仅如此，对于民营企业来说，“斯联模式”还有一 个更为重要的意义就是它使进入自行车行业的资本壁垒大大降低。结果，“斯 联模式”在民营企业间广泛传播。仅在几年之间，以散件组装为生产方式的民 营自行车小企业像雨后春笋般，在天津的近郊区迅速成长起来，其中尤以武清 区王庆坨为最快。 生产组织方式的创新是提升传统制造业竞争力的重要途径。在计划经济条件 下传统制造业“大而全、小而全”的生产组织方式，既难以适应市场多交性和多 样性的需求，也不适应全球经济一体化的要求。专业化、网络化协作和弹性生产 是全球经济条件下传统制造业生产组织方式发展的趋势。 天津自行车产业的发展就是在打破原单一国有企业“大而全，小而全”的生 产组织方式的基础上，经过一系列的组织创新，最终走向专业化分工和弹性生产 的集群生产道路的。这种生产组织方式至少在以下几个方面提高了产业效率和竞 争力：第一，民间竞争性企业之间既竞争又合作的关系引发了产业内技术、工艺 和产品创新的动力；第二，集群生产有利于企业更好地获得专用性的人力资源和 供应商；第三，有利于企业之间的知识和信息传递和交流；第四，企业之间的互 补性和协作使得生产具有高度的弹性。借鉴自行车产业的成功经验，以专业化协 作为核心的集群生产方式不失为我国传统制造业的重整和提升的一种选择。 1 2 3 行业特点及存在问题 中国大陆民营自行车企业经过近几年的市场打拼和洗礼迅速崛起，已成为我 国自行车行业中的一支重要生力军。在这些民营企业中，有一部分企业的资产和 规模与几年前相比已经不能同日而语，企业的生产设备和工艺都足以同海外独资 和海外与大陆合资的企业进行一番较量。 应该看到，由于欧美、台湾地区等工业发达国家和地区仍将研发中心保留在 本土，加之我国自行车制造业原本就缺乏自主开发能力，因此我国自行车制造业 几乎没有自己的知识产权、品牌和设计能力，加之制造工艺技术和装备水平低下， 因此仅能生产中、低端产品，所生产的产品大多也仅能以o e m 形式出口。由于产 品的技术附加值低，故目前行业中普遍存在以降低劳动力和原材料成本为手段的 低层次价格竞争。特别应该指出的是，作为中国三大自行车生产基地之一，虽然 天津的自行车产量已接近全国的一半，但出口量仅为全国的1 8 ，且产品大多处 于中低档水平，出口单价逐年下降。上述状况严重地制约了天津市自行车制造业 的技术进步和市场竞争能力。 由于这些民营企业发展时间比较短，企业素质普遍不高，管理大都建立在传 统的思维上，缺乏科学化和规范化，仍然存在着许多问题。主要表现为以下3 个 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 方面： l 、设计理念的落后 目前我国自行车生产的技术设备与欧美相差无几，尤其是国内一些大企业 都是现代化组装流水线，我们落后国外的主要原因是自行车设计理念差距。 当前，国内既有低收入需要以车代步的消费人群，也有高收入以车为娱乐休 闲健身的消费者，一方面低收入者的市场需求不旺而影响了一般企业开发的积极 性；另一方面又由于自行车款式的陈旧和功能的单一无法满足高收入消费者的需 求1 。企业要看着市场，打破这个僵局，培育市场，找到启动市场的切入点，根 据自身的特点，有的放矢的开发与之相对应的消费者的车型。 2 、科研投入不足 部分民营自行车企业这几年的快速发展离不开国内市场需求旺盛和海外市 场的不断扩大，以及企业应变市场能力的提高。随着进入这一领域的企业有增无 减、企业生产规模不断扩张，自行车市场供过于求的局面并不能得到改观，相反 由此引发企业之间一浪高过一浪的价格竞争。近几年，我国出口自行车每年都以 较大的幅度递增，但因同质化和中低档化倾向严重，导致一些出口产品售价呈现 逐年下降的趋势。相对来说，绝大多数民营企业生产的自行车产品从款式、质量 到材料选用上还未超越海外独资和海外与大陆合资的企业，企业实现利润的手段 主要来自于打价格战和扩大规模。 目前国内自行车的生产企业大小有千家，但基本上处于分散经营阶段，并且 自行车行业模仿盛行，还有其他诸多因素，使许多厂家既没有能力投入又缺少科 研开发的市场动力，从而导致大多数厂家缺乏充足的资金投入科研，真正能自主 研发的企业为数不多。 3 、企业间的对立竞争 民营自行车企业之间基本上是处于竞争的对立状态，彼此之间的竞争显得异 常的惨烈。过度竞争和无序竞争所带来的负面影响造成企业无力开发新产品，消 耗了企业的人力、设备和材料的资源，在一定程度上制约了企业的发展。 在这种情况下，竞争对手之间应该采取既联合又竞争的办法，所谓联合是根 据不同地区和不同产品设置最低的价格，这样有利于企业公平合理的竞争，使企 业有合理的收益。竞争对手之间有选择性的联合，一方面稳定市场价格，另一方 面在做精产品上下功夫，提高企业产品的竞争能力。所谓竞争是通过市场竞争法 则，实行优生劣汰，促使企业开拓市场、细分市场，对产品进行升级换代。 中国台湾地区自行车业颇具影响力的1 3 家企业，近年来组成了a t e 鲫团队， 旨在促使成员的产品创新和产品的升级换代，这种携手联合共同进步的组织形 式，为台湾地区的自行车产品走在大陆前面起到了很好的推动作用，并且已经取 8 天津大学硕士学位论文第一章绪论 得了令人瞩目的成绩。 1 3 本文的主要研究内容 目前，尽管我国中、小企业蓬勃发展，在生产、经营方面已经取得可喜的成 果，但是由于自身存在的一些不足，如科研能力不足，开发新产品的能力差，企 业间的协作不足而出现的不良竞争，都极大的阻碍了企业的进一步发展。 因此，本文针对产业集群化生产模式的典型行业，对行业特点和存在问题进 行分析，并对网络化设计平台构建解决方案进行研究。以自行车行业为应用背景， 进行相关信息系统的开发、集成和实施。本论文将开展以下几方面的研究工作。 1 、基于产业集群化生产模式，对行业网络化设计平台主要内容和总体框架 进行研究，对功能框架和特点进行深入分析。 2 、结合自行车行业，对自行车行业网络化设计平台进行系统的设计开发。 对行业的特点和发展瓶颈进行分析，提出相应的解决和实施方案，规划自行车 网络化设计平台的整体功能架构及数据库的模型。 3 、对平台主要涉及的关键技术，如协同设计、大规模定制及流程管理进行 研究分析。并结合自行车网络化设计平台，对其实现方式进行研究，提出设计 开发方案，进行功能模型和数据模型设计。 9 天津大学硕士学位论文第二章信息化平台系统及其关键技术研究 第二章网络化设计平台及其关键技术研究 2 1 网络化设计平台研究 企业信息化设计的平台开发主要针对制造业特点以及企业在网络化设计、制 造等方面的需求。在深入分析网络化制造系统需求的基础上，研究并提出符合制 造业和经济发展特色的网络化设计平台实现模式、应用模式和商务模式。结合制 造业信息化工程中介服务支撑平台的建设，以及利用支撑平台和开发平台，建立 面向中小企业的专业化信息服务平台系统+ “。并基于所建立的专业化信息服务 平台系统，开展面向中小企业的网络化制造的专业化服务的典型应用，以支持企 业间的互动合作和优势互补，实现制造业的资源共享与优化配置，为中小企业探 索一条利用网络平台实现资源共享和优化的道路，促进行业经济的快速发展。 2 1 1 网络化设计平台研究的主要内容 网络化设计平台在需求分析基础上进行典型行业网络化协同设计制造平台 系统的开发与应用，主要研究内容包括以下几个方面。 1 、根据行业的特点，系统分析典型行业的信息化状况及其对网络化协同设 计需求，研究网络化设计发展模式，以指导行业持续、健康发展。 2 、在需求分析基础上，结合经济和发展战略规划，研究网络化协同设计平 台系统的目标，提出并建立适合制造业企业动态联盟的跨企业、多层次的网络化 设计平台系统管理模式。 3 、深入剖析基于i n t e r n e t 的网络化协同技术与系统的特点，研究支持众多 企业协同需求的网络化体系结构，采取分布与集成的方式，构建一个支持资源共 享、协作互动的网络化协同设计的平台系统，确定平台体系结构、控制机制策略、 关键技术。 4 、基于i n t e r n e t i n t r a n e t ，在通用网络化设计平台基础上，采用j 2 e e 技术， 依据不同行业或领域特点及需求，构建若干个专业服务平台，确定平台功能结构、 信息模型、关键技术，支持行业或领域内资源共享与企业协作需求。 5 、针对分布式网络环境中异构信息交流的需求，研究协同商务集成平台的 信息管理与交换技术、网络化协同设计、制造系统的安全策略。 6 、研究网络化制造网络化设计平台系统实施后的市场运行模式，建立既满 足企业需求，又具有市场生命力的网络化制造系统市场运作模式，发挥其推动企 l o 天津大学硕士学位论文第二章信息化平台系统及其关键技术研究 业协作与资源共享、促进区域制造业发展的作用。 2 1 2 网络化设计平台总体框架 网络化设计平台的全面的整体性总体框架体系删，如图2 1 所示： 管 理 体 系 信息化平台门户 网络化设计平台集成应用系统 网络化设计平台的信息支撑层 匝匦匦 基于j 2 e e 的中间件 i t 基础 j 至妇 设施 安 全 体 系 图2 - 1 网络化设计平台总体框架体系 总体框架主要包含四个层次，它们是： 1 、i t 基础设施，主要包括网络、服务器、存储系统、机房，以及配套的系 统软件如操作系统、数据库、中间件等； 2 、网络化设计的信息支撑平台，本项目将网络化制造过程中各种不同应用 计算机支持的协同工作( c o m p u t e rs u p p o r t e dc 0 0 p e r a t i v ew o r k ，简称c s c w ) 系统的底层共性的内容抽取出来，设计通用支撑平台，以利于产业化推广； 3 、网络化设计的信息集成应用系统，主要集成在网络上直接使用的各种软 件系统及信息服务： 4 、网络化设计平台门户，主要包括对外的统一信息门户。平台门户可以有 多种接入手段，w e b 浏览器是最基本的方式。 2 1 3 信息化平台集成应用功能分析 l 、协同商务 圉圈 天津大学硕士学位论文第二章信息化平台系统及其关键技术研究 协同商务主要是对企业间的各种业务关系进行管理，包括b 2 b ( 企业对企业) 、 c l m ( c u s t o m e rr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ) 和用户定制等。为新产品提供展示平 台，加大新产品的推广范围及力度。实现在平台上进行商品清单、单价等信息的 发布，企业间订单的发布和确认，并且对平台的用户单位进行客户评价。同时与 消费者用户进行交流，提供用户产品定制窗口，获得用户所希望的新产品的资料。 2 、协同设计 设计平台的协同设计是基于产品数字样机，通过产品数字化模型反映从设计 到制造，直到消亡的整个演变过程。与数字化产品相关的全部信息描述了真实产 品生命周期所具有的属性，这些信息实现在集成环境下共享及互操作。并且在设 计平台的实体造型数字模型的基础上，以有限元分析及优化分析技术理论为基 础，利用a n s y s 、a d a m s 等软件，实现对设计的零部件数字模型进行静力学、动力 学分析和产品性能试验。 平台通过产品数据在i n t e r n e t i n t r a n e t 上的来回传送，在企业内部之间、 企业与供应链之间，实现企业间基于w e b 的协同设计工作。p d m 模块是建于平台集 成应用系统的功能模块的其中之一，主要功能体现在以下两个方面。第一、数据 方面：包括产品结构树、设计图、其他文件与连接等；第二、流程方面：通过项 目管理与工作流，可以对纵向流程、横向流程和工程更改流程进行管理。 3 、协同制造 在协同设计的基础上，企业间通过计算机将虚拟设计的零部件进行虚拟加工 制造及生产仿真，可以验证生产制造可行性，进一步优化产品设计的合理性、可 加工性，加工方法、机床和工艺参数的选用。并且平台通过在企业问比较固定的 采购销售关系，构建企业联盟，进行多企业间的s c m ( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ) 管理。 4 、资源管理 制造业涉及的制造信息量巨大，建立网络化制造中心数据库，将采取分布式 数据结构，将制造企业的制造信息进行整合，在逻辑上形成一个庞大的网络化制 造中心服务数据库。同时为制造企业提供最核心、最具共性的有关网络化制造信 息。在网络化制造中心数据库中包括了企业富余的生产能力、特种制造手段、各 种计算机辅助软件；标准件、通用件、图库；各种人才信息；技术信息、产品目 录、企业主页、客户信息等。中心数据库还可进一步扩充其他信息资源，最终建 立一个规模庞大的包含产品设计、制造、销售、服务等各个环节所需的各种数据 资源的公共数据中心。包括：共性制造数据中心、企业产品数据仓库、制造资 源数据库、科技资源数据库、供求信息数据库、专业技术、专家知识等等。 5 、动态联盟管理 天津大学硕士学位论文 第二章信息化平台系统及其关键技术研究 信息化平台为企业提供了发布、浏览各种信息的场所，并根据企业间形成的 稳定的信息关系，构建企业的动态联盟，并进行各种权限、机制的制定和管理。 2 1 4 信息化支撑层功能分析 信息化支撑层主要包括以下几个功能4 “。 l 、文档管理 协助建立符合规范标准的文档管理、控制体系，促进信息的有效流通和共享， 在合适的时间向合适的人提供合适的信息。提供多种格式的文档浏览器并有标注 功能。 2 、内容管理 平台的内容管理功能将提供一套有效益的工具，使这些资料可以有系统的组 织并显示出来，方便搜查、更新与管理。内容管理功能为制造企业提供企业信息、 产品信息和供求信息等制造信息的发布机制，企业能方便地将自身的信息在网络 化制造平台上发布，供其他企业用户查询。 3 、工作流管理 根据各种项目或流程规划的需要，通过在工作流模板中对任务细节的开发， 使得复杂的业务流程得到更为系统化的管理。 4 、项目管理 对项目团队和项目资源提供有效的管理和维护，高级管理层也可监控项目状 态，并在问题发生前采取必要的防范措旌，以及在项目进程中及时调整部署和做 出决策。项目管理功能使虚拟项目组有管理和监控工程进度的功能，这些项目可 能是跨组织和跨地域的。 5 、协同管理 为解决网络制造的沟通问题，各用户可透过电邮传送信息，在论坛内提出讨 论及意见，聊天室及通告等功能提高沟通上的效益。 6 、社区管理 网络化设计平台引入社区管理机制，提供企业注册管理、用户管理与权限管 理功能。社区管理使用户能够采取一种一致的授权方法，对其数字资产提供安全 的访问，并对其知识产权加以保护；该功能可在一个互相信任的环境中使人员、 文档、项目信息、工作流程、同步或异步通信工具等公司的有形资产通过网络连 接起来。 7 、应用集成 网络化设计平台本身建立了一个通用集成的平台，通过x m l ( 可扩展标记语 言) 提供与不同应用系统的接口，如e r p ，c r m ，c a d ，s c m 及c a p p 嘲1 。这样的集成 天津大学硕士学位论文 第二章信息化平台系统及其关键技术研究 方案能提高信息与数据共享的能力，以利于网络化制造的需要。如图2 2 所示： 图2 - 2 系统平台扩展总体架构 企业应用集成( e a i ) 技术和内容从不同的角度有不同的分类方法。本项目 可以从广度和深度两个维度来将其总括起来。从集成的深度上则从数据集成、 应用系统的集成再到目前的面向过程的集成，集成的难度和能够取得的效益都 是不同的；而从广度上来讲，从最初的部门内集成到部门间集成，及到企业范 围内和企业间的集成。不管怎样，企业应用集成的目的是实现在企业内外任何 相连的应用系统和数据源间无限制的分享数据和业务过程。 企业间集成的一个关键问题是使不同企业的不同系统要交换的数据格式相 匹配，本项目采用x m l 技术作为企业间集成时数据交换的标准，目前正得到大 范围的应用。而且网络化设计平台的核心模块就是实现数据的x m l 化，解决了 企业真正的数据无缝整合问题。通过使用j d b c 技术，网络化设计平台能连接不 同的数据库如s q ls e r v e r2 0 0 0 ，o r a c l e ，s y b a s e ，以实现更灵活的数据共享。 2 2 网络化设计平台中关键技术研究 对于网络化信息平台的研究，涉及到的理论及技术有很多，其中关键性理论 是协同设计理论、大规模定制理论和工作流程管理理论。以下就这几个关键技术 进行研究，并分析其理论及技术特点。 2 2 。1 协同设计研究 计算机支持的协同设计( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v ed e s i g n ，c s c d ) 是在设计领域的一个重要应用，也是c a d 技术进一步发展的结果。它是指在计 算机的支持下，各异地协作成员围绕一个共同的项目，承担相应部分的设计任务， 并行交互地进行设计工作，最终得到符合要求的设计结果的一种设计方法渊。它 强调设计者采用群体工作方式，使不同地点的管理人员、设计人员、施工人员以 及用户等都能同步或异步的参与设计工作，从而提高设计的质量和效率。 协同的含义具体体现在以下几个方面： 1 4 天津大学硕士学位论文第二章信息化平台