（机械制造及其自动化专业论文）德阳装备制造业网络化制造若干关键技术研究.pdf

a b s t r a c t 德阳装备制造业网络化制造若干关键技术研究 机械制造及其自动化 博士研究生尚利指导教师姚进教授 装备制造业为国民经济各部门的生产提供装备，是国家实现工业化的必备 条件，是支撑国家综合国力的重要基石，其发展水平是国家的国际竞争力的重 要标志，是决定国家在经济全球化进程中国际分工地位的关键因素。目前，我 国要从制造大国变为制造强国，大力提高装备制造业水平，发展装备制造业规 模是很有必要的。通过实施网络化制造工程，加强装备制造产业链中企业间的 知识共享、设备共享，促进企业协作，是快速发展装备制造业的重要途径。装 备制造业由于产业链长、单件小批量生产、技术含量高、生产周期长、产业范 围相对集中等特点，导致其网络化制造工程具有独特性。德阳是我国两个重型 装备制造业基地之一，不仅是制造业的重要组成部分，也是装备制造业区域的 典型代表。论文以德阳装备制造业为网络化制造应用对象展开研究，对装备制 造业网络化制造的组织模式、服务平台、建盟系统、过程建模方法等内容进行 研究，取得如下成果： 1 ) 提出了基于集群理论的德阳装备制造业网络化制造社会组织结构。阐 述了产业集群的概念和优势，以及装备制造产业集群的组成、组织框架和特点； 在详细分析了德阳装备制造业的历史和现状后，提出了德阳装备制造业区域网 络化制造模式，明确了德阳装备制造业网络化制造的集群组织结构，指出核心 企业、配套企业和政府及服务机构的地位和作用。 2 ) 完成了德阳装备制造业网络化制造应用系统框架性研究。提出了系统 不仅应该具备共享信息、过程管理与协调、产品协同设计制造、资源共享、电 子商务等功能，而且还应针对装备制造产业特点，重点突出特型设备信息的管 理、可定制评价体系的盟友选择、虚拟企业过程建模与管理等功能。提出德阳 四川大学博士学位论文 装备制造业区域网络化制造平台应该是在政府的引导下，由政府牵头，各级企 业参与的运营方式。设计出基于应用服务供应商( a s p ) 的网络化制造平台的结 构，并讨论了它的关键技术。 3 ) 建立了针对装备制造单件小批量生产特点的可定制建盟系统。分析了 虚拟企业组建的过程、盟友选择原则和方法，提出了完整的盟友评价指标体系； 给出基于a h p 层次分析法的盟员选择算法；对可定制建盟系统进行了详细设计 与开发。 4 ) 提出三维虚拟企业建模体系，建立了树形虚拟企业组织建模体系和虚 拟企业过程建模方法。在分析企业建模理论基础上，根据虚拟企业特点，提出 以视图维、生命周期维和结构层次维构成虚拟企业建模体系。在企业组织建模 理论指导下，建立了以虚拟企业、项目组、企业为构件的树型的虚拟企业组织 体系。提出了基于i d e f 3 和p e t r i 网理论的两种虚拟企业过程建模方法，建立 了基于项目管理理论的虚拟企业过程监控和协调机制。 5 ) 开发出了德阳装备制造业网络化制造原型系统。以s o a ( 面向应用服务) 为架构，在w i n d o w sx p + j s p + s q ls e r v e r 2 0 0 0 开发环境下。部分功能己在德阳 装备制造业网络化制造中得到应用，取得了较好效果。 关键词：装备制造业网络化制造产业集群虚拟企业建模 玎 r e s e a r c ho nk e yt e c h n o l o g yo ft h en e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n gs y s t e mf o rd e y a n go u t f i ti n d u s t r y m a j o r m e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n ga n da u t o m a t i o n p h d c a n d i d a t e s h a u gl i s u p e r v i s o r y a oj i n o u t f i tm a n u f a c t u r i n gs u p p l i e sv a r i o u sk i n d s o fo u t f i tt oi n d u s t r i e s i ti s a b s o l u t e l yn e c e s s a r yf o ri n d u s t r i a l i z i n g ，a n dp r o v i d e saf o u n d a t i o nt oi n t e g r a t i o n n a t i o n a lp o w e r i t sl e v e li sa l li m p o r t a n tm a r ko fi n t e r n a t i o n a lc o m p e t i t i o np o w e r , a n dak e yf a c t o rw h i c ha f f e c t st h es t a t u so fac o u n t r yi ng l o b o s i t ye c o n o m y a tt h e p r e s e n tt i m e ，c h i n ab e i n gg r o w i n gf r o mb i gt os t r o n gi nm a n u f a c t u r i n g ，i ti s n e c e s s a r yt oa d v a n c et h el e v e la n de n l a r g et h ec a p a c i t yo fo u t f i tm a n u f a c t u r i n g a c t u a l i z i n g n e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g i so n eo fw a y sf o r i m p r o v i n g o u t f i t m a n u f a c t u r i n gr a p i d l y ， a n d c a ns t r e n g t h e ns h a r i n gk n o w l e d g ea n d e q n l p m e m ， p r o m o t i n gc o o p e r a t i o na m o n ge n t e r p r i s e s n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gf o ro u t f i t m a n u f a c t u r i n gi su n u s u a lb e c a m eo fi t sf e a t u r e s ，s u c ha sl o n gi n d u s t r yc h a i n ，l i t t l e b a t c hp r o c e s s ，h i g hl e v e lt e c h n o l o g y , l o n gt i m eo fp r o c e s s ，c e n t r a l i z i n gi n d u s t r y e m e r p f i s e s ，e t c d e y a n gi so n eo ft w ob a s e so fh e a v y d u t yo u t f i tm a n u f a c t u r i n gi n c h i n a i ti sn o to n l ya ni m p o r t a n tp a r to ft h em a n u f a c t u r i n g ，b u ta l s oi sa r e p r e s e n t a t i v e o fo u t f i t m a n u f a c t u r i n gr e g i o n 1 1 1 es t u d y o nt h en e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n gs y s t e mf o rd e y a n go u t f i tm a n u f a c t u r i n gi sc a r r i e do u ti nt h et h e s i s ， w h i c hi si n v o l v e dw i t ho r g a n i z a t i o nf r a m e ，a p p l i c a t i o ns y s t e m ，t h ew a yf o rc h o o s i n g c o l l a b o r a t o ra n dc o n s t i t u t i n gv i r t u a le n t e r p r i s ea n dp r o c e s sm o d e l i n g 1 1 l em a i n r e s u l t so b t a i n e da r ea sf o l l o w s ： 1 、t h eo r g a n i z a t i o nf r a m eo f t h en e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gf o rd e y a n go u t f i t m a n u f a c t u r i n gi sp r o p o s e d , b a s e di n d u s t r i a lc l u s t e rt h e o r y 1 1 1 ec o n c e p t i o na n d p r e d o m i n a n c eo fi n d u s t r i a lc l u s t e r , f r a m ea n df e a t u r e so fo u t f i tm a n u f a c t u r i n ga r e l n 四川大学博士学位论文 e x p o u n d e d a f t e rt h ed e v e l o p m e n tp r o c e d u r eo fd e y a n go u t f i tm a n u f a c t u r i n gb e i n g a n a l y z e d i ti sc o n c l u d e dt h a tr e g i o n a ln e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gi ss u i t a b l et o d e y a n g t h eo r g a n i z a t i o nf r a m eo f n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gf o rd e y a n go u t f i t m a n u f a c t u r i n gi sp r o p o s e db a s e do r li n d u s t r i a lc l u s t e ro r g a n i z a t i o nf r a m e ；t h es t a t u s a n dd u t ya r ed e t e r m i n e df o rc o r ee n t e r p r i s e s ，s u p p o r t i n gr o l eo n e s ，g o v e m m e n ta n d s e r v i c eu n i t s 2 1t h es c h e m ed e s i g no ft h en e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e mf o rd e y a n g o u t f i tm a n u f a c t u r i n gi s a c c o m p l i s h e d t h es y s t e m f u n c t i o ni si d e n t i f i e dw h i c h i n c l u d e sn o to n l ys h a r i n gr e s o u r c e ，m a n a g i n ga n da d j u s t i n gp r o c e s s ，c o l l a b o r a t i v e d e s i g n i n ga n dp r o d u c i n g ，a n de l e c t r i ce o n l l n e r e ee t c ，b u ta l s oo t h e r sa i m i n ga to u t f i t m a n u f a c t u r i n gf e a t u r e s ，s u c h a s m a n a g i n ge s p e c i a le q u i p m e n t s ，c h o o s i n g c o l l a b o r a t o ra c c o r dt oc u s t o ma p p r a i s i n gs t a n d a r df o r m t h eo p e r a t i o ns t y l ei s p r o p o s e d f o r t h es y s t e mb yw h i c hl o c a lg o v e r n m e n tp r o v i d e sap l a t f o r ma n d e n t e r p r i s e sa t t e n d t h es y s t e mr u n n i n gf l a m e ，b a s e da s p ( a p p l i c a t i o ns e r v i c e p r o v i d e r ) ，i si n t r o d u c e da n dt h em a n ya s p e c t sf o rt h ef r a m ea r ed i s c u s s e d 3 1t h es y s t e mt oc h o o s ec o l l a b o r a t o r si sd e s i g n e da i m e da tt h ef e a t u r eo fl i t t l e b a t c hp r o c e s si no u t f i tm a n u f a c t u r i n g t h ep r o c e s st oc o n s t i t u t ev i r t u a le n t e r p r i s e e ) ，p r i n c i p i aa n dm e a n sa r ee x p o u n d e da n das y s t e mo f t h ea p p r a i s e m e n ts t a n d a r d f o r t h ec o l l a b o r a t o r si s b r o u g h tf o r w a r d t h e a h pa r i t h m e t i ct oc h o o s et h e c o l l a b o r a t o ri sp r e s e n t e d a tl a s t ，t h er e a l i z a t i o no ft h es y s t e mt oc h o o s et h e c o l l a b o r a t o r sf o r t h eo u t f i tm a n u f a c t u r i n gs y s t e mi sc a r r i e do u t 4 ) t h r e e - d i m e n s i o nm o d e l i n gs y s t e mf o rv e i sp r o p o s e d ，a n dt h eo r g a n i z a t i o n m o d e l i n gs y s t e ma n dv ep r o c e s sm o d e l i n ga r ed e s i g n e d b a s e do na n a l y z i n gt h e e n t e r p r i s em o d e l i n gt h e o r y , a c c o r d i n gt o v ef e a t u r e s ，am o d e l i n gs y s t e mi s p r e s e n t e d ，w h i c h i s c o m p o s e db yv i e wd i m e n s i o n ，l i f e c y c l e d i m e n s i o na n d o r g a n i z a t i o nd i m e n s i o n v eo r g a n i z a t i o nf r a m e i sm a d eu p b y t h ee l e m e n t s i n c l u d i n gv e ，i t e mg r o u p e ra n de n t e r p r i s e t w om e t h o d sf o rt h ep r o c e s sm o d e l i n g b a s e di d e f 3a n dp e t r in e ta r ep r o p o s e d p r o c e s so v e r s e e i n ga n dc o n t r o l l i n gr u l ea r e p r e s e n t e db a s e do np r o j e c tm a n a g e m e n tt h e o r y 5 ) t h ep r o t o t y p es y s t e mf o rt h en e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gf o rd e y a n go u t f i t a b s t r a e t m a n u f a c t u r i n gt os h o wt h e f u n c t i o ni s p r o g r a m m e d s o a ( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ) i st a k e na st h es y s t e mf r a m e ，w i n d o w sx p 勰t h eo p e r a t i n gs y s t e m ， j s pa sp r o g r a ml a n g u a g e s o ls e r v e r 2 0 0 0a st h ed a t a b a s e t h ep a r tf u n c t i o ni sp u t i n t op r a c t i c et oi l l u s t r a t et h er e s u l t so b t a i n e d k 呵w o r d s ：o u t f i tm a n u f a c t u r i n g ，n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ，i n d u s t r i a lc l u s t e r , v i r t u a le n t e r p r i s em o d e l i n g v 声明 本文声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川大学或其它教 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文研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在四川大学读书期间在导师的指导下取得的，论文 成果归四j i i 大学所有，特此声明。 指导教师签字 学生签字： 南刹 1 绪论 1 绪论 1 1 论文研究来源及研究意义 1 1 1 论文研究的来源 德阳是国家八个制造业基地之一，两个重大装备制造业城市之一，装备制 造产业群已形成，具有我国最强的重型机械和动力设备的研发能力和制造能力， 在全国装备制造业中占有突出的重要地位。德阳不仅有中国第二重型机械集团 公司、东方电机股份有限公司和东方气轮机厂等一批关系国家安全和国民经济 命脉的国有大型骨干企业，还有数百余家与之配套的中小企业，具备了相当规 模的产业体系，集中了一大批专业技术人才和专业设备，形成了独特的区域优 势和特色。 由于德阳装备制造业在我国制造业中所占据的重要位置，各级政府对其发 展都给予了高度重视。为充分发挥和加速发展德阳装备制造产业优势，在“用 信息技术改造传统制造业，信息化带动工业化，实现技术的跨越式发展”的战 略思想指导下，四j l l 省科技厅持续三年将德阳网络化制造系统的建设设立为重 大攻关项目，以此来大力建设和健全装备制造业的网络化制造环境，发展支撑 技术。该项目由德阳科技局、德阳生产力促进中心和四川大学制造学院联合实 施。 项目编号：0 2 g g 0 1 0 0 0 5 ，0 3 g g 0 1 0 0 0 3 ，0 4 g g 0 1 0 0 0 5 ，0 4 j y 0 2 9 0 0 3 3 。 1 1 2 装备制造业在国民经济中的重要地位及现状 1 1 2 1 装备制造业在国民经济中的地位 装备制造业是为国民经济各部门进行简单再生产和扩大再生产提供装备 的制造业的总称，它承担着为国民经济各部门提供工作母机，带动相关产业发 展的重任。可以说它是工业的心脏和国民经济的生命线，是支撑国家综合国力 的重要基石。 四川大学博士学位论文 中国工程院院长、中国工业经济联合会会长徐匡迪在“2 0 0 5 中欧( 沈阳) 经 贸高层会议”上说：“制造业，特别是装备制造业是国民经济的脊梁”。任何一 个国家，特别是大国为了自身的发展和安全，都将装备制造业的发展和升级作 为国家战略来对待，高度发达的装备制造业是实现工业化的必备条件，也是国 家综合竞争力的重要标志。它是国家的战略产业，是国民经济的脊梁、经济 增长的动力、高新技术的栽体、产业升级的手段、国家安全的保障。高度发达 的装备制造业是实现工业化的必备条件，是衡量国家国际竞争力的重要标志， 是决定国家在经济全球化进程中国际分工地位的关键因素啪。 在我国，装备制造业是工业领域中最大的产业，也是国家对外经济贸易的 第一大产业，目前，我国装备制造业工业增加值仅次于美国、日本、德国而居 世界第四位，在国民经济中占据着非常重要的地位。这主要体现在以下几方面： 1 ) 装备制造业在国民经济中处于基础地位。我国装备制造业经过建国5 0 多年的建设与积累，特别是改革开放2 0 多年的发展，已经建立起比较完备的工 业体系，形成了巨大的存量资产和生产能力，为其他产业和国防建设提供了大 批的技术设备，为国民经济的发展做出了重大的贡献。装备制造业已经具有相 当大的规模，到2 0 0 3 年，各主要经济指标占全国工业的比重在2 5 3 5 。 2 ) 装备制造业在我国的国际贸易中占有重要地位。装备制造业是扩大出 口的关键产业，多年来装备制造业始终是我国出口创汇的主力军。根据海关进 出口统计数据显示，2 0 0 3 年我国工业制成品的出口额和进口额分别达到 3 3 9 9 9 6 亿元和4 0 3 4 1 6 亿元。 3 ) 强大的装备制造业是国家安全的重要保障。国家安全包括军事安全和 经济安全。在军事安全方面，高技术武器装备是战争取胜的必备条件，只有高 水平的装备制造业才能制造出精良的武器装备，因此，现代装备制造业是一个 国家军事和政治的安全保障。在经济安全方面，装备制造业不仅对制造业具有 巨大的支撑作用，同时它代表着国家整体竞争力。而强大的国家整体竞争力是 国家经济安全的有力保障。 4 ) 装备制造产业创造大量就业机会。装备制造产业能够接纳不同层次的 从业人员。装备制造业虽为技术密集和资本密集工业，同时具有劳动密集性质， 有较大的就业容量，可以提供大量就业机会。同时装备制造业前后关联度较高， 对装备制造业投入也可带动其它工业的发展，增加相关工业的就业人数。发展 i 绪论 装备制造业有助于提高劳动就业 可见，我国装备制造业在国民经济中具有基础性和代表性的地位，发展装 备制造业，有助于国民经济的快速发展，有助于扩大出口，增加外汇收入，保 障国家安全，提高劳动就业率。 1 1 2 2 装备制造业现状 中国装备制造业经过5 0 年的建设，特别是近2 0 年的发展，已取得了辉煌 的成就。如石油、化工、电力、冶金、矿山等一大批先进实用的国产装备在国 民经济建设和国防建设中发挥了重要作用。其主要技术达到同类产品的国际先 进水平。但与世界发达国家相比，我国制造业也存在不少问题。我国制造业的 现状是大而不强，技术水平和附加值很低，更为严重的是，处于基础地位的装 备制造业还远远落后于世界水平。我国成为世界制造业强国的路还很漫长，对 此，从以下几方面进行比较0 1 。 1 ) 装备制造业是各个工业化或后工业化国家的主导产业，但我国制造业 的比重还不到3 0 ，远低于美国的4 1 9 、日本的4 3 9 ，德国的4 6 4 ，这直 接导致了中国工业结构的升级缓慢。 2 ) 据科技部提供的数据显示：我国全社会固定资产设备投资中的2 3 依赖 进口，光纤制造设备、集成电路芯片制造设备、石油化工装备、轿车工业设备、 数控机床、纺织机械、胶印设备等，绝大部分被进口产品挤占，我国装备制造 业产品每年的外贸逆差高达数百亿美元。 3 ) 我国装备制造业技术创新能力也十分薄弱，有自主知识产权的产品少， 依附于国外企业的组装产品比重大，有自主知识产权的产品工业增加值率仅为 2 6 ，这一数字远低于美国的4 9 、日本的3 8 和德国的4 8 5 。 4 ) 第三次全国工业普查显示，全国大中型企业的1 1 8 0 种主要专业设备中， 达到先进水平的仅占2 6 1 。装备水平如此之低的主要原因，就在于中国装备 制造业自身技术水平低下。 5 ) 多年来，我国装备制造业中一些重要产品和工艺技术主要从国外引进， 始终在“引进、落后、再引进”的怪圈中徘徊，并陷入了恶性循环。据统计， 机械制造业中5 7 的产品产业化是在引进技术基础上完成的。2 0 0 2 年，我国机 械产品进出1 2 1 逆差高达2 5 5 亿美元，2 0 0 3 年1 - 4 月进出口逆差达1 1 1 亿美元， 其主要原因是国产装备满足不了市场需求。 3 四川大学博士学位论文 大力振兴装备制造业，是党的十六大提出的一项重要任务，是树立和落实 科学发展观，走新型工业化道路，实现国民经济可持续发展的战略举措。针对 我国装备制造业存在的自主创新能力弱、对外依存度高、产业结构不合理、国 际竞争力不强等问题，2 0 0 6 年2 月1 6 日，颁发了国务院关于加快振兴装备 制造业的若干意见，其目标是：“到2 0 1 0 年，发展一批有较强竞争力的大型装 备制造企业集团，增强具有自主知识产权重大技术装备的制造能力，基本满足 能源、交通、原材料等领域及国防建设的需要。依靠区域优势，发挥产业集聚 效应，形成若干具有特色和知名品牌的装备制造集中地。建设和完善一批具有 国际先进水平的国家级重大技术装备工程中心，初步建立以企业为主体的技术 创新体系。逐渐形成重大技术装备、高新技术产业装备、基础装备、一般机械 装备等专业化合理分工、相互促进、协调发展的产业格局”“1 。 可见，装备制造业在国民经济发展中具有奠基石般的重要作用，在5 0 年 的发展历程中，在取得可喜成果的同时，也存在大量问题。政府已经充分认识 到了这些问题，并制定了一系列措施来促进装备制造业的发展。 1 1 2 3 装备制造业的发展策略 有很多专家学者都从各个角度提出了我国装备制造业的发展策略。1 ，论文 将这些策略归纳为四点： 1 ) 对企业进行重组，增加企业的敏捷性。 在现代化企业中，设计开发、加工制造、市场开拓是三大组成部分。高效 的现代化企业应是两头大，中间小，而我国装备制造企业的现状，普遍是两头 小，中间大。庞大的设计开发部门及强大的市场开拓部门，是企业为社会提供 丰富和优良品质产品的保障，而大部分部件的制造以及设计都应是社会化生产。 具有这样结构的企业，才具有良好的敏捷性。企业根据自身条件，不具备独立 设计开发最终产品时，应生产通用或专用部件，成为有特色的、高效的和有较 强核心竞争力的部件生产厂。掌握产品核心技术的企业与各个部件生产厂，通 过网络化制造组成虚拟企业，共同完成产品的设计、生产和销售。一般地，整 机产品变化快，开发的风险大；部件产品变化慢，风险小。在这样的企业重组 中，众多的部件生产企业可以凭借稳定的生产来适应多变的市场，这样的企业 重组，是世界范围的一种趋势。 2 ) 大力发展企业信息化水平，实现计算机集成制造( c i m s ) ，提高现代 4 1 绪论 化管理水平。 c i m s 是将企业生产全部过程中有关人、技术、设备及经营管理四要素及 其信息流、物流、价值流有机地集成，并实现企业整体优化，以实现产品高质、 低耗、上市快、服务好，从而使企业赢得竞争的一门综合性技术。c i m s 是在 实践中不断发展的系统技术，它不是以实现自动化无人工厂为目的，而是以全 面提高企业竞争能力为目的。 3 ) 提高产品设计能力，增强企业创新能力。 当前，竞争的核心在于发展有独占性技术的创新产品。一个企业可以通过 培养一支具有创新开发能力研发队伍、建立以计算机辅助设计及计算机辅助分 析工具为基础的设计环境和采用并行工程等手段，来提高创新能力。 4 ) 依靠政府支持，实施品牌战略，提升产品在国际市场的竞争力。 在自主创新的基础上，政府要注重知识产权观念在企业中的形成，增强品 牌保护意识，建立促进品牌发展的政策体系，改变“制造大国，品牌小国”的 不利局面。 针对上述的几个发展策略，社会各环节和部门都开展了大量工作，政府制 定相关政策来鼓励企业实施这些策略，研究人员进行相关技术研究，企业积极 实践。实施网络化制造正是践行这些策略的一个重要举措。通过网络化制造工 程，可以提高企业对信息化的需求从而加速企业信息化发展，促进企业间的业 务重组，提高企业敏捷性和创新能力，整合资源，建立国际化的大品牌。 1 1 3 论文研究的意义 。 装备制造业是国家的战略性产业，它为国民经济各行业提供“母机性”的 生产手段，是科学技术物化的基石，是高新技术产业化的载体，是实现国防现 代化的保证，是国家综合实力的具体体现。装备制造业具有产业关联度高，需 求弹性大，对经济增长带动促进作用强，对国家积累和社会就业贡献大等特点。 目前，我国正处于工业化中期，制造业仍然是国民经济主体和支柱，装备制造 业在其中占据着重要地位。振兴装备制造业，便能提高综合国力和国际竞争力 r 刀。 网络化制造是制造业发展的大趋势，而装备制造业是制造业的重要组成部 分和基础，因此研究与实施装备制造业的网络化制造是符合社会和技术发展需 5 四川大学博士学位论文 求的。 与一般制造业相比较，装备制造业具有产品庞大、工艺复杂、单件小批量、 生产周期长、协作企业众多、需要特大型设备等特点，因此，其实施网络化制 造的指导思想和功能需求是不同的。研究装备制造业的网络化制造，就是针对 装备制造业的特点，设计和开发出网络化制造应用系统，该系统在具有较强针 对性的同时，还具有操作性很强的可实施性，使装备制造企业和配套企业都能 参与到网络化制造中。 装备制造业网络化制造系统的研发和实施具有重大意义。理论上，它可以 丰富和发展装备制造业先进管理和制造模式的相关理论和方法，为我国实施网 络化制造探索新路；实际应用上，它可促进企业间的合作，优化整合社会资源， 提高装备产品的创新开发能力，缩短制造周期，提高管理层次，降低成本，增 强参与国际市场竞争的能力，从而使我国装备制造业水平上升到一个新台阶， 提高我国的综合国力和国际竞争力。 本论文研究的目标是：根据德阳地区装备制造企业的实际情况和具体需求， 结合企业间协作模式的未来发展趋势，吸取敏捷制造、分散网络化制造和c i m s 等先进制造模式的思想和哲理，在集群理论的指导下，研究和建立实施德阳区 域装备制造业网络化制造的社会环境，包括组织机制及技术支撑平台，促进装 备制造企业之间的协作，高效地利用和共享社会已有的设备、技术、人才及市 场等资源，提升装备制造业水平，促进企业参与全球化竞争，加速德阳地区经 济的发展。 1 2 网络化制造研究现状及发展趋势 1 2 1 制造业发展的必然趋势网络化制造 随着世界经济的全球化，制造业领域内的市场竞争异常激烈，产品更新周 期不断加快，用户需求趋向于个性化和多样化，这对制造业提出了严峻的考验。 同时，计算机和i n t e m e t 技术的快速发展和广泛应用，实现了信息的快速传递和 知识的高效获取，这极大地拓展了制造业的深度和广度，使企业快速地满足全 球客户个性化和多样化的需求成为可能。在这样的大环境下，自觉、主动地利 6 1 绪论 用信息技术，进行流程再造，管理和经营策略从纵向一体化向横向一体化发展， 与其他企业共享信息和资源，快速组织生产，满足市场需求，已经成为企业赢 得竞争，持续发展的唯一途径”。 面对全球性、多样性和快速变化的市场，敏捷制造成为2 1 世纪制造业的 主导制造模式。开展企业间的协作，建立企业间的动态联盟，是实现敏捷制 造的主要方式之一。面对某一市场机遇，多个优势互补的企业快速组成联盟， 实现资源共享，通过充分发挥协作企业各自核心优势，快速、低成本、高质量 地满足市场需求，并共享利益、分担风险；市场机遇消失时，联盟解体。这样 的联盟是随市场机遇的出现而成立，随市场机遇的消失而解体，与传统企业的 组织结构相比较，它的存在是相对的，因此称为动态联盟或。由于动态联盟是 由多个分布在不同区域内的企业通过网络连接而形成的虚拟的企业组织，它的 一切管理经营活动都离不开网络，因此，网络化制造是实施动态联盟的重要使 能技术“”。 网络化制造是指利用计算机、网络，灵活而快速地组织社会资源，将分散 在各地的生产设备资源、智力资源和技术资源等，按优势互补的原则，迅速地 整合成一种跨地域的、靠网络联系的，统指挥的制造、运营实体虚拟企 业，以实现制造n ”。 胡鞍纲、周绍杰认为：“网络革命”足以与工业革命相提并论它将彻底改 变国家力量对比和企业竞争格局，并且将深刻地改变我们的工作、生活、学习和 娱乐方式。因特网正在成为有史以来最为强大的经济背后的主要力量。加速发 展网络经济是中国发展战略的重大选择o “。浙江大学顾新建等认为：网络经济 作为一种新的范式已初见端倪，网络技术使传统制造业、金融业、商业等发生 全面和深刻的变化，出现网络化制造的新范式、金融业的新范式、电子商务的新 范式等。网络给制造业的发展带来了新的机遇，制造企业纷纷“触网”，利用因 特网开辟新销售渠道、建立新的合作关系“”。 网络化制造与传统制造方式相比较，具有很多不同之处，主要区别有以下 三点： 1 ) 空间范围：网络化制造使企业关注和活动的范围大大延展，甚至覆盖全 球。每个企业在集中内部资源增加核心竞争力的同时，都高度重视与其他企业 之间的合作，把企业的大量业务外包。 7 四川大学博士学位论文 2 ) 企业模式：网络化制造打破了稳定的、封闭性较强的传统企业结构，代 之以基于网络的、虚拟的、开放的、动态的企业结构。企业之间既有竞争，更 有联合，提倡在竞争中实现双赢。 3 ) 生产和获利方式：在传统制造模式中，企业为提高生产效率，降低生产 成本，都尽可能采用大批量、少品种的生产方式，企业的成本与产量成反比， 是在数量上求效益。而在网络化制造中，由于广泛采用信息技术，企业在进行 大批量生产的时候，也能满足顾客对产品的多品种需求，甚至是个性化的需求， 因此，实施大批量定制生产方式成为可能；并且，产品注重个性，注重服务，成 本与数量无关，企业从协作中获取利润。 网络化制造在改变企业经营方式的同时，凭借它所依赖的因特网所特有的 优势，如：具有跨时空性的连接、大容量的存储、信息互动等特点，为企业经 营带来了很多机遇： 1 ) 企业能够在资源共享和优化配置的基础上，进行面向全球的协同设计、 制造和产品营销活动，实现企业与供应商、合作伙伴的紧密联系。 2 ) 通过信息交流，企业能建立与客户之间的直接沟通，这不仅能向客户介 绍企业产品，还能了解客户需求，让客户尽早参与到产品的设计与生产中来， 实现客户定制的生产方式；同时，缩短销售渠道，提供更快捷和优质的售后服 务，建立忠实的用户群。 3 ) 企业能方便地建立与世界各地同行的沟通，从而加强出口，加快技术引 进，促进世界范围的合作。 由此可见，网络化制造是技术和经济发展的必然，企业只有顺应发展，充 分应用计算机、网络、数据库等技术成果，将现代企业的经营和管理理念运用 到生产实践中，对企业的产品设计、生产管理、市场开拓、资金规划、人力资 源管理、物流和供应链管理等运作过程进行流程再造，在提高企业自身信息化 管理的水平上，参与到网络化制造中，建立与其它企业合作的良好机制，才能 实施敏捷制造，从而参与到全球化经济的市场竞争中，充分发挥和提高核心竞 争力，保持持续发展。 1 2 2 国内外网络化制造研究项目 网络化制造作为新兴的先进制造模式之一，各国政府都给予了高度重视， 8 i 绪论 力图通过实施具体的项目来完善其理论体系，并找出具有实际操作性的实施方 法。自上世纪9 0 年代以来，较大的网络化制造研究项目有： 1 ) 美国企业网( f a c t o r ya m e r i c a nn e t f a n ) 1 9 9 1 年美国里海大学在2 1 世纪制造企业发展战略( 2 1 s tc e n t u r ym a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s es t r a t e g y ) 提出美国企业网的计划，该计划的目的 是利用信息高速公路，把美国的制造企业集成在一起，增强美国制造企业的竞 争能力。 2 ) 美国国家工业信息基础设施协议计划( n a t i o n a li n d u s t r i a li n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r ep r o t o c o l s 。n i i i p ) 。” 1 9 9 3 年由i b m 领导，1 8 个组织和大公司参与的关于虚拟企业的研究工作， 其目的是通过研究企业之间合作的方案，使得合作者之间消除由于不同数据结 构、不同的过程和不同的计算环境所造成的协作和资源共享障碍。通过开发系 列开放的、基于标准的软件基础构造协议来集成异种的、分布的计算环境，使 得地理上分布且组织上独立的虚拟企业的组成单位就如同属于一个组织一样， 协同工作、资源共享、共同完成任务。 3 ) 敏捷制造使能技术研究战略计划( t e a h i ) 嘲 1 9 9 4 年，由美国能源部发起，代表美国各个重要领域的4 0 多个大公司、大 学和研究单位参与的该项目，完成的基于i n t e r n e t 的软件工具，提供了开放的 信息系统，为地域分布的不同企业提供了不同工作阶段的模型，为网络化制造 打下了坚实基础。 4 ) 下一代制造计划( n g m ) 睁捌 1 9 9 5 年，在美国“敏捷化论坛”( a g i l i t yf o r u m ) 、麻省理工大学的“制 造先驱”计划和美国能源系统制造技术中心的主持下，实施了该研究项目，其 主要目标是研究美国在下一世纪赢得世界制造业领先地位的行动指南、方法与 实现框架。该项目的主要研究内容包括动态快速响应的产品开发与相关过程的 实现、敏捷的企业动态联盟和合作机制、支持产品全生命周期的知识供应链等 内容。 5 ) 美俄虚拟企业网r u s s i a n a m e r i c a nv i r t u a le n t e r p r i s en e t w o r k r a - v e n 、啪1 1 9 9 7 年，美国国际制造企业研究所发表了俄罗斯一美国虚拟企业网( r u s 9 四川大学博士学位论文 s i a n a m e r i c a nv i r t u a le n t e r p r i s en e t w o r k ，r a - v e n ) 研究报告，该研究 报告来源于美国国家科学基金研究项目，项目的研究目的是开发一个跨国虚拟 企业网的原型，使美国制造企业能够有效地利用俄罗斯的制造能力，并实现更 加广泛的全球制造示范作用。该系统包含五个部分：集成的产品和工艺开发、 集成的企业后勤、关系型制造数据库、企业论坛和企业信息中心。 6 ) “网络化韩国2 1 世纪”计划硎 韩国在1 9 9 7 年爆发的亚洲金融危机中意识到：信息化程度和知识创新能力 已成为信息时代评价经济强国的重要指标，并于1 9 9 9 年3 月开始实施“网络化 韩国2 1 世纪”计划，旨在构筑知识经济时代的基本框架，提高国家的整体竞争 力和国民生活水平，到2 0 0 2 年，使韩国知识经济占经济总量的比例达到经济合 作与发展组织成员国的平均水平。该项目从两个方面拉动信息化建设，一是产 业结构全面升级，从劳动密集型产业转向高技术高附加值的i t 产业：二是全方 位推广信息化应用。 7 ) 欧盟电子商务行动方案及第五框架计划 1 9 9 7 年欧盟提出的电子商务行动方案，对信息基础设施、管理框架和电子 商务环境等方面的行动原则进行了规定，以促进电子商务的发展。1 9 9 8 年欧盟 提出的“第五框架计划f r a m e - 5 ( 1 9 9 8 - 2 0 0 2 ) ”，将虚拟网络企业列为研究主题。 8 ) d r a g o n 研究项目 中国一欧盟科技合作项目d r a g o n 基于开放网络的交互式工程门户系统的研 究与开发( d e