（机械制造及其自动化专业论文）区域性网络化制造系统及其产品协同开发技术的研究和应用.pdf

重盎查堂苎主兰垡堡奎一! ! 墨 摘要 l 当前由于网络技术特别是i n t e m e t e x t r a n e t i n t r a n e t 技术的迅速发展t 正在 给制造业带来新的变革和重大影响。制造全球化和制造网络化是现代制造业发 展的主要趋势之一，也是当前制造领域的一个研究热点。近年来，许多专家学 者正在从事相关的研究和应用工作，如敏捷制造、分散网络化制造等，并取得 了许多有价值的成果。但是敏捷制造和分散网络化制造等系统的成功运行需要 十分规范的市场行为和健全的法律体系，而我国正处于向市场经济的过渡期间， 同时相关的法律体系尚待完善，因此如何在吸收国际上先进模式的同时结合我 国国情来研究和应用网络化制造，综合提高我国制造业的市场竞争能力，是一 个值得深入探讨的课题。厂 。 本文在分析国内外网络化制造先进模式及其相关技术的研究现状的基础 上，结合我国国情和制造业现状，提出了一种研究和实施网络化制造的战略模 式“区域蛙凰络业制造歪盆( ( r 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 gs y s t e m ， r n m s ) 0 渔立了r n m s 的一种体系结构和运行模式。( r n m s 的体系结构包括 目标体系、结构系统、功能体系和技术体系，其中技术体系由总体技术、专题 技术、支撑技术和应用系统等四部分的研究内容体系组成。厂1 区域性网络化制造系统涉及一系列的关键技术，本文对其中之一的区域性 网络化产品协同开发技术进行了研究。睫出了区域性网络化产品协同开发系统 及其总体框架：提出了区域性网络化产品协同开发的一种产学研合作模式 虚拟研究所( v i r t u a li n s t i t u t e ) ，并研究了其体系结构、组织形式、管理模式和 运行机制：分析和研究了基于c s c w 、a g e n t 、c o r b a 以及w w w 、f t p 、多 媒体等技术的区域性网络化产品协同开发的支持技术和实现技术：并在以上研 究基础上，建立了区域性网络化产品协同开发的系统模型和运行模式 最后，根据“效益驱动、总体规划、分布实施、重点突破”的指导思想。 对重庆市区域性网络化制造系统应用工程( c q r n m s ) j 挂行了总体规划和系 统设计。 在此基础上，结合陶瓷伟4 造业的现状和需求，) 提出了一种新的陶瓷产 品开发模式鞫瓷产品区域性网络化协同开发系统，研究了系统的体系结构 和运行模式，研制了基于w e b 的网络化产品协同开发支持系统，并将该模式和 系统应用于重庆华陶瓷业有限公司，建立了重庆华陶产品设计虚拟研究所。( 实 现了重庆华陶、重庆大学等企业和科研单位以及产品用户之间的网络化产品协 同开发，取得了较好的应用效果j 一 关键词：r n m s ，敏捷制造，动态联盟，虚拟研究所，网络化产品协同开发 a b s t r a c t i nd r e s e n tt i m e ，d u et ot h ed e v e l o p m e n to f n e t w o r kt e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yt h e t e c h n o l o g y o fi n t e r n e t l i n t r a n e t e x t r a n e t ，s o m e n e wr e v o l u t i o n sa n d i m p o r t a n t i n f l u e n c e sa r eb e i n gb r o u g h t m a n u f a c t u r i n gg l o b a l i z a t i o na n dm a n u f a c t u r i n g b a s e d o nn e t w o r kh a v eb e c o m eo n eo ft h ep r i m a r yd e v e l o p m e n t t r e n d si nm o d e r n m a n u f a c t u r i n gi n d u s t r ya n dar e s e a r c hf o c u so f m o d e m m a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g y i nr e c e n t l y , m a n ye x p e r t sh a v ec o n d u c t e dr e s e a r c ho nt h i sf i e l d ，a n dh a v eg o tm a n y v a l u a b l ea c h i e v e m e n t s s u c ha s a g i l em a n u f a c t u r i n g ，d i s p e r s e d n e t w o r k e d p r o d u c t i o ns y s t e m ，e t c b u tt h es u c c e s s f u lr u n n i n go ft h e s es y s t e m sn e e dv e r y o r d e r e dm a r k e tb e h a v i o ra n dg u a r a n t e eo fr o b u s tl a ws y s t e m c h i n e s ee c o n o m yi s u n d e rt h ep r o c e s so f t r a n s i t i o nt om a r k e te c o n o m y , a n dr e l a t e dl a ws y s t e m sn e e dt o b ei m p r o v e d s ob a s e do nt h er e f e r e n c eo ft h ea d v a n c em a n u f a c t u r i n gm o d e si nt h e w o r l da n dc o n s i d e r i n gt h er e a ls i t u a t i o no fc h i n a ，t h er e s e a r c ho na p p l i c a t i o no f n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n ga n dt h ei m p r o v e m e n to fc h i n e s em a r k e tc o m p e t i t i o n c a p a b i l i t yi nm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yh a v eb e c o m e t h ef o c u sa n dn e e dt ob ed i s c u s s d e e p l y f i r s t l y , a f t e ra n a l y z i n gr e s e a r c hs t a t u so fi n t e m a t i o n a la d v a n c em a n u f a c t u r i n g m o d e sa n dt e c h n o l o g i e sb a s e do nn e t w o r ka n dr e a ls i t u a t i o no fc h i n a 。t h i sp a p e r p u t s f o r w a r do n ek i n do fn e w m a n u f a c t u r i n g m o d e lb a s e do nn e t w o r k ”r e g i o n a l n 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 m ( r n m s ) ”，a n d d i s c u s s e st h e a r c h i t e c t u r ea n d r u n n i n g c h a r a c t e r i s t i c so fr n m s t h ea r c h i t e c t u r eo fr n m s i n c l u d e s t a r g e ta r c h i t e c t u r e ，f r a m e w o r ka r c h i t e c t u r e ，f u n c t i o na r c h i t e c t u r ea n d t e c h n o l o g y a r c h i t e c t u r e t h e t e c h n o l o g y a r c h i t e c t u r eo fr n m sc o m p o s e so f s y s t e m i ct e c h n o l o g y , s p e c i a lt e c h n o l o g y , s u p p o r t i n gt e c h n o l o g y a n da p p l i c a t i o n s y s t e m s r n m si n c l u d e sas e r i e so fk e yt e c h n o l o g i e s i nt h i s p a p e r , o n eo ft h ek e y t e c h n o l o g i e s o fr n m s ，r e g i o n a ln e t w o r k e d p r o d u c tc o o p e r a t i v ed e v e l o p m e n t t e c h n o l o g y , h a sb e e nr e s e a r c h e d t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dr e g i o n a ln e t w o r k e d p r o d u c tc o o p e r a t i v ed e v e l o p m e n t s y s t e ma n di t st e c h n o l o g yf r a m e w o r k i tb r i n g s ac o o p e r a t i v em o d e o f r e g i o n a ln e t w o r k e dp r o d u c tc o o p e r a t i v ed e v e l o p m e n t ，v i r t u a l i n s t i t u t e ，w h i c hi sa s s o c i a t e dw i t he n t e r p r i s e s u n i v e r s i t i e sa n dr e s e a r c hi n s t i t u t e s i t s a r c h i t e c t u r e ，o r g a n i z a t i o n a lm o d e ，m a n a g e m e n tm o d ea n dr u n n i n gm o d ea r e r e s e a r c h e d b a s e do nc s c w , a g e n t ，c o r b aa n d t e c h n o l o g y o fw w w , p t p , m u l t i m e d i a ，e t c ，t h es u p p o r t i n gt e c h n o l o g ya n di m p l e m e n t a t i o nt e c h n o l o g ya r e i i 里鏖查兰堡圭兰垡笙苎垒塑! 坚 a n a l y z e da n d r e s e a r c h e di nv i r t u eo ft h er e s e a r c ha c h i e v e m e n ta b o v e ，as y s t e m m o d e la n dr u n n i n gm o d eo fr e g i o n a ln e t w o r k e dp r o d u c tc o o p e r a t i v ed e v e l o p m e n t a r ec o n s t r u c t e d f i n a l l y , u n d e rt h e d i r e c t i o no ft h e p r o j e c tg u i d e l i n e s ：“d r i v e nb yb e n e f i t ， l a y o u t a saw h o l e ，i m p l e m e n t i n gi ns t e p ，k e y s t o n e sb r e a k t h r o u g h ：t h ea p p l i c a t i o n p r o j e c to fc h o n g q i n gr e g i o n a l n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ( c q r n m s ) h a s b e e nd e s i g n e ds y s t e m a t i c a l l ya n dp l a n e da saw h o l e b a s e do nt h i sa n dc o n s i d e r i n g t h es t a t u sa n dr e q u i r e m e n t so fc e r a m i c i n d u s t r y ，an e wd e v e l o p m e n tm o d eo f c e r a m i c p r o d u c t r e g i o n a l n e t w o r k e dc e r a m i cp r o d u c t c o o p e r a t i v e d e v e l o p m e n ts y s t e mh a s b e e ns e t u p i t sa r c h i t e c t u r e a n do p e r a t i o nm o d ea r e r e s e a r c h e d t h en e t w o r k e dp r o d u c tc o o p e r a t i v ed e v e l o p m e n ts u p p o r t i n gs y s t e m b a s e do nw e bi s d e v e l o p e d t h i ss y s t e m h a sb e e n a p p l i e d t o c h o n g q i n g c h n c h nc e r a m i cc o l t d av i r t u a ii n s t i t u t ef o rc e r a m i cp r o d u c t d e v e l o p m e n t i s e s t a b l i s h e d a n d p r o d u c tc o o p e r a t i v ed e v e l o p m e n t a m o n gc h o n g q i n g c h n & c h n c e r a m i c ，c h o n g q i n gu n i v e r s i t ya n dc o n s u m e ri s c a ”i e do u t t h i s a p p l i c a t i o nh a ss h o w ng r e a te c o n o m i cp r o s p e c t k e yw o r d s ：r n m s ，a g i l em a n u f a c t u r i n g ，v i r t u a lo r g a n i z a t i o n ，v i r t u a li n s t i t u t e n e t w o r k e dp r o d u c t c o o p e r a t i v ed e v e l o p m e n t l i i 垩塞查兰量主兰垡丝奎一三! ! 鱼 1 绪论 制造业是创造人类财富的支柱产业，也是一个国家或地区国民经济和综合 国力的支柱产业。2 1 世纪，随着信息时代的来牺、知识经济的挑战、全球化浪 潮的冲击、高速发展的高科技的推动，全球化的信息基础设施日新月异，用户 化驱动的市场更是变幻莫测，制造业的制造环境正在发生根本性的变化。利用 信息技术与计算机网络技术，特别是突飞猛进发展的i n t e m e t e x t r a n e t i n t r a n e t 技术，改造现有的制造模式，实施网络化制造，已是现代制造业的主要发展趋 势之一。网络化制造方面的研究在全球正蓬勃发展。 面对着全球制造业网络化制造的迅猛发展，我国制造业面临着极大的机遇。 同时也面临着巨大的挑战。如何在吸收国际先进制造模式的同时，根据我国的 国情，研究和实施符合我国国情的网络化制造系统战略模式，从而全面提高我 国制造业市场竞争能力，振兴我国的制造业，是一个急需解决的重要问题。 1 1 本论文的选题背景 制造业是将可用资源与能源通过制造过程，转化为可供人们使用或利用的 工业品或生活消费品的行业，它涉及到国民经济的大量行业如机械、电子、轻 工、化工、食品、军工、航天等”1 1 2 。 制造业是所有与制造有关的企业机构的总体，它一方面创造价值、生产物 质财富和新的知识，另一方面为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步 与发展提供先进的手段和装备。在工业化国家，约有l 4 的人口从事各种形式 的制造活动，约有7 0 - , 8 0 的物质财富来自制造业【3 j 。因此，很多国家，特别 是美国把制定制造业发展战略列为重中之重c 4 。 可以说，制造业是创造人类财富的支柱产业，也是一个国家或地区国民经 济和综合国力的支柱产业f 2 j 。制造业的振兴与发展具有非常重要的意义。 1 1 1 1 现代制造业面临的制造环境 ( 1 ) 知识经济的挑战p ” 2 1 世纪，人类己逐渐迈向一个对知识资源的占有、配置、生产、分配和消 费的知识经济时代。知识经济的出现导致经济和制造领域的一系列变化，其中 主要有以下4 个方面：1 ) 产品的知识含量是核心竞争力和决定胜负的关键：2 ) 科技先导型企业将成为经济活动中最具有活力的经济组织形式；3 ) 以数字化和 网络化为代表的信息技术，使制造业在产品、服务、生产、流通、交易等概念 重鏖查兰竖主兰堡垒茎一一l ! ! 鱼 和运作方面面临深刻的变革；4 ) 投资重点从有形资产开始转向无形资产，竞争 的核心从有形竞争转向无形竞争。 知识经济对制造业的影响表现在以下3 个方面：1 ) 对产品和消费观念的改 变( 在物质形态中注入了更多的知识形态) ；2 ) 产品设计和制造过程的数字化、 智能化和网络化；3 ) 经营和制造活动的全球化和虚拟化。 ( 2 1 全球化浪潮的冲击“” 世界各国之间在经济上越来越多地相互依存，不可能离开全球化的市场而 独立地求得本国经济的发展，必须与国际接轨，充分利用国际市场的信息、资 本、资源、技术、商品和服务，在平等竞争的基础上。互利互惠，相互合作。 经济的全球化、市场的国际化、贸易和投资的自由化，以及服务的世界化，促 进了竞争，提高了效率，鼓励了革新，增加了新的资本投资和加快了经济增长 速度。随着越来越多的国家接受自由市场思想，全球自由贸易体制的逐步建立 和完善，世界大市场的逐步形成以及全球交通运输系统和通讯网络的建立，国 际间的经济贸易交往与合作更加频繁和紧密。竞争愈来愈激烈。这股全球化的 洪流正推动着世界经济稳健、快速、持续地增长。这使得制造产业、制造技术 和产品逐步走向国际化，导致制造业在全球范围内重新分布和组合。竞争的加 剧将促使竞争对手利用一切可以利用的制造资源，主动积极地寻求市场机遇， 敏捷地响应和适应客户多样化的消费需求，高质量地为全球顾客服务，从而获 得规模经济，促进企业的发展与壮大。 ( 3 ) 网络经济的影响p j i ”。 随着信息技术和计算机网络技术的发展，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，塑造着种“新世界经济”，即“网 络经济”。其特征是信息产业将在世界范围内大大发展，以此为基础的各种行 业将成为越来越多的国家的主导产业，它将使世界经济全球化的进程大大加快， 使任何国家的市场变得过于狭小，企业跨国家和跨行业联合进一步发展，经济 活动将按网络方式加以组织。 网络经济时代，各国的经济离不开与国际市场的信息、技术、资源和产品 的交换。从这个意义上说，网络经济是跨国性的、全球性的经济，生产过程已 经不再局限于一国范围内，而是形成“无国界的经济实体”。在企业集团之间， 竞争与合作、交流与限制并存，从而形成错综复杂的局面，引起世界经济结构 与组织结构的重大变化。 网络经济使得制造环境发生了根本性的变化，见表i 1 。制造业面临全球 性的市场、资源、技术和人员的竞争。开放的国际市场使得消费者更具有选择 性t 个性化、多样化的消费需求使得市场快速多变，不可捉摸，无法预测。客 户化、小批量、多品种、快速交货的生产要求不断增加，各种新技术的涌现和 应用更加剧了市场的快速变化。市场的动态多变性迫使制造企业改变策略，时 2 重鏖查堂竖主堂垡笙塞! ! 垒 问因素被提高到首要地位。2 1 世纪制造行业的竞争将是柔性和响应速度的竞 争，以适应全球市场的动态变化。尽管传统的价格与质量仍然是重要的竞争因 素，但已不再是决定因素。 表1 1 网络经济导致制造环境的变化 t a b l e1 1t h et r a n s i t i o n so fm a n u f a c t u r i n ge n v i r o n m e n ti nn e t w o r k e c o n o m i ce r a 传统经济时代网络经济时代 消费者的可选择性区域性全球性 消费需求物美价廉，满足基本生活需求个性化、多样化 市场相对稳定快速多变、无法预测 生产需求低成本、高质量客户化、快速交货 l生产方式标准化、系列化、大批量单件、小批量、多品种 i技术与资源相对集中全球分布 i竞争要素性价比柔性与响应速度 ( 4 ) 科技进步的推动 2 0 世纪中叶以来，微电子、计算机、通讯、网络、信息、自动化等科学技 术的迅猛发展，掀起了以信息技术为核心的“第三次浪潮”，正牵引着人类进 入工业经济时代最鼎盛的时期，并已叩响知识经济时代的大门。这些高新科学 技术在制造领域中的广泛渗透、应用和衍生，推动着制造业的深刻变革，极大 地拓展了制造活动的深度和广度，促使制造业日益向着高度自动化、智能化、 集成化和网络化的方向蓬勃发展。 ( s ) 新思想、新技术不断涌现 2 1 1 世界制造业领域新思想、新技术层出不穷，如f m s c i m s i m s l p a m 、并 行工程、成组技术、鲁棒性设计、快速原型技术( r p ) 、虚拟制造( v m ) 、分散网 络化制造等，这些新思想、新技术都在不同时期、不同程度上推动了制造业的 发展。 综上所述，2 1 世纪，随着信息时代的来临、知识经济的挑战、全球化浪潮 的冲击、高速发展的高科技的推动以及新思想、新技术不断涌现，制造业的制 造环境正在发生根本性的变化。制造环境的变化给制造业带来了额的变革和重 大影响，其影响的深度，广度和发展速度往往远超过人们的预测，更导致了制 造企业面临的市场竞争日益激烈。 1 1 2 网络化制造现代制造业的主要发展趋势之一 由以上分析可知，制造业赖以生存和发展的制造环境正在发生根本性的变 革，并导致了制造企业面临的市场竞争日益激烈。因此，制造业为了适应这种 3 - 、 里塞奎堂苎主兰垡笙壅j ! ! 鱼 日趋激烈的竞争环境，利用信息技术与计算机网络技术，特别是突飞猛进发展 的i n t e r n e t e x t r a n e t i n t r a n e t 技术，改造制造企业传统的制造模式，已是一种必 然的趋势。 由于任何一个企业的资金、人员素质与知识和技能、设施与设备、设计与 开发、制造能力、营销能力等都存在着局限性，在当前日趋激烈的市场竞争中 不可能取胜，因此必须与其他企业或有核心制造资源的机构进行合作，形成以 竞争为基础和合作协同为主导、风险共担、利益共享、共存共荣的机制，充分 实现资本、资源、技术、人才、信息和知识的交流与共享，优势互补、分工协 作，从而积极有效、主动、快速响应和适应市场，夺取竞争胜利。以这种竞争 与合作机制为基础，借助于计算机网络、远程通讯技术及装备，以及四通八达 的交通运输网络，使在地域上分布的企业组成能适应当今市场需求变化的、有 竞争能力的、动态可变的企业联盟，是实现在远比过去更广阔的范围内，充分 有效利用比过去更广泛的资源，灵活快速响应全球范围内用户需求，提供优质 服务的最佳模式。这种模式便是网络化制造模式。 网络化制造以数字化、柔性化、敏捷化为基本特征。柔性化与敏捷化是快 速响应客户化需求的前提，表现为结构上的快速重组、性能上的快速响应、过 程中的并行性与分布式决策。这意味着系统具有动态易变性，能通过快速重组， 快速响应市场需求的变化i l ”。 在当前的制造环境中，高新技术不断涌现，市场竞争日益激烈，市场机遇 转瞬即逝。顾客需求的个性化、多样化，使得客户化、小批量、多品种、快速 交货的生产要求不断增加。产品特色和上市时间成为比价格与质量更重要的竞 争因素，决定着企业的市场竞争力。为了适应现代市场需求的变化，企业的主 要发展战略正在发生深刻的变化，如图【i 所示。 标准化和 更高的集成 - 、 降低成本提 高质量 q 柔性 、 市场的快速响应 和客户化生产 更多的产品种 类和定制产品 量和 单件生产 a ) 传统的发展战略 b ) 调整后的发展战略 图1 1 制造企业发展战略的调整1 2 2 】 f i g u r el 1t h ea d j u s t m e mo fd e v e l o p m e n t s t r a t a g e mi nm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s 4 重鏖查兰苎主兰堡垒奎j ! ! 堕 面对动态多变、难以预测的现代市场环境。传统的集中式、层次化的制造 模式越来越不能适应企业快速开发产品、快速响应市场等竞争需要。因此企业 必须改变传统的制造模式。新的制造模式至少必须满足以下要求： r 1 ) 分布式组织：企业要充分建立分布式资源与分布式产品需求的直接联 系，利用最临近或最相近的资源对产品需求作出最快速的响应； f 2 ) 广泛性协作：企业要与供货商、合作伙伴、知识元( 如高校、研究院 所、专家等) 、顾客之间建立从原材料供应、产品开发、产品制造到市场营销的 广泛协作； ( 3 ) 开放式结构：为了有效的合作，企业自身必须具有可重构性和可扩展 性，同时也能够与任何形式的合作伙伴实现资源的共享与协作。 这些要求使企业必须向基于i n t e r n e t e x t r a n e f f i n t r a n e t 的分布武、扁平化的 网络化制造模式转变。未来的制造企业为了快速占领市场，实现其根本经营目 标在争取用户最大满意度的前提下获取最大利润，就必须按照网络化的形 式加以组织。只有在技术、组织和管理上按照网络化进行的制造企业才会赢得 当前和未来市场的竞争。基于i n t e r n e t e x t r a n e v i n t r a n e t 的网络化制造必将成为 2 1 世纪制造业的基本制造模式“。 网络化制造的出现，引起了全球制造领域的极大关注。1 9 9 7 年1 0 月在新 加坡召开的第四届国际c i m 大会上，大会主席r o b e r t g a y 博士指出：“自1 9 9 5 年的第三届国际c i m 大会以来，基于i n t e r n e t 的生产经营活动是出人意料地迅 猛增长“”。美国( m a n u f a c t u r i n ge n g i n e e r i n g ) ) 杂志离级编辑j e a nv o w i n 于 1 9 9 8 年专门撰文论述了基于i n t e r n e t 的制造的重大意义和应用情况”“。2 0 0 0 年3 月在新加坡召开的第五届国际计算机集成制造( c i m ) 大会上，大会组织 委员会主席r o b e r tg a y 和学术委员会主席j a s b i rs i n g h 联合撰写的大会论文集 前言中指出；近年来制造业“最伟大的影响就是基于i n t e r n e t 技术和相关业务 的出现” 2 6 1 * 美国互联网投资公司( c m e i ) 创办人d a v i dw e t h e r e l l 甚至认为互联 网的出现比工业革命更为重要，改变的步伐远比工业革命大。国际权威制造技 术研究机构，德国f r a u n h o f e r 研究院院长h a n s j u r g e nw a r n e c k e 教授2 0 0 0 年 1 1 月在第一届国际机械工程大会上作的题为“网络生产制造业全球化的前 景”的大会报告中，特别强调了网络生产在制造业发展中的重大影响和作用。 文献 1 】和 2 7 指出，制造全球化、制造敏捷化、制造网络化和制造业虚拟化是 现代制造业发展的趋势，而制造全球化、制造敏捷化和制造虚拟化均离不开制 造网络化的支撑环境。 因此，可以说制造网络化是现代制造业发展的主要趋势。现代制造业为了 适应这种发展趋势，利用网络技术等高技术改造传统的制造模式已是势在必行 ”“”j 。正如我国著名的机械工程专家、中国科学院院士杨叔子教授所说：“建 立一种市场需求驱动的、具有快速响应机制的网络化制造模式将是当前乃至今 里壅查堂堕主堂垡笙壅! ! 醴 后若干长的时期内制造业所面临的最紧迫的任务之一，是制造企业摆脱困境 赢得市场，掌握竞争主动权的关键。” 1 2 国内外相关研究现状 二 1 2 1 网络化制造模式的研究 由于信息技术和先进制造技术，特别是i n t e r n e t e x t r a n e t i n t r a n e t 技术的e 速发展，促使产品在设计、开发和制造的方法上以及企业提供服务的方式上不 断改进，使得全球的工业和经济结构一直进行着重大的变革。信息和通信技术 不但加快了技术转移、社会和经济改革的速度，而且也改变了人们的工作和生 活方式，同时还触发了企业间更加激烈化、复杂化、全球化的竞争。 网络化制造在世界范围内引起了大批研究工作者、研究机构、企业甚至政 府的高度重视，网络化制造方面的研究正在全球迅速兴起。出现了一系列的新 概念、新观点、新思想，并形成了一系列的新模式和新系统，如计算机集成制 造系统( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，c i m s ) 、敏捷制造( a g i l e m a n u f a c t u r i n g ，a m ) 、虚拟企业( v i r t u a lc o m p a n y ) 、动态联盟( v i r t u a l o r g a n i z a t i o n ) 、分散网络化制造系统( d i s p e r s e dn e t w o r k e dp r o d u c t i o ns y s t e m ， d n p s ) 、分布式网络化制造系统( d i s t r i b u t e d n 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 m ， d n m s ) 和区域性虚拟网络系统( r e g i o n a lv i r t u a l n e t w o r k ss y s t e m ，r v n s ) 等 等，这些新概念、新观点、新思想、新模式和新技术无不体现了网络化制造的 理念。 ( 1 ) 计算机集成制造系统( c i m s ) c i m 由美国的约瑟夫哈林顿( j o s e p hh a r r i n g t o n ) 博士于1 9 7 3 年在 ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ) ) 1 4 j 一书中首先提出的。c i m s ( c o m p u t e r i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，计算机集成制造系统) 是基于c i m 哲理而组 建的现代制造系统”“。c i m s 是实现整个制造业内部网络化的一种哲理和模式， 其核心是强调系统的观点、信息的观点和集成的思路。在美国、欧洲和日本等 国家和地区，c i m s 受到了政府、学术界和工业界的普遍重视。美国政府把c i m s 列为影响国家经济命脉和地位的2 2 项关键技术之一，政府、企业、大学和研究 部门都积极支持并参与c i m s 工程。例如：美国空军及陆军器材局指定了c i m 计划；前美国国家标准局建立的c i m 实验基地自动化制造研究实验基地 ( a m r f ) 提出了著名的c i m s 五级递阶控制模型：美国制造工程师学会( s m e ) 于1 9 8 5 年和1 9 9 3 年提出了c i m 的两种轮图，并且设立了一年一度的“大学领 先奖”和工业领先奖；欧洲共同体的欧洲信息投术研究发展战略计划( e s p r i t ) 中包括了计算机集成制造工程( c i m e ) 计划，提出了计算机集成制造开放体系 6 重壅查兰壁主堂竺堡苎一上! ! 堡 结构( c i m o s a ) ；日本制定了智能制造系统( i m s ) 计划：欧美国家重要的理 工科大学大都建立了与c i m 有关的研究所或实验基地；新家坡定期举办两年一 度的c i m 国际学术会议等【1 儿4 “3 1 。从总的发展情况看，c i m s 在国际上仍属高 新前沿技术，但已初步形成规模，并逐渐完善和走向成熟，已从实验室走向工 厂企业去实际应用。在欧美等发达国家已有许多大中型企业实旆了c i m s ，不 少小企业也纷纷采用c i m 技术。根据么哦国乔治华盛顿大学新兴技术预测 委员会的预测，到2 0 1 2 年，8 0 的工厂将采用c i m 技术”“。 在我国，8 6 3 c i m s 主题经过1 3 年的努力，在全国2 0 0 多家企业实施了 c i m s 。通过实施c i m s ，使企业的市场竞争能力有了显著的提高，并取得了显 著的经济效益和社会效益。c i m s 的经验表明，提高企业的竞争能力是个复杂 的综合性问题，必须依靠开放系统的概念和“集成”的思路来解决。集成已成 为十几年来我国从事c i m s 研究、开发的科技人员的共识。它既是思想哲理， 又包含了不断发展的技术内涵，如信息集成、过程集成和企业集成等。集成好 企业内部的物流、信息流、价值流，成为企业优化的重要内容。c i m s 的实践 给我们的启示是：在当前我国建立国家创新体系的时候，也必须克服本单位、 本部门的“小而全”、“大而全”的思维模式，用c i m s 常用的协同工作、团队 精神、开放系统等新思维，建立好支持我国民族创新精神的大环境和相应的基 础设施1 4 3 4 ”。 我们认为，传统c a d c i m s 的实施，几乎都是以单个企业为对象，通过一 个技术服务队结合企业的具体情况进行实施，从客观上来说，确实给企业的 信息化起到了很大的推动作用，给企业带来了较大的经济和社会效益，但也带 来了一系列问题。如：c i m s 的实施由于缺少统一规划，企业各自为政；企业 c i m s 研究和实施的技术、经验、软硬件资源等宝贵的财富，不能充分为其他 企业共享；企业c i m s 的实腌几乎都是2 年以上，推广c i m s 的进程较慢：一 个企业一个技术服务队，技术力量分散：许多企业在实施c i m s 的过程中，为 了要实现整个企业的集成，盲目购置或开发大量的硬软件等资源，而企业本身 的需求对这些资源利用率不高，从而造成大量的资源浪费；由于多种原因，企 业在实施c i m s 以后，真正将敏捷制造的优秀思想应用到企业或企业联盟的实 际之中还不多；c i m s 的实施对企业面临的产品、人才和市场三个核心问题解 决的力度还不够，等等。 随着c i m 的研究和深入发展，以及i n t e r n e t 、电子商务、供应链和全球化 市场等的发展关于现代制造技术和系统的研究己不再局限于企业内部的计算 机集成制造，国家8 6 3 c i m s 主题专家组提出了现代集成制造( c o n t e m d o r a r y i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ，c i m ) 的概念【4 。“j ，体现了现代制造全球化、敏捷化、 网络化、虚拟化、智能化等发展趋势f 4 6 】。 ( 2 ) 敏捷制造( a g i l e m a n u f a c t u r j n g ，a m ) 、虚拟企业( v i r t u a lc o m p a n y ) 、 7 重壅盔堂堂主堂垡堡塞l ! ! 堕 动态联盟( v i r t u a lo r g a n i z a t i o n ) 敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 是美国里海大学( l e h i g hu n i v e r s i t y ) 在美国国会和国防部的支持下会同美国众多工业界主要决策人在研究和总结美 国制造业的现状和潜力后，于1 9 9 1 年发表的具有划时代意义的美国2 1 世纪制 造企业战略h 7 1 报告中提出的新概念。敏捷制造的思想出发点是基于多元化和 个性化的市场发展趋势的分析，认为制造系统应尽可能具有高的柔性和快速反 应能力( 即敏捷性) ，从而在变幻莫测、竞争激烈的市场中具有高的竞争能力。 它强调通过虚拟企业动态联盟( v i r t u a lc o m p a n y v i r t u a lo r g a n i z a t i o n ) 这样一 个新的含有合作和竞争的生产模式来适应今天持续多变、无法预料的市场变化 1 3 9 1 4 8 m 1 。因此敏捷制造是制造系统为了实现快速反映和灵活多变的目标而采取 的一种新的制造模式。 敏捷制造这一新的哲理产生了巨大的反响。1 9 9 4 年，1 9 9 4 年美国能源部提 出了“敏捷制造的使能技术( t e c h n o l o g i e se n a b l i n ga g i l em a n u f a c t u r i n g ， t e a m l ”，t e a m 集成了产品的设计和制造，涉及联邦政府机构、著名公司和 大学等1 0 0 多个单位，并于1 9 9 5 年1 2 月发表了该项目的策略规划和技术规划 ”。1 9 9 5 年美国国防部和自然科学基金会资助1 0 个面向美国工业的研究单位， 共同制定了以敏捷制造和虚拟企业为核心内容的“下一代的制造”计划【，j 【”j 。美 国通用电器研究和开发部于1 9 9 6 年建立了“计算机辅助制造网络( c o m p u t e r a d i d e dm a n u f a c t u r i n gn e t w o r k ，c a m n e t l ”，它通过i n t e r n e t 网提供多种制造支 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”“。1 9 9 5 年洛克海德马丁航空公司 ( l o c k h e e dm a r t i nm i s s i l ea n ds p a c e ) 建立了“制造系统的敏捷基础设施网络 ( a g i l e i n f r a s t r u c t u r e f o r m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，a i m s n ”，利用国际互联网支 持和管理敏捷企业的供应链”“。1 9 9 7 年美国国际制造企业研究所发表了美 国一俄罗斯虚拟企业网研究报告。该项目是美国国家科学基金研究项目，目的 是开发一个跨国虚拟企业网的原型，使美国制造厂商能够利用俄罗斯制造业的 能力，从更大的意义上讲，作为全球制造基础框架一部分的美俄虚拟企业的建 立与发展起到实现全球制造的示范作用。目前，英国利物浦大学正在欧共体资 助下建立英国西北虚拟企业网，该网旨在支持、促进英国西北地区中小企业 的合作与发展。1 9 9 8 年1 2 月，欧洲联盟公布了“第五框架计划( 1 9 9 8 - - 2 0 0 2 ) ”， 将虚拟网络企业列入研究主题。 在我国，自1 9 9 5 年1 0 月在北京香山饭店召开的国家8 6 3 c i m s 发展战略 研究会后，一直将敏捷制造列为8 6 3 c