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基于网络的先进制造技术
发表时间:2002-6-12 李健 刘飞   来源:中国机械工程
关键字:网络制造 

  1 基于网络的先进制造技术的内涵

  当前,经济全球化和信息革命的浪潮正在席卷世界,深刻地影响着人类社会的经济、科技、人民生活等方方面面。制造业也不例外,这种影响正在带来制造业及其制造技术的重大变革。
  制造业是国民经济的重要支柱。回首20世纪,制造业及其所依托的制造技术得到了飞速发展。特别是在80年代末期,美国根据本国制造业面临的问题、挑战和机遇,提出了先进制造技术(AMT)的概念,并于90年代初制定了国家级AMT发展计划以来,带来了制造技术研究领域的一次变革,在全球激起了很大反响,各国政府纷纷制定出本国的 AMT研究计划或发展计划,推动了 AMT研究的迅猛发展。
  关于AMT概念,至今还没有一个公认的定义,但可以认为,AMT是制造业不断吸收信息技术和管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
  AMT的重要特点之一,就是它不是一个一成不变的技术,而是一个不断吸收各种高新技术而不断丰富其内涵的动态技术系统。
  当前,由于网络技术特别是 Internet/Intranet/Extranet技术的迅速发展,正在给制造业带来新的变化和重大影响。如国际权威制造技术研究机构--德国Fraunhofer研究院院长Hans Jurgen Warnecke教授,2000年11月在上海召开的第1届国际机械工程学术会议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。又如,2000年3月在新加坡召开了第5届国际计算机集成制造大会,大会组织委员会主席Robert Gay和学术委员会主席Jasbir Singh在他们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Internet技术和相关业务的出现"。再如,美国互联网投资公司创办人David Wetherell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。另外,文献[3]指出制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化和制造绿色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之一。鉴于网络技术对制造业的重大影响,因此当前AMT的研究正在和网络技术结合,并且这方面研究正在全球迅速兴起。有鉴于此,我们建议强调"基于网络的先进制造技术"(NAMT)这一概念,并用它来代表网络技术和制造技术相结合的有关技术和研究领域。
  由上可见,NAMT是经济全球化和信息革命时代的必然产物,是AMT和网络技术相结合的结果。
  NAMT是一个不断发展的动态技术群和动态技术系统,是计算机网络,特别是在Internet/Intranet/Extranet和数据库基础上的所有AMT的总称。NAMT涉及到制造业的各种制造经营活动和产品生命周期全过程,因此其技术构成涉及内容多,学科交叉范围大。但一般说来,"基于网络"是它相对其它制造技术的主要特征。
  顺便指出,NAMT和当前用得较多的概念"网络化制造(NM)"应该属于同一个概念。后者可以看成是前者的简称;但前者的内涵更明确些,因为一是明确了网络的基础作用和支撑作用,二是强调了先进制造技术的内涵。

  2 NAMT的技术内容和功能特点

  2.1 NAMT的技术内容

  根据目前国内外的研究现状,并结合笔者在此领域中所作的研究,提出了一种NAMT的技术内容框图,见图1。

  2.2 NAMT的功能特点

  NAMT将带来制造业的重大变化,这种变化体现在NAMT的一系列创新和特点上,本文列出其中部份特点,见表l。

  3 我国发展 NAMT的必要性

  3.1 中国制造业面对经济全球化特别是制造全球化的需要

  当前经济全球化的浪潮正在席卷世界。网络技术的出现大大推动了经济全球化的进程。网络技术特别是Internet的出现足以与工业革命相提并论,它将改变经济竞争的格局和国家力量的对比,正在成为国际经济发展的主要支撑力量之一。
  制造业的情况更是如此。 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,产品开发、制造过程和市场营销早已打破了国界,一批跨国公司在全球制造业中占据着举足轻重的地位。基于网络技术的制造全球化正在影响,甚至在某种程度上正在改变现代制造业的竞争格局。
  我国即将进入WTO,我们应充分认识到制造网络化基础上的制造全球化给我们带来的挑战和机遇。
  首先,我们正面临着严峻的挑战。例如,在经济全球化与制造全球化的今天,发达国家利用网络化制造技术,快速开发新产品,迅速占领全球市场。我国的一些企业,由于过去的封闭性,一些产品尚有市场空间;在市场全球化后,封闭被打破,其市场空间有可能迅速缩小。又如,在制造网络化的今天,技术发展的速度加快,产品更新换代越来越快。现在落后一年可能相当于以前落后许多年,因此我国制造业与发展国家相比。如果不注意这点。实际差距有可能拉大。
  反之,我们也面临很好的机遇。由于Internet等技术出现的时间不长,我国与发达国家在NAMT方面的差距还不大。如果能大力发展NAMT,积极适应经济全球化和制造全球化的需要,就可能抓住机遇振兴我国制造业。

  3.2 用信息化带动工业化,加快我国制造业产业

  结构调整,实现跨越式发展的需要NAMT既是重要的高新技术,又是信息技术与制造技术的结合,是用信息化带动工业化的重要有效技术。例如,发展NAMT中的"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;发展"基于网络的产品设计与开发技术"可以提高我国企业的产品,特别是高新技术产品的开发能力,加快我国企业产业结构调整;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;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。因此如果我们能抓住机遇发展NAMT,就可能发挥后发优势,实现我国制造业的跨越式发展。

  3.3 提高我国企业综合素质和市场竞争能力的需要

  制造企业要生存与赢得竞争,有三大要素必须具备:①市场;②产品;③人才,特别是高层次人才。NAMT为持续不断地解决这三大动态问题,提供了创新的模式和方案。
  (1) 市场
  NAMT中的网络化销售和定制技术能使企业有效地开拓国际国内市场。一个企业可以用不太多的费用在网上建立虚拟市场(包括虚拟产品、虚拟仓库、虚拟超市等)和遍布各地甚至遍布全球的网络化代理系统,以及相应的网上营销策略,开拓国际国内市场。另外,21世纪的市场将愈来愈体现出个性化需求的特点,NAMT中的网络化定制技术将是满足这种市场需求的有效模式。网络化定制技术将使分布全球各地的用户足不出户就可以定制自己需要的产品。
  (2) 产品
  NAMT为企业的产品开发问题也提供了新的解决模式。主要包括通过网络化的销售系统可以及时了解市场需求,市场需求是产品创新的主要源泉;通过基于网络的 DBC可以使得广大客户参与产品设计,从而吸收广大客户的产品创意。NAMT中的动态联盟技术使得产品开发过程所需的各种人力、物力资源能快速集结,从而迅速组成强大的产品开发力量。基于网络的并行工程通过产品开发团队的协同设计,实现产品开发过程的集成,能显著提高产品开发速度,并确保产品开发一次成功。
  (3) 人才
  当代制造企业之间激烈的市场竞争从某种意义上说归根结底是人才的竞争。人才特别是高层次的人才是企业生存发展的基础和根本动力。 NAMT为企业解决人才问题的新思路是,通过网络把企业所需的、分布在各地的各类专业人才联结在一起,形成项目驱动或工作任务驱动的人才动态联盟--虚拟研究所(virtual institute)或虚拟工作团队(virtual team);不同项目、不同工作任务对应着不同的人才动态联盟,这些人才可能属于高校、研究院所或其它企业。人才动态联盟一方面使得中小企业可能拥有技术力量强大的虚拟研究所,解决其人才缺乏的问题(这方面我们已有帮助一些中小企业实施成功的经历);另一方面也可使得大企业不必搞人才上的小而全,解决人才利用率低和人才稳定问题。

  4 我国发展 NAMT的战略思考

  当前NAMT涉及的有关技术在发达国家的研究和应用发展很快,我国制造业应充分认识面临的严峻竞争形势和潜在的后发优势,加快发展NAMT。为此我们提出以下建议:

  4.1 积极开展我国 NAMT的发展战略及相关政策的研究

  NAMT涉及面广、学科交叉复杂,技术难度大。我们应在跟踪国际学科发展前沿的基础上,结合我国国情,对我国发展NAMT的指导思想、战略目标和阶段目标、发展重点、研究方向、研究内容、战略措施、战略规划等进行系统研究,制定出可行的战略研究报告,以指导 NAMT领域的研究工作。
  政策的推动作用是巨大的,如90年代初,克林顿政府制定的AMT计划及相关政策,对AMT的发展从而带动美国制造业的腾飞起了巨大作用,因此我们应积极进行相关政策的研究,制定相关政策,来支持、推动和指导NAMT的发展。

  4.2 加快培养我国发展NAMT所需的高层次人才

  发展NAMT,人才是关键。除了需要一大批懂制造技术和一大批懂网络技术的专门人才外,还需要一大批既懂制造技术,又懂网络技术和系统技术的复合型人才,以及一大批相应的管理人才。为此,建议采取多种方式加快这些人才的培养,例如,可充分利用网络带来的人才培养模式的变革,在网上设置网络学校、网络课程和其它多种方式培养发展NAMT所需的各种高层次人才。

  4.3 加快发展NAMT所需的网络环境建设

  发展 NAMT所需的网络环境,包括 Internet、城市或区域宽带网、企业内部局域网等。这些建设应从系统的角度规划和考虑,尽量避免网络瓶颈的发生。当前我国网络基础设施还比较薄弱,西部地区更是如此。网络速度慢,经常发生堵塞现象,连网上的交流都较困难,要实施网络化设计和制造就更难了。这些都制约着我国 NAMT的发展,需要尽快解决。

  4.4 加快NAMT所需的标准、规范、法律等支撑软环境的研究和建设

  网络化制造对信息的有序化、模块化、标准化、规范化等要求很高,否则各种无序信息,或者虽然有序但各种信息系统的结构是异构的,均很难实现信息共享,更难于集成使用。因此需要结合国际上已有的各种相关标准,制定NAMT所需的各种标准和规范,这是实施 NAMT所必需的软环境之一。
  另外,NAMT中的许多技术实施,可能会涉及一些法律问题或法律纠纷问题,例如,基于网络的动态联盟的法人地位问题、责权利问题、联盟解体后消费者利益保障问题、跨国联盟中涉及的有关法律问题等,都需要有相关的法律支持系统。因此,相关法律也是实施NAMT所必需的软环境之一。

  4.5 实施区域性网络化制造系统

  我们曾在第27届国际计算机和工业工程大会的大会报告中提出了区域性网络制造系统(RNMS)的概念。
  RNMS是指在一定地域(如省、市、地、县)范围内,采用官产学研的组织模式,在计算机网络(包括因特网和区域局域网)和数据库的支撑下,动态集成区域内的企业、高校、研究院所及其制造资源和科技资源,所形成的一个包括网络化的区域性制造信息系统、区域性制造资源系统、区域性虚拟仓库及其网络化的销售系统、网络化的产品协同开发系统、虚拟供应链及其网络化的供应系统等分系统和网络化的区域性技术支持中心及服务中心的、一个开放性的现代集成制造系统。
  RNMS能充分调动地方政府的积极性,能够通过网络特别是区域宽带网络有效地优化利用区域内的制造资源和科技资源,能够从整体上提高一个区域内企业的市场竞争能力,因而受到不少地方政府的重视和欢迎。现在重庆市已立项启动了该系统的实施。当然,还有许多技术问题有待深入研究。

  4.6 加强国际合作

  NAMT为我国开展国际合作创造了前所未有的条件和机会。研究课题的国际合作将为我们赶超国际先进水平提供机遇,企业间的国际合作将有利于提高我国企业的技术水平、管理水平以及国际市场的开拓能力,因此在网络经济的今天,开展国际合作愈来愈重要。

  5 结论

  网络技术特别是 Internet/Intranet/Extranet技术的迅速发展,正在给制造业带来新的变革和重大影响,为此本文强调了"基于网络的先进制造技术(NAMT)"这一概念,并建议用它来概括和代表网络技术和制造技术(重点是AMT)相结合的有关技术和研究领域。
    NAMT的技术内容框架由计算机网络技术和数据技术及其支撑下的、基于网络的制造系统管理和营销技术群、产品设计与开发技术群、制造过程技术群、系统集成技术群构成。NAMT具有一系列的创新功能特点,如时域特点、空间特点、生产方式特点、组织模式特点等。在我国发展NAMT十分必要,而且十分紧迫,为此,笔者提出了在我国发展NAMT的6点建议。

 责任编辑:王玥