系统改进和优化运行
[7] 根据制造业的发展历史和现状现代制造企业的组织形态和关联模式可分为以下几种独立企业企业集团制造行业制造区域和动态联盟等
2.2 区域网络化制造系统研究
本人所属的华中科技大学MES 项目组参与了四川制造业信息化生产力促进中心组织的成德绵区域网络制造系统的开发工作
2.2.1 区域网络化制造的内涵意义 网络经济和知识经济的兴起使得传统制造环境发生了根本性的变化制造行业的竞争方式逐渐转向以企业生产的柔性化和市场响应速度为中心的竞争与此同时制造网络化方面的研究正在全球迅速兴起围绕网络化制造模式出现了一系列的新概念新思想如敏捷制造虚拟制造虚拟企业动态联盟分散网络化制造等等这些新概念
新思想无不体现了企业基于网络化的制造理念
网络化制造的内涵就是以市场需求为驱动的以数字化敏捷化柔性化为基本特征的新型的生产制造
模式
是现代企业制造的发展趋势
区域网络化制造是一种符合我国国情的战略发展模式[47][48]它吸取了敏捷制造的思想和哲理并根据中国国情进行了创新可以
很快地进入工业化实用阶段
区域网络化制造Regional Networked Manufacturing
System,RNMS
是先进制造技术和网络技术相结合的结果
是一种用高新技术改造传统产业用信息化带动工业化的一种模式 我们可以定义区域网络化制造系统为在一定的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
14 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进而形成一个开放性的区域集成制造系统[7]该系统包括网络化制造信息系统网络化资源优化管理系统虚拟仓库及网络化销售系统网络化产品协同开发系统虚拟供应链及供应系统网络化技术支持中心等见图
2-1
区域网络化制造系统能综合运用计算机网络和数据库等技术支持企业的产品开发和经营活动增强企业走向国际市场的能力能创建和支撑一种新的产学研合作模式从而高效率地利用本地区的科技资源能支持企业的动态联盟实现制造资源的优化重组快速响应市场机遇能支撑网络化的新产品协同设计和开发提高企业新产品开发能力能建立企业的网络化销售系统和整个区域的各种子产品网络化的博览中心和销售中心利用高新技术开拓销售市场能实现区域内重要设备的联网运行和控制显著提高设备利用率提高本区域的制造能力等
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图 2-1 区域网络化制造系统结构
面向区域的网络化制造系统是结合区域制造业的构成特点以整个区域内各种制造资源的整合和优化利用为核心从而综合提高整个区域制造业的技术水平管理水平和市场竞争力其总体分类情况如图2-2所示包括销售资源市场资源制造资源技术支持资源等
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图 2-2 区域网络化制造系统资源分类 区域网络化制造系统是实现区域资源优化配置提高区域整体竞争能力的重要手段通过建立区域网络化协同设计制造环境利用遍布全球的信息网络制造企
业可以以市场为驱动展开协作将区域内不同企业和机构的制造资源动态联接起来实现资源优化重组提高资源的利用率提高区域整体竞争能力随着区域网络化制造生产模式的深入研究和开展必定从根本上解决长期困扰我国制造业的资源利用率低下重复建设严重等问题
2.2.2 成德绵区域网络化制造系统概述 由成都德阳和绵阳构成的地区是西部地区经济最为发达最富活力的区域之一2000年成德绵GDP 占四川全省的47.15%高新技术工业产值占全省的80%制造业是成德绵区域经济的重要组成部分
占工业总产值的96% [13]成德绵区域具有明显的区域科技优势集中了全省50%的科技人员和60%的科研机构并有着良好的制造业信息化技术基础根据调查
成德绵区域在CAD 技术财务和管理系统方面已有较高的应用比率ERP 技术的应用也已初具规模但是成德绵区域制造业也存在以
下问题 1
产业结构和产品结构不合理成德绵区域的产业结构层次低产品结构不能适应需求结构的变化产业结构亟待调整 2 区域创新能力低成德绵区域传统制造业大多是在计划经济体制下形成的专业化配套能力弱多数企业仍停留在经验设计和仿造阶段技术创新的整体水平与发达国家存在着不小差距制约着企业的竞争能力
3 制造资源配置效率低成德绵区域有制造业明显的行业优势但制造资源
16 的优势并没有得到充分发挥制造业企业专业化水平低 成德绵区域地处西部信息相对闭塞已成为制约企业参与全球竞争的瓶颈迫切需要解决制造业的信息不对称在国家863/CIMS 主题的支持下成德绵区域网络制造系统要以制造资源共享和优化利用为核心以促进中小企业群群体发展为核心以促进区域整体创新能力的提高促进区域资源的优化利用促进制造业产业链的形成和发展促进跨区域协作能力的提高和区域经济的发展 以下所述的网络化制造系统平台均指成德绵区域网络化制造系统
平台
2.3 MES 集成于网络化制造平台的必要性和可行性
2.3.1 网络化制造环境下企业生产的特点 在区域网络化制造战略模式的发展下要求企业之间打破传统的相对固定不变的供应链关系而以市场和客户为纽带建立起动态的供应链关系和合作关系利用区域有限的制造资源通过企业间的协作敏捷快速地组织生产响应市场的需要企业面对的不再是相对稳定的供需链关系而是更大程度上的根据灵活多变的市场需求和用户需要来组织生产及时响应市场的需要在这种状况下企业将面临更加复杂多变的市场需求这种需求日益具有小批量个性化多品种多样化的趋势企业必须通过实现信息化改造提高自身的敏捷性和市场响应速度按照市场需要组织生产
才有可能在新的网络化制造环境中取得竞争优势
其生产特点主要体现在以下几方面 1
用户订单更加个性化多样化突然性
由此导致企业生产任务的灵活度 动态性更强企业的生产管理除了完成传统的中长期生产计划外要能对一些不确
定性任务
紧急任务外协任务给予灵活的处理以体现企业响应市场的敏捷性灵活性 2 产品的专用性复杂性更强多样化个性化的市场需求往往导致了企业生产的产品有非标准的复杂的工艺特性需要组织设计人员快速的进行设计开发如采用快速原形制造技术
简称
RPM 再投入进行车间生产 3 车间制造资源的通用性适用性较强生产设备以通用设备为主按照工艺原则组织车间分工生产的适应性较强但多品种小批量的企业生产方式相对于大批量生产车间和流水线车间而言具有生产率相对较低生产周期长等问题
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车间作业计划编制的复杂性网络化制造环境下企业车间的作业计划编制工作量大且非常复杂工时定额的准确性差影响了计划的精确性 5 企业各层之间信息互通的重要性根据所生产产品的多样性企业所拥有的车间制造资源以及相应的上层编制必须具有柔性和敏捷性执行层和计划层必须要做到信息共享
实时互通 2.3.2 支持网络化制造的MES 系统需求分析 根据网络化制造环境下企业生产的特点下面就支持网络化制造的车间层生产
分析其功能需求 1 支持网络化制造的MES 定位于企业层与生产控制层的连接
具有建立敏捷柔性开放性注重车间管理信息与企业上层管理系统计划技术物质部门
之间的信息共享和反馈 2
实现灵活的生产计划管理方法和敏捷的生产调度策略要求能对来源复杂动态多变的车间任务给予灵活处理例如可以利用静态调度算法对车间调度进行控制以及车间生产任务进行状态跟踪等限于篇幅该部分功能在本文没有叙述但是在项目中已经加以实现 3 车间的物流管理车间物流包括原材料在制品等是车间资源的重要组成部分之一在网络化制造环境下企业的产品具有品种多批量小等特点给生产组织带来了一定的困难因此要求车间管理系统能够提供对车间的物流特别是在制品进行跟踪调度查询和统计以达到减少加工零部件进入车间后的生产周期提
高车间生产效率的目的 4
生产设备的任务组织和生产过程的实时控制
生产设备属于车间硬件资源要实现敏捷化生产来自生产设备的实时采集数据是必不可少的工序作业分派到每个设备工作中心后必须对该作业的进度情况进行跟踪反馈对设备的生产情况状态和维修状况进行跟踪统计这些实时数据是车间生产控制的基本数据同时也是车间生产计划安排和生产调度的基本依据之一 5
对车间各类资源包括物流库存品在制品成品等的丰富的查询和强大的统计分析功能支持网络化制造的MES 系统包括多个层次的使用者
如车间层的车间主任计划和调度人员工段长等部门层的物资部和销售部等企业层的计划部和相关领导等区域网络化制造平台的区域联盟企业使用者等这些角色都围绕支持网络化制造的MES 系统关注其中的部分信息和数据
为他们提供丰富的查
18 询接口和各种统计数据是帮助他们完成自身职能的重要保证 6
车间人力资源的管理对车间层人力资源的管理既是整个MES 系统的一个重要组成部分也是提供给人力资源部和财务部分析数据的重要来源 7 车间管理系统的对外协作接口和信息发布功能网络化制造环境下车间要建设成一个开放的生产单元一方面作为区域网络化制造系统的一部分企业的
车间有必要把车间空闲的生产能力信息
通过预测或者根据现有的生产计划分析得出作为一种可共享的资源发布到外界并保证信息数据的可靠性一致性完整性以提高现有资源的利用率另一方面在网络化制造模式下企业的车间要实现敏捷生产拥有快速的市场响应能力靠车间自身的能力往往不能满足需要特别是生产
任务紧和需要某些特殊加工时
需要将任务外包
缓解内部瓶颈这就需要车间之间和企业之间的协作这些工作都可以通过对外协作和信息发布平台来完成 8 在区域网络化制造平台上基于企业联盟发布的各类资源信息实现各成员企业的资源优化配置即在企业联盟内部能以最快捷最经济的方式获得所需的资源可以看出以上功能与传统的MES 功能要求见1.3.1节既有共同之处也有
不同的地方
其中的不同之处主要体现在网络化的协同和支持网络化制造的集成方面而这也是支持网络化制造的MES
系统的重要特征
