網絡化制造技術應用與發(fā)展趨勢計算機科學和技術專業(yè)

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1、網絡化制造技術應用與發(fā)展趨勢摘要:本文對我國現有網絡化制造技術進行了闡述,并通過實例分析了網絡化制造技術的應情況,并對其發(fā)展趨勢進行了分析。 關鍵詞:網絡化制造;網格制造;工作流管理;虛擬企業(yè);網絡化數控 所謂網絡化制造是指通過采用先進的網絡技術、制造技術及其它相關技術, 構建面向企業(yè)特定需求的基于網絡的制造系統(tǒng), 并在系統(tǒng)支持下, 突破空間對企業(yè)生產經營范圍和方式的約束, 開展覆蓋產品整個生命周期全部或部分環(huán)節(jié)的企業(yè)業(yè)務活動, 實現企業(yè)間的協(xié)同和各種社會資源的共享與集成, 高速度、高質量、低成本地為市場提供所需的產品和服務。 1網絡化制造技術 虛擬企業(yè)技術:所謂虛擬企業(yè)(VE)又稱動態(tài)聯(lián)盟、

2、虛擬組織(VO)、擴展企業(yè)(EE)、網絡企業(yè)(NE),是當市場出現新機遇時,具有不同資源與優(yōu)勢的企業(yè)為了共同開拓市場,共同對付其他的競爭者組織的、建立在信息網絡基礎之上的共享技術與信息,分擔費用,聯(lián)合開發(fā)、互利的企業(yè)聯(lián)盟體。 工作流管理技術:工作流是能夠完全或者部分自動執(zhí)行的經營過程,它根據一系列過程規(guī)則,文檔、信息或任務能夠在不同的執(zhí)行者間進行傳遞與執(zhí)行。其技術用于企業(yè)業(yè)務過程建模和業(yè)務過程分析;幫助企業(yè)管理者更清楚了解其業(yè)務過程,并發(fā)現業(yè)務過程中存在的問題和性能瓶頸;支持企業(yè)管理信息系統(tǒng)的規(guī)范化設計和項目管理;支持企業(yè)知識獲取和知識重用;支持企業(yè)業(yè)務過程的自動執(zhí)行和監(jiān)控。工作流管理系統(tǒng)是支

3、持企業(yè)經營過程高效執(zhí)行并監(jiān)控其執(zhí)行過程的計算機軟件系統(tǒng)。在工作流管理系統(tǒng)支撐下,通過集成具體的業(yè)務應用軟件和操作人員的界面操作,才能夠良好地完成對企業(yè)經營過程運行的支持。所以,工作流管理系統(tǒng)在企業(yè)或部門經營應用過程中,起到業(yè)務應用軟件系統(tǒng)集成與實施的作用。 虛擬車間技術:虛擬車間是面向動態(tài)多變的市場需求,根據企業(yè)生產規(guī)劃目標,由企業(yè)內部同一車間或不同車間的部分資源,在計算機信息與控制網絡的支持下,組織形成的一種相對穩(wěn)定具有某種獨立加工功能的邏輯實體,它是虛擬企業(yè)的基本構成成分。它不僅對加工任務進行優(yōu)化計劃和分解,而且對加工設備進行優(yōu)化組合,動態(tài)形成敏捷化制造單元。它強調加工設備的協(xié)調與合作,采

4、用虛擬制造單元的形式,也就是加工設備在物理位置上不變,而在生產組織和管理邏輯上則隨著加工任務的變化而改變。通過對加工設備進行優(yōu)化組合,實現資源的動態(tài)柔性配置,對變化的任務做出及時響應。 虛擬車間的管理和控制應服從于虛擬企業(yè)的組織和管理模式,采用動態(tài)的聯(lián)邦組織結構,按照以下原則建立虛擬車間:保證硬件、數據庫、操作系統(tǒng)和應用系統(tǒng)的異構互容機制,滿足分布式信息處理能力,維護虛擬車間中的企業(yè)邏輯,支持車間之間、車間層與企業(yè)層的訪問協(xié)商,保證信息訪問的安全性,提供訪問系統(tǒng)信息資源的能力。 Agent 技術:在分布計算領域,人們通常把在分布式系統(tǒng)中持續(xù)自主發(fā)揮作用的活著的計算實體稱為Agent。具有以下特

5、征: 自主性:Agent具有屬于其自身計算資源和局部于自身的行為控制機制,能夠在沒有外界直接操縱的情況下,根據其內部狀態(tài)和感知到的環(huán)境信息,決定和控制自身的行為。例如,SNMP中的agent就是獨立運行在被管理單元上的自主進程。 交互性 :Agent能夠與其他Agent(包括人),用Agent通信語言實施靈活多樣的交互,能夠有效與其他Agent協(xié)同工作。例如,一個Internet上的用戶需要使用Agent通信語言向主動服務Agent陳述信息需求。 反應性 :Agent能夠感知所處的環(huán)境(可能是物理世界,操縱圖形界面的用戶,或其他Agent等) ,并對相關事件作出適時反應。例如,一個模擬飛機的A

6、gent能夠對用戶的操縱作出適時反應。 主動性:Agent能夠遵循承諾采取主動行動,表現出面向目標的行為。例如,一個Internet上的主動服務Agent,在獲得新的信息之后能夠按照約定主動將其提交給需要的用戶;一個工作流管理Agent,能夠按照約定將最新的工作進展情況主動通報給有關的工作站。 網格制造(Grid Manufacture):網格是構筑在Internet 上的新興技術,通過調整共享的網絡連接地理上廣泛分布的異構資源(包括高速連接的異構計算機、數據庫、科學儀器、文件和超級計算系統(tǒng)等),用它們協(xié)同工作解決那些需要多CPU和存儲器來處理、訪問的單個問題。網格可分為計算型網格和訪問型網格

7、。通過計算型網格用戶可以使用到無限制的計算和數據資源;訪問型網格提供一組協(xié)同環(huán)境,向用戶提供資源和服務,用戶可以通過瀏覽器等訪問網格。網格具有統(tǒng)一的軟件標準和實現互操作的環(huán)境,它的服務層能提供無縫的基礎設施,以形成用戶希望的問題求解環(huán)境。網格由網格結構、核心網格中間件、用戶級網格中間件、網格用戶及入口等組成。網格制造又稱制造網格(MG),在不占用超級計算機的情況下,收集分散各地的空閑計算能力,組成“一臺”虛擬計算機,使每個企業(yè)都有可能低成本地獲得超級計算能力用于產品的設計。制造網絡為解決我國電子產品制造業(yè)中產品開發(fā)創(chuàng)新能力不足、產品技術含量低的問題帶來了機遇并提供了很好的共享平臺。 開放式、網

8、絡化數控(ONCNC)技術:開放式數控系統(tǒng)的本質是數控系統(tǒng)的開發(fā)可在統(tǒng)一運行平臺上,面向機床廠家和最終用戶,形成系列化,并可將用戶特殊應用集成到控制系統(tǒng)中,實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統(tǒng)。 IEEE關于開放式系統(tǒng)的定義是:開放式系統(tǒng)能有效地運行于不同的平臺之上,可與其他應用系統(tǒng)相互操作,并提供與用戶交互的統(tǒng)一風格,即所謂互操作性、可移植性、可伸縮性和可互換性。 網絡數控通過網絡、 Internet/Intranet將制造單元和控制部件相連,或將制造過程所需資源(如加工程序、機床、工具、檢測監(jiān)控儀器等)共享。網絡化包括兩個方面:內部網絡(現場總線網絡)和外部網絡。 內部網絡:是數控系統(tǒng)內

9、CNC單元與伺服驅動及I/O邏輯控制等單元以現場總線網絡連接。對于數控系統(tǒng)硬件,開放性主要是指其計算機、網絡、伺服系統(tǒng)及I/O邏輯控制等單元,應該具有統(tǒng)一的互聯(lián)標準,以實現互換性。 外部網絡:是數控系統(tǒng)與系統(tǒng)外的其他控制系統(tǒng)或外部上位計算機以網絡連接。通過網絡實現對設備的遠程控制和無人化操作、遠程加工程序傳輸、遠程診斷和遠程維修服務、技術服務,并提高機床生產率。 2 網絡化制造技術應用 2.1 數控機床廠的基于PDM的DNC系統(tǒng):企業(yè)內部采用SQL數據庫存儲數據.建設完善的網絡,并配有ERP和PDM系統(tǒng)。DNC與PDM連接,以便采用PDM對NC程序進行流程管理?；赑DM的數控機床網絡管理DN

10、C,它負責在機床上傳程序時將其保存到數據庫表中,此數據庫表通過ODBC連接到PDM中的相關庫表,機床所請求的NC程序內容也是通過數據庫來存取的,以DNC為核心建立DNC通信平臺主要完成全功能的NC程序的雙向傳輸、DNC網絡在線加工、設備加工信息采集。基于PDM型式的NC程序的管理,以NC程序為驅動的管理系統(tǒng),主要是對NC程序進行刀具軌跡仿真,NC程序內部信息的提取,NC程序的流程管理,特別是采用SQL數據庫的管理方式對NC程序進行嚴格地管理。 2.2 區(qū)域柔性加工中心系統(tǒng):我國電子行業(yè)在全國建立了五個區(qū)域柔性加工中心,五個中心通過區(qū)電網絡實現中國電子科技集團公司與下屬研究所之間的網絡連接,并通

11、過此網絡將需要加工的產品零件的設計數據傳遞到五個區(qū)域柔性加工中心進行設計加工處理實現網絡化加工設計。 3 網絡化制造技術發(fā)展趨勢 網絡化制造作為一種全新的制造模式,集數字化、柔性化、敏捷化為基本特征。柔性化與敏捷化是快速響應客戶化需求的前提,表現為結構上的快重組、性能上的快響應、過程中的并行性與分布式決策。其優(yōu)勢在于:由金字塔式的多層次管理結構向扁平式的網絡管理結構轉變,減少層次和中間環(huán)節(jié),加快信息的傳遞速度。并行工作方式將逐漸替代系統(tǒng)的順序方式,縮短工作周期,提高工作效率。企業(yè)將向規(guī)模小型化和組織分子化方向發(fā)展,即在大型企業(yè)中,企業(yè)內部的單元對市場需求信息也將擁有快速自主的反應權力和能力。企業(yè)將通過網絡組織、虛擬企業(yè)等形式建立靈活多樣的企業(yè)間聯(lián)盟,實現企業(yè)內外資源的靈活有效配置。網絡化制造的組成單元由一個個的企業(yè)變成由一個個具有一定功能的制造網絡組成,逐漸轉變成網絡制造。數控設備和具有自診斷、標準網絡接口的智能化的數控系統(tǒng)轉變。 參考文獻 1程明輝等著:先進電子制造技術技術, 國防工業(yè)出版社 ,2008年 2 顧寄南:網絡化制造技術,化學工業(yè)出版社,2004年 3王宛山等著:網絡化制造,東北大學出版社,2003年