網路化製造

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網路化製造簡介
簡介 網路化製造是指通過採用先進的網路技術、製造技術及其其它相關技術, 構建面向企業特定需求的基於網路的製造系統, 並在系統的支持下, 突破空間對企業生產經營範圍和方式的約束, 開展覆蓋……
網路化製造正文

簡介
網路化製造是指通過採用先進的網路技術、製造技術及其其它相關技術, 構建面向企業特定需求的基於網路的製造系統, 並在系統的支持下, 突破空間對企業生產經營範圍和方式的約束, 開展覆蓋產品整個生命周期全部或部分環節的企業業務活動(如產品設計、製造、銷售、採購、管理等) , 實現企業間的協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。
迄今為止, 國內外許多專家、學者、企業應用人員在網路化製造方面已經開展了大量的研究和應用實踐工作, 德國Produktion2000 框架方案旨在建立一個全球化的產品設計與製造資源信息服務網; 歐洲聯盟公布的“第五框架計劃(1998- 2002 年) ”已將虛擬網路企業列入研究主體, 其目標是為聯盟內各個國家的企業提供資源服務和共享的統一基礎平台, 在此基礎上公布的“第六框架計劃(2002- 2006 年) ”的一個主要集成平台體系結構目標是進一步研究利用Internet 技術改善聯盟內各個分散實體之間的集成和協作機制。國內方面, 華中科技大學的楊叔子院士闡述了網路經濟時代製造環境的變化與特點, 指出了網路化製造模式的必然性, 研究基於Agent 的網路化製造模式及基於利益驅動的動態重組機制。重慶大學的劉飛教授對網路化製造的定義、內涵特徵進行了描述, 並歸納出了支撐網路化製造的技術體系; 浙江大學的祁國寧和顧新建教授則分析了網路化製造的幾種發展途徑並指出了網路化製造模式在21 世紀製造業中的重要地位; 貴州工業大的謝慶生教授提出了基於ASP 模式的網路化製造系統結構, 並針對我國發展網路化製造的實際著重討論了基於ASP 模式網路化製造的發展策略。

研究內容
企業信息涉及有關產品設計、計劃、生產資源、組織等類型的數據,不僅數據量大,數據類型和結構複雜。而且數據間存在複雜的語義聯繫,數據載體也是多介質的。網路製造研究內容包括製造業內部的信息交流和共享,以及製造業的網路應用服務。
(1)製造信息共享。
製造業中需要共享的信息,可分為兩部分:產品製造信息和企業服務信息。其中產品製造信息包括產品信息和工藝信息。
(2)網路服務。
對製造業企業來說,網路應用服務內容集中在以下幾個方面:上網發布企業信息;跟蹤行業技術信息,為企業開發適合市場需求的新產品;進行網上信息的交流;開展網上的商務活動;數字化產品模型共享,建立一個虛擬二維產品的"圖書館"。 網路化製造的實施技術涵蓋了以下幾方面:組織管理與運營管理技術;資源重組技術;網路與通訊技術;信息傳輸、處理與轉換技術等,必須建立在以網際網路為標誌的信息高速公路的基礎上,建立企業製造資源信息網,形成遠程高速信息支持環境。
如果將製造工藝過程中的研究作為微觀過程數字化的範疇,那麼生產系統的布局設計與實際企業優化運作可作為宏觀生產過程數字化的領域。數字化製造更重要、更困難的問題是在產品設計、製造活動中在互聯中進行兩個層次的虛擬過程,一是設計階段用戶能夠自由地在任何地方都可以參與建立數字化產品模型,實現遠程交互和沉浸式并行開發的虛擬環境,從而達到設計組人員、管理人員與用戶預先體驗產品性能的目的;二是在製造系統層次上,能夠實現異地遠程控制、遠程模擬,對生產製造過程與性能進行有效而近乎實時的評價。數字化製造過程分析、評估、實時運作和全局控制是當今網路化製造科技發展和現代企業需求的必然結果。
QX_RIMS網路化遠程信息協同管理系統,就是實現上述新概念、新思想,朝著網路化遠程製造這個方向發展,與國際上剛開始發展的研究熱點同步,必將對我國未來製造業發揮巨大的推動作用。
RIC通俗說三個概念:互聯網Windows平台、互聯網空間站、互聯網遠程聯控。四個方向:遠程

 

通訊介面映射、遠程視頻界面映射、遠程軟體資源發布、遠程雙向交互協同。屬於國際領先技術,已通過在美國、北京、天津、南京、廈門、廣東的測試,並在港商、台商等企業應用,在汽車、機床、服裝、珠寶、自行車行業進行應用性驗證,真正實現信息高速、安全方便。

關鍵技術
在信息技術的條件下,將分佈於世界各地的產品、設備、人員、資金、市場等企業資源有效地集成起來,採用各種類型的合作形式,建立以網路技術為基礎的、高素質員工系統為核心的敏捷製造企業運作模式,其關鍵技術有:
(1)分散式網路通訊技術。Internet、Intranet、Web等網路技術的發展使異地的網路信息傳輸、數據訪問成為可能。特別是Web技術的實現,可以提供一種支持成本低、用戶界面友好的網路訪問介質,解決製造過程中用戶訪問困難的問題。
(2)網路數據存取、交換技術。網路按集成分佈框架體系存儲數據信息,根據數據的地域分佈,分別存儲各地的數據備份信息,有關產品開發、設計、製造的集成信息存儲在公共數據中心中,由數據中心協調統一管理,通過數據中心對各職能小組的授權實現對數據的存取。
(3)產品數據管理技術。製造環境中包含許多超越事務管理的複雜數據模型,需要進行特定的數據管理,包含設計、加工、裝配、質量控制、銷售等各方面的數據。
(4)協同工作技術。在一定的時間(如產品生命周期中一個階段)、一定的空間(如產品設計師和製造工程師并行解決問題這一集合形成的空間)內,利用計算機網路,小組成員共享知識與信息,避免潛在的不相容性引起的矛盾。
(5)工作流管理。其主要特徵是實現人與計算機交互時間結合過程中的自動化。

生產模式
1.製造系統的敏捷基礎設施網路(AIMSNet,AgileInfrastructureforManufacturingSystem)AIMSNet包括預成員和預資格論證、供應商信息、資源和夥伴選擇、合同與協議服務、虛擬企業運作支持和工作小組合作支持等。AIMSNet是一個開放網路,任何企業都可在其上提供服務,而且這個網路是無縫隙的,因為通過它,企業從內部和外部獲得服務沒有任何區別。通過AIMSNet可以減少生產準備時間,使當前的生產更加流暢,並可開闢企業從事生產活動的新途徑。利用AIMSNet可把能力互補的大、中、小企業連接起來,形成供應鏈網路。企業不再是 “大而全”、“小而全”,而是更加強調自己的核心專長。通過相互合作,能有效地處理任何不可預測的市場變化。
2.CAM網路(CAMNet)
CAMNet通過Internet提供多種製造支撐服務,如產品設計的可製造性、加工過程模擬及產品的試驗等,使得集成企業的成員能夠快速連接和共享製造信息。建立敏捷製造的支撐環境在網路上協調工作,將企業中各種以資料庫文本圖形和數據文件存儲的分佈信息通過使能器集成起來以供合作夥伴共享,為各合作企業的過程集成提供支持。
3.網路化製造模式下的CAPP技術
CAPP是聯繫設計和製造的橋樑和紐帶,所以網路化製造系統的實施必須獲得工藝設計理論及其應用系統的支持。因此,在繼承傳統的CAPP系統研究成果的基礎上,進一步探索網路化製造模式下的集成化、工具化CAPP系統是當前網路化製造系統研究和開發的前沿領域。它包括:基於Internet的工具化零件信息輸入機制建立,基於Internet的派生式工藝設計方法,基於Internet的創成式工藝設計方法等。
4.企業集成網路(EnterpriseIntegrationNet)
EnterpriseIntegrationNet提供各種增值的服務,包括目錄服務、安全性服務和電子匯款服務等。目錄服務幫助用戶在電子市場或企業內部尋找信息、服務和人員。安全性服務通過用戶許可權為網路安全提供保障。電子匯款服務支持在整個網路上進行商業往來。通過這些服務,用戶能夠快速地確定所需要的信息,安全地進行各種業務以及方便地處

 

理財務事務。

應用
製造系統通過網際網路聯繫起來,在空間和功能上是分散的。可構建敏捷製造網路集成平台,利用企業內部區域網,負責企業的一切生產活動;利用互聯網實現基於網路的信息資源共享和設計製造過程的集成,將有關企業和高校、研究所和研究中心等結合成一體,成立面向廣大中小型企業的先進位造技術數據中心、虛擬服務中心和培訓中心,開展網上商務。建立網路化製造工程的框架結構包括基於Intranet的製造環境內部網路化和基於Internet,製造業與外界聯繫的網路化。

發展趨勢
基於網路的製造系統將實現遠程數據處理,遠程資源調用和對遠程設備的操作、控制、加工過程檢測,網上信息交流、共享與服務等問題,未來的研究將面向全球製造的開放式系統及集成平台,開發協作式開放製造集成網路基礎結構,研究基於信息高速公路的資料庫技術、設備重組和資源重用,以及能自動進行產品建模的逆工程集成等技術,用面向對象的方法研究基於萬維網的產品建模、生產管理和并行控制的方法和技術。
隨著微電子技術的飛速發展,互聯網路、計算機通信技術將在 21世紀得到廣泛應用,必將對製造領域產生極其深刻的影響。未來的製造業將建立在數字化和網路化基礎上,其總體目標是要達到快速設計、快速製造、快速檢測、快速響應和快速重組。隨著數字技術的進步,製造系統建模理論、方法和計算機模擬技術及虛擬現實的發展,虛擬製造技術將逐漸成熟;計算機網路通信和資料庫技術將成為製造業研究的熱點;基於Internet製造系統將在信息技術的支持下,建立起製造組織的動態聯盟和製造系統中人機智能的柔性交互。這些將促使敏捷、全球製造體系的形成。數字化與網路化製造的內涵還將不斷地豐富和發展。

優勢
網路化製造是企業跨越地域差距的橋樑。網際網路突破了地理和時空的限制,信息的全球共享性和網路化,使跨國公司的地位和作用更加強化。同時,也為後來者開闢了新大陸,降低了後來者進入競爭的成本。促進了封閉地區的開放,加速了落後地區與發達地區接軌的步伐。地域差距是西部省區落後的重要原因之一,重視企業經營與生產過程網路化,對於實現區域經濟的騰飛,具有事半功倍的作用。目前,網路化營銷、採購已經為西部地區包括機床、汽車、服裝、電子等行業的許多企業,建立了與東部沿海和國際市場的聯繫,為企業的發展帶來的活力。
網路化製造是企業實現製造資源優化配置與合理利用的主要途徑。網路化製造模式致力於將分散的製造資源有效集成,形成核心優勢,降低成本。提高企業的效率和效益。全球化製造形勢下,“使用外部資源而不是擁有它們”的製造模式將成為重要的發展方向。在專業化產業群集中的區域,像沿海許多服裝、電子產品、模具等專業城鎮,已經在專業分工的基礎上開展了較為充分的網路化協作,西部很多產業園區也開始了相關的應用。
網路化製造使企業成為新的產業和經濟增長點。首先,技術作為最重要的製造資源的網路化將促進基於網路的製造業信息化技術諮詢服務和中介機構的發展。在西部技術缺乏的地區,網路化的技術服務中心是未來區域製造業技術服務體系建設的主體,西部各省區均將此列為製造業信息化工程建設的重點,寧夏等欠發達地區還通過網路建立了其技術專家體系,在最近“非典”時期。通過網路進行了“製造業信息化”相關攻關項目招標,取得了滿意效果。其次,網路將通過延伸企業的技術優勢,給企業帶來新的增長點。以寧夏小巨人機床有限公司為例,網路的應用,在方便了市場營銷與技術服務的同時,也產生了用戶對僅僅購買機床之外的需求:進行技術培訓、委託小巨人進行複雜零件的加工程序編寫和調試、以致乾脆建立網路化生產車間,這些活動大部分都可以通過網路進行,企業預計三

 

年內相關收入將佔到總收入的15%。
近年來,在中央和地方科技部門的推動下,企業對製造業信息化的信心指數由兩年前70%的疑慮,轉變為76.6%的支持,可以說是深得人心,同時也提高了我們對網路化製造及其相關技術的認識,並且通過若干應用示範工程的實施取得了極為珍貴的實踐經驗。這些經驗初步表明,推進位造業網路化,不失為我國製造企業進行產業升級,發揮后發優勢,實現跨越式發展的低成本、高效率且切實可行的技術途徑。
從技術條件來看,經過多年的引進吸收與摸索研究,網路化製造相關的支持技術已日趨完善,已經有了成熟的商品化軟體系統,技術上的問題主要在相關標準的健全與應用方面。從基礎條件看,隨著國家公眾信息網路的逐步完善,為推進位造業網路化奠定了物質基礎。此外,網路化製造還可“借道上路”,如地處貧困山區的寧夏西、海、固的一些企業就在利用政府扶貧建立的教育網開展網路化製造應用,其實像“政府上網工程”、“三金網”等專業網路,都有可能為高效的製造網路應用提供條件。
目前影響網路化製造的主要問題,一是技術人才問題,二是觀念問題。尤其是後者,一方面是企業經營者沒有認識到網路可以利用,另一方面是網路化製造所涉及的電子商務問題的市場認同不夠,影響了企業間開展充分的協作。解決這些問題除了加強宣傳外,需要進一步重視加強相關法規的建設,同時建立規範的商業化運作的電子商務安全與信用機構十分必要。
面對二十一世紀信息時代的挑戰,中央高屋建瓴地提出了“以信息化帶動工業化,以高新技術改造傳統產業,實現我國製造業的跨越式發展”的戰略決策,為我國製造業的發展指明了方向。網路化製造作為重要的製造業信息化手段,必將為我國製造業全面提升,實現跨越發展,起到重要的推動作用。

系統構成
網路化製造涉及到協同、設計、服務、銷售和裝配等,由下述功能分系統構成:網路化企業動態聯盟和虛擬企業組建的優化系統;網路化製造環境下項目管理系統;網路化協同產品開發支持系統;網路化製造環境下產品數據管理及設計製造集成支持系統;網路化製造環境下敏捷供應鏈管理系統;產品網路化銷售與定製的開發與運行支持系統;相應的網路和資料庫支撐分系統。這些功能分系統既能集成運行,也能單獨應用。在系統層次由下往上依次為:基本的網路傳輸層(系統可以使用Internet連接、企業內外網連接以及區域寬頻網路連接),資料庫管理系統,搜索和分析的基礎通信平台,項目管理和PDM(功能分系統),面向用戶的應用系統和服務。

管理平台
隨著信息技術和計算機網路技術的發展,特別是Internet技術的普及,世界經濟正步入網路經濟時代。在網路經濟環境下,傳統的製造模型已經不適應時代的要求。根據時代的要求,一種新的製造模型——網路化製造模型——應運而生。網路化製造模型的特點是以市場需求為驅動,結合現代計算機網路技術來實現信息和資源共享,並建立對市場的快速響應機制。網路化製造平台是網路化製造模式的實現系統,他是一個由多種、異構、分散式的製造資源,以一定互聯方式,利用計算機網路組成的、開放式的、多平台的、相互協作的、能及時靈活地響應客戶需求變化的製造系統。通過這些年的研究,網路化製造技術已日趨成熟。網路化製造技術研究的重點逐漸轉向實現,同時網路化製造平台中的安全問題也逐漸地被提出來,特別是對數據傳輸安全的要求已經迫在眉捷。製造企業的所有數據都要在網路化製造平台中存儲、發送、轉發、接收、融合、再生,其中包括大量重要的產品、經濟、商業數據,因此要求數據在傳輸過程中的必須具有機密性,完整性,同時還要求能夠認證對方的身份。通用的解決辦法是使用非對稱密

 

鑰機制實現身份認證和數據完整性;使用對稱密鑰機制建立安全的通信通道,實現數據的機密性。
設計一個“好的”認證協議,即不僅能夠實現設計目的——交換通信密鑰和相互認證身份,還要能夠抵禦攻擊者的各種攻擊。但實際上設計出能夠完全滿足要求的“好的”認證協議是困難的,即使是在參與者只有2、3個,交換的消息只有3、5條的情況也是難以實現的。其原因主要表現在兩個方面。一是來自認證協議本身,主要表現在:安全目標本身的微妙性;協議運行環境的複雜性和認證協議本身具有高併發性。二是來自攻擊者模型的複雜性。首先攻擊者的知識和能力不能夠被低估,攻擊者可以控制整個通信網路,即具有竊聽、攔截、篡改和偽造消息的能力;另外還應假設攻擊者熟悉密碼學中的各種演算法並具有密碼分析的知識和能力,並熟悉各種攻擊技術,例如重放攻擊、中間人攻擊等。因此必須要有成熟的設計方法和分析方法保證才能設計出符合應用要求的認證協議。本文採用一種設計和分析相結合的設計方法,即設計—分析—再設計—再分析的過程。通過設計和分析交替反覆的過程逐步完善新設計的認證協議,使之達到設計目標並具有抵禦攻擊者攻擊的能力。此方法不僅適合認證協議的設計,對其他安全協議的設計也同樣有效。在此設計方法中,“分析”一般採用形式化分析方法來實現,對認證協議分析的常用方法有四種:基於通信狀態機模型(Communicating State Machine Models)的研究方法;基於知識與信念推理的模態邏輯方法;基於知識推理的代數方法,以及基於順序通信進程的CSP(Communicating Sequential Processes)方法。在實際應用中,設計系統的安全性會受到各種因素的制約,很難設計出絕對“好的”認證協議,一般實現的安全性只是“好的”安全特性的一個子集,通常要實現交換通信密鑰和相互認證身份兩個基本的安全特性。網路化製造P2PSAP協議通過三個通信過程——握手過程,交換公鑰過程和交換會話密鑰過程——為點對點的通信提供安全通道。在此協議整個執行過程中並不依賴第三方系統支持,具有了方便靈活的特性。由於沒有第三方系統的支持,在執行交換公鑰過程中易受到中間人攻擊。針對P2PSAP協議的不足又設計TTPSAP協議,該協議在P2PSAP協議的基礎上增加了一個可信伺服器,他可以為主體A和B建立一個用來交換公鑰的安全通道,進而來增強抵禦中間人攻擊的能力,另外,基於對可信伺服器的信任也可以增強實體認證的能力。在設計和分析過程中使用了兩者相結合的設計方法,通過合理的假設來簡化分析的複雜性,並採用BAN類邏輯中的SVO邏輯對兩種新的認證協議進行分析。
 

 

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