面向绍兴地区的网络化制造系统的集成设计

面向绍兴地区的网络化制造系统的集成设计

0电子制造企业如何利用网络技术来提高企业的生产，对国内外的科学家、研究机构和公司进行了广泛的研究。文献介绍了电子制造(e-Manufacturing)的概念。电子制造在数据流(加工/工序层)、信息流(工厂和供应系统层)和资金流(商务系统层)上实现了信息集成与决策。Rockwell自动化公司也认为网络的发展给企业带来机遇的同时,也带来了更多的竞争和挑战,这时需要用电子制造的方式,包括装配管理与可靠性维护、电子执行与电子采购等一系列解决方案,来实现产品与商务信息的无缝集成。文献则提出了将无线网络用于制造的解决方案,该方案使用无线网络,缩短制造过程中的时间,以快速响应市场变化,节约制造成本,提高效率。制造企业利用网络技术开展的产品设计、制造、销售、采购和管理等一系列活动通称为网络化制造。网络化制造的核心是利用网络,特别是Internet,通过企业之间的信息集成、业务过程集成和资源共享,为异地协同的设计制造、网上营销、供应链管理等提供技术支撑环境和手段,实现产品的商务、设计、制造和供应链的协同,缩短产品的研制周期和费用,提高整个产业链和制造群体的竞争力。1浙江省典型区域网络化制造系统应用情况以行业或产品为中心,以地理位置为区域划分,以该行业居全国前列的民营“小巨人”企业为龙头,以大型专业市场为纽带,以民营经济为主体的多种经济成分并存,是浙江省块状经济区域的主要特点。据不完全统计,浙江省产值超百亿元的块状区域有13个,如绍兴的轻纺区域、柳市的低压电器区域、永康的五金工具区域、温州的制鞋区域、宁波的服装区域和注塑机区域等。网络化制造是一种新兴的制造模式,鉴于本课题经费和时间均有限的实际情况,选择了信息化基础相对较好的绍兴轻纺区域作为网络化制造系统的示范应用区域,并以绍兴轻纺区域为主进行浙江省典型区域网络化制造系统的应用。通过深入调研,该区域对网络化制造的需求可以归纳为几个方面:(1)供应链管理的需求区域内存在许多供应关系相对稳定的企业联盟,需要供应链管理服务,而采用松散组织的企业集团也需要供应链管理服务。(2)分销管理的需求通过外贸公司出口并利用中国轻纺城向全国分销,是绍兴轻纺区域的特点,需要集团企业、外贸公司和中国轻纺城分销管理。(3)客户关系管理绍兴轻纺区域几乎所有企业的业务均是通过业务员来联系的,企业的客户掌握在业务员的手中,企业都希望改变这种现状,迫切需要客户关系管理。(4)培训服务的需求纺织业是一个技术含量相对较低的行业,从业人员的文化水平不高,企业和这些人员本身都有通过学习来提高业务水平的需求。另外,绍兴轻纺区域的企业信息化水平和管理水平普遍较低,对信息化和管理水平方面的培训有很大的需求。(5)采购业务服务绍兴轻纺区域内大部分企业的原材料均来自于区域外部,采购原材料的数量相当大,迫切需要采购业务服务,以节省采购成本,为企业提供增值服务。(6)制造资源共享的需求业务员或企业接到的订单往往不是由某个企业单独完成,而是通过多种渠道找到面向订单的临时性合作伙伴,由此产生了对制造资源共享的需求。(7)产品展示和效果展示服务纺织企业在签订订单之前,往往需要进行小样设计与制作,并呈客户确认,这个过程可能要反复几次。如果结合客户的应用环境进行虚拟效果展示,不仅可以缩短订单前期的反复时间,而且可以提高客户的满意度。2生产业务支撑下的区域网络化制造平台产根据绍兴轻纺区域对网络化制造系统的需求分析,提出了总体设计结构(如图1)。该结构分为四个层次。最底层为通用网络化制造平台,该平台适合于全国所有的区域,主要包括网络化制造系统集成平台通用服务、网络化制造系统集成平台管理工具集、数据库/资源库/制造协议/行业标准等基础支撑;第二层为浙江省区域网络化制造平台,该平台适用于浙江省其他典型区域,主要由产品协同设计平台、区域协同商务平台、区域动态联盟管理平台、网络化制造通用服务平台组成,分别为浙江省的产品协同设计、龙头企业、大型专业市场和广大制造企业提供网络化制造服务;第三层是绍兴轻纺区域网络化制造平台,主要是结合绍兴轻纺区域产品的特点开发的一些服务,包括轻纺产品协同设计平台和轻纺区域专用的网络化制造服务;第四层为绍兴轻纺区域网络化制造系统区域门户,主要为区域制造企业提供与该平台的接口。区域制造企业通过区域门户可以访问网络化制造系统平台,并可以利用网络化制造系统集成平台提供的应用系统集成服务,将企业现有的应用系统,如企业资源计划(EnterpriseResourcePlanning,ERP)、计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,CAD)、产品数据管理(ProductDataManagement,PDM)等,与该平台相集成,从而形成绍兴轻纺区域网络化制造系统。3网络制造平台的eai整个绍兴轻纺区域的网络化制造系统由通用网络化制造平台、产品协同设计平台、区域协同商务平台、区域动态联盟管理平台,以及绍兴轻纺区域的一些专用服务平台和服务构成。为了把这些各自独立但又紧密联系的子系统有机地集成,发挥出网络化制造的功能,笔者采用基于WebService的企业应用集成(EnterpriseApplicationIntegration,EAI)技术,将整个网络化制造系统的过程、数据、软件和硬件联合起来。从应用集成的对象来划分,可以分为面向数据的集成和面向过程的集成;从应用集成所使用的工具和技术来划分,可以分成平台集成、数据集成、组件集成、应用集成、过程集成和业务对业务的集成等6个层次;从企业组织角度来划分,可分为水平的组织内的集成、垂直的组织内的集成和不同组织间系统的集成等。本项目开发基于J2EE的网络化制造平台的EAI系统,从数据层和功能层两个方面出发,重点解决网络化制造平台与企业应用系统间的信息集成和功能集成。针对数据层的集成,基于数据集成总线,通过网络化制造平台的主题发布,接收各种应用系统的访问,解决不同数据类型的格式转换、数据传输和数据管理,实现网络化制造平台与企业应用系统间的信息集成。数据传输采用XML格式封装的消息来完成,并利用J2EE中的JMS消息驱动机制进行消息的传送和接收(包括点对点的消息传送和基于发布/订阅方式的消息传送),且具有消息映射和消息路由的功能。系统原理图如图2所示。针对功能层的集成,基于WebService,封装各企业提供的应用服务,在网络化制造平台进行注册和发布,并提供应用服务的检索和匹配工具,通过与应用服务的绑定和连接,实现网络化制造平台与企业应用系统间的功能集成。4绍兴纺织区网络制造系统实施模式4.1基于盐碱的网络化制造系统应用方案应用服务提供商(ApplicationServiceProvider,ASP)是指那些通过Internet或虚拟专用网络(VirtualPrivateNetwork,VPN),将运行在自己服务器上的应用系统出卖或出租给需要使用这些应用系统的公司。这些公司或是自己开发这些应用系统,或是从应用服务提供商那里直接购买应用系统。所以,ASP实际上是一些为第三方提供服务的公司,它们拥有自己的主机,在自己的主机上部署、管理和维护各种应用系统,然后通过网络(Internet或VPN)向远端客户提供软件的计算能力。由于绍兴轻纺区域内存在众多中小型企业,这些企业本身没有技术和资金来维护庞大的网络化制造系统,笔者决定在实施推广网络化制造系统时采用ASP方式。绍兴生产力促进中心将作为系统的运营商,负责维护系统的运行。区域内的广大中小企业通过访问轻纺中心的网络来使用网络化制造系统。应用方案从时间上分为三个阶段:①示范应用试用阶段。全部示范企业免费使用所有的系统和服务,以测试和完善系统的功能。②区域制造企业推广应用阶段。增选一大批推广应用企业,采用费用优惠的政策供企业使用,以进一步完善系统,并探索符合区域实际的商业模式。③网络化制造系统正式运行阶段。网络化制造系统向所有中小制造企业开放,并由生产力促进中心负责系统的运行和维护。通过为中小制造企业提供网络化制造服务,制造企业将创造经济效益,并向生产力促进中心支付费用。4.2三级用户访问控制权模式从用户使用的角度出发,将网络化制造系统分为三个层次,如图3所示。(1)企业宣传服务的相关规则包括介绍、演示网络化制造系统,以及申请服务的相关规则,也包括一些企业宣传的内容,以吸引广大用户使用。凡是可以连接到Internet的用户均可以进入该层。(2)为企业提供服务的企业,包括信息发布、资源提取、资源搜索和伙伴选择等主要是网络化制造系统中一些简单的、功能相对独立的服务,如信息发布、资源搜索和伙伴选择等,提供对企业业务流程中部分活动的支持,为企业提供有价值的服务。这一层的用户需要进行注册,是普通用户。(3)服务级别是网络化制造系统中的全部服务,用户可以使用所有的功能来支持业务的所有活动。这一层的用户需要进行注册,是高级用户。5形态:基于物联网技术的复配方案绍兴纺织业生产力促进中心是绍兴轻纺区域网络化制造系统提供服务的主要厂商,网络化制造系统集成平台的大部分服务和一些主要的应用系统服务均由该单位提供,因此该中心的物理结构的设计方案决定了网络化制造系统平台提供服务的性能。绍兴纺织业生产力促进中心的物理结构总体方案如图4所示。该方案中,在纺织业生产力促进中心建立一个内部局域网,第一期首先配置两台服务器,一台是主服务器,用于向绍兴轻纺区域广大制造企业提供网络化服务;另一台是备份服务器,当主服务器发生故障或达到服务能力极限时,备份服务器自动启用,替代主服务器。同时用一个磁盘阵列来存贮网络化制造系统运行过程中的数据和系统的基础数据。另外还需配置网管、中心交换机和分交换机,在该中心局域网与Internet的交界处设置一道防火墙,并通过路由器与Internet相连接。系统用户,如区域制造企业、服务外贸企业、纺织机械企业、纺织原料企业和其他用户通过Internet来访问该中心提供的服务。6企业资源集成的必要性绍兴轻纺区域的网络化制造系统是由通用网络化制造平台、浙江省区域网络化制造平台、绍兴轻纺区域网络化制造平台和绍兴轻纺区域网络化制造系统区域门户组成。通过一个基于WebService的企业应用集成模型来实现这些