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第9章网络化制造9.1网络化制造概述一、网络化制造的产生背景网络技术的迅速发展和应用,不仅深刻地改变了人们生活和交流的方式,也对企业的生产经营方式产生了巨大的影响。要在经济全球化的浪潮中得以生存和发展,21世纪的制造企业首先要转变其制造模式来适应这股趋势。网络化制造就是在这种情况下产生的一种先进制造模式,它提供了制造型企业在Internet环境下开展生产、经营和管理业务活动具体的技术手段和方法。同其它先进制造模式的产生和应用背景一样,网络化制造这种先进制造模式的产生也是需求与技术双轮驱动的结果。需求是网络化制造模式产生和应用的基。际跏峭缁圃炷J绞鼓芴跫。二、网络化制造的定义和内涵1.网络化制造的定义网络化制造是按照敏捷制造的思想,采用INTERNET技术,建立灵活有效、互惠互利的动态企业联盟,有效地实现研究、设计、生产和销售各种资源的重组,从而提高企业的市场快速响应和竞争能力的新模式。网络化制造特点包括敏捷化、创新化、数字化、知识化、集成化、虚拟化、直接化、网络化、模块化和智能化。网络化制造的特点如下图所示。2.网络化制造的内涵网络化制造具有丰富的内涵。网络化制造理论是在协同论、系统论、信息论、分形论等相关理论的基础上发展起来的。网络化制造模式体现了
分布和集中的统一自治与协同的统一混沌和有序的统一三、网络化制造的核心内容四、实施网络化制造的意义网络化制造通过网络化带动信息化,通过信息化带动工业化,实现用高新技术改造和提升传统产业的目标,促进我国制造业走向世界,并未提高我国制造业在世界经济中的地位起到重要的推动作用,从而确保我国经济的繁荣与可持续发展。实现区域/行业内资源优化配置;实现区域/行业内产业升级与结构调整;加强跨越地域的合作与交流;建立网络化设计制造技术服务体系;支持动态联盟的优化运行。一、传统企业模式的转变
传统企业的大批量生产模式是建立在泰勒的劳动分工原理基础上,它是一种生产单一产品或少品种标准产品的制造模式,重复性很高。由于其刚性过大,适应“3C”即顾客、竞争和变化的能力差,在全球市场的激烈竞争中,面对一个变化迅速而且难以准确响应预测的买方市。允谐【薇涞南煊σ苍嚼丛匠倩汉捅欢。9.2网络化企业动态联盟传统企业管理模式主要具有以下两个方面的弊端:(一)管理模式的优化设计只局限于企业内部(二)纵向一体化的管理战略“纵向一体化”管理战略则显露出种种缺陷:1.增加企业投资负担;2.承担丧失市场机遇的风险,对于某些新建项目来说,由于有一定的建设周期,往往出现项目建成之时也是项目下马之日的现象;3.使企业从事不擅长的业务活动;4.每一个业务领域都直接面临众多的竞争对手。“21世纪是知识经济时代”,市场快速变化是这一时代的主旋律,与市场变化相对应,市场竞争特点也在不断变化,与20世纪的市场竞争相比,21世纪的竞争主要有以下两个方面的特点:1.产品的市场周期越来越短,时间成为影响市场竞争力的第一要素;2.顾客对产品和服务的期望越来越高,企业的一切活动必须以用户为导向。二、国内外研究及应用状况
1、国外研究现状
网络化制造方面的研究正在全球迅速兴起。围绕网络化制造模式的研究,或者在与网络化制造有关的研究中,出现了一系列新概念、新观点和新思想,如敏捷制造、并行工程、供应链管理、虚拟制造、虚拟企业和动态联盟等。这些新概念、新观点、新思想无不体现了企业基于网络的制造理念,同时以此为基础的网络化制造的研究和应用也在迅速发展。以下是国际上几个比较前沿的案例:CAMnet研究计划TEAM研究计划AIMS研究计划NIIP研究计划GEN项目TEAM研究计划图2、国内研究现状(1)现代集成制造系统网络(CIMSNET)现代集成制造系统应用网络(CIMSNET)是面向制造业的全国性虚拟网络,是为适应制造业的发展趋势,而建设的我国第一个以高技术为依托、面向制造业的专业性、分布式、应用型网络系统。CIMSNET目前共有一个总站点和17个分站点,分布在全国10多个省市,辐射200多家企业。基于CIMSNET开展了9个异地设计、制造和销售应用,为进一步深入开展网络化制造积累了宝贵的经验。CIMSNET系统体系图
(2)国内网络化制造系统应用环境1)面向独立企业的网络化制造系统2)面向企业集团的网络化制造系统3)面向行业的网络化制造系统4)面向区域的网络化制造系统5)面向动态联盟的网络化制造系统三、动态联盟提出的背景及内涵1.动态联盟提出的背景随着科学技术特别是信息技术的发展,全球的政治、经济、文化环境正发生着巨大的变化,消费者的消费观念逐渐向个性化、多样化转变,市场需求的不确定性也大大增加,这就要求企业具有很强的柔性和市场应变能力。一方面多变的市场要求企业的管理结构简单化,便于重组和调整,而这恰恰是大型公司最大的困难;另一方面产品需求的多样性和个性化又要求企业具有快速开发新产品的创新能力,而这又正是传统中小企业难以做到的。2.动态联盟的定义动态联盟又称为虚拟企业(VirtualOrganization),是指企业为了快捷抓住市场机遇,利用现代网络技术,将不同企业的技术优势整合在一起,利用各自的资源组成一个有限的、没有围墙的超越空间约束的互惠互利、协同作战的“联合组织”。它随着市场机遇的存亡而聚散,动态联盟的实质就是突破企业有形限界,延伸和整合各企业的优势功能。3.动态联盟的基本特征动态联盟是一种新的组织形式,它不同于一般意义上的企业,而是各成员企业的全部或部分资源动态组合而成的一种组织,并且通过这种联合充分发挥各自的长处取得更多的市场机会。这种组织具有以下特点:系统性
随机性和动态性
面向用户需求
复杂性和交叉性
集成性
敏捷性4.动态联盟形成的内在动因从经济学的观点来看,动态联盟形成的根本动因是由动态联盟的经济性所决定的,它体现在以下几个方面:降低经营风险
扩展资金来源
提高敏捷性
增强市场开拓能力
降低管理费用
分享各自企业的信息资源和专有技术知识5.动态联盟与传统企业模式的区别动态联盟的出现,可称得上是企业生产经营的一场革命。同传统企业模式相比,动态联盟从企业的经营理念到具体的经营方式都发生了根本性的转变,主要表现在以下几个方面:
经营理念的转变
决策过程的改变
管理组织和管理幅度的变化
生产方式的转变四、企业动态联盟的组成部分1.动态联盟的组织方法体系动态联盟的组织方法体系(DAM-DynamicAllianceMethodology)是指导动态联盟的系统分析、设计与实施的方法组合。而动态联盟模型(VEM)是该体系的主要内容之一。VEM是关于动态联盟组织、经营生产活动的结构化、形式化的描述,也是支持动态联盟的建立与优化的参考体系。VEM通过四个视图(工作流视图、组织视图、物理视图和信息视图)对动态联盟进行完整描述。2.动态联盟的技术模型和组织模型(1)技术模型企业动态联盟的技术模型如下图。它将企业三大功能(产品和过程的定义、设计、制造和装配)作为三个坐标来描述分散网络化制造在功能上对传统企业的扩展和完善。它要求建立产品的数字原型和过程的仿真模型。企业动态联盟的技术模型(2)组织模型大量生产代:大量生产方式时代的企业组织结构是金字塔形的、刚性的机械式结构,实行集中的、多层次的管理模式。柔性制造时代:企业组织结构开始转向多功能矩阵的、团队工作方式的化学分子式结构.实行权力下放的分散和集中相结合的管理模式。信息时代:具有自组织、自学习功能的生物细胞型结构是我们追求的企业组织结构。它的特点是从组织结构上保证企业具有很强的应变能力,随时可以组成各种不同形式的联盟,去适应千变万化的市场需求。新的企业组织模型将改变传统企业的管理结构和泰勒分工方式。五、企业动态联盟分类1.基于产品和过程的网络化制造动态联盟网络化制造动态联盟的目标是通过组成联盟来降低产品的成本、缩短生产周期、提高产品的质量,更好的满足用户的需求。由此我们将网络化制造动态联盟模式分成三类,下图表示三种不同的网络化制造动态联盟模式。三种不同的网络化制造动态联盟模式2.面向供应链的网络化制造动态联盟面向供应链的网络化制造动态联盟是对于产品和过程的网络化制造动态联盟模式的进一步细化,网络化供应链是网络化制造的一种重要形式。(1)网络化供应链管理的意义减少供应链的环节;根据网上客户信息,调整产品品种结构和生产进度,准确预测未来市场的发展趋势;生产厂商可以按照小批量、多品种的方式组织生产;加快信息反馈的速度、降低信息采集、整理和传输成本、降低库存;可以为客户提供更好的服务;广大中小企业可以构建供应链。(2)网络化供应链管理模式分类网络化供应链管理模式可以分成三类,如下表(3)发散网结构的网络化供应链发散网结构的网络化供应链的特点是:在开始生产时,已经具备足够的物料,在生产工程中,这些物料被转化成为一系列中间产品,然后通过运输将这些中间产品供应给其他环节。钢铁行业是一个典型的发散网结构:首先加工出钢坯或钢条,然后转发散网结构的网络化供应链管理原理化为种类繁多的其他产品。如图3.4所示为发散网结构的网络化供应链管理原理。(4)会聚网结构的网络化供应链会聚网结构的网络化供应链由少量大型企业作为买方和众多分散的卖方构成,汽车制造业是典型的会聚网结构。如Ingram系统集中了若干个大型PC制造企业的产品,并出售给成千上万的小型零售商。会聚网结构的网络化供应链管理原理(5)“非”形结构的网络或供应链如图所示为“非”形结构的网络化供应链管理原理。在这种市场中买方和卖方都是高度分散的。“非”形结构的网络或供应链六、网络化动态联盟原则网络化联盟企业是若干企业由网络连接而组成的一个协作联盟组织,通过共享信息和制造资源,协同完成一种产品的制造或开发服务。这种协作和联盟关系可以最大限度地发挥成员各自的优势,通过向客户提供综合解决方案,满足客户的全面需求。联盟成员选择原则:(1)核心能力互补原则。(2)总成本最小化原则。(3)敏捷性原则。(4)风险最小化原则。(5)具有较高网络化水平原则。联盟成员选择流程七、网络化动态联盟合作企业评价指标体系合作企业评价指标选择原则:简明科学原则。系统全面原则。稳定可行原则。灵活开放原则。决策总目标U指标C1指标C2指标Cn子指标C11子指标C1n子指标C21子指标C2n子指标Cn1子指标Cnn合作伙伴E1合作伙伴E2合作伙伴En..................决策层一级指标层二级指标层方案层............八、网络化动态联盟合作企业评价模型评价研究对象是当评价者面对多个可选行为如何做出选择的行为。目前对合作伙伴的评价方法有很多,主要的相对更合理的方法如下:遗传算法(GeneticAlgorithms,GA)多目标评价(Multi-ObjectiveEvaluation,MOEM)层次分析法(AnalyticalHierarchyProcess,AHP)最优隶属度综合评价方法人工神经网络算法综合评价方法评价方法优点缺点遗传算法遗传算法在解空间内采用启发式搜索,其效率优于其他方法,有利于全局快速收敛群体适合度函数的计算比较困难,二进制编码的遗传算法精度不高,复杂问题不易解决,易出现早熟收敛多目标评价多目标的效用数学模型,适合于计算机实现需要建立指标属性效用方程层次分析法将定性分析与定量分析相结合起来的科学决策方法;运用辩证的系统思维原理解决复杂的决策问题评价过程中随机性和评价主观性及认识上的:蕴浚慌卸暇卣笠壮鱿盅现氐牟灰恢孪窒。最优隶属度综合评价方法可以处理语义信息、对盟主偏好等不确定性信息的表征与处理比较方便隶属的确定比较困难,波动信息的利用不够充分人工神经网络网络具有自适应能力,可容错性,能够处理分线性、非局域性和非凸性的大型复杂系统。精度不高,训练时间长,需要大量的训练样本,收敛速度慢,容易陷入局部最优。综合评价方法根据不同应用场合选取合适的评价方法,或几种方法相结合,能够在各方法之间取长补短评价方法的选择需要确定,同一问题用不同的方法求得的不同结果的解决评价方法对比分析9.3动态联盟管理方法和策略1.动态联盟运行模式的特点:(1)企业的界限:,动态联盟是由多个具备独立法人资格的企业组成;(2)依托强大的信息网络沟通交流;(3)是一个灵活的动态联合体,各合作企业都能够提供自己的核心优势;(4)具有强大的快速反应市场的能力;(5)同一子任务的各合作伙伴间并行完成任务;(6)能够共担成本、共享利益、共分风险。一、动态联盟运行模式的特点与组织要素2.动态联盟的组织要素所谓组织要素,是指企业组成所必需的组织要件。具体地说,完整的组织要素须满足以下两个原则:(1)构造性。如果是完备的组织要素,那么它们任意组合就能构造出所有类型的组织——保证组织要素的充分性。(2)还原性。如果是组织要素,那么对任意组织进行分解,最终必然都能得到这些要素——保证组织要素的必要性。同样动态联盟的组织要素也包含以上四个人员、活动、目标和资源。但与传统企业有所不同,具体表现为:(1)动态联盟的人员作用超越了人的体力特征,更强调人的“智力”(个人知识和能力)。(2)从协调方式看,动态联盟以任务为导向。(3)动态联盟强调对客户的反应。(4)知识(包括信息与能力)是动态联盟的关键资源。二、动态联盟运行中的冲突和风险管理1.动态联盟合作伙伴冲突管理组建期冲突管理——关键时期(2)运行期冲突管理——协调监督(3)终止期冲突管理——维护关系(1)动态联盟风险管理的特点2.动态联盟合作伙伴风险管理第一,除直接损失的风险外,还有政治风险、社会文化风险、金融风险等;第二,风险有全过程性,由于其动态特性,需要全过程实时监控风险;第三,参与风险管理的人员要全面,要求所有参与人员对风险管理政策、体系、方法有一致、统一的认识,并予以高度重视;第四,由于风险出现的情况的多样性,使得管理方法要具有综合性和多样性,使它具有多种管理技术和科学的方法。(2)动态联盟全面风险管理的原则。首先,明确风险管理制度,管理者要对风险来源和影响因素清晰。其次,要有明确、有效、全面、整体的风险管理体系,能对所有伙伴企业进行监督直至个别决策者,还要将绩效融合进风险管理当中来。第三,全面风险管理程序要从企业的最基层单位开始,要求所有人员对风险政策和体系有一致理解。第四,风险管理还要根据具体情况具体分析,制定不同的计划和政策。第五,动态联盟风险管理的方法要根据不同的情况灵活使用,使得管理水平得以提高。(3)动态联盟全面风险管理体系。1)动态联盟风险管理组织体系。2)动态联盟风险管理制度体系。3)集中化的风险管理数据库。4)一体化风险分析与监控系统。
(4)动态联盟全面风险管理的基础工作。1)标准化工作。2)风险信息工作。3)动态联盟风险教育工作。
三、动态联盟合作伙伴管理策略动态联盟运行管理的合作信任机制(1)过程机制。(2)规范机制。(3)关系性市场机制。(4)企业信誉机制。2.动态联盟运行管理的监督激励机制3.盟主企业监督合作伙伴的策略4.盟主企业激励合作伙伴的策略5.设置学习机制的策略四、动态联盟运行管理的协调控制机制1.动态联盟运行管理的协调机制2.动态联盟运行管理的控制机制除此之外,动态联盟运行管理策略还有利益分配机制和企业文化塑造机制。9.4网络化制造的关键技术网络化制造技术是将网络技术和制造技术(重点是先进制造技术)相结合的所有相关技术和研究领域的总称,是经济全球化和信息革命时代的必然产物。网络化制造技术不是一项具体技术,也不是一个一成不变的单项技术,而是一个不断发展的动态技术群和动态技术系统,是在计算机网络,特别是Internet/Intranet/Extranet和数据库基础上的所有先进制造技术的总称。一、网络化制造的关键技术分布式网络通讯技术网络数据存取、交换技术产品数据管理技术协同工作技术工作流管理二、网络化制造的体系结构网络化制造可以自底至上地分为基础层、功能及工具层、应用层以及企业用户层等四个层次,如图所示。层次不同,所提供的服务功能不同,所处的地域范围不同,数据类型及管理模式也不同。(1)基础层:主要为实施网络化制造提供基础的支持,包括基础数据库、相关的技术基础、网络化制造相关标准与协议等;(2)应用与使能工具层:包括各种实施区域网络化制造所需要的应用软件系统和使能工具;(3)网络化制造应用系统层:它包含了企业实施网络化制造所需的最主要的功能;(4)企业用户层:通过互联网络实现企业互连,在项目管理和过程管理系统的支持下开展企业网络化制造实际应用。网络化制造系统的结构
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