基于网络化制造技术的企业生产管理

0 引 言

    随着社会的不断发展，产品逐渐呈现出多品种、小批量、个性化需求等特点，传统的制造企业逐渐暴露出自身的弱点，诸如生产效率低、适应能力差、柔性化程度不高等。因此，在激烈的竞争中，传统的企业面临着巨大的生存挑战，如果不进行先进生产方式的改造，将很可能在竞争中被淘汰。因此现代制造企业纷纷加入到先进生产方式改造的浪潮中来，它们采用先进制造技术，以增强企业的制造水平和市场竞争能力，确保在竞争中立于不败之地。

    中国是制造业大国，但远非制造业强国。要增强中国制造企业的实力，能够在市场竞争中站得先机，一方面要加强企业内部网络信息化、企业之间网络联合的建设；另一方面是如何在网络化制造环境下，充分利用现有的网络资源实现企业资源的合理利用，这是提高企业生产能力的关键因素之一。本文主要就某轮毂生产企业在网络化改造前存在的问题进行了分析，提出了一些改正措施，通过企业网络化改造的实施，该企业存在的问题在很大程度上得到了改善，并且企业效益明显提高。

1 企业网络化改造前存在的主要问题

    1.1 汽车轮毂生产企业的特点

    世界汽车工业的发展趋势是高速化、轻量化、安全、节能、舒适、多功能、长寿命、低成本和污染小。轮毂作为汽车的重要部件，也朝着轻量化方向发展，传统的钢结构轮毂逐渐被铝合金轮毂所取代。铝合金轮毂有以下4大特点：第1个特点是具有吸收振动和反弹力量的金属特性。一体成型，采用数控机床加工，尺寸精度高、跳动小、平衡好，第2个特点是节省燃油。由于铝合金轮毂的质量与同尺寸的钢轮毂相比轻很多，因此轮子的转动惯量减小，使汽车的加速性提高了，并相对减少了制动的能量需求，从而减少了油耗；第3个特点是提高了行车的安全性。对于高速行驶的汽车来说，因轮胎与地面摩擦、制动等产生的高温爆胎、制动性能降低等现象屡见不鲜，而铝合金轮毂的散温系数是普通钢铁轮毂的2到3倍，再加上铝合金轮毂的结构特性，很易将轮胎、制动系统产生的热量排散在空气中，即便在长时间行车中连续刹车的情况下，也能使车轮系统保持适当的温度。既能降低刹车系统和车轮的老化，更能降低爆胎几率，从而提高行车的安全性；第4个特点是提高了整车的美观性。鉴于以上特点，世界汽车轮毂正在朝着铝合金方向发展。图1为某种型号轮毂示意图。

图1 轮毂示意图

    轮毂产品呈现出种类多、批量大小不稳定的特点；随着全球化经济的发展，产品生命周期越来越短，产品品种数量飞速增加，客户对质量的要求越来越高，并且对交货期要求越来越短，客户个性化定制产品越来越多。因此，如何能够快速适应市场的需求变化成为考量企业竞争力的一个重要指标。

    1.2 生产中存在的问题

    正是由于产品越来越呈现出多品种、小批量的特点，轮毂生产企业无论是管理还是生产都变得异常困难。笔者从企业实际出发，经过仔细深入车间调查，发现了一些制约企业进一步发展的因素，主要问题列举如下：

    （1）车间管理混乱，职责不明晰，经常出现重复管理和无人管理的局面。
    （2）生产调度不合理，时常出现有的机器空闲，而有的机器非常忙碌的状态。
    （3）由于缺乏质量跟踪，出了质量问题，各部门互相推诿，有时候不能明确谁该负主要责任。
    （4）产品的质量控制还处于事后把关的阶段，因此经常会出现大批量不合格产品。
    （5）各部门之间的资料互相拷贝，有时候搞不清楚是否是最新版本，比如数控NC程序常常出现用旧版本加工新的产品。
    （6）机加工车间所需数控NC程序需要磁盘拷贝，没有直接和计算机联网通过网络传输。
    （7）机加工时候调机时间过长，通常调机占用5、6个小时甚至8个小时时间。其原因主要有以下几个方面：①由于对库存情况了解不清，刀具工装往往准备不充分。②编写程序时只考虑了理想情况，比如有的毛坯余量较多，加工时需要多车削几刀，而程序上只加工了一刀I所以调机时还要再加上几刀，浪费时间。③由于机床存储程序的数量有限，每次加工完一种产品再加工新的产品时没有将程序拷贝存放，造成下次加工同一种产品调机时要重新开始，造成不必要的时间浪费。

    出现以上问题的主要原因是企业还处于传统的管理方式，各个部门之间不能实时沟通交流，部门之间资源信息无法及时得到共享，信息没有及时更新，各个部门还处于单干的情形，尽管企业内部也有网络连接，但是企业资源无法得到充分利用，因此造成生产效率低下。如今，轮毂生产行业蓬勃发展，竞争日益激烈，要想在在竞争中求得生存，采用先进的生产管理方式势在必行。

2 以网络化制造为基础的车间生产管理

    2.1 网络化制造的含义

    网络化制造是指制造业以网络技术为基础开展的产品设计、制造、销售、采购、管理等一系列活动的总称，是企业应对知识经济和全球化而实施的一种先进制造模式，能够快速响应市场需求和提高企业的竞争力。它不在是传统意义上的制造，而是以网络为基础的跨企业、跨国界的大制造。企业内部或企业之间通过网络化制造可以实现信息的实时传递与共享，能够达[NextPage]到资源的充分利用。

    2.2 车间分布式管理

    针对该企业存在的问题，提出了一种基于Internet、局域网和现场总线三层网络的分布式管理模式。企业主服务器通过Internet网与外界相连，企业内部各个部门、车间之间通过局域网同服务器连接，而车间内部的数控设备通过现场总线以及相应的转换接口和自己车间的电脑相连，这样就构成三级网络连接。其框架图如图2所示。

图2 三层网络管理模式

    分布式管理把各个部门车间分成各自相对独立的单元，它们之间没有主从关系，通过信息的传递来实现系统的整体管理。各个部门由网络相互连接，通过互相协作和协调来实现整体的管理功能。分布式管理采用自我管理与协作相结合的管理模式，能够有效地解决全局问题，很好地实现资源动态重组。

    分布式管理还实现了企业无纸化管理，各部门之间需要交流的资料、文件、图纸和程序等通过主服务器上传下载，每个部门或车间只有特定的相关人员才有资格和权限进行资料的上传，其他人员没有资格对主服务器上的资料进行修改，而下载资料则需要通过密码。这样既保证了资料的共享和版本的有效管理，又确保其不能被任意下载和修改。

    2.3 工序质量控制体系

    该企业质量管理还处于事后检验阶段，没有对产品进行在线检测，很容易出现大批量废品。因此决定采用一种企业间实现产品质量控制的3层结构网络系统。在本文当中第1层为测量层，主要包括各种量具和测量仪器。第2层为处理层，每个车间都有自己的处理单元，能够实时采集多路数据，并通过专门软件对数据进行操作管理和监控，还可以把处理的数据通过网络传输到上级计算机。第3层为管理决策层，由公司的质检部门的服务器组成，在服务器中建立数据库，对汇集的数据进行处理和对整个企业的生产线进行在线监控。其结构框图如3所示。

图3工序质量管理体系

    在该质量控制体系中，通过车问现场的在线检测，可以及时地检测工件的一些特别重要的尺寸数据，把数据通过网络上传到车间SPC系统，车间SPC系统可以根据情况实时地做出反应，如果出现的问题需要几个车间共同来解决的话，则车间SPC系统还需要向更上一级的质检部门服务器反馈，质检部门根据分析情况向各个车间下达相应指令，从而整个系统可以构成闭环系统，能够对产品质量进行实时监测。以机加工车间SPC系统为例，在机加工车间主要的工序包括数控车削和加工中心钻螺栓孔以及气门孔等，在轮毂的众多尺寸中，外圆直径、中心孔以及气门孔等部分的尺寸是和汽车相关部分配合的尺寸，它们的重要性显而易见。由于在生产加工过程中刀具的磨损或者程序等方面的问题会影响这些尺寸的精确度，因此，对工件进行实时在线检测显得尤为重要。使用3座标测量仪等检测仪器检测相关重要尺寸，将数据上传到上一级系统中，系统通过对反馈回来的数据与要求的尺寸相比较，将比较结果进行分析，根据统计结果，预测工序质量的趋势，然后下达工艺调整指令；例如是由于刀具磨损造成的尺寸偏差，那么系统将会指示自动调节刀具补偿，若是由于刀具严重磨损，则需要更换新的刀具。因此，整个车间内部几个工序之间构成闭环反馈，能够及时发现问题并且迅速做出修正。质量控制流程图如图4所示。

图4 质量控制流程图

3 结 论

    通过网络化改造的实施，应用分布式管理和工序质量管理等先进管理手段；企业各个车间部门职责明确，相互交流及时，各部门信息及时更新、共享；企业资源得到很大程度上的合理应用，改造前存在的问题很好地得到了解决，取得了一些效果：（1）企业内部实现了无纸化管理，使得管理更加规范；（2）生产调度更加合理，使得生产效率明显提高；（3）产品重要尺寸采用在线检测，能够及时发现问题，确保不会出现批量质量问题；（4）制约生产效率提高的一些因素，诸如调机时间长，有了很大程度上的改善；（5）企业经济效益明显提高。

2 以网络化制造为基础的车间生产管理

    2.1 网络化制造的含义

    网络化制造是指制造业以网络技术为基础开展的产品设计、制造、销售、采购、管理等一系列活动的总称，是企业应对知识经济和全球化而实施的一种先进制造模式，能够快速响应市场需求和提高企业的竞争力。它不在是传统意义上的制造，而是以网络为基础的跨企业、跨国界的大制造。企业内部或企业之间通过网络化制造可以实现信息的实时传递与共享，能够达到资源的充分利用。

    2.2 车间分布式管理

    针对该企业存在的问题，提出了一种基于Internet、局域网和现场总线三层网络的分布式管理模式。企业主服务器通过Internet网与外界相连，企业内部各个部门、车间之间通过局域网同服务器连接，而车间内部的数控设备通过现场总线以及相应的转换接口和自己车间的电脑相连，这样就构成三级网络连接。其框架图如图2所示。

图2 三层网络管理模式

    分布式管理把各个部门车间分成各自相对独立的单元，它们之间没有主从关系，通过信息的传递来实现系统的整体管理。各个部门由网络相互连接，通过[NextPage]互相协作和协调来实现整体的管理功能。分布式管理采用自我管理与协作相结合的管理模式，能够有效地解决全局问题，很好地实现资源动态重组。

    分布式管理还实现了企业无纸化管理，各部门之间需要交流的资料、文件、图纸和程序等通过主服务器上传下载，每个部门或车间只有特定的相关人员才有资格和权限进行资料的上传，其他人员没有资格对主服务器上的资料进行修改，而下载资料则需要通过密码。这样既保证了资料的共享和版本的有效管理，又确保其不能被任意下载和修改。

    2.3 工序质量控制体系

    该企业质量管理还处于事后检验阶段，没有对产品进行在线检测，很容易出现大批量废品。因此决定采用一种企业间实现产品质量控制的3层结构网络系统。在本文当中第1层为测量层，主要包括各种量具和测量仪器。第2层为处理层，每个车间都有自己的处理单元，能够实时采集多路数据，并通过专门软件对数据进行操作管理和监控，还可以把处理的数据通过网络传输到上级计算机。第3层为管理决策层，由公司的质检部门的服务器组成，在服务器中建立数据库，对汇集的数据进行处理和对整个企业的生产线进行在线监控。其结构框图如3所示。

图3工序质量管理体系