2013年09月01日
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全球經(jīng)濟(jì)一體化使得
制造業(yè)
面臨著日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,傳統(tǒng)的商業(yè)規(guī)則、交易方式和
經(jīng)營(yíng)管理
模式已發(fā)生巨大改變。企業(yè)欲快速響應(yīng)市場(chǎng),更具競(jìng)爭(zhēng)力,其生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和管理信息化是2個(gè)核心環(huán)節(jié),而數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化是相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。將車間的制造系統(tǒng)與
供應(yīng)鏈
進(jìn)行集成,在基于WEB貿(mào)易的供應(yīng)鏈中驅(qū)入較大的自動(dòng)化,使用電子商務(wù)手段來(lái)向用戶提供快捷高效的服務(wù),使一種全新的制造和管理模式e-制造應(yīng)運(yùn)而生。 e-制造是以工廠為中心,面對(duì)電子商務(wù)的自動(dòng)化和信息技術(shù),它通過(guò)電氣方式和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將工廠底層設(shè)備與Internet、車間與供應(yīng)鏈相聯(lián)接,改造現(xiàn)有的過(guò)程控制和自動(dòng)化系統(tǒng)以適應(yīng)電子商務(wù)的要求,支持透明的信息流動(dòng),使供應(yīng)鏈上的所有成員可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)劃和最佳制造。圖1為集成了車間和  圖1 將車間與供應(yīng)鏈集成的e-制造 |
供應(yīng)鏈的e-制造框架。施耐德電氣公司將e-制造比喻為“透明工廠”,即通過(guò)以太網(wǎng)控制器在網(wǎng)絡(luò)中將各個(gè)車間部門(mén)的數(shù)據(jù)用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái)。對(duì)主控計(jì)算機(jī)而言,全廠的設(shè)備控制I/O全透明,以便于容易地構(gòu)成不同的生產(chǎn)模式和工藝過(guò)程,使系統(tǒng)的各I/O數(shù)據(jù)信息調(diào)用和控制聯(lián)動(dòng)更加方便。 Rockwell Automation公司則推出了全方位的e-制造方案和相應(yīng)的操作系統(tǒng),可以讓制造商通過(guò)現(xiàn)有的電子商務(wù)技術(shù),將生產(chǎn)部門(mén)與企業(yè)的整體商業(yè)系統(tǒng)及供應(yīng)鏈結(jié)合,全面提高企業(yè)的效率及競(jìng)爭(zhēng)力。 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、企業(yè)資源規(guī)劃和數(shù)字工廠等理念,可以稱之為早期e-制造的產(chǎn)品,隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、信息處理技術(shù)與電氣控制的完美結(jié)合,e-制造的概念超越了早期僅注重于在企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)某個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)品或生產(chǎn)制造對(duì)象進(jìn)行完整的系統(tǒng)集成,而不關(guān)心整個(gè)企業(yè)和供應(yīng)鏈之間關(guān)系的思想方法。它已成為建立在操作系統(tǒng)、以太網(wǎng)和internet上的制造系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施,可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的管理和控制一體化。e-制造的特點(diǎn)
傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備與控制器之間的通信采用一對(duì)一連線的方式,傳輸4-20mAe-4VDC信號(hào)。這種通信技術(shù)信息量有限,難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間及系統(tǒng)與外界之間的信息交換,使自控系統(tǒng)成為工廠中的“信息孤島”,嚴(yán)重制約了企業(yè)信息集成及企業(yè)綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)?,F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化通信技術(shù)連接智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,使控制器可從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備獲取信息,實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)信息傳送,完成設(shè)備遠(yuǎn)程控制、參數(shù)化及故障診斷工作。 傳統(tǒng)的PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線等控制方式存在著如下問(wèn)題: - 從傳感器到主控機(jī),數(shù)據(jù)往往須經(jīng)過(guò)不同CPU和驅(qū)動(dòng)程序,其結(jié)果是傳輸速度低,缺乏透明度,軟件和維護(hù)費(fèi)用高;
- 任意控制器之間的系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)數(shù)據(jù)通訊,無(wú)論是單一的主從式還是令牌總線式結(jié)構(gòu)系統(tǒng),均不可能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速的數(shù)據(jù)傳輸,也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)編程開(kāi)發(fā)和維護(hù);
- 數(shù)據(jù)通訊垂直和水平方向的組合非常困難;
- 對(duì)于若干個(gè)控制器的集成,無(wú)法組成一個(gè)更廣泛的邏輯實(shí)體系統(tǒng);
- 對(duì)于安裝了綜合布線或?qū)拵Ы尤胧狡髽I(yè)intranet的工廠車間,以太網(wǎng)控制器不僅可以簡(jiǎn)便地接入與主控室內(nèi)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制信息交換,并能在企業(yè)intranet上進(jìn)行類似PLC的“硬實(shí)時(shí)”控制,而傳統(tǒng)PLC或現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)則無(wú)能為力。
因此,傳統(tǒng)PLC或現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不能滿足e-制造理念產(chǎn)品控制的需要。e-制造則是將車間層與業(yè)務(wù)決策層集成,用企業(yè)使能控制和實(shí)時(shí)信息平臺(tái)(如e-controllers或基于PC的自動(dòng)化和控制解決方案)來(lái)取代傳統(tǒng)的PLCs和定制的控制器等設(shè)備。通過(guò)車間的傳感器、限位開(kāi)關(guān)和其他控制元件,將信息送到診斷系統(tǒng)和基于控制的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),再將其送到管理、維護(hù)、建模、調(diào)度反饋等操作系統(tǒng),使包括供應(yīng)商、OEMs、供應(yīng)鏈的合作伙伴等都能訪問(wèn)它們需要的任何系統(tǒng)并能在需要時(shí)將指令送至系統(tǒng)。 e-制造提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)化方法和工具來(lái)開(kāi)發(fā)制造過(guò)程,它將生產(chǎn)過(guò)程描述為一個(gè)電子過(guò)程清單,通過(guò)使用Internet將所有設(shè)備連接來(lái)使得制造過(guò)程更加有效,具有網(wǎng)絡(luò)兼容能力、I/O透明,聯(lián)動(dòng)操作兼容、生產(chǎn)效率高、靈活性強(qiáng)、可靠性高、維護(hù)成本和造價(jià)較低、柔性大等特點(diǎn)。  圖2 e-制造的體系 |
在圖2所示的e-制造體系中,電子商務(wù)供應(yīng)鏈可實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商、制造商及用戶之間的無(wú)縫連接,利用Internet技術(shù)將客戶關(guān)系管理(CRM)、供應(yīng)鏈管理(SCM)、商業(yè)智能、電子商務(wù)、車間自動(dòng)化等功能全面集成,實(shí)現(xiàn)資源和信息共享,制造商通過(guò)企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)下達(dá)物料采購(gòu)和生產(chǎn)制造指令,經(jīng)過(guò)電子方式完成物料采購(gòu)、支付。可加速定單的發(fā)送和獲取、原材料的獲得和產(chǎn)品制造及配送,實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工廠在最佳資本運(yùn)營(yíng)成本基礎(chǔ)上的無(wú)間斷生產(chǎn)。 e-制造的核心是利用自動(dòng)化控制技術(shù)、信息技術(shù)和電子商務(wù)手段將生產(chǎn)活動(dòng)和企業(yè)全面管理以及和供應(yīng)商、客戶、合作伙伴進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)集成,形成透明的信息交流,使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、發(fā)貨、客戶服務(wù)和供貨管理在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)進(jìn)行。利用電子商務(wù)方式進(jìn)行網(wǎng)上銷售/采購(gòu)可節(jié)省大量交易成本,據(jù)估計(jì):到2003年,企業(yè)的所有商務(wù)關(guān)系,無(wú)論長(zhǎng)期的還是短期的,70%都將是非傳統(tǒng)的,而網(wǎng)絡(luò)的B2B貿(mào)易將會(huì)從1999年的14.5億美元增加到2004年的72.9億美元。生產(chǎn)者/客戶模式
高效自動(dòng)化系統(tǒng)要求利用網(wǎng)絡(luò)將所有設(shè)備進(jìn)行連接,而面對(duì)眾多設(shè)備9網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議,最大的困難是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和維護(hù)。網(wǎng)絡(luò)上所承載的信息類型有3類: - 控制信息 完成高速、精確的信息交換;
- 組態(tài)信息 在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中,支持系統(tǒng)的組態(tài);
- 數(shù)據(jù)采集 按周期或HMI分析的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
然而,現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)不能同時(shí)滿足這3個(gè)方面的要求,雖然在設(shè)備之間提供了可重復(fù)的和可預(yù)測(cè)的通信,但其數(shù)據(jù)傳輸率和協(xié)議效率不能滿足其通信問(wèn)答要求,存在諸如需要多個(gè)數(shù)據(jù)包傳送相同的信息到多臺(tái)設(shè)備;數(shù)據(jù)到達(dá)不同的目的地的時(shí)間不同;產(chǎn)生附加的網(wǎng)絡(luò)通信量,影響網(wǎng)絡(luò)的性能;報(bào)文發(fā)送核對(duì)時(shí)間有苛求的I/O數(shù)據(jù),需要使用不同的網(wǎng)絡(luò)等問(wèn)題。 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理和連接設(shè)備通信的控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是基于開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種新的解決方案——生產(chǎn)者/客戶模式。在控制網(wǎng)鏈路上,信息是通過(guò)建立節(jié)點(diǎn)間的連接來(lái)傳送的,由生產(chǎn)者發(fā)送的每個(gè)報(bào)文包含1個(gè)連接標(biāo)識(shí)符(CID),已經(jīng)組態(tài)的節(jié)點(diǎn)識(shí)別CID接受報(bào)文,因而變成為1個(gè)客戶。 基于生產(chǎn)者/客戶網(wǎng)絡(luò)模式具有以下特點(diǎn): - 網(wǎng)絡(luò)上多個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠從單個(gè)生產(chǎn)者(數(shù)據(jù)源)存取相同的數(shù)據(jù),報(bào)文是通過(guò)目錄識(shí)別的;
- 節(jié)點(diǎn)能夠同步化,更多的設(shè)備能夠加入到網(wǎng)絡(luò)上,但不需要增加網(wǎng)絡(luò)的通信量,并且所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)同時(shí)到達(dá);
- 優(yōu)化低帶寬潛力能用于增強(qiáng)系統(tǒng)的功能;
- 使用同一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行編程和I/O信息傳送。
在制造業(yè)全局化信息連接的A54NO+66自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中,以太網(wǎng)、控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)具有的網(wǎng)絡(luò)性能允許信息在設(shè)備和計(jì)算機(jī)平臺(tái)以及操作系統(tǒng)范圍內(nèi)進(jìn)行交換。圖3為Rockwell自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的3層結(jié)構(gòu):  圖3 Rockwell自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的3層結(jié)構(gòu) |
- 信息層采用執(zhí)行TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng),用于全廠的數(shù)據(jù)采集和程序維修;
- 控制層采用具有高速確定性的控制網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳送對(duì)時(shí)間有苛刻要求的I/O狀態(tài)和控制互鎖等控制信息以及程序的裝載和下載等無(wú)時(shí)間苛求的信息。對(duì)同一鏈路上的I/O、實(shí)時(shí)互鎖、對(duì)等通信報(bào)文傳送和編程操作均具有相同的帶寬。對(duì)于離散和連續(xù)過(guò)程控制應(yīng)用場(chǎng)合具有確定性和可重復(fù)性;
- 設(shè)備層采用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)來(lái)直接聯(lián)接底層的設(shè)備和車間級(jí)控制器,用于低成本、高效率的信息集成。設(shè)備網(wǎng)可以有效地利用網(wǎng)絡(luò)的頻帶寬度,使控制數(shù)據(jù)同時(shí)到達(dá)操作的每一單元,并大大減少網(wǎng)絡(luò)通信量。因?yàn)樗试S狀態(tài)切換的報(bào)文發(fā)送,已做出更快的響應(yīng)。同時(shí),周期性的報(bào)文發(fā)送,以提供更好的確定性,對(duì)等通信允許數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息在設(shè)備之間進(jìn)行交換。
e-制造的實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)
e-制造的關(guān)鍵是根據(jù)定單生產(chǎn)和保持不間斷運(yùn)行。其主要內(nèi)容之一是制造系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部分之間的聯(lián)接和可靠運(yùn)行,使整個(gè)系統(tǒng)將每個(gè)開(kāi)關(guān)、繼電器、接觸器、泵、閥、電機(jī)等的控制信息都能建立成為如同1份企業(yè)字典庫(kù),其I/O可以隨時(shí)被高速有效地調(diào)用以滿足生產(chǎn)、市場(chǎng)和供應(yīng)鏈上的波動(dòng)需求。在實(shí)施e-制造戰(zhàn)略時(shí),結(jié)合我國(guó)制造業(yè)的具體情況,作者認(rèn)為應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手: - 基于標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)連接 在生產(chǎn)車間建立高度集成的自動(dòng)化控制和信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),及時(shí)準(zhǔn)確地采集和傳遞各種數(shù)據(jù),確保對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的精確控制。同時(shí)需要注意信息的可視化和網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性。
- 同步的生產(chǎn)與商業(yè)過(guò)程 對(duì)生產(chǎn)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),使車間系統(tǒng)與商業(yè)系統(tǒng)緊密聯(lián)系,讓企業(yè)決策者能夠及時(shí)獲得第1手生產(chǎn)數(shù)據(jù),從而高效實(shí)施和調(diào)整生產(chǎn)活動(dòng),實(shí)現(xiàn)
企業(yè)管理
和控制的一體化。
- 集成的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程 建立有效的生產(chǎn)設(shè)備、人員和過(guò)程的管理系統(tǒng)和維護(hù)機(jī)制,充分發(fā)掘提高效率和降低成本的潛力。
- 協(xié)同的
供應(yīng)鏈管理
利用電子商務(wù)手段進(jìn)行供應(yīng)商管理,直接將客戶定單傳送到生產(chǎn)系統(tǒng)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)全面監(jiān)控下游客戶每日的進(jìn)、銷、存情況,及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)貨,讓上游的供應(yīng)商及時(shí)知道企業(yè)原料的庫(kù)存情況,保持存貨量在最低水平。實(shí)現(xiàn)跨越時(shí)空的供應(yīng)鏈管理、面向經(jīng)銷體系的產(chǎn)成品庫(kù)存在線控制與管理以及面向供應(yīng)商的動(dòng)態(tài)采購(gòu)管理。
- 每日
24h、每周7d、每年365d的電子化客戶服務(wù)模式,保持與客戶的聯(lián)系,提升客戶的滿意度與忠誠(chéng)度,并通過(guò)客戶關(guān)系管理來(lái)預(yù)測(cè)需求,提供新的業(yè)務(wù)增值。
結(jié)語(yǔ)
面對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化和信息化的發(fā)展趨勢(shì),世界各國(guó)都面臨著利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),以提高制造業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前世界上主要的電子商務(wù)公司正在迅速地開(kāi)發(fā)e-制造解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)電子商務(wù),使得制造能力和庫(kù)存對(duì)供應(yīng)鏈透明。采用現(xiàn)有的設(shè)備與其他系統(tǒng)共享信息,迅速響應(yīng)用戶需求,配置敏捷的、可重構(gòu)的制造系統(tǒng),使產(chǎn)品生產(chǎn)更加趨向于客戶化、變種變批量和及時(shí)交貨。 e-制造是未來(lái)制造的決定性元素,它將制造融入到電子商務(wù)的流程中,客戶可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)了解產(chǎn)品性能、價(jià)格,并給生產(chǎn)廠商下達(dá)定單。而生產(chǎn)廠商則通過(guò)ERP系統(tǒng)下達(dá)物料采購(gòu)和生產(chǎn)制造指令,通過(guò)電子方式完成物料采購(gòu)、支付。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)制造,最后將商品按時(shí)交付給用戶,在網(wǎng)上完成交易結(jié)算。供需鏈的緊密集成可實(shí)現(xiàn)物料不間斷的流動(dòng)和零庫(kù)存,是未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
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隨機(jī)讀管理故事:《夫妻》
夫婦逛商場(chǎng),女的看中一套高檔餐具,堅(jiān)持要買(mǎi),丈夫嫌貴,不肯掏錢(qián)。導(dǎo)購(gòu)一看,悄悄對(duì)丈夫說(shuō)了句話,他一聽(tīng)馬上掏錢(qián)。是什么讓他立馬轉(zhuǎn)變?導(dǎo)購(gòu)員對(duì)丈夫說(shuō):“這么貴的餐具,你太太是不會(huì)舍得讓你洗碗的。”
啟示:人的觀念沒(méi)有什么不可改變,關(guān)鍵是角度,要善于揣摩客戶心理。
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