近年来,随着这两项技术的不断发展,传统制造模式发生了革命性的变化,从大规模流水线生产开始向精益生产和敏捷制造模式转变,同时在经济全球化、企业全球化和信息网络化的支持下,突破了国界,逐渐发展成为全球性的机械制造。德国机械制造业适应了机械制造的发展趋势,不断改进制造模式。正如管理学家哈默&尚皮所说:“能让公司长久成功的不是产品,而是生产产品的过程。好产品不会成就赢家,赢家才会做出好产品。”因此,许多德国企业不仅在战略方向上注重产品创新,还将研发资源投入到新产品的开发中。同时,他们专注于制造战略,注重工艺创新。在制造技术上,他们在应用开发阶段采用集团军建制(由研究、设计、制造、营销等不同部门组成的项目组)的模式,对基础技术进行消化吸收,快速转化为产品,并在推广过程中不断创新和提高功能和质量。
自2000年以来,针对制造模式的新发展,国际知名咨询机构ARC对自动化和制造信息技术的发展现状进行了详细分析,对科技发展趋势对制造业可能产生的影响进行了全面考察,提出了多项具有导向性的生产自动化管理模式,指导企业制定相应的解决方案,为用户创造更高的价值。其中,从生产过程管理、企业业务管理到研发的产品生命周期管理所形成的协同制造模式(CMM)受到了众多企业管理层的高度重视。本文将回顾IT技术、工业网络技术和生产管理技术的发展如何促进CMM模式的实现,并讨论如何将现代自动控制网络技术应用于CDAS和CPAS模式的生产控制管理,从而实现未来制造领域信息控制集成技术的发展。
ARC提出的协同制造模型(CMM)的基本核心(如图1)是所谓的企业管理、生产过程价值链和产品生命周期三足鼎立的模型。它定义了制造商、供应商乃至开发者之间的协同产业链网络结构,其关键在于协同市场与R&D、协同R&D与生产、协同管理与沟通。实践证明,这种模式对供应商和制造商都有很大的价值。在构建合作供应网络时,制造商必须透明地展示制造流程、管理流程、市场、价值创造链以及制造参与者之间的关系。通过这种方式,可以揭示规划和运行制造网络所需的整体环境。一个完整的制造网络由多个制造企业或参与者组成,它们相互交换货物和信息,共同执行业务流程。企业、价值链、产品生命周期三轴贯穿于每一个制造业参与者。水平面上面是管理职能,下面是制造职能。直到今天,这些功能仍然依赖于大量的手动流程和传统应用程序。在功能的背后是能够将工作任务与企业的既定目标和合作伙伴协调起来的个体元素。如今,在制造网络的中心,有制造企业用来支持业务的各种应用。为了优化效率,企业有时会选择EAI这种基于消息交换和工作流的企业应用集成系统来实现新旧系统的集成和互联。除了制造业参与者,基于互联网的协同应用在功能和影响方面也具有重要意义。根据从供应到客户的横向价值创造链,市场定位和门户是供应商和客户的新入口,在产品生命周期中,通过互联网支持协同设计和协同服务的新方式不断涌现。CMM,即ARC的协同制造模式,定义了信息系统要满足什么条件,才能保证上述制造网络系统中各重要因素之间的顺利协作。从协同制造模式CMM也可以看出,企业的所有活动都必须提前考虑两部分:内部执行和外部采购。换句话说,CMM模型不仅要为每个独立的部门制定解决方案,还要为整个扩展的企业和整个扩展的供应链制定解决方案。
自20世纪90年代以来,为了更有效地提高生产力的发展,越来越多的人开始关注如何将企业管理与产品生产链有机地结合起来。以传统生产流程下的一个产品生产流程为例(如图2),从采购、零件加工、塑料制品生产、组装、产品测试、包装、发货或仓储的整个生产安排都在横向发展。重点是如何提高生产的自动化程度。比如在这个生产过程中,实现了自动化物流仓库、自动化流水线、自动化测试系统、自动化包装线,实现了工业生产的自动控制系统。PLC控制器技术主要用于工厂自动化。
然而,随着生产技术的大型化和复杂化,客户要求的多样化以及企业管理水平的不断提高,市场竞争日趋激烈。在生产力和管理效率提高的驱动下,人们充分认识到仅仅利用PLC或DCS建立高效的自动控制系统来完成制造和生产管理,单纯依靠自动化技术的发展是无法获得最大效益的。因此,如何将市场和用户的要求与生产有机结合,如何将产业链与企业管理有机结合,已经成为现代制造企业追求的目标。由此发展出集生产过程控制、企业生产计划管理和产品服务过程管理于一体的控制管理系统,即集成工业自动化控制系统,形成了以垂直生产管理和水平制造控制过程为核心的现代工业自动化控制模式(如图4)。这种模式叫做管控一体化,或者也可以考虑。