协同制造

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协同制造(Collaborative Production Commerce)

　　协同制造是充分利用Internet技术为特征的网络技术、信息技术，实现供应链内及跨供应链间的企业产品设计、制造、管理和商务等的合作，最终通过改变业务经营模式与方式达到资源最充分利用的目的。它是21世纪的现代制造模式。它也是敏捷制造、协同商务、智能制造、云制造的核心内容，他们都强调企业间的协同。

　　协同制造是基于敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造的生产模式，它打破时间、空间的约束，通过互联网络，使整个供应链上的企业和合作伙伴共享客户、设计、生产经营信息。从传统的串行工作方式，转变成并行工作方式。从而最大限度的缩短新品上市的时间，缩短生产周期，快速响应客户需求，提高设计、生产的柔性。通过面向工艺的设计、面向生产的设计、面向成本的设计、供应商参与设计，大大提高产品设计水平和可制造性，成本的可控性。有利于降低生产经营成本，提高质量，提高客户满意度。

　　协同制造系统需要封装和集成不同地域企业和团体中的设计、制造、管理、信息、技术、人力等资源，并屏蔽掉这些资源的异构性和分布性。用户只同资源、代理交互，而代理将任务映射和调度到不同的资源节点上，协同企业和客户通过任务管理器可以监控和协调制造过程，动态处理制造环境的变化。由于协同制造系统需要在不同的硬件平台、操作系统、网络协议和数据库等异构环境下组织和协调分布在多个企业中的人力、设备和信息资源，其生产过程是运行在大范围分布环境下的一个多约束、多目标、复杂递阶的庞大系统，存在较强的突变性和不确定性。因此，对这样一个复杂庞大的系统进行可靠性研究有其特殊性，与其他离散制造系统相比，协同制造系统具有如下特点:

　　1.系统规模庞大，构成系统的元素种类和数量极其繁多；系统跨越的时间和空间范围大，寿命周期长。而协同制造系统注重生产过程的整体性和连续性，因此，要求把不同的设备或子系统与生产过程连接成为一个整体。各个设备的优化不等于全系统的优化，因而既要求局部生产单元的可靠性，又要求实现全局最优可靠性。

　　2.系统任务复杂，具有多剖面、多目标特点。离散决策变量(生产方案的切换、调度指令的下达、随机事件的引人、生产装置的切换等)与连续决策变量(生产过程)共存，各分布式子系统之间还要根据不同的生产阶段、不同的协同作业目的进行快速灵活地重构，因此其可靠性逻辑结构也会随着任务时间段的改变而变化，造成单元共用相关性和时段延续相关性问题，所以系统整体逻辑结构往往不是简单的串、并联关系，而是相当复杂的关系，建立任务可靠性模型困难 。

　　3.系统是在一定环境和组织结构中组成的复杂分布式人—机(计算机、生产及控制设备)系统，功能与结构复杂、知识密集、专业化程度高、具有开放性，与人和环境的关系密切。因此必须从人-机工程学的角度，研究系统集成和优化过程中人-机协同的可靠性。特别是高科技含量和复杂化的协同制造环境，对人的全面素质与职业适应性的要求越来越高。因此，只有充分利用"人"的知识、能力，努力提高人的可靠性，才能发挥系统所有的技术潜力。

　　4.系统封装性强，具有不透明性。生产设备之间通过密闭的通道连接，工作流、物料流连续，产品状态难以直接观测，生产线中的缓冲单元复杂而有限，甚至根本没有缓冲单元。这些都为进行可靠性分析和实时故障诊断带来一定的困难。系统具有实时性、交互性和多方协同的特点，这对各子系统间的相互通讯和协作提出了很高的要求。

　　5.系统需要实时在线采集生产数据、工艺质量数据、设备状态数据，并进行实时的处理，这对系统网络和数据库的实时性和可靠性提出了特殊要求。同时，由于系统生产环境复杂，投入的人力、物力和资金巨大，因此，生产的可靠性和安全性必须放在重要位置，对一些关键设备和生产过程必须采用故障预报(显示系统的主要参数是否接近临界状态)、紧急避险(根据运行状态的监视，由报警及紧急控制装置所构成的系统)、互锁(根据约束条件保证错误的操作对系统不起作用)、自动控制和操作员支持系统，以及误操作防止结构等容错技术，以保证人身和设备的安全。

　　综上所述，可靠性已经成为协同制造系统能否成功实施的关键。因此，我们在关注协同制造技术发展的同时，更应关注如何提高协同制造系统的可靠性水平，以实现协同制造系统的全部效能，并使其先进性得以充分发挥和维持。