【正文】 國內外研究現(xiàn)狀 重慶大學 劉飛教授給出網(wǎng)絡化制造的定義如下：“網(wǎng)絡化制造是基于網(wǎng)絡的制造企業(yè)的各種制造活動及其所涉及的制造技術和制造系統(tǒng)的總稱。但是，從總體上講，網(wǎng)絡化協(xié)同產品開發(fā)的研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的理論體系和支持工具，研究成果與實際需求尚有一定的差距。于是，利用現(xiàn)代計算機和網(wǎng)絡技術，進行企業(yè)間的合作和同盟，以便充分利用各自的資源和技術優(yōu)勢，取長補短，獲得整體優(yōu)化。主要原因是：網(wǎng)絡化產品協(xié)同開發(fā)有利于快速響應市場機遇，有利于迅速組織人力、物力資源，開發(fā)出質量優(yōu)、成本低的新產品，贏得市場競爭。網(wǎng)絡化制造技術的出現(xiàn)和發(fā)展，引起了全球制造領域的極大關注。然而，技術推進產業(yè)發(fā)展的過程，也是需求牽 引和技術先導作用交織的過程，其間不可避免地產生了一些亟待解決的問題，它們正在成為或已經成為學術界與工業(yè)界關注的焦點 。據(jù)世界銀行《 99 年世行發(fā)展指標》資料顯示， 1996 年 10 多個歐盟國家制造業(yè)增加值占 GDP 的比 重平均為22%， 1994 年，美國制造業(yè)占 GDP 的 22%。 本文建立了主機廠在網(wǎng)絡化協(xié)同設計過程中的的業(yè)務模型，主要涉及到企業(yè)如何管理和發(fā)布企業(yè)的產品信息、協(xié)同項目的創(chuàng)建、項目的計劃、產品的配置、協(xié)同關系的建立、任務的分 解和發(fā)放以及任務的評審等。摘要 產品開發(fā)作為制造企業(yè)中最具有創(chuàng)造力和最重要的因素，在全球化競爭和產品復雜程度不斷提高的今天，面臨著更加嚴峻的挑戰(zhàn)。并給出了部分重要業(yè)務流程的解決方案，例如如何建立協(xié)同關系、如何管理協(xié)同項目、如何管理項目文檔、項目流程的管理等等。在我國，據(jù)《科技日報》資料顯示，2020 年制造業(yè)在工業(yè)中的比重為 %，占 GDP 比重 %。 背景 當人類歷史跨入 21 世紀的時候，全球社會、經濟、市場、產業(yè)結構及科學技術等發(fā)生著深刻的變革：國際和國內市場向著大競爭大合作的方向發(fā)展；產業(yè)結構向著以信息產業(yè)為主的方向發(fā)展；基礎科學、信息科學、材料科學、管理科學和現(xiàn)代控制理論與制造科學等獲得了突破性的進展，而且相互交叉融合。 2020 年 3 月在新加坡召開的第五屆國際計算機集成制造（ CIM）大會上，大會組織委員會主席 Robert Gay 和學術委員會主席 Jasbir Sing聯(lián)合撰寫的大會論文集前言中指出：“近年來制造業(yè)最偉大的影響就是基于Inter 技術和相關業(yè)務的出現(xiàn)”。 網(wǎng)絡環(huán)境下新產品的研究、開發(fā)、設計、制造、管理、營銷、服務不再局限 1 緒論 2 于一座城市、一個地區(qū)甚至一個國家。這樣，虛擬企業(yè)應運而生。因此，探索網(wǎng)絡環(huán)境下的協(xié)同產品開發(fā)方法和關鍵技術，并開發(fā)出相應的支持系統(tǒng)，是一項具有重要理論意義和廣泛應用前景的研究課題?！? 華中科技大學楊叔子院士指出：“建立一種市場需求驅動的、具有快速響應機制的網(wǎng)絡化制造模式將是當前乃至今后若干長時期內制造業(yè)所面臨的最緊迫的任務之一，是制造企業(yè)擺脫困境、贏得市場和掌握競爭主動權的關鍵。企業(yè)在現(xiàn)今發(fā)展階段面臨的最大挑戰(zhàn)是：市場環(huán)境的快速變化帶來的不確定性；技術的迅速發(fā)展帶來的設備和知識的更新速度加快。 3)動態(tài)性 網(wǎng)絡化制造聯(lián)盟是針對市場需求和機遇，面向特定產品而組建的。 陶 濤 ,郭 鋼 ,李 浩闡述了當今制造企業(yè)在設計方面的需求 ,介紹了協(xié)同設計平臺的功能結構 ,并結合實例簡要敘述了摩托車產品開發(fā)的整個流程 ,展現(xiàn)了協(xié)同平臺在項目協(xié)同、資源協(xié)同、技術協(xié)同方面的功能。 施進發(fā) 、 李濟順 、 焦合軍 、 孫建輝 等人 通過對中小企業(yè)產品實際設計過程的特點分析 ,利用面向對象的產品設計理論 ,從網(wǎng)絡化制造的特點出發(fā) ,結合所承擔的多項航空科學基金和河南省科技攻關相關課題的研究 ,給出協(xié)同設計系統(tǒng)的體系結構、特點和總體技術結構 ,研究基于產品設計模型和企業(yè)間產品協(xié)作關系的 1 緒論 4 協(xié)同設計方案 . 討論所建立的原型系統(tǒng) . 目前 ,系統(tǒng)已進行了多家企業(yè)的示范應用 ,實現(xiàn)了企業(yè)間的協(xié)作和面向網(wǎng)絡的設計 ,在提高設計效率、降低開發(fā)成本、減少協(xié)作費等方面效果顯著 。 基于網(wǎng)格技術 ,研究、建立企業(yè)資源計劃實現(xiàn)模型 , 探討網(wǎng)格技術環(huán)境下的企業(yè)資源計劃的實現(xiàn)方法 . 并提出在網(wǎng)絡協(xié)同制造環(huán)境下企業(yè)資源計劃研究存在的不足和具有的意義 。近幾十年來，在傳統(tǒng)設計方法學的基礎上，人們提出了并行工程（ Concurrent Engineering， CE）、集成產品開發(fā)（ Integrated Product Development， IPD）、動態(tài)產品開發(fā)（ Dynamic Product Development， DPD）、協(xié)同產品開發(fā)（ Collaborative Product Development， CPD）等新的產品開發(fā)過程規(guī)劃方法，而不僅僅停留 在設計方法學的層次上。 Robert P Smith 等人在研究眾多過程模型的基礎上將其分為序列規(guī)劃模型、分解模型、隨機交貨期模型、設計反饋模型和并行模型五類。 過程優(yōu)化分析是對過程進行重組以實現(xiàn)過程的優(yōu)化。采用仿真 的方法可以考慮更多因素的影響，但是，仿真方法目前廣泛應用于生產過程建模與優(yōu)化，相對說來，對產品開發(fā)過程的仿真研究尚不多見。 Lokesh Gupta 和 Charles Petrie分別提出了基于約束的調度方法，主要解決在產品開發(fā)活動發(fā)生變化后如何調度的問題。 當前，在知識經濟和網(wǎng)絡經 濟時代的大背景下，工作流技術發(fā)生了深刻的變化，其作用已不再是簡單地在使用者之間傳遞任務與數(shù)據(jù)以實現(xiàn)商業(yè)流程自動化，而是能夠有效管理商業(yè)規(guī)則知識庫，在商業(yè)邏輯發(fā)生變化的時候不需要重寫應用過程，而且能夠聚合、裂變和優(yōu)化過程知識。將工作流技術運用到產品開發(fā)過程時必須解決如何增強工作流 的適應性的問題。 3) 大多數(shù)現(xiàn)有工作流應用系統(tǒng)只是作為設計一種協(xié)作工具，適用于小群體之間業(yè)務的工作流，在體系結構上存在缺陷，缺乏可伸縮性。大多數(shù)中小企業(yè)是大型企業(yè)的零部件供應商 ,在設計過程中都需要與供應鏈的上游主機廠發(fā)生連接 ,進行協(xié)同。整機企業(yè)利用網(wǎng)絡平臺與配套企業(yè)進行項目的異 地協(xié)同 ,技術溝通和資源共享 ,有效縮短開發(fā)周期 ,降低開發(fā)成本 ,提高產品的市場競爭力。 第二章結合一般企業(yè)間的實際協(xié)同業(yè)務流程建立了面向主機廠的協(xié)同設計業(yè)務建模。 第四章在已有的網(wǎng)絡化協(xié)同設計制造平臺上，模擬減速器的網(wǎng)絡化協(xié)同設計制造過程，從項目的創(chuàng)建、子任務的劃分、供應商的查找、動態(tài)聯(lián)盟的形成到任務的發(fā)放、數(shù)據(jù)的發(fā)放、任務的管理、任務的評審直至項目文檔的形成。本小節(jié)將以減速器為例，說明一般的協(xié)同過程是如何進行的。 主機廠短時間完成不了設計任務，所以決定將部分設計外包。輸出任務為軸系的設計說明書和三維模型，包括軸和軸上的鍵和齒輪的設計參數(shù)和三維模型。 協(xié)同項目創(chuàng)建后，先將軸的設計任務書發(fā)給零配件廠 B，并給其限定設計任務完成時間，零配件廠 B 完成軸的設計任務后，提交設計文檔給重慶減速器廠 A，重慶減速器廠 A 組織人員對零配件廠 B 的設計說明書審核，若有問題，打回重新設計，直至通過審核。 總體設計 重慶減速器廠 A 為國內比較知名的減速器供應商，在行業(yè)內有較好的聲譽。 （ 1）外形美觀，結構合理，性能可靠，工藝性好； （ 2）多有圖紙符合國家標準要求； （ 1）運輸帶工作拉力 F=4KN， ， 5KN （ 2）運輸帶工作速度 V=， ， （ 3） 輸送帶滾筒直徑 D=450mm， 450mm， 450mm 兩班制工 作，空載起動，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)（單向）運轉，工作環(huán)境多塵，中小批量生產，使用期限 10 年，年工作 300 天 。 三．確定電動機的轉速 初選電機的同步轉速為 1500r/min。參考以往的設計，如圖 所示。 ：安裝設計手冊上的命名規(guī)則 2 面向主機廠的 協(xié)同設計業(yè)務建模 13 如：鍵的命名：鍵 16 100GB109679 同樣為使最終設計的三維模型易于裝配，重慶減速器廠 A 要求各配件廠建模時采用統(tǒng)一的基準坐標，如圖 所示。 2 設計要求 （ 1）外形美觀，結構合理，性能可靠，工藝性好； （ 2）多有圖紙符合國家標準要求； 3 原始數(shù)據(jù) （ 1） 、各軸轉速 1 4 6 0 / m inomn n r?? ? 軸： 0 / 3 4 8 7 / m inn n r? ?? ?? 軸： 1/ 1 7 4 / m inn n i r?? ??? ??? 軸： 2/ 8 7 / m inn n i r??? ???? （ 2） 、各軸輸入功率 電動機軸： 0 11edP P KW?? 小輪軸： 0 11P P KW??小 大輪軸： 1 1 0 . 9 5 1 0 . 4 5P P KW KW?? ? ? ? ?大 小 V 帶 ? 軸： 10 .4 5P P KW?? ? ? ?大 剛 聯(lián) ?? 軸： 1 0 .4 5 0 .9 9 0 .9 8 1 0 .1 4P P KW KW???? ?? ? ? ? ? ?齒軸 承 ??? 軸： 1 0 .1 4 0 .9 9 0 .9 8 9 .8 4P P KW KW????? ??? ? ? ? ? ?齒軸 承 （ 3） 、各軸轉矩 電動機軸： 0119 5 5 0 9 5 5 0 7 1 . 9 51 4 6 0 / m i nededmP KWT T N mnr? ? ? ? ? ? ? 小輪軸： 0 71 .9 5T T N m? ? ?小 2 面向主機廠的 協(xié)同設計業(yè)務建模 15 大輪軸： 7 1 . 9 5 0 . 9 5 3 2 0 5 . 1T T i N m N m?? ? ? ? ? ? ? ? ?大 小 V 帶 帶 ? 軸： TT??大 ?? 軸： 1 2 0 5 . 1 0 . 9 9 0 . 9 8 2 . 8 5 5 7 . 1T T i N m N m???? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?齒軸 承 ??? 軸： 2 5 5 7 . 1 0 . 9 9 0 . 9 8 2 1 0 8 0 . 9T T i N m N m????? ??? ? ? ? ? ? ? ? ?齒軸 承 工作條件 兩班制工作，空載起動，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)（單向）運轉，工作環(huán)境多塵，中小批量生產，使用期限 10 年，年工作 300 天 。 任務完成時間 2020 年 5 月 15 號前必須提交所有的設計資料，包括設計說明書和零件的三維模型。 箱體尺寸的設計 表 名 稱 符 號 尺 寸 關 系 尺 寸(mm) 機座壁厚 ? 10 機蓋壁厚 1? （ ） ? ? 8 8 機座凸緣的厚度 b ? 15 機蓋凸緣的厚度 1b ? 12 2 面向主機廠的 協(xié)同設計業(yè)務建模 18 機座底凸緣厚度 2b ? 25 地腳螺釘?shù)闹睆? fd +12 20 軸承旁連接螺栓的直徑 1d fd 16 上下機體結合處聯(lián)結螺栓直徑 2d (~) fd 12 軸承端蓋的螺釘直徑 3d (~) fd 10 窺視孔蓋的螺釘直徑 4d (~) fd 8 螺釘至凸緣邊緣距離 2c 由螺釘直徑決定或由左上表查得 16 螺釘至外機壁距離 1c 同上 18 軸承旁凸臺半徑 1R 2c 16 凸臺高度 h 由結構確定以便于搬子操作為準 50 外機壁至軸承座端面之間距離 1t 12(5~10)cc?? 42 大齒輪齒頂圓與內機壁距離 1? ?? 12? 齒輪端面內機壁之間的距離 2? ?? 10 上下機體筋厚度 M1 M2 ?? ?? 20 軸承端蓋外直徑 D2 軸承孔直徑 +（ ） d 130， 130， 180 軸承旁連接螺栓距離 S 盡量靠近，以 Md3和 Md1螺栓孔互不干涉為準，并留有余地 雙級圓柱齒輪減速器中高速級齒輪的設計參數(shù) ① 內腔（長 695mm,寬 285mm,高 175mm） 內壁寬 度： 由軸的設計參數(shù)知兩軸承內端面之間的距離為 295mm，軸承內端面至箱體內壁距離為 5mm，故箱體內壁距離為 29555=285mm 取 285mm。輸 出軸與輸入軸距離為兩中心距之和 210+235=445mm。 圖 上箱體二維圖 2 面向主機廠的 協(xié)同設計業(yè)務建模 20 圖 下箱體的二維圖 圖 上 箱體的 solidworks 建模 2 面向主機廠的 協(xié)同設計業(yè)務建模 21 圖 下箱體的 solidworks 模型 圖 下箱體的系列化設計