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初探网格技术在SMT制造业中的发展与应用
摘要：网络化制造将成为趋势，网格技术的应用将得到重视。本文结合SMT制造业的特点，进述网格的概念。
关键词：网格，网络化制造；SMT
引言：随着网络化经济时代的来临，制造业正向着数字化、柔性化、智能化、集成化、敏捷化和网络化方向发展。制造技术也发展到了具有信息化特征的先进制造技术新阶段，形成了柔性制造、集成制造、敏捷制造、虚拟制造等各项先进制造技术，并向着以互联网为基础的网络化制造，动态联盟制造，全球化制造等主导方向发展。
所谓网络化制造，是指制造业企业利用网络技术，开展产品设计、制造、销售、采购和管理等一系列活动的总称。在网络化制造下，企业能够充分利用各种闲置的社会资源和其他企业的资源，实现制造资源的充分共享，最终缩短产品上市时间，提高产品质量和降低成本。社会和经济不断的发展，跨行业，跨地区及至跨国的制造企业和制造资源正在集结成一个庞大的复杂的制造网络。与此同时，网格技术以其能够实现资源共享，协同工作。动态建立虚拟组织，基于国际开放的技术标准等一系列特点而蓬勃发展起来。
网格被人们认为是未来20年内计算机技术的发展方向，是继万维网之后出现的一种新型网络计算机平台，目的是为用户提供一种全面共享包括网页的各种资源的基础设施。网格一词在20世纪90年代中期首次被用来描述用于科学和工程分布式计算的基础设施。和种基础设施把计算资源，数据存储设施，广域网络，仪器设备等连成有机的整体，方便用户使用这个基础设施中的任何资源。网格是一种新技术，目前正在发展中。
1、 网格的描述
《网格：一种未来计算基础设施蓝图》一书中把网格描述为：网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网，计算机，大型数据库，传感器，远程设备等融为一体， 为科技人员和普通老百姓提供更多的资源，功能和服务。互联网主要为人们提供电子邮件，网页浏览等通信功能，而网格则能提供更多更强的功能。它能让人们共享资源，存储资源和其他资源。
网格的基本特点：虚拟性、共享性、集成性和协商性。
网格由于其分布广，功能强，用户群数量巨大，其功能也就比较丰富。从不同的角度，可对网格有不同的分类。按网格的客体分类，可将网格分为资源网格，信息网格和知识网格三个从低到高有层次，分别对应于处理内容为资源，信息，知识层次的网格。如果把作为网格主体和网格用户作为分类的标准，可把网格用户按照应用领域的不同分成不同的类。应用网格有科学研究网格，地球系统网格，军事网格，游戏网格，教育网格，制造网格等。本文讨论的就是制造网格。
制造网格是网络技术在制造领域中的应用，它集成了产品生命周期内各个阶段相关设计制造资源，各种流程和知识等信息，是现代集制造系统发展的平台和支撑环境。它为最终实现网络虚拟环境上的资源共享和协同工作，实现面向产品全寿命周期集成了有效的解决思路。制造网格为企业实施先进制造技术提供了开放的，易维护的，可重构的应用开发与系统运行的集成支持服务平台。该平台以通用网络为基础，以各种制造资源为结点，以网格平台中间件为桥梁，以市场为机遇，由分布，民构的制造资源动态组成虚拟组织，实现资源共享，协同设计和协同制造，达到降低制造成本，提高资源利用率，加快产品上市时间的目的。
网格中，资源是其主要对象，网格的目的就是要管理好网格中的各种资源，为需要资源的用户提供通明一致的访问接口。资源管理需要解决的问题有：资源的描述，资源的命名，资源的发现和管理等。资源管理的另一个重要方面就是进行资源的抽象，把资源的具体细节参访问者隐藏起来，提供一个抽象的统一对象。
网格资源指所有能够通过网格远程使用的实体，包括计算机软件，计算机硬件，设备和仪器等。计算机软件资源包括系统软件，应用程序，数据等；计算机硬件资源包括处理器，存储器，硬盘以及其他计算机设施；设备和仪器包括通信介质，天文望远镜，显微镜，传感器等。除了这些物理资源外，在网格设备旁边工作的人员也是一种重要的资源，为了和其他资源加以区别，称为人类资源。人类资源包括人的知识，能力等多种因素，是网格上最具有伸缩性的资源。
网格资源的使用过程，包括资源注册，资源请求，资源发现，资源使用以及资源回收。
资源管理是网格资源使用中重要一环。资源管理的目的，首先为用户提供访问资源的简单接口，将实际使用资源的具体细节隐藏起来，用户看到的是一个经过抽象的资源。其次是协调的共享使用。既要支持多个请求者请求使用一个资源的需要，也要技术一个请求者请求使用多个资源的需要。最后，资源管理还要代替请求者去使用资源，并建立安全的网格资源使用机制。
2．SMT产品网络化制造技术的发展
一、SMT产品网络化基本特征
SMT组装系统在进行网络化制造模式的转变过程中，其相关的一些特性与网络化的关系，就是其网络化的基础特性，主要有如下几种：
1）生产设备数字化
SMT产品制造系统的有关核心设备基本是自动化设备，其中印刷工序、贴片工序、再流焊工序是SMT生产的核心工序，相对应的生产设备，均为数控设备。数失生产设备的作用，为网络信息交流提供了基础数字信息，是进行网络化制造的基础要素之一。
2）生产过程自动化
在采用数控设备的基础上，生产过程实现了自动化，针对不同产品，以BOM为基础，通过人机交互的方式，建立各个工序的数控加工程序，进行上料，焊膏印刷（上胶），贴片，再流焊，下料的生产过程自动化。由于生产数据的数字化和生产过程的自动化，为网络化制造的快速性和自动化提供了条件。
3）生产管理数字化
由于SMT生产制造的特殊性，加工对象为可进行表面贴装的电子元器件，其具有较好的规范性，可追溯性、可标志性等，因此，从生产管理的角度，在物料采购、生产过程监控、生产质量检测与控制、产品数据管理、异地设计异地制造、协同工作等多个方面都具有较好的优越性。为网络化制造的生产管理提供了有利的条件。
4）加工对象规范化
SMT生产系统的产品与一般制造不同，具有一定的特殊性。生产过程不是从毛呸到产品的加工过程，而是完成将分离元器件组装至PCB上的组装制造系统。因些，在整个生产过程中，不会有对电子元器件进行尺寸和物理性能方面的改变。同时，生产加工对象具有较好的规范性，有相对规范的外形尺寸标准、电器性能标准大等。为网络化制造中零件级数据的数字化提供较好的基础。
5）生产系统集成化
由于上述特性，SMT生产系统的计算机集成程度普遍较高，在系统或企业内部利用局域网的也比较普遍，这也为其实现进一步的网络化制造奠定了良好的基础。
二、SMT产品网络制造体系
基于SMT生产系统的网络化制造基础特性与组织模式思想，可以构建如下SMT产品网络制造体系。
[upload=jpg]UploadFile/2005-7/200572101815627.jpg[/upload]
该系统结构由市场客户、核心企业、合作伙伴、网络化制造平台和功能系统等共5个模块组成。
针对网格技术的特点，现对网络化制造平台进行讨论。
网络化制造平台包括了网络化制造支撑平台、信息中心、协调中心、技术中心等。
支撑平台为网络化制造的信息交流、数据交换、企业门户等提供物流基础，是网络化制造不可缺少的必备条件。
信息中心为网络化制造提供公共信息的存储、发布和查询，完成网络化制造合作伙伴的信息无缝传输与交互，为协同工作等提供技术条件。
协调中心是网络化制造的主要基础之一，在网络化的生产中，生产协调尤为重要，协调中心完成生产数据、生产过程、生产管理、生产计划等多方面的协调调度工作，使网络化制造得以流畅进行。企业门户是建立企业的门户网站，包括网络化联盟企业网站和各合作伙伴独立网站。网络化联盟企业网站对外发布企业信息，公布项目进展状况等。各独立网站负责企业信息发布外，还负责内部项目信息的交流与协同。
技术中心负责在项目进行过程中，对所出现的技术问题，进行技术会诊、研究和处理。
3．制造网格的应用
网格技术在制造业中的应用，可以为制造业提供一个公共的制造网格平台，可实现资源共享、协同设计和协同制造，达到降低制造成本、提高资源利用率、加快产品上市时间的目的。
制造网格的系统框架如下图：
[upload=jpg]UploadFile/2005-7/20057210199716.jpg[/upload]
从图中可以看出，整个制造网格分为四层：最底层为资源结点建设层，制造业的各种资源（如设备、仪器等）只要拥有自己的管理系统，就可以连如网格平台中，作为资源结点为各个用户提供服务；第二层是网格平台中间层，该层中既包括了通用网格各种功能，如作业提交、安全认证、权限授权和动态登录等，同时也加入了制造业自身需要的功能板块，如资源动态管理与调度、产品生命周期管理等；第三层是Internet网络层，在该层中开发制造业通用的应用标准和协议，为各资源结点和用户提供资源共享和协同工作的环境；第四层即最高层，是制造业应用层，制造业的各个领域只要通过相应的工具包连入Internet,即可获得各种服务。
4、结束语
本文重点介绍了网格技术的概念，从网格的特点，作用，目的，分类等，结合SMT制造业的网络化特性，探讨网格技术在网格化制造上的应用。
随着网络化制造的发展，网格技术必然将会引起人们的重视。国内个对网格的研究也投入大量的人力物力，国内的“织女星”网格也初见规模。但网格目前还处在“婴儿期”，其研究多数集中在计算网格，要发展成熟还有待时日。
参考文献：
[1]徐志伟，冯百明，李伟编著. 网格计算技术。北京 电子工业出版社。2001.5
[2]周德检，吴兆华，李春泉编著。SMT组装系统。北京。国防工业出版社。2004
[3]刘丽兰，俞涛，施战备，方明伦。自组织制造网格及其任务调度算法，计算机集成制造系统——CIMS.2003，06-0449-06
[4]饶运清，朱传军，张超勇，左革成，严治雄，支持网络化制造的车间资源集成与执行.统. 机集成制造系统----CIMS.2003 ,12-1120-06
[5]I.Foster and Kesselman .The Gird:Blueprint for a Future Computing Infrastructure .Morgan Kaufmann Publisher,1999
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