[doc]-网络化制造环境下数字化生产车间管理系统的研究_图文

网络化制造环境下数字化生产车间管理系统的研究_图文旺业蛐女坐单位代码题学号坚塑塑盟掣仑肥工学大警硕士学位论文论文题目网络化制造环境下数字化生产车间管理系统的研究学位类别兰璺硕垫械电于三堡金鑫学科专业（工程领域）作者姓名导师姓名完成时间朱华炳副教授年月网络化制造环境下数字化生产车间管理系统的研究摘要近年来的迅速发展，给传统制造业带来巨大变革，网络化制造就是在这种环境下产生的一种先进制造模式。它提供了制造型企业在环境下开展生产、经营和管理业务活动的技术手段和方法，这种制作模式有利于提高企业的工作效率，增强新产品的开发能力，缩短上市周期，扩大市场销售空间，从而提高企业的市场竞争能力。然而实现网络化制造的关键是如何实现对资源的正确选择、配置和共享，以实现降低生产成本、提高产品质量和增加客户满意度的目标，而要实现上述目标，就必须能清晰地把握各联盟企业的生产执行角色数字化生产车间。本文结合合肥工业大学校基金项目数控加工工程训练信息化技术研究和技术改造项目数控机床网络系统，提出了数字化生产车间管理系统。分析了数字化生产车间管理系统的关键性技术、分布式数字控制、信息化管理技术、全生命周期资源管理技术，使用和集成的方法对系统进行建模，在详细分析数字化生产车间工作流的基础上，构建了系统的功能模型、理论体系结构，并利用分形企业的原理对数字化生产车间组织模式进行改进。构建了基于结构的数字化生产车间管理系统软件实现体系结构，实现系统在广域网上的架构，满足了网络化制造跨地域、跨企业，协同工作的要求，并选择结构化生命周期开发方法和软件设计平台，设计了系统中的主要模块。关键词网络化制造，数字化生产车间，结构，黝，。，插图清单图网络化制造系统体系结构图网络结构框图图数据至信息的转换图制造资源组成建模策略图图企业完成任务流程图图数字化生产车间管理系统用例图图图产品加工用例图图产品加工顺序图、图人员的状态图图子网模型图人员子网图数字化生产车间运行逻辑图图数字化生产车间的数据流分析图数字化生产车间管理系统功能模型图两种产品开发方式比较图数字化生产车间管理系统的体系结构图分形企业目标递解图图产品生产分形的订单代理模型图数字化生产车间的分形组织结构图数字化生产车间管理系统软件实现体系结构图物资管理的用例视图。图车间资源公共数据库实现示意图图系统工作原理图图物资基本信息界面图设备基本信息界面图人员基本信息界面图图系统管理平台结构图文档管理界面图动态监视界面图零件设计界面图零件加工运行界面图数字化生产车间管理系统与其他系统信息交换示意图图基于中间文件集成模式图基于的集成模式图的封装调用集成模式表格清单表人员子网库所表表人员子网变迁表表设备基本信息表表物资基本信息表“表人员基本信息表“表与的比较独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金艇王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意学位论文作者签名鹰瓤明年钥编学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金魍王些盍堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。允许论文被查阅和借阅本人授权盒胆王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名屋凌期叶名月躬日学位论文作者毕业后去向工作单位通讯地址电话邮编，致谢首先，我衷心地感谢我的导师朱华炳副教授研究生期间，导师不仅在理论研究上耐心地给予指导，并为我提供了许多实践的机会，而且在生活上对我百般照顾，教会我许多做人做事的道理，可谓亦师亦父。导师治学严谨、工作认真踏实、知识渊博，待人和蔼可亲等诸多优秀的品质是我学习的楷模感谢机械与汽车工程学院的刘志峰教授、尹志强副教授、刘明周博士后、宋守许博士、王淑旺博士等人在我读研期间，在学习方面给予的帮助。感谢工业培训中心的宋树恢书记、胡友树副主任、焦福华、阚绪平、盛英泰、王造幸、孙家发、汪韶杰、吴炜、柳帆、孟军等老师在课题研究方面给予的支持和帮助。感谢余成益、周文广、阚震、王慧、崔洪坤、俞辉、霍颖、胡孔元、张国亮等同学在我的课题研究以及论文撰写过程中给予的无私帮助。感谢我的父母、姐姐和女朋友对我的大力支持和无私奉献，谨以此文献给他们最后感谢各位老师抽出宝贵的时间评审我的论文。金鑫年月日第一章前言世纪年代以来，经济全球化的趋势日益增加，信息技术的发展极为迅速，市场环境发生了根本性的变化。顾客驱动已成为市场的主要特征，市场竞争的要素涉及到产品质量、价格、服务、环境和市场响应速度。对传统制造行业来说，随着再生产活动中广泛地采用信息技术，使得以顾客订货和市场需求为轴心的生产活动已可以不受时间和地域的限制，竞争的高科技含量大大提高了。面对激烈竞争，传统制造行业就需要从管理、自动化控制技术和制造模式等方面加以改善。网络化制造是近年来随着发展而产生的一种先进制造模式，它提供了制造型企业在环境下开展生产、经营和管理业务活动具体的技术手段和方法。通过这些手段和方法，可以跨越地域限制，将原本分散的、孤立的企业纳入到国际竞争合作环境中。成为国际制造业供应链中重要的一环。通过研究分析发现，网络化制造的关键是如何在全球范围内实现对资源的正确选择、配置、评估，以期实现降低生产成本、提高产品质曩和增加客户满意度的目标，而要实现上述目标。就必须能对网络化环境中的各联盟企业的生产执行角色数字化生产车间有关制造资源以及生产过程信息和计划调度的执行等情况有一个清晰的把握【。数字化生产车间管理系统的提出就是为了解决这些问题。数字化生产车间管理系统是处于企业上层系统和底层控制系统之间的生产执行层，主要负责生产管理和调度执行。它通过控制包括物料、设备、人员和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供一种系统的、集成在统一平台上的服务，诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能，并加强与底层控制系统、供应链管理、财务和产品设计等其他系统的联系，完善信息交流。网络化制造网络化制造发展现状近几年国内外关于网络化制造的研究非常活跃。在网络化制造模式研究方面，华中理工大学杨叔子院士提出了“基于的网络化制造模式”和“分布式网络化制造系统（）”。香港理工大学李荣彬教授和同济大学张曙教授联合提出了“分散化网络制造系统”。重庆大学刘飞教授在第届国际计算机和工业工程大会上提出了“区域性网络化制造系统（）”。清华大学吴爱萍博士提出了“网络化敏捷制造模式”在网络化制造应用研究方面，美国公司年推出了产品协同商务的软件系统，旨为制造业提供通过和技术在任何地方设计产品和任何地方制造产品的解决方案。美国公司年月推出了名为协同产品管理解决方案。大学教授主持的中心则提供了一种网络化制造的实验平台，它将大量的系统如（）、（）等利用该实验平台进行集成，以获得高效的执行度和接近零停工期的产品。国内对网络化制造的应用研究也在）、（不断深入，如深圳市模具网络化制造系统以深圳市生产力促进中心为盟主，建立起了面向本地区和海外等地区模具客户的互联网信息门户网站。广东、重庆、香港、陕西四个地区正在联合研究开发粤渝港陕网络化制造系统，以实现区域间的网络化制造【。综上所述，网络化制造的研究正在全球迅速兴起，这必将对制造业的发展产生深远的影响。网络化制造的特征和定义从当前的研究成果看，网络化制造具有以下一些基本特征（）跨越局域网广域网边界网络化制造在、和的支持下，通过网络来组织和管理企业的生产经营过程，突破了地理空间上的差距给企业的生产经营和企业间协同造成的障碍。（）覆盖企业生产经营的全过程网络化制造技术可用来支持开展企业生产经营的所有活动，也可以覆盖产品全生命周期的各个环节。（）强调企业间的协作与社会范围内的资源共享通过企业间的协作和资源共享，网络化制造可以提高企业（企业群体）的产品创新能力和制造能力，实现产品设计制造的低成本和高速度，进而提高企业的竞争能力。（）有多种形态和功能系统结合不同企业具体情况和应用需求，网络化制造系统有许多种不同的形态和应用模式，在不同形态和模式下，可以构建形成具有不同功能的多种网络化制造应用系统。（）技术内容丰富网络化制造的研究与应用实施中涉及大量的组织、使能工具、平台、系统实施和运行管理技术，这些技术的研究和应用既可以深化网络化制造系统的应用，同时又可以促进先进制造和信息技术的理论、方法及工具系统的研究与发展。在分析了网络化制造的基本特征之后，我们给出网络化制造的定义和解释如下网络化制造是企业为应对知识经济和制造全球化的挑战而实施的以快速响应市场需求和提高企业（企业群体）竞争力为主要目标的一种先进制造模式。通过采用先进的网络技术、制造技术及其他相关技术，构建面向企业特定需求的基于网络的制造系统，并在系统的支持下，突破空间地域对企业生产经营范围和方式的约束，开展覆盖产品整个生命周期全部或部分环节的企业业务活动（如产品设计、制造、销售、采购、管理等），实现企业间的协同和各种社会资源的共享与集成，高速度、高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务。网络化制造系统体系结构图两络化制造系统体系结构网络化制造系统总体上可以分成企业动态联盟，网络化制造集成平台以及提供技术支持的高校和研究所三个部分。其中网络化制造集成平台是一个基于网络等先进信息技术的企业间协同支撑环境，它为实现大范围异构分布环境下的企业间协同提供基础协议、公共服务、功能模型管理、使能工具和系统管理等功能，并为企业间信息集成、过程集成和资源共享提供基于网络服务方式的透明的、一致的信息访问与应用操作手段，从而方便地实现不同企业间的人员、应用软件系统和制造资源的集成，形成具有特定功能的网络化制造系统。网络化制造集成平台又可以分成三层，自底向上分别是基础层、应用与使能工具层和网络化制造应用系统层。如图所示。网络化制造的关键技术共享是网络化制造的手段和目的。所共享的资源包括软件资源、设计资源、设备资源、智力资源、市场资源等。通过软件资源、设计资源、设备资源的共享来降低企业成本，通过智力资源共享，即跨企业、部门、专业的设计人员进行产品协同开发，以提升产品开发的创新能力和敏捷性；通过市场资源共享整合企业优势资源来充分挖掘市场资源。其关键技术主要包括以下方面（）企业动态联盟企业动态联盟方面的研究包括企业动态联盟标准，企业动态联盟建模，企业动态联盟运行，企业动态联盟中的信息管理和资源建模。企业动态联盟中资源的重用通过封装已有的系统实现，采用分布对象互操作和代理技术实现异构数据库访问（）协同设计协同设计是协同制造的基础。关于协同设计的研究可分为两类，即如何实现协同和协同设计中的冲突消解。目前关于实时协同的研究主要是在同构环境下基于共享工具异地协同，而且主要限于二维设计软件方面的实时协同研究，采用的技术路线主要是截获设计者的设计操作命令，将其实时反映在协同设计者的设计环境中。这种方法需要对系统熟悉程度很高，开发难度大协同设计中的冲突消解在协同设计方面，采用的冲突消解的主要方法是基于事例的推理和基于规则的推理，或者将二者结合。在冲突检测方面主要采用约束网络的方法、协商策略、支持动态任务分配的公告板机制等。（）资源共享关于资源共享方面的研究按照共享资源的类型可分为软件工具的共享，数据库资源的共享和制造资源的共享。在硬件资源共享方面的研究主要是考虑在虚拟企业中的硬件资源共享，这种方式的重点是资源建模和调度；在数据库资源共享方面主要采用和结合封装已有系统，使得数据库能够在网络环境下被用户使用；软件工具的资源共享涉及到软件工具的使用模式，有一些研究将已有系统通过封装，能够在环境中使用，但是这主要是基于自己开发的软件工具，针对商品化软件的研究并不多。数字化生产车间概述国内一些学者通过对制造执行系统的研究和实际项目的开发，提出了数字化生产车间的概念。年西北工业大学现代设计与集成制造重点实验室提出基于敏捷制造模式的数字化生产车间管理系统【】；年北京理工大学的宫琳博士也对数字化生产车间生产过程管理作了研究，并就此发表其博士论文。数字化生产车间以优化生产为目的，其主要特点如下（）分布性现代的生产组织形式已经跨部门，跨地域。因此数字化生产车间首先是一个分布式的系统，它允许各节点具有较强的自治能力，并支持节点之间的信息传输。（）动态性制造单元的组成随生产的需要动态地变化，数字化生产车间必须要动态性，满足柔性制造的要求。（）集成性在网络化制造环境下，产品的制造生产经常是跨部门、跨企业的，且联盟下的生产车间具有异构性，所以这就要求系统具有集成性。例如共享的信息源、硬件应用平台、操作系统和应用软件大多是异构的，要求系统能够集成各种应用资源。（）协调性由于数字化生产车间分布性和集成性的特点，要求任务调度、计划、控制在多个业务部门之间的协同决策，才有可能达到全局的优化管理，因此，数字化生产车间的信息集成和协同就显得尤为重要。数字化生产车间管理系统关键技术，技术是电子信息技术与现代设计、制造技术相结合的产物，是当代先进的生产力，被国际公认为本世纪年代十大重要技术成就之一。技术应用是推动企业进步、企业竞争力，实现两个转变的极为有效的途径之一。在我国，应用工程实施十多年来，已经走过了初创阶段和大面积普及阶段。的应用已经遍及个省（市）、多个示范单位，个重点应用单位，工程设计行业和机械行业普及率达到以上，有万家企业和设计院甩掉了图板。众多的企业通过技术的应用，焕发了新的活力，降低了成本，提高了效益，增强了市场竞争能力。技术发展日新月异，更新迅速。近十几年来，技术发展几经更新换代，由最初的只能用于二维绘图的、标注符号和尺寸的系统发展到现在的以专家系统及人工神经网络为基础的智能化集成系统。随着计算机网络的不断发展，技术正朝向集成化、网络化、智能化发展，以支持更广泛的生产协作。技术创新具体如下【（）面向设计过程，趋向成为人性化的易学易用的工具，融入各行业专家的知识，实现智能化，成为人们发挥创造性工作的得力助手。（）软件的模块化，产品的开发具有多样性和复杂性，不同的系统之间经常性地要进行电子数据文档的交换和传递，为此技术开发人员直在努力制定一种中性的数据转换，如标准。采用相同平台技术的系统更方便地实现了数据的交换和共享。（）支持更广泛的协作，的网络化是技术发展的重要方向。基于网络的技术日前还没有统一的定义，但可以肯定的是它是计算机辅助设计与制造、因特网及网络计算相集成的新兴技术，是一个重要而崭新的交叉学科，涉及实体造型、计算几何、数据库、分布计算和远程通信。随着网络化的发展，借助于互联网的跨地域、跨时空的沟通特性和近乎无限的接入能力，软件的团队协同能力可以直接利用互联网进行。对软件业，企业用户利用软件生成的数字化设计信息，可以通过企业网和互联网应用体系，直接作用于企业内外各相关部门的业务流程，甚至可以直接与客户的业务流程交互，这将根本性地提高数字化设计信息对企业价值链全程的增值贡献。图网络结构框图（）虚拟产品开发与企业问的协同设计传统的零部件级的已发展成面向企业、面向产品全过程以及可视化的体系，旨在为用户提供一个企业级的协同工作的虚拟产品开发环境。这种协同工作环境需要将各种并行工程技术，包括先进的建模，分析技术、分布式产品数据管理技术以及最新的技术和可视化能力集成在一起，形成一个一体化的虚拟产品开发环境（）。技术传统的网络（年）“（直接数控”其含义为此系统使一群数控机床与公用零件程序或加工程序存储器发生联系，一旦提出请求，它立即把数据分配给有关机床。年颁布的新的国际标准对定义为“（分布式数控）”，是指一台或多台计算机对多台数控机床实施分布式综合数字控制集成系统属于自动化制造系统的一种模式，是实现和计算机辅助生产管理系统（）集成的纽带，它强调信息的集成与信息流的自动化，并在物料流的控制与执行上大量介入人机交互。通过网络结构框图（如图所示），我们可以看到其主要功能有以下几点、代码、图纸文档管理。大大减少了手工编程、输入程序占用的时闯，工艺员可以把更多的精力放在提高程序质量上。、加工状态采集。通过采集程序加工开始与结束的时间，实现机床使用效率、零件加工工时、刀具使用寿命等信息的汇总分析，为数字化生产车间管理系统提供基础数据。、产品管理。以产品结构树的形式直接建立产品以及各个零件的文件。、机床加工状态的远程检测。为生产管理提供现场生产环境的实旅追踪。信息化管理技术所谓“信息化”是指用以电子信息技术为代表的高新技术对社会的各个方面进行改造、改组或者重新定向，从而使其达到一个新的、前所未有的，比工业化时期更高级的、更有组织的、更高效的人类文明水平。总体而论，信息化就是在国民经济各部门和社会活动各领域普遍采用现代信息技术，充分、有效地开发和利用各种信息资源，使社会各单位和全体公众都能在任何时间、任何地点，通过各种媒体（声音、数据、图像或影像）享用和相互传递所需要的任何信息，以提高各级政府宏观调控和决策能力，提高各单位和个人的工作效率，促进社会生产力和现代化的发展，提高人民文化教育与生活质量，增强综合国力和国际竞争力。图数据至信息的转换在网络化制造环境下，企业通过信息化管理技术，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，并以最快的速度把信息传递到制造执行层。制造执行层也通过信息化管理技术，快速合理地分配制造资源，组织产品设计和制造，最终缩短产品上市时间，提高产品质量和降低成本。有力地提高了企业市场响应度和顾客响应度。全生命周期资源管理技术图制造资源组成制造资源包括物料资源、设备资源、工装资源和技术文档等。全生命周期资源管理是指在企业业务活动过程中对其物料资源、设备资源、工装资源和技术文档等进行全生命周期的管理，其中物料资源包括成品、原材料以及在制品等，设备资源包括动力设备、工程机械及机械设备等，工装资源包括模具资源、夹具资源、量具资源以及刀具资源等，技术文档包括加工工艺、代码等。其详细信息如图所示课题的研究意义和主要研究内容课题的研究意义本课题来源于合肥工业大学校基金项目数控加工工程训练信息化技术研究和技术改造项目数控机床网络系统。我国中小型企业为了适应市场发展的需要，进行了大规模的技术引进和改造，花费大量资金引进了系统和许多数控机床、加工中心、生产线等，可是效果却不理想。在信息经济时代企业为了提高资源的利用率，提高企业快速响应市场能力，增加顾客的满意度，就要在引入先进技术的同时，改革生产组织和管理方式。网络化制造是一种新型的先进制造模式，是企业为应对知识经济和制造全球化的挑战而实施的以快速响应市场需求和提高企业（企业群体）竞争力为主要目标的一种先进制造模式。通过采用先进的网络技术、制造技术及其他相关技术，构建面向企业特定需求的基于网络的制造系统，并在系统的支持下，突破空间地域对企业生产经营范围和方式的约束，开展覆盖产品整个生命周期全部或部分环节的企业业务活动（如产品设计、制造、销售、采购、管理等），提供企业的工作效率，增强新产品的开发能力，缩短上市周期。实现企业问的协同和各种社会资源的共享与集成，高速度、高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务。本课题结合网络化制造的需求，通过对数字化生产车间管理系统的架构和数字化生产车间组织模式的改进，完成对数字化生产车间的信息化管理，在生产过程中实时传递生产的各类数据，实现与车间计划层的实时信息交互，提高企业的快速反应能力，也为企业进一步实施网络化制造、建立网络企业联盟打下基础。课题的研究主要内容本文通过分析网络化制造的发展现状、主要特征和网络化制造系统的体系结构，进而对数字化生产车间管理系统的模型构建、体系结构，车间组织模式，以及软件实现体系进行研究分析。本文主要研究内容包括（）离散事件建模主要的建模技术研究对离散事件的主要建模技术进行研究，分析各自的特点，在这些研究的基础上，找出合适的建模方法对数字化生产车间管理系统进行建模。（）数字化生产车间管理系统理论体系研究在分析现有生产管理系统存在的问题基础上，提出数字化生产车间管理系统，构建数字化生产车间管理系统的功能模型和理论体系结构，并改进数字化生产车间组织模式。（）数字化生产车间软件实现体系研究在对数字化生产车间管理系统理论体系研究的基础上，分析现行的软件实现方法和技术，依据可重用、可重构、可扩充的设计准则，研究分析数字化生产车间的软件实现体系结构。（）数字化生产车间管理系统主要功能模块的设计和开发在提出数字化生产车间管理系统软件实现体系结构的基础上，研究数字化生产车间主要功能模块的设计和集成。其中包括、车间资源管理模块；、车间现场管理模块；、产品管理功能模块。第二章数字化生产车间管理系统建模技术研究常用建模方法生产管理系统是一种典型的离散事件系统，目前针对离散事件系统建模的方法有以下几种、实体流程图法和活动周期图法实体流程图法是一种采用计算机程序流程图的原理和图示符号建立的表示所研究系统中临时实体的产生和在系统中活动，接收永久实体“服务”以及消亡等过程的流程图。建立实体流程图要求对所研究的工作过程有深刻的认识和理解，特别是对事件、状态及其变化、活动和队列等概念有很好的掌握，并能将其灵活运用于建模的全过程。值得注意的是，实体流程图是以临时实体在系统中的流动过程为主线建立的模型，永久实体浓缩于表示状态和事件的图示符号之中，要将队列看作一种特殊的实体，以临时实体的流动为主线，最后要给出模型的取值、参数量的计算方法、属性描述变量的取值方法、排队规则和服务规则。除此之外，没有什么特别的理论与技巧可言。实体流程图可以表示事件、状态变化与实体之阃相互作业的逻辑关系，对离散事件系统的描述比较全面，且与计算机程序流程图相近而易被人们所接受。实体流程图法中实体的行为在有限的几种模型之间周而复始地变化，表现出特定的生命周期形式。活动周期图正是基于这种思想逐步发展起来的离散事件系统的一种建模方法。活动周期图法将实体的状态分为激活（，用方框表示）和寂静（，用圆圈表示）两种，状态之间用箭头线。该建模方法首先分析系统的实体及其属性，然后按照交替原则和闭合原则建立每个实体（不含队列）的活动周期图，再将各个实体活动周期图连成系统活动周期图，并标明活动发生的约束条件和占用资源的数量，最后给出模型参数的取值、参数量的计算方法、属性描述变量的取值方法、排队规则和服务规则。活动周期图将系统的状态变化以“个体”状态变化的集合方式表示出来，可以较好地表示系统中众多实体的并发活动及其协同，便于协同分析与理解，但该方法只适合描述稳态的系统引、排队网络排队网络方法是在经典排队论的基础上发展起来的，是由若干个服务中心按一定的网络结构所组成的一个系统。排队论研究的内容主要有三个方面系统的性态；系统的优化问题；统计推断，根据资料合理建立模型其目的是正确设计和有效运行各个服务系统，使之发挥最佳效益。制造过程中存在大量的排队现象，机床一工件系统可视为由服务台一顾客组成的排队系统。排队网络是较早用于柔性制造系统建模的方法，人们根据各种假设，建立了多种柔性制造系统排队网络模型。根据排队网络的特点，排队网络理论可以用来对运行状态进行初步评估和筛选，例如，在设计规划过程，对各种方案进行预选。排队网络应用于制造系统有较多的研究。例如，在文献中将排队网络模型应用于半导体晶片生产系统的分析和设计。排队论所研究的生产系统的网络特性主要针对几类典型的理想化情形【，它用于生产系统必须附加一些条件。、基于多的建模技术多系统是指由多个组成的系统，用来解决单个不能解决的复杂问题，是分布式人工智能的一个重要研究领域。用多系统进行分布式问题求解，各彼此要能够通信和协作，通信是协作的基础。技术被认为是进行分布式工业系统建模的重要技术之一，运用技术进行制造规划、调度、控制等问题的研究，其常见的做法是用来表示制造中的各种物理资源和逻辑资源，如机床、物料运输设备、人员、订单等，并根据制造系统的组织形式，通过网络和通信协议将这些单元连接成一个多制造系统，然后采用多系统理论和方法对该制造系统中的协作、协商、调度、控制、冲突消解、智能显现等行为进行研究。近年来许多学者多建模技术的应用进行了研究，例如，朱剑英在文献【】中对多系统在制造系统中的应用进行了阐述，并指出了基于的制造系统研究的主要内容和关键问题多制造系统的运行模式和性能评价方法；基于制造系统的自学习、自组织、自维护和自适应；传统制造控制、规划、调度等算法在多制造系统中的实现。在文献【】中研究了可重构制造系统的多模型。、网以及扩展网网是一种重要的建模方法，它是由德国于年在他的博士论文中提出的，至今许多大学和科研机构仍在研究网理论，许多系统设计者试图用网或经过改进的网来建模，并满足他们专业领域的需要，例如，赋时网（，），着色网（，），赋时着色网（），统计网（，）等。在网模型的基础上，其分析技术的研究也取得了很大进展，有代表性的技术包括代数分析技术、图分析技术、归纳分析技术等。网很适合对异步并发系统进行建模与分析。经过许多学者研究证明网应用于制造系统的建模是可行的。作为生产系统的建模工具，网在以下方面具有显著优点（）形式化的语义，以网形式说明制造系统具有严格的数学基础；（）图形工具，简洁直观；（）描述能力强（）性能分析与验证能力，能实现定性和定量的系统分析；、（）方法是一套对复杂系统进行建模、分析和设计的系统化的方法。年代初以来，、和的建模方法已经在国外得到广泛的应用。美国（）公司选择正在逐渐形成一套从各个方面分析设计复杂系统的方法家族。应用于业务流程的描述，是自顶向下的技术中最成熟的技术之一。它的基本思想是结构化的方法，来源于（）方法。它具有以下一些基本特色，这些基本特色形成一种思维规则，适用于从计划到设计阶段的各个工作”。（）全面描述系统，通过建立模型来理解一个系统。（）目的与观点明确。满足所有的需求是不切实际的，所以建模时的目的和观点必须明确。（）区别“什么”和“如何”，即区别功能和实现之间的差别。（）自顶向下分解。用严格的自顶向下逐层分解的方法来构建模型，使其主要的功能在顶层说明，然后分解得到有明确范围的细节表示。每个模型在内部是完全一致的。（）严格的人员关系、评审手续及文档管理方法其中主要用于建立系统的功能模型，即主要描述被建模系统的功能、活动或过程。使用建立功能模型的目的是（）为了标识、记录和交流企业的主要活动（）为了理解活动间是如何相关的；（）为了分析确定增值（增值活动指需进一步分析的对象）和非增值活动（非增值活动指删除的对象）；（）为了分析确定需要改进的活动。、对象技术和网自底向上、自顶向下的思想不同。对象技术是从中间入手，从现实世界模型开始，向上描述到企业，向下则细化到系统的程序设计。选择使用的对象技术主要有对象建模技术（）、面向对象软件工程（）、责任驱动设计）和方法。以技术为例，它的建模过程覆盖应用开发的分析、设计和实现三个阶段”】。（）分析，建立可以理解的现实世界模型。（）设计，确立子系统、分配资源和确定对象的细节。（）实现，目标环境的实现。、与可视化建模（）是由世界著名的面向对象技术专家、和发起，在方法、方法和方法的基础上，汲取其他面向对象方法的优点，广泛征求意见，几经修改而成的。目前得到了诸多大公司的支持，如、等，已成为面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语割”。（）统一建模语言，是一种面向对象的建模语言，它的主要作用是帮助用户对软件系统进行面向对象的描述和建模（建模是通过将用户的业务需求映射为代码，保证代码满足这些需求，并能方便地回溯需求的过程），它可以描述这个软件开发过程从需求分析直到实现和测试的全过程。是一个实用的建模标准，建模者不用针对不同的开发环境、编程语言和应用修改符号，就可以创建图。语言提供了非常丰富的描述手段，包括用例图、类图、对象图、组件图、部署图、序列图、协作图、状态图、活动图等，分别从静态结构和动态行为两个角度来对系统进行全面的描述。是一个完整的建模语言，支持系统开发的不同阶段在需求描述阶段，可以用用例来捕获用户需求。通过用例建模，描述对系统感兴趣的外部角色及其对系统（用例）的功能要求。在系统分析阶段主要关心问题域中的主要概念（如类和对象等）和机制，需要识别这些类以及它们相互间的关系，并用类图来描述。为实现用例，类之间需要协作，这可以用动态模型来描述。在系统设计阶段，使用（类图、对象图、活动图、状态图、序列图、协作图、组件图、部署图），定义软件系统的技术细节。在系统实现（构造）阶段，其任务是用面向对象编程语言将来自设计阶段的类转换成实际的代码。在系统测试阶段，模型还可作为测试阶段的依据如单元测试使用类图和类规格说明；集成测试使用组件图和协作图；系统测试用例图来验证系统的行为；验收测试由用户进行，以验证系统测试的结果是否满足在分析阶段确定的需求自从年代中期对象管理组织发布统一建模语言（）以来，伴随着面向对象技术的发展，可视化建模技术受到越来越多开发人员的追捧。并且从原先的软件设计领域逐渐扩展到业务流程重构等新领域，使用人员也从专业软件人员扩展到非专业的业务人员，可视化建模技术已经成为一种成熟标准的软件开发技术规范”。在可视化建模的过程中，我们应用的是面向对象的方法。与传统的分析设计方法（结构化设计、面向过程的设计等）相比，对象模型是一种对于现实世界最为直接的映射，当需要解决的问题发生变化时（如业务需求发生变化），对象模型作适当的改动就可以迅速地适应这一变化。可视化建模技术利用这一统一的符号语言，可以把对象模型准确地表达出来，便于开发人员之间的沟通。基于和网的数字化生产车间管理系统建模建模原则模型是实际对象和系统的抽象及简化表示，抽取了研究对象的本质特征，忽略或简化了次要因素后的对象表示法。为了建立一个复杂系统的系统模型，应遵循以下原则（）准确性所建模型能正确反映实际对象，满足实际需要。（）完整性；是指系统模型不仅能够反映对象系统的静态特性，同时还要能描述系统的动态特性。（）一致性要求所建模型能够保证从分析阶段到设计阶段的平稳过渡，使设计的系统与目标一致。（）实用性要求系统模型能帮助分析人员容易地描述系统的特征、信息流的运行状况以及各部分的接口定义和关系。（）开放性要求模型的结构是开放的、可变的、容易更新的，以减少不断返工带来的损失。以上几条原则既是建立系统模型的原则，又可用于衡量系统模型的优劣。建模策略在上述的建模方法中，、网、排队网格等方法都是对系统的某一个方面进行建模，而如何将这些建模方法集成起来，相互取长补短，建立全面的系统模型成为近年来建模方法学研究的热点。和等人将、和技术集成，对制造系统的信息模型进行建模，清华大学的勾红梅【等人，将和技术集成起来对虚拟企业进行建模研究，并设计了旨在实现该集成建模方法的系统平台，南京理工大学的曹春平等人将和技术集成起来对进行建模。由于具有面向对象调度的封装和继承等特点，因此，有利于实现系统的模块化和模型重用。然而的一个不足之处便是缺乏有效、严密的分析工具与方法，同时也难以在模型实现之前进行仿真，难于进行有效地模型修正和改进。网模型的性能特性如可达性、活性、死锁、有界性、安全性等有明显的工程意义，除随机因素外，应用方面具有对处理时间层次和复杂结构等工程问题的可扩展性，网在生产管理系统建模中有着更广泛的应用，但是单独使用网对系统建模往往导致系统模型过于庞大，难以维护。针对上述方法的优点和不足，本文将这两种方法集成起来，对数字化生产车间管理系统进行建模，建模的策略图如下；修正图建模策略图建模实例分析业务流程描述和需求分析假设某企业下设个分厂，分厂分布在不同的地理位置上，设计部门在企业总部，分厂负责生产加工任务。假设企业现在接到一种新产品的订单，完成该订单的流程如图所示；不合格图企业完成任务流程图飘叶一哪管怖吴；）口俨一憎一毗咖吴吴一吴安全管理吴一吴帆图数字化生产车间管理系统用例图的用例图是描述系统功能需求的有力工具，根据上述假设条件，我们可以列出数字化生产车间管理系统的主要活动者为系统、物流、资源、调度、人员、零件和管理其中资源包括设备、物资和人员等，管理包括物流管理、产品管理和安全管理等。图为本系统的用例图。淄乏迂黟磊剥图产品加工用例图一由图可知，系统共有个主要的用例接受上级计划、产品试加工、产品检测、车间调度、资源分配、产品加工、产品运输和存储。由于论文篇幅有限，下面仅对产品加工为例按图所示的建模策略对其建模。产品加工用例图如所示”丁“下选计划任葬拉送单请柬讽度获取设状志一埘一坠艘零件加工顺序衰节建立通信连接物资“一。所需物瓷度一生产控制采集照器一错误警报开始加矗控噩在镕零件加状志【）一订单完成报告一零件完成报划完成报告一加销毁霉件弘镕退垫一图产品加工顺序图模型描述与设计、静态模型描述静态模型描述系统的对象属性、操作以及对象之间的相互关系。利用的类图建立模型，具有层次分明、可重构和可扩充等特点，一方面可以清楚地描述系统对象之间的关系，另一方面易于实现模块化和模型重用，方便计算机程序设计、动态模型描述动态模型描述对象之间如何交互，如何完成系统的行为。的顺序图，按时间顺序描述系统对象内部及其对象之间的消息传递与处理。顺序图分为实例层和说明层个层次，本文从实例层的角度对数字化生产车间管理系统进行描述，同样以产品加工为例，如图所示。图人员的状态图在给出产品加工过程的顺序图之后，根据产品加工的用例图。将其中的功能活动映射为状态图中的活动态，同时根据顺序图中交互过程所发生的消息事件，绘制人员的状态图，如图所示。建模在模型分析与仿真阶段，根据用例图和状态图来绘制人员的网模型，以及根据顺序图中对象之间的关系把人员的网模型扩充为数字化生产车间管理系统