（管理科学与工程专业论文）基于cscw的区域性网络化制造平台关键技术研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 区域性网络化制造作为先进的制造模式，是制造理念、管理理念及区域性产业经 济发展的完美结合。它为网络化制造和协同制造商务的深入开展提供了理想的途径。 作为其重要支撑技术之一的区域性网络化制造服务平台的研究开发，则是当前相关 研究与应用领域的熟点和重点。 本文在研究分析国内外制造领域相关研究应用现状的基础上，研究了区域性网络 化制造的相关理论基础及技术关键，重点探讨了与其相关的计算机支持的协同工作 ( c s c w ) 技术。在此基础上，针对广西地区信息化建设的现状和该地区中小企业实 施网络化制造的具体需求，详细规划了广西地区网络化制造服务系统的组织目标和 信息体系，并就系统的核心一网络化制造服务平台的功能体系和软件体系进行了设 计。 在上述总体规划设计的基础上，针对网络化制造中协作交互的需求，综合利用 c s c w 和j a v a 技术的优势，提出了基于j a v a 的协作支持系统( j o c o w ) 。在系统总 体架构设计的基础上，深入研究了其中的并发控制、协作感知和浏览器本地资源访 i ；1 等关键技术。按照面向对象的软件工程思想，对j o c o w 的模型、流程和应用层协 议进行设计，并借鉴s t r u t s 设计模式，部分实现了该系统。 最后，针对广西机械工业研究所远程快速成型加工服务的具体应用需求，对基于 j o c o w 的远程快速成型系统的业务流程、支持环境和运行模式进行了规划设计，初 步实现了j o c o w 系统对于该项业务活动的技术支持。 关键词：区域性网络化制造c s c w 网络化制造平台企业信息化 i 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t r e g i o n a ln e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ( r n m ) a s a na d v a n c e dm a n u f a c t u r i n g p a r a d i g m i s aw o n d e r f u lc o m b i n a t i o no fm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g ya n dm a n a g e m e n tt h e o r y i ts e r v e s p e r f e c t l yd e v e l o p m e n to fr e g i o n a li n d u s t r i a le c o n o m y ，a n dp a v e sa ni d e a la v e n u et ot h e p r o m o t i o n o fn e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g a n dc o l l a b o r a t i v e m a n u f a c t u r i n g c o m n l e r e e r e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n t o fa p l a t f o r m f o r s u p p o r t i n g t h i sa d v a n c em o d eo f m a n u f a c t u r i n g h a st h e r e f o r eb e e naf o c u si nt h er e l e v a n tf i e l d so f r e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o n b a s e do ns o m er e s e a r c ho nt h es t a t u si nq u oo ft h er e l e v a n tf i e l d sa th o m ea n da b r o a d s o m eb a s i cp r i n c i p l e sa n dk e yt e c h n o l o g i e sa r ei n v e s t i g a t e di nt h i st h e s i sa b o u tr n m f o c u sh a sb e e np u ti n 也i so nt h er e l e v a n ta p p l i c a t i o no f 血et e c h n i q u eo fc s c w w i t h t h e s e s t u d i e s 。a n dr e s p e c t i n g t h e p r e s e n t s i t u a t i o no ft h a ta r e ai n e n t e r p r i s e i n f o r m a t i o n a l i z a t i o na sw e l la s s p e c i f i c n e e d sa r i s e ni nt h e p r a c t i c e o fn e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n ga m o n gs m e st h e r e a d e t a i l e d p l a n n i n g h a sb e e nc o n d u c t e do nt h e o r g a n i z a t i o n a lo b j e c t i v e sa n di n f o r m a t i o n a ls t r u c t u r eo f t h eg u a n g x i r e g i o n a ln e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n gs e r v i c es y s t e m t h ed e s i g n o ft h ef u n c t i o nf r a m e w o r ka n ds o f t w a r e a r e h i t e c t u r ef o rt h en e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gp l a t f o r ma sc o r eo ft h eg r n m sh a sb e e n g i v e n f o l l o w i n g t h ea b o v ef r a m e w o r kd e s i g na n dp l a n n i n g ，a n da i m i n ga tt h er e q u i r e m e n t s o fc o l l a b o r a t i v ei n t e r a c t i o n si nn e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g t h e j a v a - b a s e do n l i n e c o l l a b o r a t i v ew o r k i n g s y s t e m i sp r o p o s e d ，w h i c hm a k e su s eo f t h e c o m p o u n da d v a n t a g e s i n h e r e n ti nt h et e c h n i q u e so fj a v aa n dc s c w ：i na d d i t i o nt ot h i sa r e h i t e c t u r a l d e s i g n s o m e i n - d e p t hi n v e s t i g a t i o n sh a v eb e e nm a d e o ns o m ek e yc o m p o n e n t so fj o c o w ：s u c h 踞t h e c o n c u r r e n c yc o n t r 0 1 e o l l a b o r a t i o na w a r e n e s sa n db r o w s e r - b a s e da c c e s s i n gt ol o c a l r e s o u r c e i nt h el i g h to f o o s e ( o r i e n t e do b j e c ts o f t w a r ee n g i n e e r i n g ) ，t h es y s t e mm o d e l ， w o r kf l o wa n dt h ep r o t o c o lo nt h ea p p l i c a t i o ni a y e rh a v eb e e nd e s i g n e df o ri t a n du s i n g f o rr e f e r e n c et h es t r u t sm o d e l ，p a r t i a li m p l e m e n t a t i o no f t h e s y s t e mh a sb e e nr e a l i z e d f i n a l l y , i nt h ea p p l i c a t i o no ft h ea b o v er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tr e s u l t si n t ot h e r e m o t eo p e r a t i o no fr p m ( r a p i d p r o t o t y p em a n u f a c t u r i n g ) i nt h eg u a n g x ii n s t i t u t eo f m e c h a n i c a li n d u s t r y , a n a l y s i sa n dp l a n n i n gh a sb e e nm a d eo nt h eb u s i n e s s p r o c e s s ， s u p p o r t i n g e n v i r o n m e n ta n do p e r a t i o nm o d eo ft h e j o c o w - s u p p o r t e dr e m o t er p m s y s t e m p r e l i m i n a r yi m p l e m e n t a t i o n h a st h e r e f o r eb e e nr e a l i z e dw i t hj o c o wa s a t e c h n o l o g i c a ls u p p o r t i nt h ec a r r y i n go u to f t h i sn e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n ga c t i v i t y k e y w o r d s ：r e g i o n a ln e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g c s c w n e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g p l a t f o r m e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n a l i z a t i o n i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对 本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：再富 日期：弦v 年v 月巧日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论 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和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密囹。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：侍，孽 日期：加毕年v 月谢日 指导教师签名：夕孝钇肄 日期：) f 吖年v 月谢日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 引言 1 绪论 随着经济的全球化和社会生产与生活领域的信息化，世界制造业正在进行着一场 深刻的战略性变革【。企业面临的不再是由生产拉动需求，而是需求拉动生产的市场。 对产品质量的高要求、品种的多样化以及产品交货期缩短的期望，给制造企业提出 了巨大的挑战。柔性化、快捷化、智能化和信息化不仅是2 1 世纪初机械铝4 造业的发 展趋势，也是信息时代对制造业的要求。 i n t e m e t 的出现是信息时代的一个标志，作为信息共享和传输的主要载体，它为 基于网络的先进制造技术提供了可能。敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) 怛】、虚拟企业 f 咖a le n t e r p r i s e ) 3 1 、扩展型企q l ，( e x t e n d e de n t e r p r i s e ) e 4 l 和网络化制造( n e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g ) t 5 】等新型的制造组织形式，被陆续提出并加以研究实施。而区域性网 络制造和协同制造商务的提出，更是网络技术、制造技术和管理理念进行结合的升 华。 无论是网络化制造，还是协同制造商务，其成功的关键在于企业之间有效的信息 交互和资源共享。先进的网络技术和信息传输手段为解决企业的“信息孤岛”问题， 提供了有效的途径。由此，随着世界三大汽车公司搭建的电子交易集市c o v i s i m 的产生，出现了众多的网上信息服务、交易和协作平台。许多在供应链上占有主导 地位的企业集团，凭借其雄厚的经济实力和良好的基础设施，组建了行业性服务平 台，吸引并促使包括原始设备供应商、加工企业、中间商、分销商等在内的中下游 企业的加入。从而加快了信息在供应链上的传递，增强了协作能力，最终降低了各 企业的成本，实现了企业之间既竞争又合作的双赢。 但是搭建一个综合性企业服务平台，或者仅仅建设企业自身的门户网站，对中小 企业来说，都是一笔不小的开支，尤其对于我国的制造企业来说，更是如此。为此， 我国许多地区开始推行区域性信息化工程，并已经开始着手建立区域性制造服务平 台，目的在于通过政府的撮合，依靠企业的资助，有效整合企业的闲散资源设备， 充分利用高校和研究院所的技术力量，提高区域内中小企业甚至大型企业的国际竞 争能力。而提高国际竞争力正是我国制造业所需要解决的当务之急。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 课题背景 1 2 i 国际制造环境 2 l 世纪的世界制造业正在进行着一场深刻的战略性重组，美国、欧洲和日本等 制造业发达国家在努力保持本国高新技术垄断地位的同时，正以降低生产成本利提 高市场竞争力为最终目标1 6 j 。新一轮制造业资源的优化配置正在全球范围内展开。 制造业已不再局限于先进的制造加工技术，而是集机械、电予、光学、信息科学、 计算机科学、材料科学、激光学、管理学等最新成就为一体的新兴技术【7 l 。原有的传 统制造理念已不能适应个性化需求日夜增加的竞争市场，现代制造必须有效结合先 进的计算机软硬件技术、网络技术及相关的先进管理理念，才能谋求长足的发展。 随着经济的全球化，制造业也开始步入全球的一体化。从采购、设计到制造加工， 再到销售，不再局限于某个企业、某个集团或者是某个国家。地域上的分散性，给 企业的经营和管理带来诸多的不便，随之而来的是制造成本的增加。因此，如何有 效地进行全球性的供应链管理，如何借助信息技术和现代物流技术的普遍运用，有 效地组织管理分散在各地的制造资源实体，是当代制造企业所必须解决的问题。 在此形势下，“虚拟制造组织”( v m o ) 【8 】概念的提出，是对传统制造组织形式 的全新变革。与此概念密切相关的是虚拟组织( v o ) 的概念，它借助有效的网络设施 和计算机信息技术支持，通过对于信息技术特别是各种计算机辅助协作技术( c s c w ) 的运用，建立以计算机通信网络为基础的虚拟组织网络。在此基础上所建立的虚拟 制造组织，可以允许根据各类客户的需求，动态选择组建基于项目的制造联盟。借 此，企业可以充分发挥自身的优势力u 量，利用合作伙伴的资源和技术，快速高效地 响应市场。网络化制造、虚拟企业以及企业动态联盟等新型生产组织形式，均可能 是虚拟制造组织中成员企业的具体活动形式。 与上述新型制造组织形式密切相关的协同制造商务可以说是电子商务和分布式 协同制造等技术在制造业中逐步应用的必然产物。它在综合运用现代制造技术与管 理思想的基础上，借助现代通信、物流和计算机辅助协作等技术手段，根据市场环 境的变化，通过跨地区甚至跨国界的多家企业在市场营销、产品设计与7 l ：发管理、 生产制造、物流配送及售后服务等各个环节上的优势互补和协同运作，改进产品与 服务质量、降低生产成本、缩短产品投放市场时间，从而实现共同把握市场机遇【9 】。 可以看到，协同制造商务的成功与否取决于“敏捷”和“协作”：敏捷的产品推 出和信息充分共享的企业协作。而造就上述两大成功因素的关键，需要先进的思想 2 华中科技大学硕士学位论文 和理念：并行工程，成组技术，鲁棒性设计，快速原型技术，虚拟制造，分散网络 化制造等均可为其所用。在具备先进思想和理念的基础上，协同制造商务的成功更 需要有先进的信息支撑技术：如从早期的c a d c a m c a p p ，c a e p d m 及计算机集成 制造( c i m ) t 0 1 ，到基于i n t e m e t i n t r a n e t 的s c m 、e r p 、c r m 系统等等：也包括从 企业数据集成( e d i ) ，到企业过程集成( e p i ) ，再到企业应用集成( e a i ) ；以及制 造业应用软件从原有的单机版运行模式到网络化模式，从c s 计算模式逐步发展到 b s 瘦客户端计算模式；甚至包括从基于c o r b a 、d c o m 和r m i 等分布式计算模 式的紧耦合企业应用集成，到基于w e bs e r v i c e s t l l 】技术的松散耦合的集成模式转变。 以及从企业应用软件产品的提供到基于a s p 的软件应用服务的提供。 1 2 。2 国内制造环境 经济的全球化导致并加剧了制造业竞争的全球化。在中国加入w t o 后，中国的 制造企业正面临市场的全面开放。现实的差距和压力迫使政府、企业和社会各界积 极从根本上需求改革和发展制造业尤其是传统制造业的根本出路。用信息技术改造 和提升传统制造业，以信息化带动工业化【l ”，建设新型的制造工业，已成为全社会 的共识。在此背景下，2 0 0 2 年，国家科技部启动了国家制造业信息化工程，带动了 全社会的广泛参与，产生了良好的势头和广泛的影响。 在过去的一年里，我国的信息化建设高潮迭起，电子政务和制造业信息化成为 两大亮点。在制造业信息化领域，各级政府机构采取实际措施，为推进制造业信息 化工程营造了良好的环境；钢铁、汽车、石化等行业的龙头企业，纷纷加大信息化 建设的力度；中型制造企业的信息化建设稳步推进；小型企业的信息化逐渐成为被 关注的热点；制造企业对信息化建设的认识渐趋理性、务实；制造企业的c i o 受到 广泛关注；国际制造业信息化厂商看好中国制造业信息化市场，加大了在中国的投 入力度；我国制造业信息化软件产业实现了平稳发展，走向了务实经营；第三方制 造业信息化咨询服务初露锋芒；而制造业信息化技术，也在竞争中实现了新的发展。 随着制造业信息化的应用范围从内部信息化向企业问信息化延伸，基于i n t e r n e t 的b s 的三层( 甚至n 层) 结构的软件产品已得到广泛采用。实现组件化、平台化 和集成化，发展企业建模工具，是2 0 0 3 年制造业信息化技术发展的突出特点。为了 适应客户的个性化需求，广泛采用组件化技术成为厂商开发的主流方向。用友n c 就大量采用了组件化技术，现在已有9 0 0 0 多个组件，方便不同的用户进行个性化组 装，从而定制自己独特的系统【1 3 1 。 由于制造业企业的业务流程随着企业的发展变化会不断变化，传统的把业务流 华中科技大学硕士学位论文 程固化的信息化软件会难以适应企业的变化。国外的管理信息化厂商，如s a p 、 b a a n 、i f s 已提供了企业建模工具，以实现动态企业建模，使软件能够具有柔性， 适应企业的发展。而南京的金思维公司亦已在其e r p 产品中集成了企业建模工具。 信息化子系统的集成成为必然的趋势：s a p 和b a a n 已经集成了p l m 模块，而国 内制造业信息化厂商艾克斯特在统一构架的基础上开发了c a p p p d m e r p m e s 集 成系统【l ”，无疑也是信息系统深度集成的有益尝试。 信息化技术研究和应用的发展不断推动着信息化的进程，但依然应该可以看到 在信息化建设中存在的缺陷。我国目前大多数生产企业由于人才、设备、技术的不 足，相当一部分产品开发周期长，产品缺乏创新性，技术含量低，从而附加值低： 有许多企业满足于仿制国外同类产品，但因缺乏技术力量，对国外产品不能完全消 化吸收，无法完全实现国外优势技术的本地化，对产品的原理、结构、n il 艺要 求等了解不透，加之国产软件质量与国外软件相比有一定差距，产品的整体性能难 以达到国外同类产品的性能；另一方面，许多高等学校、科研院所的研究人员技术 力量雄厚，设备先进，但没有足够的经费和协作将技术成果及时地服务于生产实践， 从而造成了人才、技术的巨大浪费。 针对这一局势，各级地方政府正在极力从本地区着手，通过政府的撮合，诈确 引导企业、研究机构和高等院校在信息化建设中的协作，区域性信息化工程开始在 国内各大区域蓬勃兴起。早在1 9 9 9 年重庆大学就重庆地区制造企业的特点，提出了 建设重庆地区区域性网络化制造系统的设想，并随之付诸于行动：借助国家8 6 3 重 大项目的资助，进行了卓有成效的研究和平台开发。同样，在广东省政府的资助下， 广东工业大学和香港理工大学等高校联手建设了广东东莞地区的网络化制造服务系 统【l ，该系统以中国制造协作网为核心平台，围绕该平台进行了相关协同设计和制 造方面的应用研究，并集成开发了一批较为实用的应用系统，为网络化制造提供了 可能。顺应这种趋势，在上海同济大学和上海交通大学牵头下，上海地区业已开始 着手区域性网络化企业动态联盟服务与管理平台的研究与开发f 1 5 1 ；在青岛市开展了 有关服装纺织业a s p 平台建设1 1 6 1 ；湖北、江苏、浙江等省都相继在研究适合本地区 制造业发展需求的网络化制造系统。 1 3 国内夕l t l 关研究综述 1 3 1 网络化制造的研究和发展 ( 1 ) 研究概述 4 华中科技大学硕士学位论文 网络技术的出现深刻影响着人类社会的各个方面，制造技术作为人类物质来源的 基础技术，同样受到了网络技术不小的冲击，制造技术和网络技术的结合一一网络 化制造成为信息时代制造模式的必然。 网络化制造的出现和发展，引起了全球制造领域的极大关注。1 9 9 3 年，美国政 府在宣布“国家基础设施( n i i ) ”计划时指出：“网络将实现制造到流通的信息一体 化：将实现远程共享科学信息资源和仪器设备资源；将提高劳动生产率和工作效率， 刺激经济高速发展”【1 7 1 2 0 0 0 年3 月在新加坡召开的第五届国家计算机集成制造大会 上，r o b e r tg a y 和j a s b i rs i n g h 联合撰写的大会论文集前言中指出：“今年来制造业最 伟大的影响就是基于i n t e m e t 技术和相关业务的出现。”【1 8 】德国f r a u n h o f e r 研究院的 h a n s j u r g e nw a m e e k e 教授在第一届国际机械工程大会上强调：“网络化制造使全球 合作更加紧密，从而将创造无限的价值。”【l 9 】 在有关网络化制造模式及相关研究中，出现了诸如敏捷制造、并行工程、虚拟制 造、虚拟企业和动态联盟等的新概念、新观点和新思想。这些概念、观点和思想无 不体现了企业基于网络的制造理念；同时，以此为基础的网络化制造的研究和应用 也在迅速发展。美国里海大学的美国2 1 世纪制造企业战略 2 0 】，美国能源部“敏 捷制造使能计划” 2 t l ，美国国防部和科学綦金会资助的“下一代制造” 2 2 1 ，欧盟的 “第五框架计划”和“第六框架计划”1 2 3 1 ，日本的“智能制造技术计划( i m s 计划) ” 2 4 1 和“网络化韩国2 1 世纪计划”【2 5 1 等等，都包含了大量与网络化制造密切相关的内 容。 同时，高校针对网络化制造也做了大量的工作：加州大学伯克利分校的集成制造 实验室建立了世界上第一个基于w w w 的设计和制造系统1 2 6 ；英国剑桥大学进行“全 球制造虚拟网络( g m v n ) ”的研究【2 7 1 。w i s c o n s i n m i l w a u k e e 大学j a yl e e 教授主持 的i m s 中心提供了一种网络化制造的实验平台【擒。 除此之外，许多公司也在研发网络化制造相关的技术支持产品。美国e 制造网络 有限公司( e - m a n u f a c t u r i n gn e t w o r k si n e ) 是首家将机械设备与i n t e m e t 网络连接的 公司，该公司开发的软硬件一体化i n t e r n e t 网络机械设备可实现异地实时设备资源利 用、供应链自动化集成、生产过程在线实时监控、远程设备诊断与维护等功能2 9 1 。 美国m d s 有限公司( m a n u f a c t u r i n g d a t a s y s t e m ，i n c ) 开发的软件系统o p e n c n c 5 1 可实现c n c 设备通过车间局域网或i n t e m e t 直接与e r p 、生产计划系统或设备维护 系统相集成【3 0 l 。 国内在网络化制造方面，借助国家自然科学基金、国家8 6 3 计划、国家“九五， 科技攻关计划的资助。确立了不少研究项目，同时也取得了大量的研究成果。比较 华中科技大学硕士学位论文 典型的项目有； 分散网络化制造系统( d n p s ) 口l j d n p s 项目于1 9 9 8 年列为国家“九五”科技攻关项目，于2 0 0 0 年通过国家验收。 作为新生产模式的研究和实践，分散网络化制造系统的研究推动了我国制造业的技 术进步和管理现代化。 现代集成制造系统网络( c i m s n e t ) 【3 2 1 c i m s n e t 是面向制造业的全国性虚拟网络，为“九五”期间8 6 3 c i m s 主题的 重大项目之一。它是为适应制造业发展趋势而建设的一个以高技术为依托、面向制 造业的专业性、分布式和应用型网络系统。 区域性网络化制造系统( r n m s ) 1 3 3 1 1 9 9 8 年，重庆大学在国内较早地提出了“区域性网络化制造系统”的概念，并 于2 0 0 0 年承担了国家8 6 3 项目“区域性网络化制造系统及应用示范预研项目”。该 项目的目的在于利用地区优势，综合调动地区政府、企业、高校、研究机构的资源， 使其构成服务于地区网络化制造的服务系统。其后，在国家8 6 3 高科技计划和不少 地方政府科技攻关计划中，此类研究与开发得到大量的支持。 ( 2 ) 研究趋势 根据国内外关于网络化制造相关的研究状况，可以将关于网络化制造的研究趋势 总结为以下几点： 网络化制造系统的空间范围不断延伸【1 9 1 。 一 早期的计算机集成制造系统是基于企业网的。随着网络和计算机技术的进一步发 展，跨企业、跨地域的网络交互已成为可能。网络化制造开始从基于i n t r a n e t 的集成 走向基于i n t r a n e t i n t e m e t 或i n t r a n e t e x t r a n e t i n t e m e t 的集成，从企业内部走向企业外 部，并开始融入全球化趋势，全球化的网络化制造系统将逐渐形成。 网络化制造的企业集成不断深化。 i n t r a n e t 以及相应的信息传输、交互环境、数据库环境的出现，为实现企业内部 的信息集成和功能集成提供了可能。而i n t e m e t 及相关技术的出现和发展，使得企业 内部信息集成走向企业间的信息集成。同时，企业集成也开始从信息集成，向功能 集成和过程集成进一步深化。 网络化制造的运作模式将以市场为主导。 市场需求的快速变化使企业的生产方式逐渐由面向产品变为面向客户，未来的市 场竞争主要取决于市场信息的及时捕获以及市场需求的快速响应。而作为先进制造 模式的网络化制造，其存在的价值就是使得企业能够更加快捷地调用各种优势资源， 6 华中科技大学硕士学位论文 迅速响应市场，满足客户的需求。因此，对于网络化制造模式及其相关技术的研究， 完全有必要从市场的实际需求出发，去除理想化的成份，最大限度地提供网络化制 造的效益。 服务平台技术将成为网络化制造研究的关键。 由于网络化制造涉及多种高新技术的集成，涉及到企业内部与外部、产品生命周 期全过程、高层次人才、硬件和软件以及技术和管理的集成，因此需要有具备多种 功能的网络化制造平台来支撑网络化制造。由此可见，服务平台性能的好坏将直接 影响网络化制造的成败。因此，探索和研究一套符合需求又具备前瞻性的网络化制 造框架体系将会对网络化制造模式起到极大的推进作用，从而为制造企业带来实惠。 a s p 运行模式将成为网络化制造的重要运行模式。 i d c 咨询公司将a s p ( a p p l i c a t i o n s e r v i c ep r o v i d e r ) 定义为：“在共同签署的外包 租借协议或合同的基础上( 包括价格、服务水平、商业机密等) ，客户将其部分或全 部与业务流程相关的应用委托给服务商，服务商将保证这些业务流程的平滑运转， 即不仅要负责应用程序的建立、维护与升级，还要对应用系统进行管理，所有这些 服务的交付都是基于网络，客户是通过网络远程获取这些服务。”p 4 】目前有四种类型 的a s p ：企业应用服务提供商、垂直应用服务提供商、纯应用服务提供商、应用服 务提供收购商。a s p 服务发展的动力来自中小企业对信息化建设的强烈需求，同时 也适应了i s p 和i c p 向纵深化、专业化方向发展的需求。越来越多的企业认为网络 和电子商务是开展业务的必要手段，资源外包也已经被广泛地接受。a s p 模式相对 传统的企业信息化模式而言，其优势主要体现在速度、成本、效率等方面。a s p 模 式可使企业以较小的投资，通过利用a s p 提供的信息工具及应用系统，快速实麓网 络化制造。 产品的协同设计与制造仍将是网络化制造研究的重点。 可以说进行基于网络的产品的协同设计和制造，是网络化制造的必不可少的内容 之一。协同产品设计与制造有利于快速响应市场，捕捉市场机遇，有利于迅速组织 人力、物力资源，设计开发出质量优、成本低的新产品，从而赢得市场竞争。但是 由于进行基于网络的协同设计与制造涉及的技术问题多，组织、协调和管理的难度 很大。而且协同设计的过程中，数据交互量大，实时性保证的难度高；协同开发与 制造，过程复杂，安全性难以保障。因此，可以说目前针对这方面的研究，还远未 到达成熟的阶段。但其重要性是勿庸置疑的，实现真正意义上的网络化制造，必须 实现高效可靠的产品协同设计与制造。 华中科技大学硕士学位论文 制定标准化信息交换协议的重要性日益突出。 由于网络化制造的全球化趋势正在形成，作为网络化制造中基础之一的信息交换 标准协议，其重要性日益突出。目前与网络化制造相关的部分信息交换协议已经出 现。例如联合国负责政策与技术发展的机构u n c e f a c t 组织与国际非盈利性标准 联盟o a s i s 正式批准了全球电子商务的新标准e b x m l 3 5 1 等。但整个网络化制造 标准协议规范还远远不够，并且有些标准还在讨论之中，因此网络化制造中的信息 交换标准协议还需要深入研究。 电子商务规范、文化管理、信任问题等辅助因素将受到更多的重视。 网络化制造可以看作是一种企业之间电子商务的形式。而无论是进行b 2 c 的电 子商务，还是b 2 b 的电子商务，商务活动的顺利进行除了需要技术层面上的要素来 保障，也需要有相应的社会性要素来保障。制定全球性的、地区性的电子商务实用 法规，是保障和促进电子商务发展的重要举措。同时，网络化制造全球化趋势的存 在，使得网络化制造需要涉及不同地区、不同民族、不同国家和不同宗教的企业合 作伙伴。由于上述差异的存在，导致了合作伙伴间的文化差异。不同文化背景的企 业，有着不同的思维方式和工作方式等，从而导致相互间的沟通和信任存在着某些 障碍。因此在进行跨地域网络化制造的时候，完全有必要将这些因素考虑进去，否 则会导致各种可能的失败。 1 3 2 区域性网络化制造系统研究 ( 1 ) r n m s 的提出 中国是一个发展中国家，国民经济和制造业发展相对不发达；并且由于在社会经 济、科学技术、和工业水平等方面存在着的严重的地区不均衡性。中国制造业发展 水平也存在明显的地区不均衡。在进行中国的网络化制造模式的研究时，必须考虑 到这一因素。可以说，中国目前没有基础、也没有实力建设一个带动全国性制造的 网络体系。鉴于这种现实，在第2 7 届计算机与工业工程大会上，重庆大学的专家提 出了r n m s 的概念。 r n m s 是“区域性网络化制造系统”( r e g i o n a l n e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g s y s t e m ) 的简称。它是一种新型的网络化靠8 造模式，在一定的地域( 如省、市、地、县) 范 围内，采用官产学研的组织模式，在计算机网络( 包括因特网和区域局域网) 和数 据库的支撑下，动态集成区域内的企业、高校、研究院所及其制造资源和科技资源， 形成一个开放性的现代集成制造系统。其中可包括网络化的制造信息系统、网络化 的资源系统、虚拟仓库及其网络化的销售系统、网络化的产品协同开发系统、虚拟 华中科技大学硕士学位论文 供应链及其网络化的供应系统等分系统和网络化的技术支持中心及服务中心驯。 r n m s 的提出引起了国家的高度重视，目前已成为国家科技攻关计划引导项目以及 多个省市的高技术重点研究项目。 ( 2 ) r n m s 的特点 目前，与区域性网络化制造系统相关的概念和系统已有不少，如敏捷制造( a g i l e m a n u f a c t u r i n g ) 、虚拟企业( v i r t u a le n t e r p r i s e ) 、动态联盟( d y n a m i ca l i g n m e n t ) 、分 散网络化制造系统( d i s p e r s e d n e t w o r k e d p r o d u c t i o ns y s t e m ) 或分布式网络化制造系 统( d i s t r i b u t e dn e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) ，以及区域性虚拟网络系统( r e g i o n a l v i r t u a ln e t w o r k ss y s t e m ) p ”等等。 区域性网络化制造系统与上述各类系统具有共同点：它们均强调在网络技术支持 下制造企业的网络动态联盟，资产和结构的重组，以及制造资源的优化利用。r n m s 相对于它们的显著特点在于：一是强调了区域性的概念；二是强调了系统的观点； 三是强调了政府作用；四是相对稳定性。具体体现在以下方面1 3 7 】： 区域性和系统性使得r n m s 能集成地考虑区域内企业网络化制造和经营活动 的各种问题。它将整个区域内制造企业的市场开拓、产品设计、生产制造以及销售 服务各个环节尽可能纳入个系统中。因此通过区域性网络化制造系统，可以统筹 考虑区域内外的各种资源，有利于整个区域制造业水平的整体提高和协调优化。 区域性使得地方政府能在其中发挥很大的作用，从而使得基于网络的联盟中 很多问题相对比较容易解决。包括：网络化支撑系统的快速建设；企业参与面将会 扩大；更有利于网络联盟中企业资产包括国有资产的重组和优化利用：有利于网络 联盟有关矛盾的协调。 地方政府支持和协调下的区域性产学研合作模式，能有效集成区域内的企业、 高校和科研院所的制造资源和科技资源。 区域性使得整个系统的物流运输成本得到降低，更加节约了时间。 区域性网络化制造系统是基于城市局域网和英特网的。由于很多应用的运行 以城市局域网为主，网络速度大大加快，因此有利于实现网上的协同设计，实现设 备资源的网络运行和控制。 敏捷制造系统和分散网络化制造系统等强调的是企业之间的网络动态联盟； 但对于区域性网络化制造系统来说，企业联盟的动态性相对弱些：系统有较为固定 的技术服务支持。 区域性的特点，给系统带来了诸多便利，但并不把系统限制在某个区域，系 统仍然具备开放性。区域性仅仅是指网络系统建设和组织上的特性，而从整个大制 华中科技大学硕士学位论文 造环境来说，系统完全可以作为全国性乃至全球性网络化制造系统的一个分支。 ( 3 ) r n m s 关键技术问题 在网络化制造的研究与应用实旌中，涉及大量的组织、使能、平台、工具、系统 实施和运行管理技术，对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。 网络化制造涉及的技术，大致可以分为总体技术、管理技术、基础技术、支撑技术、 协同设计与协同制造技术、集成技术与应用实施技术1 3 ”。 总体技术总体技术主要是指从系统的角度，研究网络化制造系统的结构、 组织与运行等方面的技术，包括网络化制造的模式、网络化制造系统的体系结构、 网络化制造系统的构建与组织实施方法、网络化制造系统的运行管理、产品全生命 周期管理和协同产品商务技术等。 管理技术管理技术涉及基于网络的供应链管理、客户关系管理、网络环境 下的质量管理、过程控制管理、成本管理、利益分配管理、知识管理等。 基础技术基础技术是指网络化制造中应用的共性与基础性技术，包括网络 化制造的基础理论与方法、网络化制造系统的协议与规范技术、网络化制造系统的 标准化技术、产品建模和企业建模技术、工作流技术、多代理系统技术、虚拟企业 与动态联盟技术和知识管理与知识集成技术等。 支撑技术支撑技术主要由网络技术、数据库技术、分布式对象计算技术、 标准化技术、信息化交换技术。网络技术主要研究网络体系结构、多媒体网络、 c s c w 3 9 技术、集成服务、区分服务以及多协议标记交换( m p l s ) 【帅1 关键技术、网 络安全、网络管理、虚拟专用网( v p n ) 和移动网络；数据库技术着重研究数据仓 库技术、决策支持系统、数据挖掘和知识发现技术、多媒体数据库、主数据管理系 统和分布数据管理系统；分布式对象计算技术主要有w e b 服务技术，以及c o m + 、 c o r b a 、j a v a r m i ；对于标准化技术来说，目前主要涉及到信息的编码化和电子商 务信息化规范的研究；信息交换技术主要针对异地工程信息交换技术和信息自动采 集、分类和匹配技术。 协同设计与协同制造技术该类技术主要包括协同设计技术、虚拟设计技术、 协同制造技术和虚拟制造技术。协同设计研究内容主要为产品协同设计理论及支持 系统、产品设计建模及评价、基于三维数据模型的协同设计和基于虚拟现实技术的 协同设计 l j ；虚拟设计研究的内容有产品信息建模技术、产品工业设计技术、虚拟 装配与虚拟样机技术【4 2 j ：协同制造的研究涉及到异地设备作业与监视、网络化制造 服务和网络化工艺协同设计等【4 3 l ；虚拟制造依靠数字建模、仿真技术和虚拟现实技 1 0 华中科技大学硕士学位论文 术在工厂范围内模拟各层次的系统与加工过程，在计算机上将产品“制造”出来1 。 其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时、并行地模拟出产品未来制造 过程，乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测和评价产品 的可制造性等，其关键技术有建模技术、仿真技术、可制造性评价、系统集成支撑 技术和虚拟现实技术。 集成技术集成技术主要是指网络化制造系统设计、开发与实施中需要的系 统集成与使能技术，包括设计制造资源库与知识库开发技术、企业应用集成技术、 a s p 服务平台技术、集成平台与集成框架技术、电子商务与e d i 技术、信息智能搜 索技术等。 应用实施技术应用实施技术是支持网络化制造系统应用的技术，包括网络 化制造实施途径、资源共享与优化配置技术、区域动态联盟与企业协同技术、资源( 设 备) 封装与接口技术、数据中心与数据管理( 安全) 技术和网络安全技术等。 1 3 3c s c w 技术与系统研究 ( 1 ) c s c w 技术概论 c s c w 技术作为网络化制造服务平台的关键技术，在国内外被广泛研究和实践应 用，其概念最早被美国m i t 的i r e n eg m i f 和d e c 的p a u lc a s h m a n 提出h 5 1 。c s c w 的实质是：在分布式环境下，利用计算机，对用户之间的交互提供支持，使得分布 在不同地点的人组成虚拟工作组，进行充分协作，最终完成共同的任务。它的存在 使得虚拟企业内部分布于不同区域的不同虚拟企业成员能够进行基于网络的协同工 作。 c s c w 的目的就是在计算机环境下提供对人们群体工作的支持。因此，通信、合 作、协调是c s c w 的三要素。