（管理科学与工程专业论文）虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构及构建研究.pdf

硕士学位论文 摘要 随着全球市场竞争越来越激烈以及计算机信息网络技术飞速发展，国内的虚 拟企业也随着蓬勃发展。虚拟企业的核心是如何有效整合外部资源，联合合作伙 伴围绕共同的目标进行协同工作。本文就是在该背景下，对虚拟企业的协同生产 信息集成系统进行了深入研究。 本文首先详细阐述了虚拟企业内涵及虚拟企业的生产形式，在此基础上对虚 拟企业的协同生产管理的实旌框架及虚拟企业运行过程中的信息流进行了研究。 分析了协同生产管理的实施流程和虚拟企业运行过程中的信息构成及信息类型。 然后，分析虚拟企业的协同生产信息集成系统的功能需求，提出了虚拟企业 的协同生产信息集成系统的体系结构。并对虚拟企业的协同生产信息集成系统的 使能技术做了深入研究。 最后，结合某冰箱生产企业的协同生产流程研究了虚拟企业协同生产信息集 成系统构建，分析了系统的结构，并运用j 2 e e 技术，实现了系统的部分模块。 通过本文的研究，旨在为虚拟企业的协同生产管理提供一个有效的解决方 案，探讨合理的虚拟企业协同生产管理的方法，为虚拟企业的运行提供借鉴，以 期促进我国虚拟企业的发展。 关键词：虚拟企业：协同生产；信息集成；w e b 服务 虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构及构建研究 a b s t r a c t a sd r a s t i cc o m p e t i t i o no fg l o b a lm a r k e ta n dr a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e r n e t w o r kt e c h n o l o g y ，d o m e s t i cv i r t u a le n t e r p r i s e s d e v e l o p m e n ti sv i g o r o u s i ti st h e c o r eo fv i r t u a le n t e r p r i s et o e f f i c i e n t l ym a k ef u l l u s eo fe x t e r i o rr e s o u r c e sa n d c o o p e r a t ew i t hi t st e a mm e m b e r sf o rac o l l e c t i v eo b j e c t i v e t h ep a p e rs t u d yd e e p l y t h ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ns y s t e mo ft h ec o l l a b o r a t i v ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n t o fv i r t u a le n t e r p r i s eb a s i so nt h eb a c k g r o u n d f i r s t l yt h ep a p e ri l l u s t r a t e sd e t a i l e d l yt h ei m p l i c a t i o no fv i r t u a le n t e r p r i s ea n di t s p r o d u c t i o nm o d a l s ，t h e na n a l y s i st h ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s s e so f v i r t u a le n t e r p r i s e s c o l l a b o r a t i v ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ta n dt h e na n a l y s i st h es t r u c t u r ea n dt y p eo f i n f o r m a t i o ng e n e r a t i n gd u r i n gt h ev i r t u a le n t e r p r i s e so p e r a t i o n s e c o n d l y , t h ep a p e ra n a l y s i s t h ef u n c t i o n r e q u i r e m e n t o ft h ec o l l a b o r a t i v e p r o d u c t i o n si n f o r m a t i o ni n t e g r a t o ns y s t e mo fv i r t u a le n t e r p r i s ea n ds e tf o r t ht h e s y s t e ma r c h i t e c t u r ea n dr e l a t e dt e c h n o l o g ys y s t e m t h e nt h ep a p e rs t u d yt h er e l a t e d s y s t e m e n a b l i n gt e c h n o l o g i e so ft h i ss y s t e m l a s t l y ，t h ep a p e rs t u d y s t h e b u i l d i n g o ft h ec o l l a b o r a t i v e p r o d u c t i o n s i n f o r m a t i o ni n t e g r a t o ns y s t e mo fv i r t u a le n t e r p r i s ec o m b i n e dw i t ht h ec o l l a b o r a t i v e p r o d u c t i o np r o c e s s e s o fs o m er e f r i g e r a t o r y m a n u f a c t u r i n gf o r m ，a n a l y s i s i t s s t r u c t u r e a p p l y i n g j 2 e et e c h n o l o g y ，a u t h o ri m p l e m e n t ss e v e r a lm o d u l e so ft h e c o l l a b o r a t i v ep r o d u c t i o n si n f o r m a t i o ni n t e g r a t o ns y s t e mo fv i r t u a le n t e r p r i s e t h r o u g h tt h i se s s a y sr e s e a r c h ，i tm e a n st op r o v i d eae f f i c i e ts o l u t i o nf o rt h e v i r t u a le n t e r p r i s e sc o l l a b o r a t i v e p r o d u c t i o nm a n a g e m e n t i ta p p r o a c h e s t h e r e a s o n a b l em e t h o d so fv i r t u a le n t e r p r i s e sc o l l a b o r a t i v ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n t t h e s i g n i f i c a n c e so ft h ea r t i c l e s r e s e a r c hi st oo f r e rar e f e r r e n c ef o rt h ev i r t u a l e n t e r p r i s e sso p e r a t i o n ，h o p i n gt oi m p r o v et h er u ne f f i c i e n c yo fo u rc o u n t r y sv i r t u a l e n t e r p r i s e s k e yw o r d s ：v i r t u r a le n t e r p r i s e ；c o l l a b o r a t i v ep r o d u c t i o n ；i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i - o n ；w e bs e r v i c e i i 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 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 法律后果由本人承担。 作者签名： 识害致 日期：h 降 。月f 耳日 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，同意 学校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。本人授权湖南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。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名： 导师签名： ：扣f 年i o 月l 弩日 ：舢f 年f o 月f 争e t 硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 研究背景 上世纪9 0 年代以来，随着科技进步和社会发展，世界政治、经济正经历着 一场深刻的变革，企业赖以生存和发展的环境发生了极大的变化，这些变化主要 表现在以下几个方面： ( 1 ) 全球经济一体化。二战以来，特别是近2 0 年来，在以信息技术为中心 的技术进步和跨国公司的推动下，贸易自由化、生产国际化、经济一体化突破国 家和地域的限制，商品、服务、生产要素与信息的跨国界流动的规模与形式不断 增加，国际分工不断加深，世界市场范围内配置资源的效率不断提高，从而呈现 出各国间经济相互依赖程度日益加深的趋势。经济一体化和全球化的大环境的根 本变化要求分工协作不再局限于企业内、组织内或小范围封闭进行，而是被扩展 到企业外、组织外，延伸到大范围、行业外甚至全社会层面，当今世界的显著特 点是跨国公司和发达国家力求在全球范围内进行生产和开发，寻求资本、人力和 技术等资源的全球层面的合理配置和充分利用，使得国际市场呈“国内市场国际 化，国际市场国内化”的宏观态势。 ( 2 ) 客户需求多样化，产品生命周期越来越短。随着社会经济的发展，人 们的生活水平也逐渐提高了，日益追求个性化的生活，由此他们的消费需求日益 多样化。随着消费者需求的多样化发展，企业产品开发能力也在不断提高，与此 相对应的是产品生命周期日趋缩短，更新换代速度明显加快。由于产品在市场上 存留的时间大大缩短，企业在产品开发和上市时间的活动余地越来越小，技术的 优势越来越短暂，给企业造成巨大的压力。虽然在企业中流行着“销售一代、生 产一代、研究一代、构思一代”的思路，但是这毕竟要求企业投入大量的资源， 更多的企业在此等环境面前显得力不从心。 ( 3 ) 对产品的交付时间要求越来越高。随着市场竞争的日益加剧，经济活 动的节奏越来越快，其结果就是每个企业都感到客户对时间方面的要求越来越 高。因此企业必须在尽可能短的时间开发生产出市场需要的产品。对企业而言， 市场机会几乎是稍纵即逝，因此缩短产品的开发和生产周期成为企业管理者最关 心的问题之一。 ( 4 ) 信息技术对企业发展的影响日益深远。上世纪9 0 年代，随着信息技术 的发展，互联网进入了商业信息管理领域，为企业提供了新的发展机会。将信息 技术引入企业生产、经营管理等领域，建立一种在互联网络、信息技术基础之上 的全新竞争战略，日益成为企业竞争优势的来源。 虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构及构建研究 企业环境的变化，使得越来越多的管理者开始重新审视企业的组织结构和管 理模式。过去的企业管理者一直着眼于企业内部效率的提升，企业通过采取扁平 化组织、减少福利费等“减量经营”手段，来降低企业运作成本，提升企业内部 效率。但随着“减量经营”的广泛采用，内部成本降低的源泉趋于枯竭。2 0 世 纪9 0 年代，h a m m e r 等提出了“企业再造”理论，通过业务活动辨识、业务活 动评价、过程建模与仿真、过程优化与重构等提升企业运作效率，重视打破企业 内部职能之间的壁垒，寻求外部效率的提升和挖掘。 虚拟企业作为一种能够整合企业外部资源而提升企业效率的新的组织和管 理模式，适应了当代企业组织变革的需要，成为制造企业的最佳选择。它强调在 合作中形成竞争优势，在企业信息化、市场法制化和结构扁平化的基础上进行构 建。虚拟企业依靠信息技术加强合作，能在不增加投入的情况下充分组合和利用 现有资源，提高竞争力。 改革开放，特别是加入w t o 以后，我国关税与贸易壁垒逐渐降低，投资环 境不断改善，国内低廉的劳动力和巨大的市场促使国外企业将生产转移到我国， 使我国成为了“世界工厂”，我国的“长江三角洲”、“珠江三角洲”等都是制造 加工业发达的地区。但是，制造大国不等于制造强国，我国的许多企业还只是外 国企业在中国的加工基地，没有多少核心竞争力。随着我国加入w t o 的步伐加 快，我国企业将无可回避面对世界级大企业的进入。面对如此强大的冲击。我国 企业如何在较短的时间内，增强国际竞争能力，组建我国企业的集团军，是摆在 我们面前的一项重大的课题。而虚拟企业则是组建我国企业“航母”的有效途径。 1 2 国内外研究综述 虚拟企业的优势在于能充分发挥企业的核心竞争力，对外部资源和力量进行 有效整合，及时地响应客户的个性化需求，降低成本，提高企业的竞争力。这一 观点已得到业界的广泛认同，对于虚拟企业的研究也越来越深入，组建虚拟企业 成为许多企业的发展方向。以下从四方面陈述国内外研究动态。 1 2 1 虚拟企业相关研究项目 始于1 9 9 5 年末的美国国家工业基础设施协议n i i i p m a t i o n a li n d u s t r i a l i n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r ep r o t o c o l s ) 项目是虚拟企业领域的第一个重大项目【2 】， 其目的是支持虚拟企业的形成以及为虚拟企业成员在异构的分布式计算环境中 进行协作提供技术规范。n i i i p 涉及到虚拟企业整个生命周期，即构建、运行及 解散等全过程。欧盟在e s p r i t 计划框架下，主要面向虚拟企业的基础结构也开 展了一系列研究，如x - c i t t i c 、p r o d n e ti i 、m a r v e l o u s 等。与此同时， 欧洲各国也相继提出研究计划，如德国的“制造2 0 0 0 ”等1 4 。日本也制定了智能 2 硕士学位论文 制造系统( i m s ) 国际合作系列研究计划，在完成了“2 1 世纪企业集成和全球制 造”( g l o b e m a n 2 1 ：1 9 9 6 3 1 9 9 9 6 ) 项目后，接着又启动料“全球工程制造企 业网”( g l o b e m e n ：2 0 0 0 1 2 0 0 3 1 ) 项目，旨在为虚拟制造企业的分布式产品 生命周期管理定义并开发一个参考体系结构，提供一套针对虚拟企业的业务过程 建模理论与方法【5 】。 国内，国家8 6 3 c i m s 主题专家组从1 9 9 3 年起就开始了敏捷制造方面的跟 踪研究，开展了对敏捷制造、虚拟企业的理论探讨并取得了丰富成果。国家自然 科学基金委也加大了对虚拟企业相关问题研究项目的资助，已完成或在研的项目 有：清华大学陈剑主持的复杂环境下的虚拟企业风险控制研究项目；中国科学院 软件研究所韩永生负责的面向大规模定制的虚拟企业生产模式研究项目；哈尔滨 工业大学的徐晓飞主持的集成化敏捷虚拟企业组织管理与决策支持环境项目：宁 波大学叶飞帆主持的虚拟企业环境下基于延迟生产理论的全面供应链管理项目 等。涉及到虚拟企业的经营模式、信息系统框架、伙伴搜索与选择、运作机制、 生产计划与控制、业务过程建模和风险管理等众多内容，正逐步形成敏捷虚拟企 业相关的理论体系【6 】。 1 2 2 虚拟企业体系结构研究 虚拟企业体系结构是对虚拟企业组建、运作的整体描述。需要将虚拟企业组 织、资源、信息等有机组合在一起，才能体现虚拟企业预计实现什么，如何组织， 采用何种虚拟企业管理方式实现其运作。 w i l l i a i i lb a r n e t t 采用业务过程建模的方式提出虚拟企业体系结构，将设计、 生产、销售等环节连接在一起【7 】。n i i i p 项目从信息建模将虚拟企业分为四层， 结合相应技术实现【l 】。欧盟在e s p r i t ( e ui n f o r m a t i o nt e c h n o l o g i e sp r o g r a m m e ) 计划框架下的p r o d n e t ti i 项目则结合人工智能分析了虚拟企业的信息框架， 并采用过程建模的方法实现虚拟企业。日本的“全球工程制造企业网”项目也为 制造企业的分布式产品生命周期管理定义了一个参考体系结构。潘铁军根据组织 结构建立了虚拟企业体系结构【9 】，体现了合作企业中各个实体之间的关系。陈剑 构建了虚拟企业系统结构体系。】，从信息系统实现的角度提出了虚拟企业实现的 方式。战德臣构建了虚拟企业多视图面向对象的企业模型 1 1 1 ，并解决了多视图模 型中各视图之间的关联性问题。 1 2 3 虚拟企业生产管理研究 虚拟企业的生产方式同传统生产方式比已发生了很大的变化，传统的生产管 理理论己不能满足需求。虚拟企业环境下的生产管理研究已引起了全世界范围内 的广泛关注，人们从不同方面、不同角度对此问题展开了研究，如z h o u 0 2 】对虚 拟企业的生产信息管理体系结构进行了研究，s o a r e s 对微电子行业虚拟企业的生 虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构及构建研究 产管理进行了研究。单汨源等在对虚拟企业环境进行分析的基础上，针对虚拟企 业的生产管理问题提出了虚拟企业协同生产管理概念；并借助i n t e r n e t i n t r a n e t 构造了一个协同生产管理实施框架；应用多智能体技术，设计出一种多智能协同 生产管理信息系统方案m 】。 1 2 4 虚拟企业信息管理系统研究 目前国内对虚拟企业信息管理系统理论界已经提出不少探索性解决方案。杨 晓春( 2 0 0 1 ) 提出一个面向虚拟企业的信息集成系统一一v i a s c o p e 系统的信息集 成处理问题的解决方案，。他认为虚拟企业信息集成系统不但要为联盟内部各企 业盟员提供信息管理，还要维护联盟间的信息独立性。为此在原有的联邦模式体 系结构之上增加了仲裁模式，取消了输入模式，这样可以充分地保证联盟信息的 有效管理。许青松等提出了支持动态联盟( 等同虚拟企业) 的多代理企业信息模 型，应用此模型构造的企业信息集成系统，能在完成单个联盟生产任务的同时， 很好地对企业自身的信息进行综合管理。周伯生提出了v e r p ( 虚拟资源计划系 统) 的概念，并认为v e r p 具有如下一些特性：虚拟性、集成性、动态性、适应 性、安全性、零时间等。李瑜在基于对多a g e n t 系统联邦信息系统的研究之上， 提出了一种四层的虚拟企业信息管理体系结构，组成体系结构的四层分别是：通 讯层、信息层、会话层和功能层。通讯层( c o m m u n i c a t i o nl a y e r ，c o m m ) 使 节点( 成员企业) 间能够进行基于消息的通讯，并能相互理解消息的含义：信息 层( i n f o r m a t i o nl a y e r ，i n f o ) 负责信息的组织，并控制信息的使用；会活层 ( c o n v e r s a t i o nl a y e r ，c o n v ) ，它控制节点的交互行为；功能层( f u n c t i o nl a y e r ， f u n c ) 定义虚拟企业信息管理系统的各项功能，明确信息管理所要达到的目标。 张和明等提出基于b w d 与i n t e r n e t 机制的v e i s ( v i r t u a le n t e r p r i s e i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ns y s t e m ) 体系结构，并论述如何实现v e i s 。陶丹提出利 用代理技术构建支持动态联盟的企业信息管理系统。除此之外，还有不少学者对 虚拟企业的信息系统进行了探索性的研究 1 5 1 。 1 3 本文的研究意义及研究内容 1 3 1 研究意义 本研究是将现代管理科学、信息技术结合应用于虚拟企业组建与运行过程中 非常重要的一步，它符合制造全球化的发展趋势。因此，本课题的研究具有理论 及现实意义，体现在： 第一有利于提高企业快速响应市场的能力，提高企业竞争力。面对国际市 场的激烈竞争，企业为了响应瞬息万变的市场需求，企业竞争的关键已由原来的 质量和价格的竞争转变到柔性和响应速度的竞争。本研究正是要增强企业的快速 4 虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构及构建研究 产管理进行了研究。单泪源等在对虚拟企业环境进行分析的基础上，针对虚拟企 业的生产管理问题提出了虚拟企业协同生产管理概念；并借助i n t e r n e v i n t r a n e t 构造了一个协同生产管理实施框架；应用多智能体技术，设计出一种多智能协同 生产管理信息系统方案“”。 1 2 4 虚拟企业信息管理系统研究 目前国内对虚拟企业信息管理系统理论界已经提出不少探索性解决方案。杨 晓春( 2 0 0 1 ) 提出一个面向虚拟企业的信息集成系统v i a s c o p e 系统的信息集 成处理阔题的解决方案，。他认为虚拟企业信息集成系统不但要为联盟内部各企 业盟员提供信息管理，还要维护联盟间的信息独立性。为此在原有的联邦模式体 系结构之上增加了仲裁模式，取消了输入模式，这样可以充分地保证联盟信息的 有效管理。许青松等提出了支持动态联盟( 等同虚拟企业) 的多代理企业信息摸 型，应用此模型构造的企业信息集成系统，能在完成单个联盟生产任务的同时， 很好地对企业自身的信息进行综合管理。周伯生提出了v e r p ( 虚拟资源计划系 统) 的概念，并认为v e r p 具有如下一些特性：虚拟性、集成性、动态性、适应 性、安全性、零时间等。李瑜在基于对多a g e n t 系统联邦信息系统的研究之上， 提出了一种四层的虚拟企业信息管理体系结构，组成体系结构的四层分别是：通 讯层、信息层、会话层和功能层。通讯层( c o m m u n i c a t i o nl a y e r ，c o m m ) 使 节点( 成员企业) 间能够进行基于消息的通讯，并能相互理解消息的含义；信息 层( i n f o r m a t i o nl a y e r ，i n f o ) 负责信息的组织，并控制信息的使用；会活层 ( c o n v e r s a t i o nl a y e r ，c o n v ) ，它控制节点的交互行为；功能层( f u n c t i o nl a y e r ， f u n c ) 定义虚拟企业信息管理系统的各项功能，明确信息管理所要达到的目标。 张和明等提出基于b w d 与i n t e r n e t 机制的v e i s ( v i r t u a le n t e r p r i s e i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ns y s t e m ) 体系结构，并论述如何实现v e i s 。陶月提出利 用代理技术构建支持动态联盟的企业信息管理系统。除此之外，还有不少学者埘 虚拟企业的信息系统进行了探索性的研究j 。 1 3 本文的研究意义及研究内容 1 3 1 研究意义 本研究是将现代管理科学、信息技术结合应用于虚拟企业组建与运行过程中 非常重要的一步，它符合制造全球化的发展趋势。因此，本课题的研究具有理论 及现实意义，体现在： 第一有利于提高企业快速响应市场的能力，提高企业竞争力。面对国际市 场的激烈竞争，企业为了响应瞬息万变的市场需求，企业竞争的关键已由原来的 质量和价格的竞争转变到柔性和响应速度的竞争。本研究正是要增强企业的快速 质量和价格的竞争转变到柔性和响应速度的竞争。本研究正是要增强企业的快速 4 虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构及构建研究 产管理进行了研究。单汨源等在对虚拟企业环境进行分析的基础上，针对虚拟企 业的生产管理问题提出了虚拟企业协同生产管理概念；并借助i n t e r n e t i n t r a n e t 构造了一个协同生产管理实施框架；应用多智能体技术，设计出一种多智能协同 生产管理信息系统方案m 】。 1 2 4 虚拟企业信息管理系统研究 目前国内对虚拟企业信息管理系统理论界已经提出不少探索性解决方案。杨 晓春( 2 0 0 1 ) 提出一个面向虚拟企业的信息集成系统一一v i a s c o p e 系统的信息集 成处理问题的解决方案，。他认为虚拟企业信息集成系统不但要为联盟内部各企 业盟员提供信息管理，还要维护联盟间的信息独立性。为此在原有的联邦模式体 系结构之上增加了仲裁模式，取消了输入模式，这样可以充分地保证联盟信息的 有效管理。许青松等提出了支持动态联盟( 等同虚拟企业) 的多代理企业信息模 型，应用此模型构造的企业信息集成系统，能在完成单个联盟生产任务的同时， 很好地对企业自身的信息进行综合管理。周伯生提出了v e r p ( 虚拟资源计划系 统) 的概念，并认为v e r p 具有如下一些特性：虚拟性、集成性、动态性、适应 性、安全性、零时间等。李瑜在基于对多a g e n t 系统联邦信息系统的研究之上， 提出了一种四层的虚拟企业信息管理体系结构，组成体系结构的四层分别是：通 讯层、信息层、会话层和功能层。通讯层( c o m m u n i c a t i o nl a y e r ，c o m m ) 使 节点( 成员企业) 间能够进行基于消息的通讯，并能相互理解消息的含义：信息 层( i n f o r m a t i o nl a y e r ，i n f o ) 负责信息的组织，并控制信息的使用；会活层 ( c o n v e r s a t i o nl a y e r ，c o n v ) ，它控制节点的交互行为；功能层( f u n c t i o nl a y e r ， f u n c ) 定义虚拟企业信息管理系统的各项功能，明确信息管理所要达到的目标。 张和明等提出基于b w d 与i n t e r n e t 机制的v e i s ( v i r t u a le n t e r p r i s e i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ns y s t e m ) 体系结构，并论述如何实现v e i s 。陶丹提出利 用代理技术构建支持动态联盟的企业信息管理系统。除此之外，还有不少学者对 虚拟企业的信息系统进行了探索性的研究 1 5 1 。 1 3 本文的研究意义及研究内容 1 3 1 研究意义 本研究是将现代管理科学、信息技术结合应用于虚拟企业组建与运行过程中 非常重要的一步，它符合制造全球化的发展趋势。因此，本课题的研究具有理论 及现实意义，体现在： 第一有利于提高企业快速响应市场的能力，提高企业竞争力。面对国际市 场的激烈竞争，企业为了响应瞬息万变的市场需求，企业竞争的关键已由原来的 质量和价格的竞争转变到柔性和响应速度的竞争。本研究正是要增强企业的快速 4 硕士学位论文 反应能力。 第二有利于充分挖掘企业的资源潜力，提高企业效益。我国企业经常使得 大量生产设备闲置，设备平均开工率低，利用虚拟企业可挖掘现有的企业资源潜 力，充分发挥现有设备的利用率，达到节省资金，提高效益的目的。 第三有利于参与国际合作，提高生产技术。基于w e b 环境，使得动态联盟 是跨地域、跨国界的，其应用领域是针对全球客户的。因此，有利于企业参与国 际合作，学习国外的先进技术，提高生产水平。 1 3 2 本文研究的主要内容 近来由于工业进步出现的虚拟企业需求，出现了新的研究和开发技术领域。 虚拟企业是一个没有实际的总部、管理层、纵向管理和综合的联合体。它是许多 企业为了一个共同的目标而组成的，可以相互交互的网络，其中的单个企业可作 为一个单独的实际企业运作。在虚拟企业管理中最主要的是协作信息的管理，是 虚拟企业成员间信息的交换和集成。 而目前在构建虚拟企业协同工作信息集成系统的支撑技术方面出现了很多 相关的技术，譬如，c o r b a 、j 2 e e 、d o t n e t 和w e bs e r v i c e 等都能够作为虚拟企 业信息系统的中间件平台；各种工作流技术和商务过程管理技术能够用于企业过 程集成；采用m d a 和各种体系结构描述语言( a r c h i t e c t u r ed e s c r i p t i o n l a n g u a g e s ，a d l ) 技术开发的企业应用系统能够保持很好的重用性和开放性； g r i d 技术能够动态地创建和管理各种企业应用服务。尽管这些支撑技术种类繁 多，但是能够将它们综合地应用于完整虚拟企业信息集成系统的工作还很少。现 有的类似工作往往局限于某一个方面。 因此本文在结合前述研究工作的基础上围绕虚拟企业的运作过程中的协同 虚拟企业特征及生产模式 虚拟企业协同生产管理虚拟企业信息管理 虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构 虚拟企业协同生产信息集成系统使能技术 虚拟企业协同生产信息集成系统构建 图1 1 研究思路 生产信息集成管理展开研究，力求提出一种较为完整的虚拟企业的协同运作方 5 虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构及构建研究 案。本文研究思路如图1 1 。 本文主要工作如下： ( 1 ) 研究虚拟企业协同生产管理的特点及实施框架，了解虚拟企业的整体 运作流程； ( 2 ) 研究虚拟企业的信息管理的特点和信息管理方式，及虚拟企业运行中 的信息构成和信息类型： ( 3 ) 提出基于w e b 服务的虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构； ( 4 ) 研究虚拟企业协同生产信息集成系统的使能技术； ( 5 ) 针对提出的虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构提出构建的方案 硕士学位论文 第2 章虚拟企业特征及其生产系统构成形式 2 1 虚拟企业的概念与特征 2 1 1 虚拟企业的概念 1 9 9 1 年，由美国国防部资助，l e h i g h 大学开展的制造技术发展战略研究， 联合了1 0 0 多家企业和咨询公司参与研讨，发表了一份名为( 2 1 世纪制造业发 展战略的研究报告。该报告在提出敏捷制造概念的同时，强调通过组建虚拟企 业( v e ：v i r t u a le n t e r p r i s e ) 来适应持续多变、无法预料的市场变化。使得虚拟 企业成为敏捷制造的实现基础。目前理论界并没有对虚拟企业的定义进行明确界 定，对虚拟企业的定义也并不一致。但对虚拟企业的本质的认识却基本相同。根 据目前已有的参考文献比较典型的各种定义如下： 定义1 ：虚拟企业是一些相互独立的企业( 如供应商、客户甚至竞争者) 通 过信息技术连接的、暂时性的企业网络，以共享技能，共同分担成本，并开发新 的市场。它既没有中心办公室，也没有组织机构图；既没有任何层次，也非垂直 集成。如网上商店、网上银行等都为虚拟企业m 】。 定义2 ：虚拟企业是一些相互独立的商业过程或企业的暂时联合，这些企业 在诸如设计、制造、分销等领域分别为该企业联盟贡献自己的核心能力 1 7 1 。 定义3 ：虚拟企业是一个领导型企业和其他组织在内部或外部形成的联盟， 这个联盟能在极短的时间内建立起某种特定产品或服务的世界一流竞争能力【l b ，。 定义4 ：虚拟企业由一系列“核心能力”的节点组成，这些节点组成一个供 应链以抓住某一特定市场机会m ，。 定义5 ：虚拟企业是一些公司的暂时联合，以实现技能共享和成本分担，其 目的在于把握快速变化的市场机遇 2 0 l 。 定义6 ：虚拟企业是指为了达到预期目标，通过应用信息网络技术，由两个 或两个以上的企业组成的临时性网络组织。虚拟企业，又称为动态联盟，是当市 场出现新机遇时，具有不同资源与优势的企业为了共同开拓市场，共同对付其他 的竞争者而组织起来，建立在信息网络基础上的共享技术与信息，在合作过程中 各成员彼此互不干涉，且共同分担风险、共同分享利益、分担费用、联合开发的 互利的企业联盟体。当预期目标达到之后，此组织即将解体。 定义7 ：虚拟企业是指基于现代信息技术和网络技术，把具有不同知识、生 产技术、市场行销和人才资源的企业组成阶段性的联盟体，这个联盟体中的各个 企业以联盟体的整体优势开发、生产、销售新产品，以迅速实现产品的生产销售、 满足市场需求、应付市场挑战和联合参与竞争的一种企业群体集成组织形式。 7 虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构及构建研究 从上述定义可以得出虚拟企业就是在具体的商业目标的趋动下、由生产商与 供应商暂时组成的网络企业或者说是他们之间较为松散的联合体，目标达到、即 告解散。其生命周期视其既定目标及产品或服务的类型不同而异。在虚拟企业中、 接受业务的企业本身不具备完成任务( 或者是出色完成任务) 的全部技术和资源， 但却可以高效且出色的完成任务。这是由于虚拟企业的运作是以计算机网络通信 设备为基础，通过把与某项服务、产品相关的企业相连，各个企业从事自己最善 于从事的工作，整个虚拟企业中的各个合作企业都能高效的运作，从而为顾客提 供最满意的服务或产品。 2 1 2 虚拟企业的特征 作为现代企业组织的高级表现形式，虚拟企业的产生根本上是为了适应外部 环境的客观要求。只是作为信息时代的产物，它与高度发达的通信网络、信息技 术不可分离，通信技术与信息技术的大量应用构成了虚拟企业的基础信息网络， 也成为虚拟企业与传统企业的重要区别所在。虚拟企业本身是一个动态性的企业 联盟体，因此它的特征就是动态联盟，由于这个特征，决定了虚拟企业有以下各 个特点： ( i ) 联盟成员的多元性。传统的企业一般来说都是一个独立的法人实体， 而虚拟企业则是由多个企业联合组成的一个动态的联盟体，它是由多个具有优势 资源和特点的法人实体组合而成，在成员上具有多元性。 ( 2 ) 功能的集成完成性。在虚拟企业中，各个成员企业都是具有不同知识、 生产技术、市场行情和人才资源优势的企业，将这些成员企业通过通讯网络集成 在一起，不仅可以在功能上达到完成，而且所具有的功能都是各个成员企业的优 势功能。 ( 3 ) 地域上的分散性。虚拟企业是由多个企业组成，各个企业在选择自己 的盟友时主要考虑到自身的优势与劣势和其他企业的互补性，而对盟友身处何处 考虑的则较少。由于信息网络技术的飞速发展，只要建立起有效地虚拟企业信息 沟通方式、方法、平台，地域上的分散性已不能对虚拟企业联盟对象之间的信息 沟通产生过多的影响。 ( 4 ) 组织上的非永久性。虚拟企业是各个联盟对象在各自整体战略的指导 下，为达到基于产品的合作目的临时组建起来的一种企业组织，一旦合作的目的 达到，虚拟企业立即解散。因此，与传统企业相比，他在组织上具有非永久性。 ( 5 ) 企业组织模式的“横向一体化”( 水平型) 。与传统企业的“纵向一体 化”( 垂直型) 的企业组织模式不同，虚拟企业的组织模式更趋向于水平型的“横 向一体化”。他的优点是具有较大的机动性和适应性，较好的实现了分权与集权 的结合。但是当产生冲突和矛盾时，如果没有好的协调管理方法，会出现工作中 硕士学位论文 的扯皮现象。 从虚拟企业的上述特点可以看出，虚拟企业是以信息技术为基础，以动态合 作的形式去谋求迅速响应市场机遇( 即市场需求) 的竞争优势。也就是说，虚拟 企业是利用信息技术动员各种优势资源临时聚集成为事业共同体，实现以更快的 速度，提供更具竞争力( 即有更好的质量( q ) 、更低的价格( c ) 、更好的服务 ( s ) 、更符合环保要求( e ) ) 产品或服务，从而去夺取竞争的胜利。因此，虚拟企 业的本质是以实现机遇为目标的合作竞争型的生产组织形式。 虚拟企业与一般企业的区别是，从物理结构上讲，虚拟企业是两个或两个以 上的一般企业的部分或全部单元经过有机整合而组成的企业系统，也就是说各伙 伴企业抽调自己企业内的一部分资源( 人员、技术、资本、信息等) 形成任务小 组参与到虚拟企业中去；这种企业系统从法律上讲不具有法人资格，不能对外独 立承担民事权力和责任；从协调机制上讲，一般企业主要依靠行政权力进行部门 间的协调和控制，而虚拟企业主要靠合同、协议进行协调和控制，各伙伴以网状 水平联结，一般没有上下级权力关系。 在信息技术的应用上，传统企业的产品设计多表现为产品图样，过程主要体 现为生产经验，虚拟企业要求建立产品的数字原型和过程的仿真模型。制造过程 也向自动化、智能化方向过渡；另外，在经营方式上，虚拟企业更加充分利用互 联网来从事经营活动。 2 2 虚拟企业生产构成形式 2 2 1 虚拟企业生产同传统企业生产的差异 表2 1 传统企业生产与虚拟企业生产的差异 因素虚拟企业生产传统企业生产 市场条件快速多变且难以预测 相对较稳定、可以预测 组织特点地理分散、成员动态实体企业组织，企业内部能力 战略重点充分利用企业外部核心充分发挥 优势 运行机制分布式协同生产集中式计划控制 工作机制授权自主集中指挥 系统目标提供满足用户订制要求提供满足用户要求的产品或 的解决方案服务 适应能力有自组织适应市场变化无自组织适应市场交化能力 能力 虚拟企业作为一种新的面向2 l 世纪的组织模式，已受到越来越多的关注并 9 虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构及构建研究 日_ _ j _ = = = ，_ _ _ _ _ _ e j | _ _ j _ e j _ _ 日_ _ _ _ _ _ - _ - _ - _ _ _ _ _ j _ _ _ - _ 一i _ 被越来越多的企业所采用。虚拟企业由于自身所具有的特点，使得虚拟企业的制 造环境同传统的企业相比存在许多本质的差别【2 1 1 。因而导致现行企业的的生产管 理理论和方法难以满足虚拟企业生产环境对生产管理的要求。 虚拟企业需要构造一套适应虚拟企业生产的生产管理理论体系，使虚拟企业 各成员企业的分布式制造资源能协调一致地工作，以完成共同的目标。 2 2 2 虚拟企业生产的总体结构模式 作为实现敏捷制造的一种生产方式，虚拟企业通过信息技术和网络技术，将 地理位置相距甚远的联盟成员联系在一起，根据市场需求，迅速组成一个没有围 墙、超越空间约束并能够统一指挥的生产、经营实体，建立动态联盟，总体构成 模式如图2 2 所示。通过充分利用不同地区的资源，能够以最快的速度及合理的 成本将产品从设计转入生产过程【2 2 】。该系统的主要支撑技术为宽带数字通讯网、 因特网和企业内联网。 图2 2 虚拟企业生产系统的总体构成模式 2 2 3 虚拟企业生产构成模式 由于虚拟企业所开发生产的机遇产品不同、产品生产工艺过程各异、所涉及 的企业多少不一，其生产构成模式也不尽相同。但根据虚拟企业的特征和对虚拟 企业经营实际情况分析，虚拟企业生产主要存在如下几种构成模式。 ( 1 ) 虚拟企业生产由单一成员企业承担的构成模式 在这种生产系统构成模式中，虚拟企业的生产活动集中于一个成员企业承担 完成，其他成员企业主要从事研发、销售、原材料提供、运输等经营活动。根据 1 0 硕士学位论文 研发或原材承担生产任 运输企业经销企业 料供应企业务成员企业 _ 物流 一卜 信息流 a 不需外界提供成品、半成品的情况 _ 弋 一弋夕 _ 入 弋，) 研发或原承担生产 运输企业经销企业 材料供应任务成员 一 物流+信息流 b 需要外界提供成品、半成品的情况 图2 3 虚拟企业生产由单一企业承担的构成模式 承担生产活动的企业是否与外界存在着提供成品或半成品的关系，这种构成模式 又分为两种：模式一：是全部生产活动由一个成员企业承担完成；模式二：是承 担生产任务的企业所需的标准件、外协件和外构件由联盟外的企业提供。这种生 产系统构成模式中的成员企业之间不存在提供在制品的协作关系，但存在着原材 料、产成品及相关数据信息的传递关系，如图2 3 所示。 ( 2 ) 虚拟企业生产由多个成员企业承担的构成模式 在这种生产构成模式中，虚拟企业的生产活动是由一个以上成员企业共同承 担完成的。由于各成员企业在生产中的分工不同，这种构成模式又可分为如下几 种。 模式三：生产任务型成员企业纵向一体化构成模式。这是虚拟企业中的生产 任务型成员企业根据产品生产工艺阶段或基本生产活动顺序进行分工合作，如图 2 4 所示。 虚拟企业协同生产信息集成系统体系结构及构建研究 i ：；：；：i j 譬一 一 物流 一信息流 图2 4 生产任务型成员企业纵向一体化构成模式【6 j 模式四：生产任务型成员企业横向一体化构成模式。这是同类产品的不同零 部件在虚拟企业中的各生产任务型成员企业间分散生产，然后集中于一家企业完 。一- - 一一一一- _ 物流 t 。+ 信息流 图2 5 生产任务型成员企业横向一体化构成模式【t 成产品总装，如图2 5 所示。 2 3 虚拟企业生产的特点与难点 虚拟企业生产具有分散性、可变性、订货化、快速化、模块化、可集成性、 可诊断性、敏捷性、规模可调整性和经济可承受性等特点。由虚拟企业的特征及 其生产系统构成模式的复杂性，决定了虚拟企业生产具有以下几个特点。 ( 1 ) 生产不只限于单一企业内部 硕士学位论文 从以上的构成模式可以看出