（机械制造及其自动化专业论文）网络化制造平台的体系结构及实现技术研究.pdf

中文摘要摘要当前由于网络技术特别是i n t e r n e t e x t r a n e t i n t r a n e t 技术的迅速发展，正在给制造业带来新的变革和重大影响。网络化制造已成为现代制造业发展的主要趋势之一，由于网络化制造涉及到多种高技术的集成，涉及到企业内部与外部、产品生命周期全过程、大量硬件和软件以及技术和管理的集成，因此能集成多方面的资源，具有多种功能的网络化制造平台将成为网络化制造的技术支持工具。本文在分析国内外网络化制造平台及其相关技术的研究现状的基础上，建立了网络化制造平台的一种体系结构。包括功能体系、技术体系、运行过程；其中技术体系由基本支持技术和基本应用技术组成。分析了网络化制造平台的研究开发要面对其业务过程、组织结构、功能组成复杂多变的特点，在此基础上提出了一种基于d e m o ( d y n a m i ce s s e n t i a lm o d e l i n go f o r g a n i z a t i o n ) 、准则分析法、u m l用例的集成建模方法，该方法结合上述三种方法的优点，从业务过程细化、组织行为规范、功能细分的角度来进行网络化制造平台的系统建模，为网络化制造平台系统建模和分析提供了新的思路。网络化制造平台要面对多种形式的应用服务的复杂集成问题，在分析了网络化制造平台集成需求的基础上，提出了一种由服务框架模型和基础框架模型组成的网络化制造平台的集成模式。其中基础框架模型包括服务的注册和管理机制、应用流程配置、应用流程的驱动机制、资源的动态调度、平台的公共服务、信息交换体系、各类专题数据库、中间件系统、数据库管理系统和网络系统九个部分。该种集成模式的提出为网络化制造平台的服务集成提供了实现的基础。根据网络化制造平台的集成模式的总体构成，对其中基础框架模型的四个部分进行了重点研究。首先建立了支持网络化制造平台的信息交换参考模型，通过该参考模型可以较好地解决网络化制造中异构、分布式的信息交换和集成的部分问题：其次，分别针对框架模型应用流程的本地服务和异地服务的驱动要求，相应各提出了一种基于消息驱动的应用流程驱动机制和基于p 2 p 和u d d i 的工作流管理模型，这两种驱动方式的结合能够解决了业务过程动态变化、大量信息交互、异构系统互操作的这些服务驱动中的问题。针对网络化制造平台企业动态联盟运行过程中，出现资源紧缺的情况，结合基于p 2 p 工作流管理研究，借鉴现有的动态调度算法，提出了一种基于活动的资源动态调度模型，为动态联盟整体业务过程的按时完成提供支持。针对网络化制造平台信息传输的安全问题，提出了一种基于x m l 和组件的网络化制造平台信息传输安全模型，设计了整体的加解密通信过程。该模型主要由重庆大学博士学位论文加密组件、解密组件、密钥分配组件组成，通过其中的细粒度加解密模式以及简单的密钥分配方法，在保证安全性的前提下，能够提高信息传输的效率。最后以国家十五科技攻关项目“网络化制造平台”为应用背景，开发了网络化制造平台的实际系统，以在某企业中的实际运行过程验证了该平台的功能。关键词：网络化制造平台，集成模式，集成建模，信息传输安全，流程驱动，动态调度l i英文摘要a b s t r a c ti np r e s e n tt i m e , d u et ot h ed e v e l o p m e n to fn e t w o r kt e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yt h et e c h n o l o g yo f i n t e m e t i n t r a n e t e x t r a n e t ，s o m en e wr e v o l u t i o n sa n di m p o r t a n ti n f l u e n c e sa r eb e i n gb r o u g h tt om a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gh a v eb e c o m eo n eo ft h ep r i m a r yd e v e l o p m e n tt r e n d si nm o d e r nm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y b e c a u s en e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gc o m e sd o w nt ot h ei n t e g r a t i o no fm a n yh i g ht e c h n o l o g i e s ，i n c l u d i n gi n t e m a la n de x t e r n a li n t e g r a t i o no f e n t e r p r i s e s ，i n t e g r a t i o no f p r o d u c tl i f e c y c l e ，t h ei n t e g r a t i o no fam a s so fh a r d w a r ea n ds o f t w a r e ，a n di n t e g r a t i o no ft e c h n o l o g ya n dm a n a g e m e n t ，t 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 mw h i c hc a ni n t e g r a t ev a r i o u sr e s o u r c e sa n dh a v ev a r i o u sf u n c t i o n s ，w i l lb et h et e c h n o l o g ys u p p o r tt o o lf o rn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g b a s e do nt h ea n a l y s i sf o rt h er e s e a r c ho f n 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 m ( n m p )a n di t sr e l a t e dt e c h n o l o g i e s ，t h ea r c h i t e c t u r eo fn 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 mh a sb e e ne s t a b l i s h e d ，w h i c hi n c l u d e sf u n c t i o na r c h i t e c t u r e ，r u n n i n gp r o c e s s ，t e c h n o l o g ya r c h i t e c t u r ec o n s i s t i n go ff u n d a m e n t a ls u p p o r tt e c h n o l o g ya n df u n d a m e n t a la p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y a f t e ra n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r st h a tt h en m p sb u s i n e s sp r o c e s s ，o r g a n i z a t i o na r c h i t e c t u r e ，f u n c t i o n a l i t ya r ec o m p l e xa n dc h a n g e f u li nt h ep r o c e s so fd e v e l o p i n gn m eai n t e g r a t e dm o d e l i n gm e t h o db a s e do nt h ec o m b i n a t i o no fd e m o ，n a ma n du m lh a sb e e np r o p o s e d c o m b i n e dt h ea d v a n t a g ea s p e c t sa b o v et h r e em e t h o d s ，w ec a nm o d e lt h en m pi nt h ep r o c e s so ff r a c t i o n i z i n gb u s i n e s sp r o c e s s ，s t a n d a r d i z i n go r g a n i z a t i o nb e h a v i o ra n dc o n f i r m i n gd e t m l e df u n c t i o n a l i t i e s t h ei n t e g r a t e dm o d e l i n gm e t h o dc a ng i v ean e wi d e af o rs y s t e mm o d e l i n ga n da n a l y s i si nn m p i nt h ed e v e l o p m e n to fn m p , w em u s ts o l v et h ei n t e g r a t e dp r o b l e mo fc o m p l e xa n dv a r i o u sa p p l i c a t i o ns e r v i c es e t s a ni n t e g r a t e dp a u e mo fn m p i n c l u d i n gs e r v i c ef r a m e w o r km o d e la n df u n d a m e n t a lf r a m e w o r km o d e l ，h a sb e e np m p o s e do nt h eb a s i so fa n a l y s i sf o ri n t e g r a t e dr e q u i r e m e n to fn m p t h ef u n d a m e n t a lf r a m e w o r km o d e lc o n s i s t so f s e r v i c er e g i s t r ya n dm a n a g e m e n tm e c h a n i s m ，a p p l i c a t i o nf l o wc o n f i g u r a t i o n ，a p p l i c a t i o nf l o wd r i v i n g ，r e s o u r c e sd y n a m i cs c h e d u l i n g ，p u b l i cs e r v i c e ，a r c h i t e c t u r eo fi n f o r m a t i o ne x c h a n g i n g , s p e c i a lf i e l dd a t a b a s e ，m i d d l e w a r es y s t e m ，d a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e ma n dn e t w o r ks y s t e m t h ek e yt os e r v i c ef r a m e w o r km o d e li st h es e c o n de n c a p s u l a t i n gs t a n d a r do fa p p l i c a t i o ns e r v i c es y s t e m t h ei n t e g r a t e dp a t t e r nc a n1 1 1重庆大学博士学位论文p r o v i d et h ei m p l e m e n t a t i o nb a s e m e n tf o rt h es e r v i c ei n t e g r a t i o no f n m p a c c o r d i n gt oc o n s t i t u t e so f i n t e g r a t e dp a t t e r n , 0 1 1 1 s t u d i e sf o c u so nt h ef o u rp a r t so ff u n d a m e n t a lf r a m e w o r km o d e l f i r s t l y , t h er e f e r e n c em o d e lo fi n f q r m a t l o ne x c h a n g eh a sb e e ne s t a b l i s h e d t h i sm o d e lc a nb eu s e dt or e s o l v et h ep r o b l e mo fe x c h a n g i n ga n di n t e g r a t i n gt h eh e t e r o g e n e o u sa n dd i s t r i b u t e di n f o r m a t i o n s e c o n d l y , i no r d e rt os o l v et h ep r o b l e mo fd r i v i n gl o c a la n dd i s t r i b u t e ds e r v i c e s ，t w o 耐v i n gm e t h o dc o m p o s e do fm e s s a g e - d r i v e nm e c h a n i s ma n dp 2 pw o r k f l o wm a n a g e m e n tm o d e lh a v eb e e np r o p o s e di nt h i sp a p e r t h ec o m b i n a t i o no ft w od r i v i n gm e t h o d sc a l ls o l v et h ep r o b l e mo fb u s i n e s sp r o c e s s e sc h a n g i n gf r e q u e n t l y , f i n i t ec a p a c i t yi ni n f o r m a t i o nt r a f f i cb e t w e e nb u s i n e s sa c t i v i t i e s ，h e t e r o g e n e o u ss y s t e mo p e r a t i n ge a c ho t h e r a i m i n ga tt h es i t u a t i o no fl a c kr e s o u r c e si nt h er u n n i n gp r o c e s so fe n t e r p r i s e sd y n a m i ca l l i a n c e ，a n dc o m b i n e de x i s t i n gd y n a m i cs c h e d u l i n gm e t h o d ，ad y n a m i cr e s o u r c es c h e d u l i n gm o d e lb a s e do na c t i v i t yh a sb e e np r o p o s e di nt h i sp a p e r , w h i c hc a np r o v i d es u p p o r t st oc o m p l e t et h eb u s i n e s sp r o c e s s e sp u n c t u a l l yf o re n t e r p r i s e sd y n a m i ca l l i a n c e o nt h eb a s i so ft h ea n a l y s i so ft h ep r e s e n tp r o b l e m so fs e e u r i t ) ro ni n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o no fn m p , t h ei n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o ns e c u r i t ym o d e lb a s e do nx m lh a sb e e ne s t a b l i s h e di nt h i sp a p e r a ne n c r y p t i o na n dd e e r y p t i o nc o m m u n i c a t i o np r o c e s sh a sb e e ni n t r o d u c e d t h em o d e lc o n s i s t so fe n c r y p t i o nc o m p o n e n t ，d e c r y p t i o nc o m p o n e n ta n dk e yd i s t r i b u t e dc o m p o n e n t b yt h eg r a n u l a rs e c u r i t ya p p r o a c ha n dm e t h o do fs i m p l ed i s t r i b u t ek e yi nt h em o d e l ，i tc a ne n s u r et h ei n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o ns e c u r i t ya n di m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fc o m m u n i c a t i o n f i n a l l y , o nt h eg u i d a n c eo ft h o u g h t sa n dt e c h n o l o g i e sa b o v em e n t i o n e d , w eh a v ed e v e l o p e dt h en m ps y s t e m ，s u p p o r t e db yt h ep r o j e c to ft h en a t i o n a lt e n t hf i v e y e a rs & ts u r m o u n t i n gp r o g r a m t h ef u n c t i o n a l i t yo fn m ph a sb e e na t t e s t e db yap r a c t i c a lr u n n i n gp r o c e s si ns o m ee n t e r p r i s e s k e y w o r d s ：n 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 m ，i n t e g r a t i o np a t t e m ,i n t e g r a t e dm o d e l i n g ，i n f o r m a t i o nl r a n s m i s s i o ns e c u r i t y ,b u s i n e s sp r o c e s sd r i v e ，d y n a m i cr e s o u r c e ss c h e d u l i n g1 绪论1 绪论1 1 论文的研究背景1 1 1 概述制造业是将可用资源与能源通过制造过程，转化为可供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业，它涉及到国民经济的大量行业如机械、电子、轻工、化工、食品、军工、航天等 1 】。制造业是国民经济和社会发展的物质基础，也是一个国家综合实力的重要体现，其发展状况表明了国家的经济发展水平并决定了人民的基本生活水平。因此，各国都把提高制造业的竞争实力放在发展经济和科技的重要位置1 2 】。在2 0 世纪中，制造业给西方工业化国家带来了巨大的经济发展和市场繁荣。在这些国家中约有2 5 的人口从事各种形式的制造活动，并有超过7 0 的物质财富来自于制造业。即使是在第三产业特别发达的美国，其制造业对国民生产总值的直接贡献始终超过2 0 ，拉动其他产业增长3 0 ，拉动经济增长率4 0 3 。因此，人类进入2 1 世纪后，西方发达国家仍然把制造业作为社会经济发展必不可少的基石，并将促进制造业发展作为推动整个国民经济发展的重要战略【4 】。就我国的情况而言，2 0 0 1 年我国制造业的工业增加值为3 7 6 1 3 1 亿元，占国民生产总值的3 9 2 l ，占工业生产总值的7 7 6 l ；上交税金4 3 9 8 1 7 亿元，占国家税收总额的3 0 和财政收入的2 7 ；全部从业人员8 0 8 3 万人，占全国工业从业人员总数的9 0 1 3 和全国所有从业人员总数的1 1 1 ：出口创汇2 3 9 8 亿美元，占全国外贸出口总额9 0 。过去5 0 年的统计数据也表明，制造业始终是带动我国经济高速增长的发动机，制造业工业增加值的年均增长率平均高出国民生产总值增长率约3 8 蝌5 1 。可见，制造业也是推动我国国民经济和综合国力发展的支柱产业。自二十世纪七十年代以来，随着信息时代的来临以及因特网、电子商务、供应链和全球化市场等的发展，制造业所处的外部环境已发生了根本性的变化，制造业开始进入一个重大的变革时代。高新技术迅速发展、市场日趋多样化和全球化、客户需求日趋个性化等因素一方面对制造业提出了严峻的挑战，另一方面也为制造业的进一步发展提供了良好的发展契机【6 】。1 _ 1 2 网络化制造现代制造业的发展趋势之一当前，经济全球化和信息革命的浪潮正在席卷全球，深刻地影响着人类社会的经济、科技、人民生活等方方面面。制造业也不例外，这种影响正在带来制造业及其制造技术的重大变革。随着经济全球化和信息化的迅猛发展，我国传统制重庆大学博士学位论文造业将面临严峻的挑战和新的发展机遇。运用现代信息技术和现代管理技术改造传统制造业，正在成为实现制造业跨越式发展的重要途径。当前，由于网络技术特别是i n t e m e t i n t r a n e t e x t r a n e t 技术的迅速发展，正在给制造业带来新的变化和重大影响。如国际权威制造技术研究机构，德国f r a u n h o f e r研究院院长h a n s j u r g e nw a r n e c k e 教授在2 0 0 0 年1 0 月第一届国际机械工程大会上作的题为“网络生产制造业全球化的前景”的大会报告中，特别强调了网络生产在制造业发展中的重大影响和作用。又如2 0 0 0 年3 月在新加坡召开的第五届国际计算机集成制造( c i m ) 大会上，大会组织委员会主席r o b e r tg a y 和学术委员会主席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：近年来制造业“最伟大的影响就是基于i n t e r n e t 技术和相关业务的出现”【7 。再如美国互联网投资公司( c m e i ) 创办人d a v i d w e t h e r e l l 甚至认为互联网的出现比工业革命更为重要，改变的步伐远比工业革命大。另外再如，不少文献指出制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化和制造绿色化是现代制造业发展的趋势，而制造全球化、制造敏捷化和制造虚拟化均离不开制造网络化的支撑，因此，可以说制造网络化是现代制造业发展的主要趋势之一【s 。”。由于一个企业的资金、人员素质与知识和技能、设施与设备、设计与开发、制造能力、营销能力等都存在着局限性，在当前日趋激烈的市场竞争中不可能单独取胜，因此必须进行与企业或有核心制造资源的机构之间的合作，形成以竞争为基础和合作协同为主导、风险共担、利益共享、共存共荣的机制，充分实现资本、资源、技术、人才、信息和知识的交流与共享，优势互补、分工协作，才能积极有效、主动、快速地响应和适应市场，夺取竞争胜利。以这种竞争与合作机制为基础，借助于计算机网络、远程通讯技术及装备，以及四通八达的交通运输网络，使在地域上分布的企业组成能适应当今和跨世纪市场需求变化的、有竞争能力的、动态可变的企业联盟，是实现在远比过去更广阔的范围内，充分有效利用比过去更广泛的资源，灵活快速响应全球范围内用户需求，提供优质服务的最佳模式。这种模式便是网络化制造模式。网络化制造以数字化、柔性化、敏捷化和集成化为基本特征。这些特征是以快速响应客户化需求为前提，表现为结构上的快速重组、性能上的快速响应、过程中的并行性与分布式决策，这意味着系统具有动态易变性，能通过快速重组，集成有关资源，快速响应市场需求的变化【l ”。面对动态多变、难以预测的现代市场环境，传统的集中式、层次化的制造模式越来越缺乏产品开发、快速响应市场等竞争能力，因此企业必须改变传统的制造模式。新的制造模式至少应当满足以下要求：分布式组织：企业要充分建立分布式资源与分布式产品需求的直接联系1 绪论利用最临近或最相近的资源对产品需求作出最快速的响应；广泛性协作：企业要与供货商、合作伙伴、知识元( 如高校、研究院所、专家等) 、顾客之间建立从原材料供应、产品开发、产品制造到市场营销的广泛协作；开放式结构：为了有效的合作，企业自身必须具有可重构性和可扩展性，同时也能够与任何形式的合作伙伴实现资源的共享与协作。这些要求使企业必须向基于i n t e m e t i n t r a n e t e x t r a n e t 的分布式、扁乎化的网络化制造模式转变。未来的制造企业为了快速占领市场，实现其根本经营目标在争取用户最大满意度的前提下获取最大利润，就必须按照网络化的形式加以组织。只有在技术、组织和管理上实现网络化的制造企业才会赢得当前和未来市场的竞争。基于i n t e r n e t i n t r a n e t e x t r a n e t 的网络化制造必将成为2 l 世纪制造业的基本制造模式 碉。总之，制造网络化是现代制造业发展的主要趋势。无疑，网络化制造将给现代制造业带来一场深刻的变革。建立一种市场需求驱动的、具有快速响应机制的网络化制造模式，将是当前乃至今后若干长的时期内制造业所面临的最紧迫的任务之一，也是制造企业摆脱困境，赢得市场，掌握竞争主动权的关键。网络化制造平台是网络化制造模式的基础平台和重要组成部分。它将为我国制造业企业实施网络化制造提供技术保障和实施工具，以适应当前我国制造业实现跨越式发展的迫切需要2 3 4 1 。1 1 3 网络化制造的内涵概念和定义关于网络化制造的概念和定义，国内外已有大量的论述，这些论述大致可分为以下三类p ”。1 ) 基于c ，j 、制造”概念的网络化制造概念“d , n 造”概念是指产品的制作或生产过程。这类网络化制造概念侧重于产品制造过程的网络化。例如，美国l a n t r o n i x 公司自动化部的副总裁f o n d l 认为：网络化制造是指利用网络技术实现车间层内部制造设备之间的信息交互及车间层与车间外部的通信【3 6 1 02 ) 基于i n t e r n e t 和动态联盟的网络化制造概念这类网络化制造概念侧重于利用i n t e r a e t 实现异地制造资源的共享。例如，1 9 9 1年年美国里海大学在美国2 1 世纪制造企业战略报告中首次提出敏捷制造的概念，并强调制造系统通过动态联盟这样一个含有合作和竞争的新的生产模式来动态集成异地资源，适应持续多变、无法预料的市场变化。中国科学技术部在“当前优先发展的高科技产业化重点领域指南( 2 0 0 1 ) ”中第四条指出：网络化制造是重庆大学博士学位论文按照敏捷制造的思想，采用i n t e m e t 技术，建立灵活有效、互惠互利的动态企业联盟，有效地实现研究、设计、生产和销售各种资源的重组，从而提高企业的快速响应和市场竞争能力【37 1 。中国国家计划委员会高技术产业发展司2 0 0 2 年6 月在北京召开的“网络化制造发展战略研讨会”的主题报告指出：“网络化制造是指利用计算机网络，灵活而快速地组织社会资源，将分散在各地的生产设备资源、智力资源和技术资源等，按资源优势互补的原则，迅速地整合成一种跨地域的、靠网络联系和统一指挥的制造、运营实体网络联盟，以实现网络化制造 3 8 】。”3 ) 基于企业经营活动和广义网络的网络化制造概念这类网络化制造概念侧重于企业所涉及的一系列生产经营活动的网络化。例如，r o c k w e l l 公司的白皮书将网络化制造定义为：网络化制造是指企业通过网络迸行的一系列活动，包括基于网络的快速产品设计与制造实时e r p 连接、全面的资产管理以及与整个供应链的无缝连接等。在参考文献 3 9 中，将网络化制造定义为：网络化制造是指在产品整个生命周期中动态获取并有效传递信息和知识的过程，以实现制造商以尽可能短的时间、尽可能低的成本推出高质量产品，满足顾客的个性化需求。综上所述，国内外现有研究对网络化制造有不同的理解，至今尚未形成统一的概念和定义。为此，对网络化制造的概念进行了进一步探讨。1 ) 顾名思义来说，网络化制造一定涉及“网络”和制造”两个概念，网络化制造是网络和制造的有机结合。2 ) 对“制造”的概念目前有两种理解：一种是“小制造概念”，是指产品的制作或生产过程；另一种是“大制造概念”，是指制造企业中产品设计与开发、物料资源组织、生产计划、生产加工过程、质量保证、经营管理、市场营销和售后服务等系列相关活动和工作的总称1 1 。网络化制造中的制造主要指“大制造概念”，包括产品整个生命周期过程及其所涉及的制造技术和制造系统。3 ) 网络化制造中的“网络”是指广义网络，对制造企业而言，通常包括因特网( t n t e r n e t ) 、企业内联网( i n t r a n e t ) 和企业外联网( e x t r a n e t ) 。例如，企业内部的制造活动可能基于i n t r m a c t 进行：企业外部的制造活动可能基于e x t r a n e t 或i n t e m e t 进行；而面向某一市场机遇组建的虚拟企业的制造活动一般基于i n t e m e t i n t r a n e t e x t r a n e t进行。综上所述，可将网络化制造定义为：网络化制造是基于网络的制造企业的各种制造活动及其所涉及的制造技术和制造系统的总称。其中，网络包括i n t e m e t 、i n t r a n e t 和e x t r a n e t 等各种网络；制造企业包括单个企业、企业集团以及面向某一市场机遇而组建的虚拟企业等各种制造企业及企业联盟；制造活动包括市场运作、产品设计与开发、物料资源组织、生产加工过程、产品运输与销售和售后服务等41 绪论企业所涉及的一切相关活动和工作。内涵特征1 ) 基本特征由前面对网络化制造的定义可知，网络化制造的实质是网络技术( i n t e r n e t i n t r a n e e x t r a n e t ) 和制造技术的结合。网络化制造中网络技术的根本功能是为制造系统和制造过程提供一种快速方便的信息( 含数据) 交互手段和环境，因此网络化制造的基本内涵特征是基于网络的信息( 含数据) 的快速传输和交互。2 ) 技术特征在网络化制造基本特征的基础上，可形成以下网络化制造的技术特征。a 、时间特征网络使信息能快速传输与交互，使制造系统中信息传输过程的时间效率发生根本性变化，使信息传输达到“万里之遥一瞬间”。该特征可使制造活动的时间过程发生重大变化，甚至产生一些特殊功能，如可在制造过程中利用地球时差，实现不问断的2 4 小时设计作业1 4 0 】等。b 、空间特征网络拓展了企业空间，基于网络的异地设计、异地制造使企业走出“围墙”，走向全球。网络使得分散在各地的企业根据市场机遇随时组成动态联盟，实现资源共享，形成空间范围广阔并能动态变化的虚拟企业。c 、集成特征网络和信息快速传输与交互支持企业内外实现信息集成、功能集成、过程集成、资源集成及企业之间的集成。3 ) 功能特征基本特征和技术特征又决定着网络化制造有以下一系列功能特征。a 、敏捷响应特征基于网络的敏捷制造和并行工程等技术可显著缩短产品开发周期，迅速响应市场。b 、资源共享特征通过网络，分散在各地的信息资源、设备资源甚至人才资源可实现共享和优化利用。c 、企业组织模式特征网络和数据库技术将使得封闭性较强的金字塔式递阶结构的传统企业组织模式向着基于网络的扁平化的、透明度高的项目主线式的组织模式发展。针对市场需求和机遇，建立以企业动态联盟和资源共享为基础的，通过网络和电子手段联系和控制的虚拟企业将是快速、优质、低成本和低风险响应市场的有效组织模式。d 、生产方式特征过去的“大批量、少品种”和现在的“小批量、多品种”将发展到“小批量、多品种、定制型”生产方式。2 1 世纪的市场将愈来愈体现个性化需求的特点，因此基于网络的定制将是满足这种需求的一种有效模式。e 、客户参与特征客户不仅是产品的消费考，而且还将是产品的创意考和设重庆大学博士学位论文计参与考。基于网络的d f c ( d e s i g nf o rc u s t o m e r ) 和d b c ( d e s i g nb yc u s t o m e r ) 技术将为用户参与产品设计提供可能。f 、虚拟产品特征虚拟产品、虚拟超市和网络化销售将是未来市场竞争的重要方式。用户足不出户，可在网上定制所喜爱产品，并迅速见到其虚拟产品，而且可进行虚拟使用和产品性能评价。g 、远程控制特征设备的宽带联网运行可实现设备的远程控制、管理以及设备资源的异地共享。h 、远程诊断特征基于网络可实现设备及生产现场的远程监视及故障诊断。i 、其他特征1 1 4 网络化制造的国际研究现状网络化制造方面的研究正在全球迅速兴起。围绕网络化制造模式的研究，或者在与网络化制造有关的研究中，出现了一系列的新概念、新观点、新思想，如敏捷制造、并行工程、虚拟制造、虚拟企业、动态联盟、分散网络化制造、现代集成制造系统等等。这些新概念、新观点、新思想无不体现了企业基于网络的制造理念，同时以此为核心的企业信息化的研究和应用也在全球蓬勃发展。这方面的研究与一般学术研究相比，一个显著的特点是政府行为和企业行为的大量介入，表现在各国政府计划、企业研究和高校研究均非常活跃。网络化制造的国外研究现状下面介绍一些国内外的典型研究计划和研究成果。1 ) 美国( 2 1 世纪制造企业战略报告9 0 年代初，美国里海大学( l e h i g h u n i v e r s i t y ) 在美国国会和国防部的支持下会同美国众多工业界主要决策人在研究和总结美国制造业的现状和潜力后，发表了具有划时代意义的美国2 l 世纪制造企业战略报告，提出了以网络化技术为支撑的敏捷制造和虚拟企业的新概念。敏捷制造将成为2 1 世纪制造企业赢得竞争和获取利润的主要模式之一。直到当前，国际国内对敏捷制造的研究仍十分活跃，正处于不断发展和完善之中。2 ) 美国其他重要研究计划和成果，如：1 9 9 4 年，美国能源部制订了“敏捷制造使能技术”的计划，即t e a m 计划，涉及联邦政府机构、著名公司和大学等1 0 0 多个单位，并于1 9 9 5 年1 2 月发表了该项目的策略规划和技术规划。1 9 9 5 年美国国防部和自然科学基金会资助1 0 个面向美国工业的研究单位，共同制定了以敏捷制造和虚拟企业为核心内容的“下一代的制造”计划。1 9 9 6 年5 月美国通用电器公司发表了计算机辅助制造网c a m n e t 的结构和应用。它通过因特网提供多种制造支撑服务，其目的是建立敏捷制造的支撑1 绪论环境。3 ) 美国一俄罗斯虚拟企业网( r a v e n ) 研究报告1 9 9 7 年美国国际制造企业研究所发表了美国一俄罗斯虚拟企业网( r u s s i a n a m e r i c a nv i r t u a le n t e r p r i s en e t w o r k ，r a v e n ) 研究报告。该项目是美国国家科学基金研究项目，目的是开发一个跨国虚拟企业网的原型，使美国制造厂商能够利用俄罗斯制造业的能力，从更大的意义上讲，作为全球制造基础框架一部分的美俄虚拟企业的建立与发展起到实现全球制造的示范作用。4 ) 欧洲联盟“第五框架计划( f r a m e 5 ) ”1 9 9 8 年1 2 月，欧洲联盟公布了“第五框架计划( 1 9 9 8 。2 0 0 2 ) ”，将虚拟网络企业列入研究主题。5 ) “网络化韩国2 1 世纪”计划韩国于1 9 9 9 年3 月开始实施“网络化韩国2 1 世纪”计划，诣在构筑知识经济时代的基本框架，提高国家竞争力和人民生活水平。该计划的具体目标是到2 0 0 2 年，使韩国知识经济占经济总量的比例达到经济合作与发展组织成员国的平均水平。除上述政府计划之外，国际上许多企业，如美国通用汽车公司、波音公司、思科系统公司、法国钢铁制造商u s i n o rs a c l o r 公司、德国b m w ( 宝马1 汽车公司等均投入了大量研究。国家上许多著名高校如m i t 、s t a n f o r d 大学等也在这方面作了大量研究。以上研究，在制造信息基础结构、虚拟企业组建与运行技术、网络化协同产品开发技术、网络化p d m 、敏捷供应链等多方面均取得了不少研究进展和成果。如：由a p a rs i s t o 资助s t a n f o r d 大学c d r 、e 1 t 及s i m a 合作开发的s h a r e项目，支持设计人员或小组通过计算机网络进行组织和交流设计信息，以此建立对设计和开发过程的共享理解( s h a r e d u n d e r s t a n d i n g ) 。m a t r a d a t a v i s i o n 公司宣布最新一代的c a d ，c 朋w c a e 软件e u c l i dq u a n t u m 将具备在i n t e r n e t 进行设计工作的功能。s d r c ( s t r u c t u r e d y n a m i c s r e s e a r c h c o r p ) 公司则在i - d e a s m a s t e r系列c a d c a m c a e 软件的基础上，增加支持基于t e a m 的产品设计的功能。最近，m i c r o s t a t i o n 等几家公司开始开发基于网络的产品设计软件e n g i n e e r i n gb a c eo f f i c e ，可用于广域范围内的工程设计平台和数据库以及其它企业信息系统的集成。另外，在商品化软件方面晟有代表性的有：美国s d r c 公司2 0 0 1 年5 月在美国佛罗里达奥兰多推出的商品名为s d r ct e a m c c n t c r “协同产品管理解决方案，t e a m c e n t e r “支持由异地用户和互不相容的应用系统构成的虚拟企业协同工作，企业内部和外部的价值链能够共享同一个基于w e b 产品开发环境。在设计方面重庆大学博士学位论文t e a m c e n t e r 刑使用户得以创建，共享和管理由不同的c a d 系统的模型装配而成的虚拟模型，设计工程师能够通过本地c a d 系统完成零部件的修改，然后将其放回到t e a m c e n t e r “用于签审。美国p t c 公司2 0 0 0 年推出了产品协同商务( c p c ) 的w i n d c h i l l 软件系统，希望为制造业提供通过i n t e r n e t 和w e b 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，即在w e b 技术环境下，支持产品协同规划、设计、生产制造、产品管理、客户定制以及生命周期服务等，为制造商创造出完善的产品协同商务解决方案。a u t o d e s k 公司在1 9 9 9 年宣布其a u t o c a dr 1 4 具有支持j a v a 编程开发工具的功能，通过m i c o r o s o f t j + + 的集成开发环境，用户能够使用j a v a 语言操作a u t o c a d 的内部数据库，用户可以从网上下载j a v a 脚本加入到已有的a u t o c a d 应用程序中，其后，a u t o d e s k 公司推出a u t o c a d2 0 0 0 时新增添了绘图工具和网络功能，用户可以方便地把图形与数据库和其他基于网络的信息连接起来，通过集成在“打开”、“保存”和“程序装入”对话框中的浏览器，用户可直接通过i n t e r a c t 保存文件或浏览i n t e r a c t 内容，其新增功能帮助用户从图形中直接连接到数据库，并可执行数据的浏览、查询和管理，其电子格式打印输出可以完整保留打印输出属性和超级链接信息，且可通过电子邮件传递或分布在网络上。网络化制造的国内研究状况及成果国内在网络化制造也作了大量研究工作，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立了不少研究课题，已取得了不少研究成果。其中比较典型的有：1 ) 分散网络化制造系统( d i s p e r s e dn e t w o r k e dp r o d u c t i o ns y s t e m d n p s )分散网络化制造系统( d n p s ) 【4 1 】的概念是1 9 9 6 年由香港理工大学李荣彬教授和同济大学张曙教授联合提出的，1 9 9 6 年4 月在香港召开了第一次筹备工作会议，成立了d n p s 研究小组，本课题负责人重庆大学刘飞教授被选为副组长。分散网络化制造指的是：面对市场机遇，针对某一市场需要，利用以因特网( i n t e m e t )为标志的信息高速公路，灵活而迅速地组织社会制造资源，把分散在不同地区的现