（机械制造及其自动化专业论文）网络化制造环境下erp系统的过程集成与重构技术研究.pdf

摘要 摘要 网络化制造是制造业发展的必然趋势，网络化制造环境下的e r p ( n m e r p ) 系统及其关键技术 的研究是网络化制造研究的一个重要内容。基于过程的观点，本文对n m e r p 系统的过程集成与重 构技术进行了研究，主要内容及成果包括： ( 1 ) 提出了n m e r p 系统的实现机制，建立了适应网络动态联盟组织结构和过程特点的系统分布 式控制模型和由节点e r p 系统组成的具有群组规划特征的系统总体结构。在上述总体研究的基础上， 进一步建立了n m e r p 系统的体系结构，包括系统逻辑结构、软件层次结构、计算结构、网络拓扑 结构，从体系结构的多个侧面全面描述了n m e r p 系统。 ( 2 ) 建立了基于工作流管理系统的驱动式过程控制模型，有效解决了网络分布环境下跨企业协同 过程的管理与控制问题。以此为基础，建立了基于c o r b a 中间件、软件构件和工作流管理系统的 过程集成与重构的支撑平台，研究了基于构件系统的系统软件实现方法。基于该支撑平台能有效实 现n m e r p 系统在应用层次上的集成与重构。 ( 3 ) 提出了基于u m l g s p n 的过程集成建模方法，建模方法将自顶向下分解和自底向上综台的 两种建模方法相结合，建立了符合网络动态联盟协作特点的过程模型，包括交互过程模型和节点过 程模型。通过基于u m l 的过程模型多视图描述，有效实现了过程模型的动态性。过程建模方法还 包括模型的结构正确性验证和性能分析，形成了过程建模和模型分析集成的建模环境。 ( 4 ) 提出了n m e r p 系统的过程模型验证和性能分析方法。通过建立u m l 过程模型向g s p n 模 型的映射规则，实现了u m l 模型向g s p n 模型的正确转化，进而应用p e t r i 网的可达图分析方法对 过程模型进行结构正确性验证，应用g s p n 模型与连续参数马尔可夫链的同构特性和稳定状态概率 的计算方法，计算和分析g s p n 模型的相关性能指标，找出过程中的性能“瓶颈”问题。过程模型验 证和性能分析方法为过程模型的正确执行和过程优化提供了有效的分析手段。 ( 5 ) 建立了支持n m e r p 系统的工作流管理系统的具有开放性和可扩展性的分布式体系结构，实 现了网络分布异构环境下工作流管理系统与应用系统间的有效集成。依据该体系结构，_ 作流管理 系统或模块可基于网络节点部署，便于动态调整和均衡各节点| t 作流管理系统的负担，提高了工作 流管理系统的执行效率和安全可靠性。 ( 6 ) 开发了n m e r p 的原型系统。在上述研究的基础上，研究了原型系统的具体实现技术，成功 开发了n m e r p 原型系统通过系统的运行实例说明并验证了本文提出的相关概念和关键技术的有 效性。 关键词：网络化制造，e r p ，过程集成，过程重构体系结构，控制模式，过程建模，c o r b a 构件，u m l ，工作流管理，广义随机p e t r i 网 东南大学博上学位论文 a b s t r a c t t h e r ei sa n i n c r e a s i n gr e c o g n i t i o n t h a tn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gi sa n e c e s s a r y c o n d i t i o nf o r c o m p e t i t i v e n e s s c h a n g e si nt h eb u s i n e s se n v i r o n m e n tr e p r e s e n t e db yt o u g hc o m p e t i t i o na n dv a r i a t i o no n c u s t o m e rr e q u i r e m e n ta r ed r i v i n g m a n u f a c t u r i n go r g a n i z a t i o nt oa d o p tt h ec o n c e p to fn e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g t h eu t i l i z a t i o no fi n f o r m a t i o ns y s t e ms u c ha se r ps y s t e mi nn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g e n v i r o n m e n tf n m e r p ) i st oi m p r o v eb u s i n e s so p e r a t i o n s n m e r ps y s t e mi s r e g a r d e da se n a b l e r sa n d f a c i l i t a t o r so fn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g i ti si m p o r t a n tt om e n t i o nt h a tc o l l a b o r a t i v eb u s i n e s sp r o c e s s i n t e g r a t i o na n dr e c o n f i g u r a t i o np l a y sas i g n i f i c a n tr o l ei nt h es e n s et h a tt h en m e r ps y s t e mm a yb en e e d e d t ok e e pt h ee x t e n d e de n t e r p r i s ei nn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n ge n v i r o n m e n tf u l l yo p e r a t i o n s o ，t h e c o l l a b o r a t i v eb u s i n e s sp r o c e s si n t e g r a t i o na n dr e c o n f i g u r a t i o nt e c h n i q u e so ft h en m e r pa r ef o c u s e d0 1 3 ， t h em a i nc o n t e n t sa n da c h i e v e m e n t so f t h ed i s s e r t a t i o na r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 c o m p o s i n ge l e m e n t sa n dr e a l i z a t i o nm e c h a n i s mo ft h en m e r ps y s t e ma r ep r o p o s e di nt h ef i r s t i n s t a n c e ，t h es y s t e mc o n t r o lm o d e lo ft h en m e r pi sa l s op u tf o r w a r d ，w h i c ha d a p t st ot h eo r g a n i z i n g f r a m e w o r ka n db u s i n e s sp r o c e s sc h a r a c t e r i s t i co fe x t e n d e de n t e r p r i s e af r a m e w o r ko ft h es y s t e mw i t h c h a r a c t e r i s t i c so fo p e n i n g ，d y n a m i ca n dg r o u pd e c i s i o ni se s t a b l i s h e d b a s e do nt h ea b o v er e s e a r c h ，t h e a r c h i t e c t u r eo ft h es y s t e mi st h e ns e tu pw h i c hc o m p r i s e sl o g i ca r c h i t e c t u r e ，s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ， c o m p u t i n ga r c h i t e c t u r ea n dn e t w o r kt o p o l o 目a r c h i t e c t u r e 2 a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ec o l l a b o r a t i v eb u s i n e s sp r o c e s s ，t h ec o n t r o lm o d eo f t h ep r o c e s s b a s e do nt h ew o r k f i o wm a n a g e m e n ts y s t e mi sp r o p o s e d w h i c hs o l v e st h ep r o c e s sc o n t r o lp r o b l e m si n e x t e n d e d e n t e r p r i s ee f f e c t i v e l y , c o m b i n i n gw i t h c o r b am i d d l e w a r e ，s o f t w a r e c o m p o n e n t a n d d i s t r i b u t e dw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，t h eb u s i n e s sp r o c e s si n t e g r a t i n ga n dr e c o n f i g u r a t i o nf o u n d a t i o n f r a m e w o r ki st h e ns e tu p a n do nt h eb a s i so ft e c h n o l o g i e si n t e g r a t i n gc o r b a 、j a v aa n dw e b ，t h e d i s t r i b u t e dn e t w o r k e dc o m p u t i n gf r a m e w o r ki sa l s ob u i l ta n dt h e nt h ei m p l e m e n tm e t h o do fs o f t w a r e c o m p o n e n ti ss t u d i e d i n t e g r a t i o na n dr e c o n f i g u r a t i o no ft h eb u s i n e s sp r o c e s si sc a r r i e do u te f f e c t i v e l y b a s e do nt h ef o u n d a t i o nf r a m e w o r k 3 ab u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n ga p p r o a c ho ft h en m e r ps y s t e mb a s e do i lt h ei n t e g r a t i n gu m la n d g e n e r a l i z e ds t o c h a s t i cp e t r in e t s ( g s p n ) i sp r o p o s e di n c l u d i n gm o d e l i n g ，p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o na n d n u m e r i c a la n a l y s i s ，t h ea p p r o a c ha d o p t sb o t ht o p d o w nd i s a s s e m b l ) ，m o d e l i n gm e t h o da n db o t t o m u p s y n t h e s i sm o d e l i n gm e t h o d t h ep r o c e s sm o d e la c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co fe x t e n d e de n t e r p r i s ei ss e t u pw h i c hi n c l u d e sb o t hg e n e r a lm o d e lf o ri n t e r a c t i o np r o c e s si ne x t e n d e de n t e r p r i s ea n dl o c a lm o d e lf o r n o d ep r o c e s si no w ne n t e r p r i s e t h ed y n a m i cp r o p e r t yo ft h em o d e li sr e a l i z e du t i l i z i n gu m lm o l t i v i e w d e s c r i p t i o n sw h i c hr e l a t i n gw i t hr o l e s ，m e m b e r s ，r e s o u r c e sa n dt a s k s 4a p p r o a c h e so fp r o c e s ss i m u l a t i o na n dp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o na f ep r o p o s e d r e a c h a b i l i t ya n a l y s i s m e t h o do fp e t r in e ti su s e dt os i m u l a t et h eb u s i n e s sp r o c e s sm o d e l b yu t i l i z i n gt h ee q u i v a l e n c er e l a t i o n - i i - 摘要 b e t w e e ng s p na n dm a r k o vc h a i n ，ap e r f o r m a n c ee v a l u a t i o nm e t h o do fp r o c e s sm o d e li s p u tf o r w a r d ， w h i c hc o m b i n e sg s p na n dm a r k o vc h a i nt ua n a l y z et h ep e r f o r m a n c eo fp r o c e s sm o d e le f f e c t i v e l y t h e a p p r o a c h e so fs i m u l a t i o na n dp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o na r et h ee f f e c t i v ea n a l y s i st o o l sf o rt h ei m p l e m e n ta n d o p t i m i z a t i o no f t h eb u s i n e s sp r o c e s sm o d e l 5 t h ea r c h i t e c t u r eo fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mt h a ts u p p o r t st h en m e r ps y s t e mi ss t u d i e da n d e s t a b l i s h e d b a s e do nt h ea r c h i t e c t u r e ，t h ew o r k f i o wm a n a g e m e n ts y s t e mc a l lb ed e p l o y e da c c o r d i n gt o n e t w o r kn o d e s o ，s e c u r i l yp e r f o r m a n c ea n di m p l e m e n te f f i c i e n c yo fw n r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma r e i m p r o v e d 6 o nt h ea b o v es t u d i e s ，ap r o t o t y p es y s t e mo fn m e r pi s e x p l o i t e ds u c c e s s f u l l y ；e x a m p l eo ft h e p r o t o t y p es y s t e md e m o n s t r a t e st h ev a l i d i t yo fr e l a t e dt h e o r i e sa n dt h e p r o c e s si n t e g r a t i o n a n d r e c o n f i g u r a t i o nt e c h n i q u e s k e yw o r d s ：n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ；e r p ；p r o c e s si n t e g r a t i o n ；p r o c e s sr e c o n f i g u r a t i o n ； a r c h i t e c t u r e ；s y s t e mc o n t r o lm o d e l ；p r o c e s sm o d e l i n g ；c o r b a ；c o m p o n e n t ；u m l ；w o r k f l o w m a n a g e m e n t ；g e n e r a l i z e ds t o c h a s t i cp e 仃in e t s 1 i i 东南大学学位论文独创性声明 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，也不包含为获得东南大学或其它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了谢意。 研究生签名： 7 暑铂嘏 日期：盟 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：2 塞! 丝： 导师签名：e t 期：o r 第一章绪论 1 1 课题研究背景 第一章绪论 2 0 世纪9 0 年代中期以来，伴随世界经济的发展和科技的进步，特别是以i n t e m e t 为代表的计算 机技术、网络技术和信息技术的迅速发展，加速了世界经济全球化的进程，使世界经济进入了新一 轮的全球化阶段，跨入所谓的“网络经济”或“知识经济”时代。网络经济一方面开阔了企业的市 场，另一方面也给企业带来了全球范围的竞争压力生产过程不再局限于地区或国家的范围，而是 形成了无国界的经济实体，面临着全球性的市场、资源、技术和人员的竞争。企业间的竞争与台作、 开放与限制并存，企业的内外部制造环境发生了根本性的变化。因此，以e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e p l a n n i n g ) 为典型代表的企业管理模式和技术面临羞新的挑战，网络化寿4 造是为适应“弼终经济”时 代市场竞争和用户需求特点而发展起来的先进制造模式和技术，是制造业发展的必然趋势“。 网络化制造环境下企业的组织结构和生产经营管理方式需要进行人、技术和资源的集成创新，以提 高企业对市场需求的快速响应能力和市场竞争能力，因而适应网络化制造的e r p 系统及相关关键技 术的研究也就成为网络化制造研究的一个重要内容。 1 1 1 经济全球化对制造环境的影响 经济全球化主要是指生产要素在垒球范围内的自由流动和合理配置，其实质是生产的全球化和 市场的全球化”1 。经济全球化以市场经济和经济国际化为基础，是人类社会进步和生产力发展的必 然结果，也是世界经济发展的一个客观趋势，它的积极作用是能在全球范围内优化资源的配制，并 能大幅度提高生产率、降低成本、充分利用信息资源、减少边缘化、提高人口素质和促进人类进步。 但也应看到，在经济全球化的进程中，企业在全球范围内通过战略结盟和国际两络变的更加相互依 赖和相互关联，企业间的竞争也更加直接和激烈。特别是对发展中国家，其企业由于本身在经营规 模、技术和研究开发能力等方面的不足。再加上发达国家企业的跨国垄断，使得其更加处于不利的 竞争环境和地位。因此，经济全球化同时也具有对不同国家的经济发展和促进的不对称性，因而也 进一步加剧了发达国家与发展中国家的经济发展不平衡现象，拉大了其间的经济差距。可见经济全 球化给大多数发展中国家带来的并不仅仅是发展机遇，更多的是挑战。正处在转型中的我国企业必 须抓住机遇迎接挑战，积极应对经济全球化产生的影响。 在经济全球化发展的背景下，企业的内外部制造环境已经或正在发生重大的变化，主要表现在 市场的全球化趋势加剧、用户需求更加突出“个性化”、市场快速变化且难以预测、产品的生命周期 不断缩短等，从而导致竞争环境、竞争观念、企业组织结构和管理方法、企业经营策略和产品的相 应变化，具体体现在如下几个方面“”1 ： ( 1 用户需求的变化 用户不仅要求产品或服务具有一流的质量，高的性能价格比，而且要求体现越来越多的用户“个 性化”，用户需求正从物美价廉的“人众化”转向“个性化”。同时用户对单一企业产品或服务的依 东南大学博士学位论文 赖性和忠诚度在不断降低，对提供产品或服务的时间要求越来越高。 ( 2 ) 市场的变化 在个- 陛化和要求越来越高的客户需求驱动f ，市场竞争日益激烈，市场快速多变且难以预测， 市场机遇转瞬即逝，同时市场更加趋于全球化。 ( 3 ) 竞争范围和深度的变化 客户需求以及市场的快速变化直接影响并导致企业竞争的范围和深度发生变化。 从竞争的范围上，企业从区域内的同行业竞争扩大到全球范围内的同行业竞争，从传统大规模 企业的竞争威胁到众多拥有先进技术的中小企业的挑战： 从竞争的深度上，由于科技进步和经济全球化的发展，不同企业提供的产品价格和质煞难分高 下，市场快速变化导致产品生命周期越来越短，在继续强调已有成本和质量要素的前提下，时间和 响应速度已取代成本、质量成为第一竞争要素，企业进入了一个响应速度竞争的时代。 ( 4 ) 企业管理方法的变化 企业管理经历了8 0 年代的通过“减量经营”等降低企业运作成本的方法来提高企业效率，到 9 0 年代的m i c h a e lh a m m e r 提出的通过从根本上重新考虑部fj 间的关系，并重新设计业务流程的 “经营过程重组( b p r b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ) ”“”来提高企业效率，但都是只注重于企业 内部效率的提高。9 0 年代中后期以来，不断有人提出拓展“经营过程重组”的深度和范围，通过重 新思考企业间的关系，企业管理开始转向通过有效整合企业外部资源来提高企业效率。因此虚拟企 业、动态联盟等企业间的组织与经营管理模式得到人们的重视。 ( 5 ) 企业经营策略的变化 9 0 年代以来，人们开始理性看待多样化与专业化的关系，经过对多样化经营战略的反恩，认识 到企业核心能力在市场竞争中的重要作用，逐步地把自己的工作重点回归到自己的核心产业，企业 经营从多样化转向专业化，并越来越多的关注企业自身核心能力的建立和培养，即强调专业化经营 战略。 ( 6 ) 企业竞争观念的变化 在市场及技术变化相对比较缓慢的2 0 世纪8 0 年代以前，竞争对手易于辨识，因此企业间的竞 争属于完全竞争。随着市场和用户需求的变化，企业意识到仅靠自己资源与能力难以适应快速变化 的市场，同时技术的进步与发展使原有的行业进入门坎大大降低，竞争对手不仅来自业内，而且来 自行业外部，竞争对象具有不确定性。因此完全竞争的观点逐步被协同竞争的观念所取代，企业竞 争从完全竞争到协同竞争，由对抗- 性竞争转向合作性竞争，企业更加强调相互信任、相互协作，以 实现“双赢”甚至“多赢”的共同目标。 ( 7 ) 产品的变化 随着技术、经济的发展，市场和用户需求的变化，产品功能越来越丰富，产品的复杂程度也越 来越高，而产品生命周期则在进一步缩短。 ( 8 ) 环境保护要求日益提高 技术和经济的高速发展在带来层出不穷的新产品同时也带来了环境污染、资源破坏和生态平 衡失调等人类生态环境问题，环境保护彳导到各国的重视，环境保护要求日益提高。人们认识到上业 经济时代的“高消费、高投入、高污染”的模式属于不可持续的生产和消费模式。因此全球性的产 第一章绪论 业结构调整呈现出绿色战略趋势，这就要求企业生产要更加合理利用各种资源，以减少对环境的污 染。 ( 9 ) 基于网络的异地设计制造方式的发展 计算机网络和信息技术的发展为异地分布的伙伴企业提供了协同设计制造的基础环境和条件， 企业的生产方式从传统的大规模集中生产转向分散的社会化生产，企业组织结构从传统的科层制转 向扁平化、网络化的组织结构，企业的管理模式也从传统的企业内部纵向一体化向多企业相互合作、 优势互补的供应链管理模式的横向一体化发展。并且网络化环境下的企业管理更加强调和重视信息 和知识的集成与管理。 1 1 2 制造的全球化、敏捷化和网络化发展趋势 面对上述企业内岁 部环境的转变，企业传统的组织结构和纵向一体化的管理模式如科层制、大 规模生产等面临着严峻的挑战。客户和市场的变化必然引起企业组织结构与管理观念的变化，要求 企业实现从注重内部效率到注重外部效率的管理观念的转变，实现从多样化经营到专业化经营的经 营观念的转变以及实现从完全竞争到协同竞争的竞争观念的转变。因此企业必须建立由市场需求 驱动的、具有快速响应机制的、新的制造模式，以及新的制造模式下具有足够柔性和白适应性的组 织和管理模式。在这一发展动因的推动下，先进制造技术的研究引起世界各国的重视。9 0 年代以来， 以敏捷制造为典型代表的先进制造技术的研究和实施正成为世界各国振兴制造业，获得市场竞争优 势和可持续发展的重要步骤。 以敏捷制造和动态联盟为基本特征的先进制造技术，其核心观点是利用信息技术，将柔性制造 技术、熟练掌握知识和生产技能的入，以及灵活的管理方式集成在一起，对不断变化且难以预测的 市场做出反应，盛大限度地满足客户需求“”1 。我国学者吸收敏捷制造等先进制造技术的思想和哲 理，根据我国国情，对我国实施先进制造技术的战略模式进行了创新思考，如顾冠群教授、刘飞教 授、范玉顺教授和薛劲松教授联合提出的网络化制造概念【注】，张曙教授提出的网络化生产系统的概 念j 、李健、刘飞教授提出的基于网络的先进制造技术( n a m t ) “1 等等。它们的共同特征都是明 确了计算机网络技术、信息技术的支撑作用，强调了先进制造技术的内涵。网络化制造是敏捷制造 战略思想的一种重要实现形式。 技术和经济的发展、制造环境的变化，使得制造业的竞争要素与制造模式也在不断的发展和变 化i l u 【l ，其发展和演化历程可归纳如表1 - 1 所示； 表1 1制造业竞争要素与生产模式的发展 时间首要竞争要素制造模式 6 0 年代 生产规模 大规模生产 7 0 年代生产成本精良生产、准时生产 8 0 年代产品质量 c i m s 、全面质量控制t q c 9 0 年代时间和市场响应速度快速重组制造 2 i 世纪产品个性化、产品创新、可持续发展敏捷制造、网络化制造 注：国家8 6 3 计划项目网络化制造专项研究建议书 东南大学博士学位论文 从中可看出，9 0 年代以来，企业首要竞争要素从生产规模、生产成本和产品质量发展演化到时 间和对市场的响应速度上。而进入2 1 世纪以来，企业首要竞争要素则是在对用户和市场快速响应基 础上，进一步发展为以产品个性化需求、产品的创新能力以及企业的可持续发展能力为主要内容， 企业的生产组织方式正向制造的敏捷化和网络化方向发展。因此，在经济全球化、生产力水平的发 展、市场需求快速多变且不可预测，以及网络信息技术和先进制造技术的发展等因素的共同作用下， 网络化制造是制造业发展的必然趋势。 网络化制造是为适应“网络经济”时代市场竞争和客户需求特点而发展的先进制造模式和技术， 网络化制造模式的研究和实施是积极应对经济全球化发展的重要举措，引起了国家有关部门和业界 的高度重视，正成为我国先进制造技术领域研究的热点。近年来，网络化制造的研究、开发和应用 得到广+ 泛重视，尽管仍然处在发展的初期阶段，网络化制造相关理论和应用的研究已取得了大量的 成果。一些学者对网络化制造和系统给出了相关的定义和解释，如文献 4 】将网络化制造定义为：“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、制造技术及其它相关技术，建立面向企业特定 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t 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、采购和管 理等，实现企业间的协同和各种社会资源的共享和集成，高速度、高质量、低成本地为市场提供所 需的产品和服务。” 同传统的制造模式相比，网络化制造模式有如下的基本特征2 】1 4 】： 明确了计算机网络技术、信息技术的支撑作用，强调了先进制造技术的内涵： 覆盖了企业经营话动和产品生命周期的全部或部分环节； 以快速响应市场需求为主要目标， 通过网络化制造模式提高企业的市场响应速度和企业竞 争能力； 在网络化制造系统的支持下，突破了空间地域对企业生产经营范围和方式的限制； 强调企业间的西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，提高企业的产 品创新能力和制造能力，实现产品设计和制造的低成本、高速度： 技术内容丰富，网络化制造的研究和应用实施中涉及到大量的平台、工具以及系统实施和运 行管理技术。因此网络化制造系统的研究应用对促进先进制造技术和信息技术的发展也起着非常积 极的作用。 网络化制造的研究起始于1 9 9 1 年的美国里海大学发表的2 1 世纪制造企业发展战略研究报 告”“，报告中提出了敏捷制造的战略和思想，指出敏捷制造的核心是利用信息高速公路，将分散的 企业有效地组织起来，以加速新产品的设计和毫6 造，并利用网络信息技术对快速多变和不可预测的 市场变化做出快速响应，最大限度地满足客户需求。 网络信息技术是影响先进制造技术发展的一个重要因素，随着i n t e m e t 技术的发展和普及，基于 网络的先进制造技术的研究己成为国内外先进制造技术研究的新热点，国外典型的网络化制造研究 有： ( 1 ) 1 9 9 4 年美国能源部提出的“敏捷制造使能技术( t e c h n o l o g i e se n a b l i n g a g l em a n u f a c t u r i n g ， t e a m ) ”，该项目涉及政府、公司和大学等1 0 0 多个相关机构； 第一章绪论 ( 2 ) 1 9 9 5 年的美国“制造系统的敏捷基础设施网络( a g i l ei n f r a s t r u c t u r ef o rm a n u f a c t u r i n g ，a i m s n e t ) ”项目，a i m sn e t 的目标是开发美国国家信息基础框架，利用i n t e m e t 网络支持和管理敏捷企业 的供应链利用该信息框架提供供应商信息、资源和伙伴选择、合同和协泌服务、虚拟企业运作支 持、工作小组合作支持等各种制造服务，以实现敏捷制造。 a i m sn e t 项目下美国企业网( f a c t o r ya m e r i c a nn e t ，f a n ) 提供包括生产能力、各种工程服务 项目、产品及价格、性能数据、销售和用户服务等信息服务，试图通过发达的高速信息网络把美国 的制造业联系在一起； ( 3 ) 1 9 9 6 年的美国“计算机辅助制造网络( c a mn e t ) ”，c a mn e t 是要建立敏捷制造的支撑环境， 为成员企业提供多种伟蠕支撑服务，盘b 产品设计钓可制造链、加工过程仿真及产品的试验等，使得 网络成员企业能够共享制造信息，通过网络协调工作，为企业间的过程集成提供支持： ( 4 ) 1 9 9 7 年的美国一俄罗斯虚拟企业晒( r u s s i a r l - a m e r i c a n v i r t u a le n t e r p r i s e n e t w o r k ，r a - 粼) ， 目标是开发一个跨国虚拟企业网的原型，使美国的制造厂商能够利用俄罗斯企业的制造能力，并起 到全球制造的示范作用： ( 5 ) 欧美等西方发达国家的网络化制造典型项目还有：荚国的企业集成网络( e n t e r p r i s e i n t e g r a t i o nn e t ，e 1 n e t ) 和零件族网络( p a r t n e t ) 、欧洲的中小企业网( p l a n n i n gs m a l l m e d i u me n t e r p r i s e n e t w o r k s ，p l e n ) 等等。 网络制造在国内也得到国家相关机构、学术界和企业的重视，成为先进制造技术研究的一个重 要方向，国内典型的研究主要有： ( j ) 张曙教授和李荣彬教授子1 9 9 6 年提出的“分散网络化生产系统( d i s p e r s e dn e t w o r k e d p r o d u c t i o ns y s t e m ，d n p s ) ”，目的是要使香港和肉地的分散的制造资源通过l n t e r n e l 丽络集成起来， 咀协同生产方式进行产品的研制和生产； ( 2 ) 谢友柏教授提出的在产品设计开发中，以产品开发为中心的，异地蔹取设计妞汉的虚拟设计 组织结构万式； ( 3 ) 广东工业大学和香港理工大学合作开发的“基于任务分解和招标的面向行业和地区的网络化 制造协作系统”，目标是将珠江三角洲地区的模具制造业与香港的制造业联合起来； ( 4 ) 国家8 6 3 c i m s 计划项目“基于c 1 m s n e t 的敏捷化工程”包括网上陶瓷销售和开发系统、 快速原型网上服务等9 个面向企业的网络化制造应用子项目； ( 5 ) “九五”国家重点科技攻关计划“网络化制造在精密成型与加工领域应用研究及示范”课 题。该课题以模具行业为示范。力图从理论与实际上研究网络化制造的实现方法及其关键技术。 综合上述研究可看出，网络化制造系统和技术的研究内容主要包括网络化制造模式的实现机制、 榧架年u 战略，产品的网络化协同设计与制造，远程制造、故障诊断与暇务，合作伙伴钓选择与评价， 企业集成技术等方面。 1 1 3 网络化制造系统的技术体系 网络化制造系统的技术体系主要由综合技术、使能技术、基技术和支撑技术四方面织成“9 ”。 如图1 1 所示。 东南大学博士学位论文 广产品全生命周期管理 厂综合躲 嚣嚣嘉务 网络化制 厂基于网络化制造的产品设计开发技术( c a d i c a e c a p p c a m 等) 蓑黧案 _ 基础设施层 圈2 7n m e r p 系统软件层次结构 图中，各层的作用及其关系如下： ( 1 ) 应用表示层，应用表示层是整个系统的顶层，通过创建g u l 界面向最终用户提供特定应用。 如n m e r p 中的主生产计划、物料需求计划、客户信息、采购计划等。其主要作用可归纳为： 处理用户的信息表示，并提供一种机制容许用户与系统交互，如用户信息输入窗口、操作按 钮、列表框和消息等； 处理用户界面事件，触发业务逻辑层中的处理流程； 管理与其它外部系统之间的进出接口； 第二章面向网络化制造的e r p 系统屈其体系结构 处理报表生成等。 应用间可以通过接口直接实现互操作，也可通过较低层次上的分布对象中间件c o r b a 的对象 请求代理( o r b ) 实现互操作： ( 2 ) 业务逻辑层，业务逻辑层与特定的业务有关，包含核心业务相关的逻辑。由构建应用系统的 通用功能构件、领域功能构件和专用功能构件等服务对象构件组成，对象构件通过中间件构成分布 异构环境下可重用的服务对象。 ( 3 ) c o r b a 中间件层，该层主要为系统的服务对象提供独立于平台的分布式对象计算环境，它 屏蔽了分布对象与操作系统、网络环境、通信协议等异构环境，以及分布对象之间一些交互技术细 节，如服务对象位置等，实现对服务对象的透明访问。 ( 4 ) 数据访问层，由数据库管理系统、数据库访问中间件( 如j d b c 、o d b c ) 等组成，以数据 库系统所要求的方式，为c o r b a 服务对象提供数据访问服务； ( 5 ) 基础设施层，主要由系统软件组成，包括计算和联网基础实施的软件，如网络软件、操作系 统、数据库管理系统( d b m $ ) 等。n m e r p 系统的基础设施中还包括分布式工作流管理系统，以实 现n m e r p 系统过程的集成与重构，以及过程的管理、控制和自动化。 2 3 3 系统的计算体系结构 计算体系结构主要用来描述系统的业务处理模式。企业应用计算体系结构经历了主机结构、客 户服务器结构，随着网络技术的发展而进入基于网络的分布式结构阶段”。分布式应用计算结构在 功能划分和具体实现上可分为表示逻辑、业务逻辑、数据处理逻辑三个相对独立的层次，如图2 - 8 所示为n m e r p 系统的分布式计算结构。 _ 。1 。1 。 客户层 广 h t 札网页 客户端应 用程序 ( a p p l e t ) 7 o r bj i i o p h t t p w e b 服务器层 包含a p p l e t _ 应用程序的 h t m l 网页 应用服务器层 j d b c 数据库层 图2 - 8n i j e r p 系统计算结构 图示结构是基于c o r b a i i o p 的w e b 计算体系结构，c o r b a 是通用的对象标准，不依赖各种 平台和实现技术，基于c o r b a 的系统具有可移植性。在c o r b a 结构中，对象之间的交互是通过 o r b 进行的。采用不同实现技术的对象之间不需要知道对方的实现语言或物理地址，只需要遵从对 象结接口的定义，发出请求就可实现在o r b 内部的互操作。因此采用这种典型的c o r b a i i o p 的 w e b 计算体系结构可以保证系统的可移植性、互操作性和可重用性，以及高度的可扩展性。 由图中可看出，n m e r p 系统的分布式计算结构为应用服务器的多层模式，结构简化模型如图 2 7 东南大学博十学位论文 2 - 9 所示。 圉2 9 多层分布式计算结构 图示结构中，业务逻辑与表示逻辑实现分离，将每层的功能集中在一个特点的角色上，这样可 以得到一个便于进行系统功能扩展、逻辑修改的应用集成框架，进而提高系统的柔性。 2 3 4 系统的网络拓扑结构 系统的网络拓扑结构是一种低抽象层次的体系结构，主要从物理构成的角度来描述系统的网络 结构方案。n m e r p 系统面向分布在不同地理区域的企业间协作经营过程。网络化制造组织结构和 业务过程的特点，以及n m e r p 系统的分布、异构特征决定了n m e r p 系统宜采用对等实体式分布 系统网络结构，如图2 。1 0 所示，其优点在于系统节点的自治能力强、开放性好，适宜于分布异构环 境下的应用系统的集成。 黾p 甩产甩p 蒲产 图2 一1 0 系统的阁络拓扑结构 - 2 8 第二章面向网络化制造的e r p 系统及其体系结构 2 4n m e r p 系统的关键技术 n m e r p 系统是在网络化制造的管理思想、相关理论和方法指导下，基于 n t e m e t i n t r a n e t 网络， 面向网络动态联盟协同经营过程的管理信息系统和管理技术方案。n m e r p 系统及其相关技术的研 究是一项涉及多个技术领域的复杂和庞大的系统工程，系统实现的相关关键技术相互关联互为补 充，形成了系统实现的技术体系。 2 4 1n m e r p 系统的技术体系 n m e r p 系统的技术体系主要由管理思想和方法、过程集成技术、基础支撑技术等方面组成，如 图2 - 1 1 所示。 管理思想 过程集成技术 网络化制造、 n m e r p 企业集成与b p r 、 敏捷供应管理 过 程 建 模 技 米 c 0 r b a 技 术 软 件 构 件 技 来 过 辑 管 理 与 控 制 技 柬 基础支撑技术： l网络技术、数据库技术、企业