（航空宇航制造工程专业论文）基于数据分类工具的制造资源管理的研究及实现.pdf

两北 业大学倾 卜 学位论文 摘要 摘要， 本论文以数据分类工具和 工 n t e r n e t 技术为基础，对于敏捷制造和a s p 服务中的支撑技术一一制造资源管理进行研究。本文构建了一个以制造资 源信息集成、 共享为目标的平台， 用于支持网络环境下各种制造资源集成、 共享的初级阶段。围绕着怎样构建和实现网络化制造资源管理平台，本文 的主要研究内容和成果包括: 1 )提出了制造资源管理的总体实施框架和网络化制造资源管理平台的体 系结构 2 )研究了制造资源的分类和编码，详细剖析了a s p 服务平台制造资源的 领域分类，建立了a s p 服务平台制造资源分类的框架知识;采用层次 码建立了4 1 0 厂设备资源的分类编码。 3 )研究了制造资源的描述属性，分别提出了软件资源和硬件资源的描述框 架， 并对若干常用的制造资源类型进行了深入的研究， 提出了c a d , c a n 1 , c a p p , p d m 软件和卧式数控车床的功能和性能描述模型。 t )研究了制造资源维护及其实现过程，设计递归算法实现制造资源类结 构树的动态生成，通过关键词匹配和检索条件组合，实现制造资源检 索。 0 )建立了基于r d f 的制造资源形式化表达，并进一步研究了网络化制造 资源管理平台与企业应用系统之间的接口集成。 6 )最后作为研究思路和方法的验证，作者设计、开发和实现了网络化制 造资源管理平台，满足了 a s p服务平台对制造资源管理的需求，成功 实现了对 4 1 0厂设备、工装和刀具等制造资源的管理，创造了可观的 效益。 关键词:制造资源管理 制造资源对象 数据分类工具 资源描述框架 制造资源类 ( r d f ) ， 本文得到国防基础研究先进工业技术项目 “ 敏捷化虚拟制造技术研究” ( 8 1 8 0 0 0 2 0 5 0 2 )和 “ 十五” 及 i 具集”( 2 0 0 1 b a 2 0 1 a 0 5 ) 国家科技攻关计划重大项目“ 支持a s p 服务的软件系统 支持 西北 孙比 人学硕 l 学位论文abs tract a b s t r a c t t h e d i s s e r t a t i o n c o n c e n t r a t e s o n t h e s u p p o r t i n g t e c h n i q u e i n a g i l e m a n u f a c t u r i n g a n d a s p s e r v i c e : m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e m a n a g e m e n t , w h i c h i s b a s e d o n d a t a c l a s s i f i c a t i o n t o o l a n d i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y . a p l a t f o r m c a l l e d m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e m a n a g e m e n t p l a t f o r m b a s e d o n i n t e r n e t / i n t r a n e t i s p u t f o r w a r d , a i m i n g a t m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e i n f o r m a t i o n s h a r i n g a n d i n t e g r a t i o n . t h e p l a t f o r m i s u s e d t o s u p p o r t ( h e p r i m a r y p h a s e s o f m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e s h a r i n g a n d i n t e g r a t i o n . w i t h f o c u s o n t h e e s t a b l i s h m e n t a n d r e a l i z a t i o n o f t h e p l a t f o r m , t h e m a i n r e s e a r c h w o r k a n d c o n t r i b u t i o n s a r e a s f o l l o w s : l ) a t o t a l i m p l e m e n t i n g f r a m e w o r k f o r m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e m a n a g e m e n t a n d a s y s t e m s t r u c t u r e f o r t h e p l a t f o r m a r e p r e s e n t e d 2 ) t h e c l a s s i f i c a t i o n a n d c o d i n g o f m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e s i s d i s c u s s e d i n d e t a i l , a n d i t e s t a b l i s h e s a f r a m e w o r k m o d e l f o r r e s o u r c e s c l a s s i f i c a t i o n i n a s p s e r v i c e p l a t f o r m b a s e d o n d o m a i n a n a l y s i s . t h i s r e s e a r c h a l s o m a p s o u t t h e c l a s s i f i c a t i o n a n d c o d i n g s t r u c t u r e f o r m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e s i n 4 1 0 f a c t o r y . 3 ) t h e r e s e a r c h f o c u s e s o n d e s c r i p t i o n a t t r i b u t e s t o m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e s , a n d t h e s o f t w a r e a n d h a r d w a r e d e s c r i p t i o n f r a m e a r e s t u d i e d r e s p e c t i v e l y . i n t h i s r e s e a r c h , a m o d u l a r i n f o r m a t i o n i n f r a s t r u c t u r e , w h i c h c o n s i s t s o f s e v e r a l g e n e r i c r e s o u r c e c l a s s e s s u c h a s c a d s o f t w a r e , c a m s o f t w a r e , c a p p s o f t w a r e , p d m s o f t w a r e a n d h o r i z o n t a l n u m e r i c a l c o n t r o l l a t h e , i s p r o p o s e d a n d d e e p l y d e v e l o p e d . 4 ) t h e r e s e a r c h a i m s a t t h e m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e m a i n t e n a n c e a n d t h e r e a l i z a t i o n , a n d d e s i g n s r e c u r s i o n a r i t h m e t i c i n o r d e r t o c r e a t e a . t r e e f o r m a n u f a c t u r i n g c l a s s s t r u c t u r e . b y m e a n s o f k e y w o r d m a t c h i n g a n d q u e r y i t e m c o m b i n a t i o n , m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e s q u e r y i s r e a l i z e d . 5 ) t1 d e s c r i p t i o n t o m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e s w i t h r d f i s g i v e n i n t h e r e s e a r c h . o n t h e b a s i s o f i t , t h e r e s e a r c h f o c u s e s o n a p p l i c a t i o n i n t e g r a t i o n s b e t w e e n t h e p l a t f o r m a n d e n t e r p r i s e a p p l i c a t i o n i i i v 4 北l业人学硕 i . 学位论文人bs tract s y s 士 e m s . 6 ) a s七 h ea a l i d a t . i n g o f t h et h e a u t h o r d e s i g n e d , d e v e l o p e d a n d r e q u i r e m e n t s m a n u f a c t u r i n g r e a l i z e d t h e a s p a b o v e r e s e a r c h , t h e p l a t f o r m w h i c h servicep l a t f o r m . t h e s a t i s f i e d t h e m a n a g e m e n t o f 叮 r e s o u r c e s i n 4 1 0 f a c t o r y i s i m p l e m e n t e d s u c c e s s f u l l y a n d i t c r e a t e s c o n s i d e r a b l e p r a c t i c a l b e n e f i t s k e y w o r d s : m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e m a n a g e m e n t , d a t a c l a s s i f i c a t i o n t o o l ， m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e c l a s s , m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e o b j e c t , r e s o u r c e d e s c r i p t i o n f r a m e w o r k ( r d f ) i v 西北 1 业火学硕 卜 学位论文 第一章绪论 第一章绪 论 1 . 1 ;1 . 1 . 论文研究背景 1制造业现状 当前时代科学技术飞速发展，世界经济走向 全球化，信息化猛烈的冲击 着传统的制造业。信息时代的制造业面临着新的问题:首先由于市场变化加 快，市场竞争日 趋激烈，影响产品成功与否的不确定因素增多:其次是制造 业向技术化、全球化方向发展，企业间在技术、设备、人员等方面的合作需 求大人增加。 我国国防战略资源，特别是高技术含量的制造资源严重医乏，同时，现 有投入分散重复，制造资源利用率低下。例如，随着新机研制和国际合作与 转包生产任务的扩大，我国航空企业数控机床总量明显增加， 各种数控加工 机床超过1 5 0 0 台。在切削加工领域，数控机床拥有率已达到4 % ，但是，由于 体制、 技术和管理的问题， 全行业数控机床总的利用率却不超过3 0 % ， 有大量 的数控机床处于待工， 甚至闲置状态。 数控加工能力仍然是制约一些重大型号 和对外转包承接业务的瓶颈。 传统的那种以企业自 身资源为主，靠不断增加基本建设投资来扩 一大再生 产和扩展产品类型的模式已经渐渐不能满足快速响应市场的需要，更为可行 的模式是以某一市场机遇或需求为驱动， 通过不同企业间在技术、设备、人 员 等方面的合作，达到企业间的资源与核心能力的互补，以实现快速响应市 场和降低制造成本的双重目 标。 在我国的制造行业里， 中小企业的数量最多， 在国民经济中所占的比例很大，但是，由于它们本身制造资源相对较少，因 而对制造资源上的合作和优势互补的要求尤为强烈。 网络经济、动态和难以预测的市场环境以及制造和经营的全球化推动了 “ 利用外部制造资源”制造模式的应用。 产品换代快，以至于没有企业能够 拥有相关的所有技术和能力，企业必须充分利用全球的制造资源才能更快、 更好、更省的响 应市场，因 此实现企业间的 制造资 源共享是必由 之路。 高效 的计算机网络为战略制造资源的共享提供了可能，也是提高制造资源利用率 的发展方向。如:通过网络实现零件的异地加工就是提高数控机床使用率的 方法之一; 又如通过网络下载， 实现软件资源的共享: 再如建立基于a s p 的信 西北 1 业火学硕 卜 学位论文 第一章绪论 第一章绪 论 1 . 1 ;1 . 1 . 论文研究背景 1制造业现状 当前时代科学技术飞速发展，世界经济走向 全球化，信息化猛烈的冲击 着传统的制造业。信息时代的制造业面临着新的问题:首先由于市场变化加 快，市场竞争日 趋激烈，影响产品成功与否的不确定因素增多:其次是制造 业向技术化、全球化方向发展，企业间在技术、设备、人员等方面的合作需 求大人增加。 我国国防战略资源，特别是高技术含量的制造资源严重医乏，同时，现 有投入分散重复，制造资源利用率低下。例如，随着新机研制和国际合作与 转包生产任务的扩大，我国航空企业数控机床总量明显增加， 各种数控加工 机床超过1 5 0 0 台。在切削加工领域，数控机床拥有率已达到4 % ，但是，由于 体制、 技术和管理的问题， 全行业数控机床总的利用率却不超过3 0 % ， 有大量 的数控机床处于待工， 甚至闲置状态。 数控加工能力仍然是制约一些重大型号 和对外转包承接业务的瓶颈。 传统的那种以企业自 身资源为主，靠不断增加基本建设投资来扩 一大再生 产和扩展产品类型的模式已经渐渐不能满足快速响应市场的需要，更为可行 的模式是以某一市场机遇或需求为驱动， 通过不同企业间在技术、设备、人 员 等方面的合作，达到企业间的资源与核心能力的互补，以实现快速响应市 场和降低制造成本的双重目 标。 在我国的制造行业里， 中小企业的数量最多， 在国民经济中所占的比例很大，但是，由于它们本身制造资源相对较少，因 而对制造资源上的合作和优势互补的要求尤为强烈。 网络经济、动态和难以预测的市场环境以及制造和经营的全球化推动了 “ 利用外部制造资源”制造模式的应用。 产品换代快，以至于没有企业能够 拥有相关的所有技术和能力，企业必须充分利用全球的制造资源才能更快、 更好、更省的响 应市场，因 此实现企业间的 制造资 源共享是必由 之路。 高效 的计算机网络为战略制造资源的共享提供了可能，也是提高制造资源利用率 的发展方向。如:通过网络实现零件的异地加工就是提高数控机床使用率的 方法之一; 又如通过网络下载， 实现软件资源的共享: 再如建立基于a s p 的信 西北丁业大学硕 卜 学位论文 第 -录绪论 息技术应用服务网络环境，可以大大降低新技术的应用成本和技术难度。 互联网的出现和迅猛发展为新型制造模式的实现提供了技术上的支持和 保障。国外在网络化制造方面的研究和实践已 经形成规模，如美国工业网、 加拿大工业网、意大利工业研究与分析网、以 及美国制造网等。与此同时， 建立在建模、仿真、虚拟现实技术基础上，以 减少或取消制造原型机或原型 系统的虚拟制造发展很快:基于企业动态联盟和网络化的敏捷制造将成为2 1 世纪的重要发展方向;用来加速新产品开发过程的并行工程迅速得到推广; 基于网络的协同商务将成为 研究应用的一个热点; 围绕提高新产品开发能力， 新的工其软件迅速发展，制造全球化己成为制造业发展的必然趋势。 因此，未来先进制造技术将是集成化、敏捷化、数字化、智能化与网络 化的融合，各种新的管理思想和模式不断涌现，将直接导致全球化敏捷生产 体系的形成。 1 . 1 . 2项目 背景 沦文以国防基础研究先进工业技术项目 “ 敏捷化虚拟制造技术研究” ( k 1 8 0 0 0 2 0 5 0 2 ) .“ 十五” 国家科技攻关计划重大项目“ 支持a s p 服务的软 件系统及工具集”( 2 0 0 1 b a 2 0 1 a 0 5 )为研究背景。 “ 敏捷化虚拟制造技术研究”项目的研究目 标是以网络化信息技术为 依托，建立以数字化设计制造为核心的先进制造技术移植与军民兼顾的网 络化服务支持工具集、数据标准与接口，支持战时条件下采用敏捷化虚拟 制造模式， 实现武器装备设计和制造技术的快速扩散。 研究内容主要包括: 敏捷化虚拟制造总体技术研究、网络化制造资源的组织管理与集成技术、 数字化设计制造的数据标准、协议及数据转换技术、基于网络代理服务的 敏捷化产品开发支持技术。 “ 支持a s p 服务的软件系统及工具集”项目 研究基于网络的应用服务 托管技术， 建立网络化的应用服务解决方案、 技术服务、咨询、 培训体系。 研究开发内容土要包括:服务平台总体方案与构建、网络化制造资源的管 理和优化配置机制、制造资源的评估、制造资源全球化及客户化工具、区 域和行业解决方案。该项目已于2 0 0 3 年 1 0 月通过 8 6 3 专家组的验收。 本文研究制造资源管理平台的构建及其关键技术是以上两个项目的 基础组成部分。不论是敏捷制造还是a s p 服务，都是架构在平台所拥有的 制造资源的基础上，因此制造资源管理的研究为两个项目 提供有力支撑。 作为本文研究成果与生产实践相结合的一个应用， 我们配合黎明公司( 4 1 0 厂)航空发动机机匣柔性生产线、叶片柔性生产线等型号技改任务，在黎明 西北丁业大学硕 卜 学位论文 第 -录绪论 息技术应用服务网络环境，可以大大降低新技术的应用成本和技术难度。 互联网的出现和迅猛发展为新型制造模式的实现提供了技术上的支持和 保障。国外在网络化制造方面的研究和实践已 经形成规模，如美国工业网、 加拿大工业网、意大利工业研究与分析网、以 及美国制造网等。与此同时， 建立在建模、仿真、虚拟现实技术基础上，以 减少或取消制造原型机或原型 系统的虚拟制造发展很快:基于企业动态联盟和网络化的敏捷制造将成为2 1 世纪的重要发展方向;用来加速新产品开发过程的并行工程迅速得到推广; 基于网络的协同商务将成为 研究应用的一个热点; 围绕提高新产品开发能力， 新的工其软件迅速发展，制造全球化己成为制造业发展的必然趋势。 因此，未来先进制造技术将是集成化、敏捷化、数字化、智能化与网络 化的融合，各种新的管理思想和模式不断涌现，将直接导致全球化敏捷生产 体系的形成。 1 . 1 . 2项目 背景 沦文以国防基础研究先进工业技术项目 “ 敏捷化虚拟制造技术研究” ( k 1 8 0 0 0 2 0 5 0 2 ) .“ 十五” 国家科技攻关计划重大项目“ 支持a s p 服务的软 件系统及工具集”( 2 0 0 1 b a 2 0 1 a 0 5 )为研究背景。 “ 敏捷化虚拟制造技术研究”项目的研究目 标是以网络化信息技术为 依托，建立以数字化设计制造为核心的先进制造技术移植与军民兼顾的网 络化服务支持工具集、数据标准与接口，支持战时条件下采用敏捷化虚拟 制造模式， 实现武器装备设计和制造技术的快速扩散。 研究内容主要包括: 敏捷化虚拟制造总体技术研究、网络化制造资源的组织管理与集成技术、 数字化设计制造的数据标准、协议及数据转换技术、基于网络代理服务的 敏捷化产品开发支持技术。 “ 支持a s p 服务的软件系统及工具集”项目 研究基于网络的应用服务 托管技术， 建立网络化的应用服务解决方案、 技术服务、咨询、 培训体系。 研究开发内容土要包括:服务平台总体方案与构建、网络化制造资源的管 理和优化配置机制、制造资源的评估、制造资源全球化及客户化工具、区 域和行业解决方案。该项目已于2 0 0 3 年 1 0 月通过 8 6 3 专家组的验收。 本文研究制造资源管理平台的构建及其关键技术是以上两个项目的 基础组成部分。不论是敏捷制造还是a s p 服务，都是架构在平台所拥有的 制造资源的基础上，因此制造资源管理的研究为两个项目 提供有力支撑。 作为本文研究成果与生产实践相结合的一个应用， 我们配合黎明公司( 4 1 0 厂)航空发动机机匣柔性生产线、叶片柔性生产线等型号技改任务，在黎明 西北 1 _ 业大学硕 卜 学位论文第一章绪论 公 司实施了 包1 4 机床设备、 量具、 刀具、 工装 ( 夹具) 等对象的制造资 源管 理。建成了可靠而有效的开放式制造资源管理环境，提高了资源利用率和生 产能力，实现了制造资源共享和集成。 1 . 2 需求分析 对于制造资源管理的研究基于以下需求: l .敏捷制造和a s p 服务需要实现制造资源的网 络化二奎 丛五 卫 望 匕 2 .敏捷制造和企业信息 化需要实现应用系统间的制造资源垄毖a 集成是山部分构成整体、由单元构成系统的主要途径。制造资源集成包 括两层含义:一种是网络化集成，它将分散、异构的制造资源联合在一起形 成一 个协同的整体，从而实现更强的功能，完成各个制造单元独自 不能完成 的任务:另一种是应用集成，它通过提高组成整体的不同功能子系统之间的 通信与协调效率、精简冗余功能或过程，达到实现系统总体最优的目的。 制造资源共享是指企业之间的制造资源互通有无、扬长避短，实现制造 资源的合理利用和优化配置。 a s p服务的基础是地理上分散的制造资源，目的是合理有效和最大限度 地利用这些制造资源。a s p服务要求提供制造资源的快速查找、获取和远程 使用机制， 利用a s p 服务可实现各种制造资源( 如设备资源、 软件应用、 工艺 知识等) 的 共享和技术能力的扩散。 目 前我国大多数生产企业( 尤其是中小型 企业)由于人才资源、设备资源，特别是技术资源的限制，面对市场机遇， 很难迅速完成论证、设计 一 、制造的一系列工作: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，但由于信息、地域、行业的 壁垒，技术成果不能及时的服务于生产实践，造成人才、技术的巨大浪费和 老化。实现国防战略制造资源的信息化和网络化。为了避免企业在硬件、软 件、人员资源上的重复配置;提高国防战略制造资源的可利用度;解决我国 现有制造资源严重不足，投入分散重复，形成不了竞争力的矛盾;发挥广域 设计、制造、分析制造资 源的能力和专长;在短时间内，以小的技术和资金 投入， 迅速的提高我国制造业尤其是专业化中小型制造企业的技术能力， a s p 平台需要突破地域性的限制，将分割孤立的各制造企业、研究机构的优势制 造资源进行面向广域用户的有偿共享。 9 0 年代以来快速、 持续、 全球化的竞争环境的变化， 使得制造业的竞争 己 经从基于成本的竞争和基于质量的竞争转变成了在给定质量和成本前提下 的时间的竞争，敏捷制造的原理之一是以竞争能力和信誉度为依据，选择合 作伙伴，组成动态联盟，其优势表现在能以最快的速度把一个复杂的产品推 西北 1 _ 业大学硕 卜 学位论文第一章绪论 公 司实施了 包1 4 机床设备、 量具、 刀具、 工装 ( 夹具) 等对象的制造资 源管 理。建成了可靠而有效的开放式制造资源管理环境，提高了资源利用率和生 产能力，实现了制造资源共享和集成。 1 . 2 需求分析 对于制造资源管理的研究基于以下需求: l .敏捷制造和a s p 服务需要实现制造资源的网 络化二奎 丛五 卫 望 匕 2 .敏捷制造和企业信息 化需要实现应用系统间的制造资源垄毖a 集成是山部分构成整体、由单元构成系统的主要途径。制造资源集成包 括两层含义:一种是网络化集成，它将分散、异构的制造资源联合在一起形 成一 个协同的整体，从而实现更强的功能，完成各个制造单元独自 不能完成 的任务:另一种是应用集成，它通过提高组成整体的不同功能子系统之间的 通信与协调效率、精简冗余功能或过程，达到实现系统总体最优的目的。 制造资源共享是指企业之间的制造资源互通有无、扬长避短，实现制造 资源的合理利用和优化配置。 a s p服务的基础是地理上分散的制造资源，目的是合理有效和最大限度 地利用这些制造资源。a s p服务要求提供制造资源的快速查找、获取和远程 使用机制， 利用a s p 服务可实现各种制造资源( 如设备资源、 软件应用、 工艺 知识等) 的 共享和技术能力的扩散。 目 前我国大多数生产企业( 尤其是中小型 企业)由于人才资源、设备资源，特别是技术资源的限制，面对市场机遇， 很难迅速完成论证、设计 一 、制造的一系列工作: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，但由于信息、地域、行业的 壁垒，技术成果不能及时的服务于生产实践，造成人才、技术的巨大浪费和 老化。实现国防战略制造资源的信息化和网络化。为了避免企业在硬件、软 件、人员资源上的重复配置;提高国防战略制造资源的可利用度;解决我国 现有制造资源严重不足，投入分散重复，形成不了竞争力的矛盾;发挥广域 设计、制造、分析制造资 源的能力和专长;在短时间内，以小的技术和资金 投入， 迅速的提高我国制造业尤其是专业化中小型制造企业的技术能力， a s p 平台需要突破地域性的限制，将分割孤立的各制造企业、研究机构的优势制 造资源进行面向广域用户的有偿共享。 9 0 年代以来快速、 持续、 全球化的竞争环境的变化， 使得制造业的竞争 己 经从基于成本的竞争和基于质量的竞争转变成了在给定质量和成本前提下 的时间的竞争，敏捷制造的原理之一是以竞争能力和信誉度为依据，选择合 作伙伴，组成动态联盟，其优势表现在能以最快的速度把一个复杂的产品推 西北 工 业人学4 i l 学位论文第一章绪论 向市场，最理想的方法是在全球范围内寻 求可利用的优势资源，将各种分布 的 资 源( 包 括 人力、 设 备、 技 术 等 等 ) ， 通过i n t e r n e t / i n t r a n e t 进行 组合 ， 发挥各自的职能和职责，以快捷的方式生产市场所需要的产品。因此，如何 能够在这些动态联盟中实现资源的集成和共享是实现敏捷制造的首要任务。 同时， 敏捷制造要求以协同的观点处理虚拟企业中各项设计加工任务，而这 种协同有赖于在全球范围的制造资源的有效集成、共享。 敏捷制造不仅要求实现联盟企业间的制造资源集成、共享，而且要求实 现企业应用间的制造资源集成。制造资源贯穿产品生产的全过程。制造资源 的组织、计划、管理和控制以及制造资源自 身的约束等， 都影响着产品设计、 生产规划、过程设计和制造控制等环节。由 于企业信息化系统的实施常常不 是同步进行，为各个子系统所设计的制造资源数据库相互独立，加之制造资 源数据种类的多样性、数据结构的复杂性，使得企业在进行信息化建设的过 程中， 缺乏统一、 完整的制造资源定义和描述， 新的系统往往不能很好地利用 己有的数字化制造资源，系统之间无法进行信息交换和集成，导 致大量数据 重复、冗余;且制造资源数据多处存储， 导致数据维护与更新的困难。因此， 企业信息化要获得企业生产过程的全局优化方案， 必须建立起支持生产全过 程的、 全局集成化的动态制造资源应用集成， 以满足各个计算机应用系统对制 造资源信息的需求。 1 . 3 研究现状 日前对于制造资源管理的研究主要包括以下内容: t .面向网络环境的制造资源建模技术研究 通过对于网络环境下制造资源特点的分析， 研究面向 广域环境的制造资 源建模理论、方法以及建模工具的构建。所构建的制造资源模型需要支持动 态联盟制造资源信息集成、过程集成，支持制造资源评价、制造资源匹配。 2 ，制造资源信息的统一表达与交换 在异地、 异构环境下，由于信息格式的不同， 往往使得不同应用系统之 间的信息交换产生了 障碍， 导致信息的有效性和可用性都很差。 因此要研究 采用相关信息标准和技术规范、 以 及参考国家和行业标准， 统一表达制造资 源信息和统一交换格式。 3 制造资源信息质量保证机制的研究 不仅要使用户能及时获得信息，还要研究保证所获得的制造资源信息的 西北 工 业人学4 i l 学位论文第一章绪论 向市场，最理想的方法是在全球范围内寻 求可利用的优势资源，将各种分布 的 资 源( 包 括 人力、 设 备、 技 术 等 等 ) ， 通过i n t e r n e t / i n t r a n e t 进行 组合 ， 发挥各自的职能和职责，以快捷的方式生产市场所需要的产品。因此，如何 能够在这些动态联盟中实现资源的集成和共享是实现敏捷制造的首要任务。 同时， 敏捷制造要求以协同的观点处理虚拟企业中各项设计加工任务，而这 种协同有赖于在全球范围的制造资源的有效集成、共享。 敏捷制造不仅要求实现联盟企业间的制造资源集成、共享，而且要求实 现企业应用间的制造资源集成。制造资源贯穿产品生产的全过程。制造资源 的组织、计划、管理和控制以及制造资源自 身的约束等， 都影响着产品设计、 生产规划、过程设计和制造控制等环节。由 于企业信息化系统的实施常常不 是同步进行，为各个子系统所设计的制造资源数据库相互独立，加之制造资 源数据种类的多样性、数据结构的复杂性，使得企业在进行信息化建设的过 程中， 缺乏统一、 完整的制造资源定义和描述， 新的系统往往不能很好地利用 己有的数字化制造资源，系统之间无法进行信息交换和集成，导 致大量数据 重复、冗余;且制造资源数据多处存储， 导致数据维护与更新的困难。因此， 企业信息化要获得企业生产过程的全局优化方案， 必须建立起支持生产全过 程的、 全局集成化的动态制造资源应用集成， 以满足各个计算机应用系统对制 造资源信息的需求。 1 . 3 研究现状 日前对于制造资源管理的研究主要包括以下内容: t .面向网络环境的制造资源建模技术研究 通过对于网络环境下制造资源特点的分析， 研究面向 广域环境的制造资 源建模理论、方法以及建模工具的构建。所构建的制造资源模型需要支持动 态联盟制造资源信息集成、过程集成，支持制造资源评价、制造资源匹配。 2 ，制造资源信息的统一表达与交换 在异地、 异构环境下，由于信息格式的不同， 往往使得不同应用系统之 间的信息交换产生了 障碍， 导致信息的有效性和可用性都很差。 因此要研究 采用相关信息标准和技术规范、 以 及参考国家和行业标准， 统一表达制造资 源信息和统一交换格式。 3 制造资源信息质量保证机制的研究 不仅要使用户能及时获得信息，还要研究保证所获得的制造资源信息的 西比1 一 业人学1 ij l 学位论文第一章绪论 i f . 确1 1 源共亨 、无冗余性、完整性和一致性，以 支持高效的制造资源集成与制造资 4 .伟 造资源网络化技术研究 研究制造资源封装、 制造资源发布、 制造资源定位和制造资源绑定的理 论和方法， 支持基于 i n t e r n e t 的制造资源网络化直接应用和制造资源协作。 5 .基于l li 知识和语义集成的异构信息集成技术研究 建立了描述能力、需求和兴趣的元知识后，通过一阶逻辑、推理服务来 完成异构本体的映射和转换， 以实现异构系统交互语义的一 致性。 6 .网络化制造资源维护和检索技术研究 研究制造资源的注册、登记和更新，制造资源浏览、分类，制造资源的 状态动态检测，制造资源的模糊检索方法， 应用权限管理，电 子合同管理方 法。 了 .网络化制造资源管理平台的整体构建技术研究 研究基于a s p 和敏捷制造的可扩展、可剪裁和开放的网络化制造集成服 务模型、 体系结构和基础组织结构， 支持网络化设计与制造的应用服务集成。 平台应建立在统一、 标准的信息模型上，能够实现与其他应用系统的“ 插件 兼容式”集成。 文献 2 , 3 着重讲述了一种基于 c o r b a的敏捷制造的生产资源快速重构 的机理和实现的关键技术，其中包括多层次的资源模型的建立、集成搜索系 统与智能决策系统的实现。 智能决策系统是以先进计算方法( 主要是遗传算法) 为基础。通过网络技术将不同地理位置的单元资源集成起来， 最佳地对这些 资源加以利用，实现生产资源的 快速重构，进而为实现敏捷制造奠定坚实的 基础。 文献仁 5 提出了 一种基于扩展实体联系模型的集成c a d / l a p p 制造资源的 建模方法。通过对软件、硬件资源的统一描述 ， 保证了描述的一致性和整体 逻辑结构的合理性。应用e e r 理论 “ 特化”出的结构形式、加工能力和生产 能力三个实体类与资源的物理实体类一起构成了多层次的关联，得到了一种 层次化的结构关系模型。通过对设备资源与加工能力和生产能力的 “ 关联” 可以 直接表示出 产品 特征实体与设备实体的关联关系， 为c a p p 的工艺静态决 策以及动态决策提供了支持。 文献仁 7 l 提出了一种面向工艺设计的制造资源构造工具的建模方法。 用户 使用这个构造工具分别建立、管理用户工艺知识库和制造资源数据库，有助 两 北下业大学硕 卜 学位论文 第一章绪论 于 _ l 艺知识的获取和车间设备状况的反映。文中给出了知识库完备性检验的 模型，介绍了基于此引导模板的知识库维护方式，提出了一种参数化工艺规 程语言 描述方 一 法，分析了面向对象的制造资源库的操作方法，最后给出了该 制造资源构造工具的应用实例。 文献仁 9 在制造业竞争激烈化、 全球化的时代背景下， 提出了制造资源信 息服务平台这一 网络化、信息化制造模式，其目的是通过信息的沟通和不同 企业间在技术、设备、人员等方面的合作，充分利用现有社会制造资源，达 到企业间的资源与核心能力的互补，以实现快速响应市场和降低制造成本的 双重目 标。 文献 1 门提出基于多 a g e n t系统的制造资源集成框架， 通过建立一个集 成制造环境，以实现制造资源的有效利用和配置，实现的框架可用为企业集 成的平台，同时也是一种新型的网络应用服务。另外，文献仁 1 1 将a g e n t 组 成联t 1 系统，每组a g e n t 有一个f a c i l i t a t o r / m e d i a t o r 作为本组a g e n t 与 其他组 a g e n t 通讯的代表，联邦机制适合复杂、动态、包含大量资源 a g e n t 的分布式制造系统。采取混合 a g e n t模型，将资源按照应用领域分组， m e d i a t o r 是组内 所有a g e n t 的命名服务器， 代表本组同 其他组a g e n t 通讯。 a g e n t 可以 通过m e d i a t o r 同其他组中a g e n t 初始化通讯通道， 既保持了a g e n t 之问可以直接通讯，又保证了a g e n t 的自 主性。 文献 1 6 对网络化制造资源集成的内涵以及其与传统资源集成进行了比 较研究，对网络化制造资源集成进行了系统研究。从层次分析的角度建立了 网络化制造资源集成框架，对制造资源进行描述，提出了制造资源信息建模 方法，给出了制造资源集成宏观数学模型并对其进行分析，提出提升制造资 源集成系统的核心能力应采取的宏观措施。 1 . 4 研究内容及实施框架 针对 1 . 2中的需求，在已有研究成果的基础上，本文以数据分类工具 和i n t e r n e t 技术为基础， 对于敏捷制造和a s p 服务中的支撑技术 制造资 源管理进行研究，采用b / w / d 模式构建一个以制造资源信息网络化集成、共 享为目标的平台，平台对于企业的制造资源进行统一管理，用于支持网络环 境 f 各种制造资源集成、共享的初级阶段。 为了构建网络化制造资源管理平台，实现制造资源管理，本文的研究方 法和步骤如下: 1 . 根据分布式应用的要求，确定平台的体系结构。 2 .运用数据分类工具对制造资源进行基本的逻辑结构分析，在此基础上实 两 北下业大学硕 卜 学位论文 第一章绪论 于 _ l 艺知识的获取和车间设备状况的反映。文中给出了知识库完备性检验的 模型，介绍了基于此引导模板的知识库维护方式，提出了一种参数化工艺规 程语言 描述方 一 法，分析了面向对象的制造资源库的操作方法，最后给出了该 制造资源构造工具的应用实例。 文献仁 9 在制造业竞争激烈化、 全球化的时代背景下， 提出了制造资源信 息服务平台这一 网络化、信息化制造模式，其目的是通过信息的沟通和不同 企业间在技术、设备、人员等方面的合作，充分利用现有社会制造资源，达 到企业间的资源与核心能力的互补，以实现快速响应市场和降低制造成本的 双重目 标。 文献 1 门提出基于多 a g e n t系统的制造资源集成框架， 通过建立一个集 成制造环境，以实现制造资源的有效利用和配置，实现的框架可用为企业集 成的平台，同时也是一种新型的网络应用服务。另外，文献仁 1 1 将a g e n t 组 成联t 1 系统，每组a g e n t 有一个f a c i l i t a t o r / m e d i a t o r 作为本组a g e n t 与 其他组 a g e n t 通讯的代表，联邦机制适合复杂、动态、包含大量资源 a g e n t 的分布式制造系统。采取混合 a g e n t模型，将资源按照应用领域分组， m e d i a t o r 是组内 所有a g e n t 的命名服务器， 代表本组同 其他组a g e n t 通讯。 a g e n t 可以 通过m e d i a t o r 同其他组中a g e n t 初始化通讯通道， 既保持了a g e n t 之问可以直接通讯，又保证了a g e n t 的自 主性。 文献 1 6 对网络化制造资源集成的内涵以及其与传统资源集成进行了比 较研究，对网络化制造资源集成进行了系统研究。从层次分析的角度建立了 网络化制造资源集成框架，对制造资源进行描述，提出了制造资源信息建模 方法，给出了制造资源集成宏观数学模型并对其进行分析，提出提升制造资 源集成系统的核心能力应采取的宏观措施。 1 . 4 研究内容及实施框架 针对 1 . 2中的需求，在已有研究成果的基础上，本文以数据分类工具 和i n t e r n e t 技术为基础， 对于敏捷制造和a s p 服务中的支撑技术 制造资 源管理进行研究，采用b / w / d 模式构建一个以制造资源信息网络化集成、共 享为目标的平台，平台对于企业的制造资源进行统一管理，用于支持网络环 境 f 各种制造资源集成、共享的初级阶段。 为了构建网络化制造资源管理平台，实现制造资源管理，本文的研究方 法和步骤如下: 1 . 根据分布式应用的要求，确定平台的体系结构。 2 .运用数据分类工具对制造资源进行基本的逻辑结构分析，在此基础上实 西北飞业人学硕 学位论文第一章绪论 现制造资源的分类、编码和描述。这是由于制造资源管理的前提是有效 的组织制造资源;集成和共享各方需要对制造资源有共同的理解。 3 .在 2的基础上 ，通过制造资源维护、制造资源检索 ( 共享中的制造资源 需求者需要找到合适的制造资源)将分散、异构的制造资源联合在一起 形成一个协同的整体，从而实现企业间或企业内部关于制造资源信息的 网络化集成、共享。 4 .通过制造资源信息形式化描述等方式构建网络化制造资源管理平台与其 它系统的标准化接口，实现平台与其它企业应用系统的集成，达到实现 系统总体最优的目的。 5 .作为研究思路和研究方法的验证，本文通过软件设计和开发实现了网络 化制造资源管理平台。 以上第 2 , 3 , 4点构成平台的核心商业逻辑，体现了制造资源管理的理 论实现过程，总结本文的研究内容和研究思路，根据第2 , 3 , 4 三个步骤， 本文提出制造资源管理的总体实施框架: 地理上分布的制造单元、加工中心、动态联盟成员企业 制造资源集成 制造资源分类、编码和描述 制造资源维护制造资源检索 应用集成 图1 . 1 制造资源管理的实施框架 实施框架体现了 制造资源管理的实现机制， 那就是: 先运用数据分类工具 对地理 仁 分布的制造资源进行有效组织和描述，然后运用制造资源维护、制 西 北工 业人学硕1 : 学位论文 第一章绪论 造资源检索和制造资源集成对制造资源进行异地获取、操作和利用，从而达 到制造资源信息共享和集成的目的。 l . 5 论文章节安排 全文共分六章，其章节安排如下; 第一章序论:阐述了本文研究的制造业背景和两个项目 依托，阐述 了制造资源管理的需求分析，详细分析了制造资源管理的研究现状，说明了 论文研究的主要内容并提出了实施框架，最后制定了论文的章节安排。 第二章制造资源管理体系结构:提出了网络化制造资源管理平台的 体系结构，阐述了数据分类工具的原理和步骤，并论述了基于数据分类工具 的平台整体逻辑结构。 第三章制造资源分类、编码和描述:交代了制造资源分类和编码的 标准和依据，详细剖析了a s p 服务平台的