（机械制造及其自动化专业论文）网络化制造设备资源信息共享系统运行模式与支持技术的研究.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 当前，我国广大制造企业面临着资金匮乏、设备短缺、技术含量低等困难， 从而严重影响了整个制造业的发展。尤其是我国有些企业拥有先进的设备，但是 并没有将其真正的充分使用；而有些企业有非常多的加工任务，可是却因为没有 足够的设备完成加工任务，这种设备资源分布不均衡的问题在我国很普遍。目前， 国内外有不少学者专家在从事这类问题相关研究工作，他们主要是从理论上去分 析和探讨该问题，而从技术角度给出实际问题的解决办法，并将这种设计策略和 方法用于实践当中的研究还比较少，因而笔者就以上提出的问题进行了实践性的 研究。 文章首先分析了国内外先进制造系统及其相关技术研究现状，然后根据目前 设备资源信息共享的实际情况，结合课题前期的研究与实践成果，提出了一种能 够支持企业内部和企业外部的设备资源信息共享模式；该模式为跨企业使用共享 设备资源提供了解决方案。 本文基于网络化设备资源信息共享模式，对网络化制造设备资源信息共享系 统的特点以及需求进行了分析，建立了网络化制造设备资源信息共享系统；论述 了网络化制造设备资源信息共享系统的目标结构体系、运行模式、总体功能以及 各模块功能； 根据网络化制造设备资源信息共享系统功能结构以及运行模式，研究了该系 统的支持技术，包括系统开发框架技术、系统实现技术、数据库设计技术以及系 统安全技术等。 最后，结合上述方法与思想，根据当前情况与需求，开发了一套设备资源信 息共享系统，并介绍了该系统的网络拓扑结构。 关键词：设备资源，信息共享，网络化制造 重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r c a t i no u rc o u n t r y ，a tp r e s e n t ，m a n ym a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e sh a v ed i f f i c u l t i e s i n c l u d i n gs h o r to fc a p i t a l ，s c a r c i t yo fe q u i p m e n t s ，t e c h n i q u er o u g h n e s sw h i c hg r e a t l y a f f e c tt h ep r o g r e s so ft h em a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s s o m ee n t e r p r i s e sh a v ea d v a n c e d e q u i p m e n t sw h i c ha r en o tu s e de f f e c t i v e l y o nt h ec o n t r a r y , t h e r ea r es o m eo t h e r e n t e r p r i s e sh a v i n gat o to fm a c h i n i n gt a s k s ，b u tt h e yh a v en o ts om a n ye q u i p m e n t st o c o m p l e t et h e m t h es i t u a t i o no fi m b a l a n c eo fe q u i p m e n t sr e s o u r c ed i s t r i b u t i n gi ss o w i d e l yi no u rc o u n t r y i no r d e rt os o l v et h e s ep r o b l e m s ，m a n ye x p e r t sa n ds c h o l a r sh a v e d o n es o m er e s e a r c h b u tw h a tt 1 1 e yh a v es t u d i e di so n l yo nt h es t r a t e g ya n dt h e o r yo f t h e p r o b l e m sw h i c h h a v en o tb e e na p p l i e di nt h ee x p e r i e n c e s ow eh a v em a d es o m em o r e e x p e r i e n c er e s e a r c ha b o u tt h e s ep r o b l e m si nt h i sp a p e r b a s e do nt h ea n a l y z i n gt h ea d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e ma n dc o r r e l a t i v e t e c h n i c a l a n dl i n k e dw i t ht h ea c t u a ls i t u a t i o no ft h ee q u i p m e n t sr e s o u r c ei n f o r m a t i o n a l s h a r i n ga n dt h ef r o n t a lr e s e a r c ho ft h ep r o j e c t ，t h i sp a p e rh a sp r e s e n t e dt h em o d eo ft h e e q u i p m e n t sr e s o u r c ei n f o r m a t i o ns h a r i n gw h i c hh a v eg i v e nar e s o l u t i o ns c h e m ef o r e n t e r p r i s e st ou s ea n ds h a r et h ee q u i p m e n tr e s o u r c e t h es h a r i n gs y s t e mo fn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n ge q u i p m e n tr e s o u r c ei n f o r m a t i o ni s s e tu pb a s e do nt h em o d eo fn e t w o r k e de q u i p m e n tr e s o u r c ei n f o r m a t i o ns h a r i n ga n dt h e d e m a n da n dc h a r a c t e r i s t i ca n a l y z i n g t h ea i m i n gs t r u c t u r e ，r u n n i n gm o d ea n dt h e f u n c t i o no f t h em o d u l e so f t h es y s t e ma r ed i s c u s s e di nt h ep a p e g t h i sp a p e rh a si n v o l v e ds o m es u p p o f l i n gt e c h n o l o g yb a s e do nt h ef u n c t i o n a l s t r u c t u r ea n dr u n n i n gm o d ew h i c hi n c l u d es t r u c t u r et e c h n o l o g y , r e a l i t ys o f t w a r e t e c h n o l o g y , d bt e c h n o l o g ya n dt h es y s t e ms a f e t yt e c h n o l o g y a tl a s t ，b a s e do r lt h em e t h o d , t h ed e m a n da n dc u r r e n ts i t u a t i o n ，as y s t e mo f e q u i p m e n tr e s o u r c es h a r i n gi sb u i l ta n dt h en e t w o r k e dt o p o l o g ys t r u c t u r eo ft h es y s t e m i sd i s c u s s e dt o o k e yw o r d ：e q u i p m e n tr e s o u e c c ，i n f o r m a t i o ns h a r i n g ，n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g n 重庆大学硕士学位论文l 绪论 1 绪论 1 1 概述 制造业量大面广，是我国的主要经济支柱，当前，由于网络技术的迅速发展， 正在给制造业带来新的变革和重大影响。网络化制造在世界范围内引起了大批研 究工作者、研究机构、企业甚至政府的高度重视【l “。因此，网络化制造的研究发 展很快，并已取得大量的研究成果，特别是出现了一系列的新概念、新观点、新 思想，并形成了一系列的新模式和新系统，随着制造业向着高层次发展，现代制 造过程以及相应的制造理论、制造技术( 包括制造工艺和制造方法) 越来越呈现 两个显著的特性：一是系统科学性，即设计系统理论和系统过程的方法越来越多； 二是学科综合性或技术继承性，即现代制造过程和制造技术绝非单一学科知识能 够支撑，而是依赖于多门学科知识的有机集合。 1 1 1 二十一世纪制造企业生存环境以及面临的主要挑战 2 1 世纪人类社会将进入知识经济新时代，制造业作为我国新世纪的战略产业 将面临着剧烈的挑战和经历一场深刻的技术变革。在传统制造技术基础之上发展 起来的先进制造技术代表了制造技术发展的前沿，必将成为这场技术变革的核心， 对制造业的发展产生巨大影响。由于科学技术不断进步和经济的不断发展、全球 化信息网络和全球化市场形成及技术变革的加速，围绕着新产品的市场竞争也日 趋激烈。技术的进步和需求多样化使得产品寿命周期不断缩短，企业面临着缩短 交货期、提高产品质量、降低成本和改进服务的压力。所有这些都要求企业能对 不断变化的市场作出快速反应，开发出满足用户需求的、定制的“个性化产品”去占 领市场以赢得竞争，市场竞争也主要围绕着新产品的竞争而展开，这种状况将延 续到2 l 世纪，使企业面临的环境更为严峻。先进制造技术是制造业企业发展的必 然需求。 7 0 年代，美国一批学者不断鼓吹美国已进入“后工业化社会”，力图将经济发 展的重点由制造业转向服务业等第三产业，把传统的制造业视为“夕阳业”，制造技 术的发展受到极大的阻碍。从2 1 世纪8 0 年代末开始，美国根据本国面临的挑战与 机遇，对其制造业存在的问题进行了深刻的反省，重新认识到制造业在国民经济 中的地位和作用。目前我国的机械制造业中，国营企业亏损严重，产品长期积压， 在国内外市场上缺乏竞争力，因此，我们必须重新认识机械制造业及其发展趋势。 ( 1 ) 重新认识制造业机械制造业已不是传统意义上的机械制造业，它是集机械、 电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一 体的一个新兴技术与新兴工业的综合体。机械制造技术是当今高科技的综合利用。 重庆大学硕士学位论文i 绪论 ( 2 ) 充分理解机械制造业的发展趋势。高质量、高生产率一直是制造业发展的主 要目标。因此，2 1 世纪初机械制造业发展的趋势是“四化”：柔性化、敏捷化、智 能化以及信息化。 随着全球化的发展和技术的飞速进步，先进制造技术成为一个国家技术水平 的综合体现，它是制造业赖以生存和进步的主体技术，它已成为国家命运的主宰。 为此，任何一个国家要想在残酷的竞争中占有一席之地，它的企业就应该采用并 掌握先进制造技术。当前，我国己成功地加入w t o ，我国的制造业很快要与国外 企业在同一环境下竞争，为了在强手如林的竞争中立于不败之地，必须加快制造 业的发展，目前，制造业企业面临的环境主要有如下几个方面的特点l 6 - 1 a 】： 知识经济的发展加速企业的变革。将知识转换成有效的生产力在全球范围 内已经达成共识。作为新的经济形态，它具备了主要特点如下：第一，知识的创 新越来越快，同时，知识失效的速度也明显加快。第二，知识的转化越来越快， 科学技术转化为现实生产力的周期不断缩短。第三，知识对经济的推动作用越来 越大。 高新技术使得企业发展面变得越来越宽。目前，由于科学技术和网络的发 展，加快了高科技知识的共享和传播，人们极易得到想要的科学技术。这就要求 企业在最短的时间内掌握最新的最先进的技术。高新技术的发展使得企业面对国 内外竞争越来越激烈。这也是新世纪制造业的特色之一。高新技术提高了企业产 品的质量，降低了废品率和损失率。缩短了对用户的相对需求。 市场的全球化使得企业面对越来越激烈的竞争。2 1 世纪是市场全球化的世 纪，企业不仅面对国内同行的竞争，而且要面对国际寡头的竞争，全球化是技术 经济发展的一个重要趋势，市场的全球化加快了资金、人才、技术、知识等生产 要素的流动与配置。也造就了越来越激烈的竞争。 可持续发展要求企业发展新的制造模式。目前地球上的有效资源越来越少， 人们将要面对资源短缺的压力，随着人类工业化进程的加快，这种困难越来越明 显，环境污染和资源短缺已经成各国在发展制造业的时候必须考虑的一个问题， 可持续发展就是在这种情况下提出的，有效的利用现有的资源，保证企业取得长 久的经济发展，可持续发展是每个发展企业必须面对的问题。 企业信息化是国民经济信息化的重点及基础，是企业现代化的重要标志，是 提高经济效益与竞争力的捷径和保证，是2 l 世纪我国经济振兴与腾飞以及发展知 识经济的关键和前提。 经济全球化不仅己经很明显，而且进程正在加快。科学技术的进步为经济全 球化提供了各种必要的手段和物质保证，而其中信息技术的日新月异更加成为推 动经济全球化的一大动力。信息技术的发展，打破时间和空间对经济活动的限制， 2 重庆大学硕士学位论文1 绪论 为企业之间的经济关系的发展提供了新的手段和条件。世界上的每个企业都被各 种经济纽带更紧密地联系在一起，既相互依存，又相互补充。同时，每个企业也 都有机会占领更大的市场，但是也有可能因竞争失败而被市场所淘汰，制造企业 面临的将是残酷的市场竞争。 1 1 2 网络化制造的研究现状 随着信息时代的来临、知识经济的挑战、全球化浪潮的冲击、高速发展的高科 技推动，全球化的信息基础设施目新月异，用户化驱动的市场更是变幻莫测，制 造业的制造环境正在发生根本性的变化。利用信息技术与计算机网络技术，特别 是突飞猛进发展的i n t e m e t e x t r a n e t i n t r a n e t 技术，改造现有的制造模式，实施网络 化制造，已是现代制造业的主要发展趋势之一。网络化制造方面的研究正在全球 蓬勃发展f 3 “3 1 。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， 出现了一系列新概念、新观点和新思想，如敏捷制造、并行工程、虚拟制造、虚 拟企业和动态联盟等等。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，同时以此为基础的网络化制造的研究和应用也在迅速发展。如近年 来出现了以下众所周知的著名研究计划：美国里海大学美国2 1 世纪制造企业战 略，美国能源部“敏捷制造使能计划”，美国国防部和科学基金会资助的“下一代制 造”，欧洲联盟“第五框架计划”，日本“智能制造技术计划( m s 计划) ”和“网络化韩 国2 l 世纪计划”等均包含了大量有关网络化制治的内容l l 。 网络化制造系统是企业在网络化制造模式的指导思想、相关理论和方法的指导 下，在网络化制造集成平台和软件工具的支持下，结合企业具体的业务需求，设 计实施的基于网络的制造系统【l 】。 网络化制造是在网络经济条件允许下产生并得到广泛应用的先进制造模式，与 其它先进制造模式的产生和应用背景一样，网络化制造这种先进的制造模式的产 生，也是需求和技术双轮驱动的结果，需求是网络化制造模式产生和应用的基础， 技术是网络化制造的使用条件。实施网络化制造是为了适应当前经济全球化，区 域经济发展、行业经济发展和重大技术装备研发的需求而采用的一种先进制造模 式。网络化制造的技术驱动力来源于企业的经济经营方式的转变、生产方式的创 新，管理方式的变革、信息技术的广泛应用等。网络化制造以及相关系统的发展 与实施具有非常重要的理论意义、应用价值和产业化前景f j “。 网络化制造实现了信息共享，协同设计、远程服务、技术支持、电子商务等功 能，在实现网络化制造这些具体功能的研究与应用实施中，涉及了大量的组织、 开发、实施管理等关键技术。网络化制造涉及的技术大体上主要是总体技术、基 础技术、集成技术以及应用实施技术。文献【1 5 中，总体技术从网络化系统的组织、 结构运行等方面来探讨：基础技术则是指网络化制造组织、规划、开发实事、管 重庆大学硕士学位论文1 绪论 理等过程中所应用的共性的基础性的技术；集成技术是指网络化制造系统在设计 开发实施等过程中需要的系统集成、技术集成、功能集成等，比如重庆大学制造 工程研究所开发的基于a s p 模式的分销商管理系统就是在原系统的基础上进 行开发实旎的l l “。应用实施技术是在网络化制造系统的实施过程中所要采取的技 术，包括了网络拓扑结构的搭建，网络安全技术的实施。 网络化制造是适应网络化经济和知识经济的先进制造模式，网络化制造系统的 研究与开发对制造企业的发展起着非常重要的作用。目前，我国网络化制造的研 究正处在起步阶段，需要企业、研究机构以及相关人员投入更多的精力、物力、 财力来研究适合我国国情和企业发展的网络化制造模式，投入更多的力量研究与 开发与网络化制造和网络化制造系统相关的先进制造技术。 可以说，制造网络化是现代制造业发展的主要趋势。尤其是随着i n t e m e g i n t r a n e t 技术的发展，网络化制造的研究和应用正迅速的发展。目前，制造全球化、制造 敏捷化、制造网络化、制造智能化都处处体现了网络化制造的发展前景。实现制 造资源的跨地区、跨国家的协调、共享和优化利用、实现制造企业的敏捷性，有 效快速利用配鼍各种资源，适应市场的快速变化、实现制造技术的虚拟化、实现 制造的智能化，在网络化制造系统中实现人的推理构思以及实现制造的可持续发 展都离不开网络化制造的发展。 文献【1 7 】建立了区域性网络化制造的服务平台，给出了网络化制造服务平台的 概念、作用和必要性，在该平台的基础上构建了一种适合广大中小企业发展需要 的区域性网络化制造服务平台的体系结构，并构建了该服务平台的应用框架以及 功能结构。 文献 1 8 1 讨论了目前制造企业设备利用率低与企业得不到快速成形与制造( r p m ) 技术服务的矛盾，构建了企业产品设计与制造的网络化集成环境，建立以服 务商为中介的新的先进制造模式，在分析了国内外网络化制造服务研究的基础上， 结合国内需要，提出了一种基于a s p 的网络化制造应用服务的模式与对策，为网 络化制造的发展与实施提供了新的发展思路和策略。 文献 1 9 】提出了一种智能网络化制造平台，并给出了该平台的内涵，在分析平 台的目标、功能的基础上建立了智能网络化制造平台的体系结构，讨论了系统数 据集成等关键技术，并将该智能网络化制造平台应用到实践中，实现远程设备的 操作，控制，加工检测，网上信息共享与交互。 1 _ 2 本课题相关领域及国内外研究现状 1 2 1 信息共享系统信息终端产品的研究现状 随着以计算机技术、通信技术为主体的信息技术的快速发展和i n t e m e t 的广泛 4 重庆大学硕士学位论文1 绪论 使用，p d a ，手机等信息交互系统和信息终端产品得到了飞速的发展。从概念上讲 信息终端产品是计算机技术和通信技术发展的产物，它具备了网络化、数字化、 信息化、智能化、低成本、稳定性强、小型化等特点，通过信息终端产品实现信 息的交互和控制。由于理解不同，目前对信息交互系统和信息终端产品还没有统 一的概念，但是总的来说具备以上等特点的小型p c 机等都可以统称信息终端产 品，通过信息终端实现信息交互的系统统称为信息交互系统口“。 信息终端产品种类繁多，但最具代表性的产品不外乎以下几种：w e b t v 、 i p t v 、s t b 、p d a 、v o d 、c e l l p h o n e 等产品【2 1 】。 每种信息终端由于应用场所的不同，都有其各自的特点阻及设计方法。重庆 大学曹晓莉，甘思源在文献 2 2 1 0 0 涉及了一种应用于城市自来水行业的信息终端产 品。这种产品属于便携式掌上信息终端，通过此终端可以实现对传统水表、卡式 水表和远传水表的现场抄读、自动录入及现场服务管理，具有现场可移动工作和 方便管理的特点，可大大提高城市自来水行业的经营和服务管理效益。 在国外，日本索非亚系统株式会社( s o p h i a s y s t e m s c o l t d ) 运用国际先进技 术，结合世界经济发展对信息设备的需求，特别是针对中国金融、银行设备现代 化的需要，研究开发了个既有9 0 年代国际先进水平，又适合中国国情的多功能 双向信息终端系统“目通- ，1 2 3 l ，它是电脑、电子电话、调制解调器( m o d e m ) 的 集成大产物，是集计算机终端功能、电话功能、传呼功能于一身，专门处理中英 文数据的高科技结晶。日通可以运用在金融信息，商品信息以及图文信息的传达， 也可以实际的进行银行金融业务和商品贸易业务的处理。 在国内，信息终端产品不仅体现在p d a ，c e l l p h o n e 等产品上，而且应用于 各种社会化生活中，在辽宁省本溪市，以计算机用户终端形式开展的气象服务已 经是近年来新的气象服务形式。因为气象信息终端系统具有的现代化程度高，使 用方便，信息量大等诸多优点，深受广大用户的欢迎 2 4 1 。目前该系统已经为不同 企事业单位使用，用户群已经达到了2 0 多个，而且还在壮大，气象信息终端系统 的应用为气象局取得了良好的社会效益和经济效益。 由于信息终端产品带来的便利性，使其发展得非常迅速，而且也影响人们未来 各种学习生活。今后我们将抛弃传统的教学课本，实现无纸化的教学与学习方式。 未来的课本是个可以移动的信息字典，通过这个信息字典可以实现图书的浏览， 作业的提交等，而且可以不用到学校，随时随地就可以通过无线网络实现教学和 学习。这是令人期待的信息终端产品。 1 2 2 信息共享系统的研究现状 当今，以信息技术为代表的高新技术产业迅猛的发展，推动了人类社会的进 步。网络技术、计算机通讯技术的发展加速了信息产业的发展，由此改变了人类 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 的生活方式。信息化建设程度间接影响了国家的经济，他成为衡量一个国家综合 实力的重要指标。信息化技术的发展，直接改变了制造信息交互模式的改变。前 面我们已经介绍过，网络化制造系统的一个最基本的功能就是保证企业之间的信 息共享，而以计算机网络为核心的网络基础设旌将全球各地的计算机系统、信息 应用系统等信息处理系统有效地连接起来，为企业、个人、政府等不同类型的用 户提供快捷、通畅的信息交换渠道，并成为构建信息化社会的重要基石。 文献 2 5 1 建立了地理信息共享系统，对地理信息数据共享系统的意义方法进行 了初步的探讨，讨论了利用互操作方法实现地理信息的共享，该方法是地理信息 共享系统在今后一段时期的发展方向。 信息共享系统不仅应用于地理信息共享系统中，而且在我们生活工作中处处 能体现其价值。i n t e r n e t 的全球化为电子商务开辟了广阔的发展空间，企业在网络 中赢得利润和商机，必须充分利用网络信息共享这一特点，创建优秀的网络信息 共享系统。在文献 2 7 1 e p ，主要讨论了电子商务与信息共享的关系，创建优秀的电 子商务网络，充分展示电子商务信息共享的优点，为企业带来丰厚的利润与商机。 文献 2 9 中论述了土地资源信息共享系统的结构，功能组成与应用。探讨了土 地资源信息共享系统的特点以及该系统提供的一些管理与服务内容。 中国可持续发展信息共享系统的开发与研究已经列入了“十五”国家重点科技 攻关项目，并通过了专家的论证。在该项目中要实现面向社会公众、面向政府决 策支持和面向市场的信息共享管理系统。 信息共享系统要达到共同的网路平台、共享的数据平台、综合的应用平台口6 l 。 在网络化制造范围内，信息共享系统解决了网络化制造中遇到的些困难，提高 网络化制造系统的反应速度，实现网络化制造系统在实施过程中能够实现经济利 益和社会效益双丰收。 目前，网络化制造信息共享系统主要是以提供网络化服务( 比如a s p 服务) ， 或者是提供一些技术服务( 比如c i m s ，e r p 等技术中心系统) 为主。在文献【2 8 】 中，李明惠，卢晓春孙延明等人主要建立一种基于asp 模式的中小制造企业信息 化技术改造的新思路和新方法，分析了该模式与传统模式在制造企业信息化技术应 用方面的不同特点，探讨了建立asp 技术服务中心的运作模式、常规软件体系结 构及软件在企业应用中的逻辑关系模式等，并将设计思想应用到了实际工程中， 这是网络化制造服务中心提供a s p 服务的一个基本实例。 目前，我国在网络化制造信息共享系统研究与应用比较少，在这方面我们应 该投入很多的资金、技术、力量以及科研人员，加大网络化制造信息共享系统研 究的力度，发展网络化制造信息共享系统， 6 重庆大学硕士学位论文】绪论 1 2 3 设备资源信息共享系统的研究状况 设备是制造企业重要的组成元素，随着科学技术的发展，设备在企业发展中 的地位越来越重要，传统企业对设备的管理方法是基于帐单的模式，这种管理方 法对于设备资源在区域企业或者相关企业之间的信息交互非常的缓慢，而且效率 十分低下。由于网络化的发展，相应的网络化设备资源信息共享系统得到了迅速 的发展。宁波大学刘默，叶元平在他们的论文仪器设备资源共享的探讨中初 步论述了学校、政府等公共设备仪器运用现代化管理手段，让仪器设备资源共享 得以广泛实现，运用现代化管理手段，对仪器设备进行科学管理，提高仪器设备 利用率对全校的仪器设备进行家底的清查摸底工作，以达到盘活仪器设备资源的 目的同时对仪器设备资源进行信息化网络化管理，形成了“专管共用、资源共享”。 目前，由于数控机床的加工精度高、生产率高、柔性好等原因适于小批量生 产。然而拥有数控机床的大型企业往往存在生产任务不足，生产资源利用率低的 问题，而市场敏感度高的中小企业则出于利润最大化考虑一般不会为离散的小批 量任务而购买价格昂贵的数控机床。罗亚波，肖田元，陈定方为了解决传统的资 源共享所面临的透明度低和效率低下的问题在其论文基于多智能体的数控机床 资源共享技术研究在分析功能模型的基础上，提出并实现了资源共享的四层网 络拓扑结构，构造了面向设备资源共享功能的智能体信息流模型以实现四层结构 之间的交互，建立了智能体协商机制，他们开发的原型系统表明系统可以有效地 提高数控机床资源共享的透明度和效率。实现设备资源的共享。 石建玲，宋海生，李金良在基于w e b 制造执行系统的设备管理系统研究 论述在w e b 环境下运用a s p 和数据库技术对制造执行系统中的设备进行科学管 理。为上层计划管理系统和下层生产控制系统提供实时动态数据；利用有限设备 资源增强企业效益。基于w e b 制造执行系统的设备管理系统可以对车间的生产设 备进行有效管理，对现有资源合理配置，根据生产任务情况重组制造单元，提高单 元的柔性，缩短产品的生产周期，降低制造成本，为企业赢得社会效益和经济效 益。 总之，建立广泛的网络化制造设备资源信息共享体系是加快制造企业发展的 一条必经之路。 1 2 4 设备资源信息共享系统相关技术的研究现状 网络化制造设备资源信息共享系统主要涉及到了网络技术与数据库技术，这 两项技术是网络化制造系统的支撑技术，以及些支持技术，包括安全技术、集 成技术、实现技术等等。 文献 3 0 中主要论述了基于i n t e m e t i n t r a n e t 信息系统的基本体系结构，论述了 w e b 开发技术和数据库访问技术，以及信息系统的网络安全技术。 重庆大学硕士学位论文1 绪论 文献 3 1 】中介绍了j s p 、j d b c 技术，分析了j s p 通过j a v a b e a n 和j d b c 动态访问 w e b 数据库的方法以及建模方法，并给出了应用实例。 在文献 3 2 中，主要介绍了开发信息系统中的三层开发体系结构，论述了该结 构的功能与作用，并将此方法应用到长春房地网。 1 3 论文的提出意义及来源 1 3 1 论文的意义 企业信息化管理是利用计算机、网络和通讯技术，支持企业的产品研发、生产、 销售、服务，实现信息采集、加工管理的系统化、网络化、集成化，信息流通的 高效化和实时化，最终实现全面的供应链管理和电子商务。 企业信息化关系到企业的生存与发展，企业必须找准企业信息化的切入点，通 过企业信息化来推动企业的发展，帮助企业实时掌握市场动态，提高企业组织、 管理、协调、服务等环节的应变能力，改变企业的决策、规划等功能。企业信息 化涉及的内容很多，企业特别是中小企业一定要从企业自身的特点，找准信息化 的切入点，对影响企业生存发展的突出问题入手，抓住关键环节，实旖重点突破， 走一条投入少，见效快的企业信息化的建设路子。 设备资源对制造企业来说有着非常重要的作用，设备的先进性，设备数量的多 少，设备加工精度等直接影响了制造企业的发展。面对越来越激烈的市场竞争， 企业设备资源在此过程中扮演着重要的作用。 在我国，目前先进制造设备资源分布及其不平衡，有些企业拥有众多的先进制 造设备，有些企业制造设备却停留在7 0 年代。设备分布得不均衡导致了加工任务 分布得不均衡；有些企业拥有先进的制造设备，然而部分时间里却没有加工任务， 有些企业虽然没有先进的加工设备，但是有时候却能得到一些加工任务，但是由 于加工设备的落后，这些企业面临的是无法完成加工任务，若购买先进的设备， 对于小批量的任务来说是不值得，为了解决这种不平衡性，根据网络化制造的特 点与信息共享系统的特色，建立一种能够保证区域企业间实现设备资源信息资源 共享与交互系统，实现设备资源的共享。 经济全球化为企业带来了无限的商机，同时也为企业生产制造带来越来越大的 压力，一方面生产要求的个性化、先进化越来越多，另一方面，跨地域的生产与 经营活动给企业带来了巨大挑战。异地生产尤其是不同企业间的合作生产需要企 业对设备拥有企业的设备情况了如指掌，要求这些企业的设备加工条件符合加工 任务的要求，通过网络化制造设备资源信息共享系统来完成企业间的设备资源信 息的浏览，设备租用等，这样设备需求企业按照加工任务的情况适当的选择合作 伙伴，既保证了加工任务的快速完成，又节约了开支。为企业带了相对高额的利 重庆大学硕士学位论文1 绪论 润，促进企业的发展。 目前，我国制造企业的生产环境非常恶劣：高温、高灰尘、高电磁等，这种恶 劣的生产环境影响的机器设备的运行，尤其是企业在实施信息化和网络化制造过 程中要求采用适当的设备来监控与管理生产车间与生产任务，如果采用p c 机这种 信息终端设备，由于高温电磁的影响，严重缩小p c 机的使用寿命。我国目前还没 有一种面向制造车间的，适合这种恶劣环境的信息终端产品。根据这种特殊的需 求，我们设计了一种网络化制造多功能信息终端产品，该产品由于体积小、成本 低、能够适应恶劣的生产环境而使用在生产车间。该信息终端产品在功能上类似 于p c 机，只是功能要求相对减少，它可以实现上网，多媒体交互，音视频监控以 及各种基本终端功能。 我国大部分企业对制造生产车间的设备运行状态，生产任务的进展情况，以及 车间的生产状况都没有实施自动监控与管理，不是企业不想实施自动监控与管理， 而是企业没有适当的信息终端产品和系统来完成这方面的需求。通过网络化制造 设备资源信息共享系统提供的终端产品以及服务可以很好的适应制造企业监控管 理设备运行状态、生产任务的运行情况。网络化制造设备资源信息共享系统的任 务监控、车间监控服务的实现提高了企业在网络化制造、企业信息化过程中的自 动化程度，同时能够保证生产任务高质量、高效率的完成。 网络化制造设备资源信息共享系统主要采用先进网络技术与计算机技术，与先 进的电子商务理念相结合，以提供集硬件、软件、服务一体化为最终目标，建立 一个先进的设备资源信息共享体系。该系统具有强大的业务开发、控制和管理功 能，跨越各种信息交互媒介，以其提供的服务功能丰富、功能接1 ：7 完备，整个系 统具有开发性和分布性。 本文主要对网络化制造过程中区域企业设备资源信息共享与交互模式的研究， 构建一种适台设备资源信息交互以及与此相关的任务加工信息的监控与管理系 统，推动电子商务和i n t e m e t 技术的进一步发展。通过网络制造设备资源信息共享 系统协助企业收集并利用区域企业的设备资源，了解企业个性化需求，实现设备 资源信息，顾客需求信息的共享，利用数据仓库等技术发展企业商务增长点，帮 助企业形成客户、a s p 提供商、合作伙伴连成一条价值链，实现企业的电子商务， 加快企业信息化进程。 网络化设备资源共享系统的建立与发展促进了企业信息化的发展，也是信息技 术、网络化制造技术应用与发展的一个方向。本项目研究中的网络化设备资源信 息共享系统具有自己的创新点，在分析市场实际情况基础上，开发一套完整的设 备资源信息共享系统和交互系统，本系统的研究具有重要的经济效益和社会效益。 1 3 2 论文的来源 重庆大学硕士学位论文1 绪论 本论文的工作主要是基于作者参加的以下两个研究项目进行的： 国家8 6 3 c i m s 应用示范工程：网状中心型区域网络化制造系统( 合同编号 2 0 0 2 a a 4 1 4 0 8 0 ) 重庆市科技攻关项目“网络化信息交互系统”( 合同编号：7 2 2 1 ) 1 4 论文研究的内容 网络化制造设备资源信息共享系统是在传统先进制造系统( c i m s ，e r p 等) 理 论指导下进行改善的一种先进制造系统，该系统实现了制造企业设备信息资源的 共享，实时地进行信息跟踪与管理。通过服务端对整个系统进行人性化的有效管 理，为整个设备资源信息共享系统提供必要的服务支持。同时可以利用音视频等 多媒体手段对网络化制造设备资源信息终端进行监控，保证终端的正常运行，保 证系统的有效运行。本文主要对网络化制造设备资源信息共享系统的以下几个方 面进行了研究： 分析了现代制造业的新技术以及发展环境与趋势，分析了网络化制造的现状 以及信息共享系统的研究现状，讨论了设备资源共享应用系统的事实与发展，说 明了本课题研究的目的意义以及内容，为论文研究指明了方向。 在先进网络化制造系统总体模式和思想的指导下，研究了设备资源信息共享 系统的体系结构以及运行模式，结合课题的前期研究与实践，提出了一种利用信 息终端进行网络化制造的工作模式一网络化制造设备资源信息共享系统 ( n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n ge q u i p m e n tr e s o u r c ei n f o r m a t i o ns h a r i n gs y s t e m ) ，建立 网络化制造设备资源信息共享系统的结构体系以及运行模式。 在研究网络化制造设备资源信息共享系统结构以及运行模式的基础上，论文 研究了支持该系统有效运行的支持技术体系，着重讨论了其中的软件实现技术、 数据库技术、信息共享技术等。 在“8 6 3 ”计划项目一网状中心型区域网络化专业制造平台和重庆市科委科技 攻关项目网络化信息终端系统的研究基础上，开发了一套设备资源信息共享系 统。该系统即将应用到实践中，相信会为相应的企业带来很好的效果。 1 5 本章小结 本章首先分析了新技术下制造企业在2 l 世纪所面临的生存环境以及面临的主 要挑战。然后对网络化现状进行了论述，论述了制造模式的发展趋势介绍了与本 论文研究工作相关的技术领域的国内外现状以及研究情况，最后对本论文的研究 工作的目的和意义以及研究内容进行了阐述。 重庆大学硕士学位论文2 网络化制造设备资源信息共享系统结构与运行模式的研究 2网络化制造设备资源信息共享系统的体系结构与 运行模式研究 2 1 网络化制造设备资源信息共享系统 制造业是我国的支柱产业，制造业的发展决定了我国经济发展的速度。但是 我国制造企业的运行模式还是停留在传统的工作模式上，从企业问的信息交互到 企业内部各部门之间的信息交互都是通过“人”进行语言上的交互，无论双方的距离 如何都是需要都过电话、传真或者信件等方式进行信息交互，这样的交互模式制 约了企业信息化的发展，降低了企业职能部门的工作效率。需要更加先进的交互 模式保证企业内部、企业外部能够实时的进行信息的交互。 制造企业对设备资源的管理是一种系统化的指导与控制，他将影响到企业的 人、财、物等信息资源，企业对设备资源进行有效的、高质量的、快速的管理可 以转换为市场所需要的各种产品与服务。 理想的设备资源管理模式应该是需求与供给处处、实时的吻合，保持双方实施 能够达到平衡状态，保证设备有效的运行与生产。 目前，我国制造企业还没有重视企业设备资源的管理，他们将设备购买回来 之后，按照安装要求，将这些设备安装到生产车间。当有加工任务的时候，开启 机器设备进行生产任务的加工；没有生产任务的时候，将这些机器设备闲置在一 旁，任其随着时间的流逝，他的生产价值也跟着消失。 计算机技术、通信技术和网络技术的飞速发展，使得企业内部、企业与客户 之间建立了一种快捷、方便的交流手段，从而引起了企业传统的信息交互模式和 过程的变革。于是出现了更加先进的信息交互模式，基于计算机和网络技术的信 息交互模式( c o m p u t e rs u p p o r t e di n f o r m a t i o ni n t e r a c tm o d a l 简称c s i i m ) 。 c s i i m 是一种将人类行为模式与计算机技术融为一体的新兴技术，即在计算 机技术、网络技术、多媒体技术以及人机接口技术的应用下，改变人们传统的信 息交互方式，目前这种信息交互方式已经得到了迅速的发展，在许多领域得到了 成功的应用。 目前，我国大部分制造企业的设备都是7 0 年代的产品，有的个别企业的制造 设备甚至是5 0 、6 0 年代的产品，无论从产品的加工精度还是从设备的生产效率来 说都无法满足现代化加工任务的需求。但是这些企业由于资金有限，管理方法陈 旧等原因，没有对现有的设备投入更多的财力、人力进行设备的更新换代，导致 企业的发展受到了很大的制约；而有些企业由于先进的管理方法，先进的经营理 念、制造设备资源的更新换代比较快，所以保持了良好的发展速度，能够满足现 重庆大学硕士学位论文 2 网络化制造设备资源信息共享系统结构与运行模式的研究 代产品加工精度的要求。以下情况是导致设备资源分布不均衡、任务加工不平衡 的主要原因。 部分大型传统企业由于其基础雄厚，可用资金比较多，所以购买了很多先 进的大型制造设备，他们完全有能力生产加工要求比较高的产品任务，但是由于 这些企业保留了“大锅饭”的传统，没有引入竞争机制，导致市场份额被其他企业蚕 食，加工任务越来越少，使得这些企业的先进制造设备没有完全的发挥其功效， 造成了这些设备无形的价值损耗，导致了这些企业的投入和产出不成正比。 有些传统企业虽然基础也比较好，也对企业的管理方式进行了改革，引入 了市场竞争机制，保证了企业在市场竞争中的一定份额，但是他们没有足够的实 力购买先进的制造设备，所以无法按照合同完成加工要求比较高的任务。 对于新型的制造企业，由于他们建立的时间比较晚，所以无论在管理方法 上还是设备先进性上都保持了对传统企业的优势，但是因为建立比较晚，所以基 础比较薄弱，尤其是没有传统企业那么广泛的人际关系网，所以获得了很少的市 场份额，这些导致了这些企业制造设备的价值贬值。 对于小作坊式的制造企业，他们在技术实力、设备实力、经济实力上都无 法保证其发展，但是这些小作坊式的制造企业的生产任务也占了市场的一定份额， 由于没有先进的加工设备，为了完成任务，只好投入更多的资金购买更加昂贵的 制造设备，导致了这些小作坊式的企业在设备上的投入无法收回，尤其是小批量 加工任务的时候，这种决策失误很容易造成了企业的灭亡。 这些都是由于制造设备的分布不均衡造成的，为了解决这些问题，保证企业 间能进行设备信息的交互，我们建立了网络化设备资源信息共享系统，通过该系 统企业与企业之间可以更好的建立设备信息平台，保证设备资源的共享，保证企 业间的加工任务平衡。 目前，我国制造企业的加工环境非常恶劣，大灰尘、高噪音、大辐射以及高 温严重的影响了加工人员的身体健康，为了解决这些问题，先前有些专家学者想 要通过p c 机来监控和管理加工车间，但是由于环境的影响，特别是高温电磁环境， 严重的缩短了这些p c 机的使用寿命，往往3 年的p c 机寿命在这些环境下只能使 用一个月，这样，在购买以及维护这些p c 机的费用是非常大的，造成了企业额外 的付出，这项试验以失败告终，但是这项试验给了我们以启发，这就是利用我们 自主开发的、能够在恶劣环境下长时间稳定的工作信息终端产品，代替p c 机完成 以上任务，保证了企业上层建筑与企业下层车间进行实时的信息交互，通过网络 化制造设备资源信息共享系统可以对车间进行实时的监控与管理，提高了企业的 工作效率，减轻了车间环境对加工人员的伤害，与此同时也加快了制造企业信息 化的进程。 重庆大学硕士学位论文2 网络化制造设各资源信息共享系统结构与运行模式的研究 为了解决企业之间先进制造设备分布的不平衡性以及加工任务的分布不平衡 性，同时为了解决企业自动控制与管理，提高企业内部的信息交互，加快制造企 业的信息化工程，我们提出了一种基于c s i i s 方式的网络化设备资源信息共享与 交互模式。 2 ，1 1 网络化制造设备资源信息共享系统需求分析 依据先进制造系统的设计理念，在现有信息交互系统的基础上，结合网络化制 造设备资源信息共享系统地提出，我们对网络化制造设备资源信息共享系统的需 求进行了分析，要求系统能够提供完成企业与企业