（机械设计及理论专业论文）虚拟制造组织的构造与控制关键问题研究.pdf

华中科技大学博士学位论文 摘要。 ， f 随着市场的全球化、客户需求的多样化、个性化的不断突现，以及通讯和网 络计算技术的深入发展，敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) 已成为2 l 世纪的主要 制造策略。在这种制造策略的指导下，制造生产组织开始逐步实现从传统的纵深 递阶结构到扁平分散结构的转变：企业生产活动的控制也从传统的集中式越来越 多地转向分散化，以增强企业快速响应市场和满足客户需求的灵活性和敏捷性。 为此，) 皋文提出虚拟制造组织概念，并着重对其创立、运作机制、及其实现的集 成体系框架等若干关键问题进行研究。 首先，基于资源共享以获取最大利润的观点，本文详细论述了虚拟制造组织 创立的原因：分析了企业资源的特征，虚拟制造组织可能的组织结构形式，以及 两者之间的关系：提出了虚拟制造组织全生命周期模型，该模型涵盖了虚拟制造 组织生命周期的各个阶段所采取的策略、操作以及评价体系；为了构建虚拟制造 组织实现的软环境，本文对虚拟制造组织中的认证机制、规制以及盟员企业之间 信任关系进行了系统讨论，并着重分析了信任关系的产生和维护机制。 基于对虚拟制造组织中盟员企业协作的研究，本文提出了虚拟制造环境下协 作关系的具体模式，基于p e t r i 网理论对协作关系进行了数学建模，并构建了启 发式搜索算法以实现成本及协作关系组合最优的虚拟制造任务的规划与调度。 本文分析了虚拟制造环境下盟员企业之间的协商机制，基于多人多目标协商 对策理论，对其进行数学建模，并提出了一种满足p a r e t o 最优的协商策略求解算 法，不仅能够获得各方满意的协商结果，也很好地刻画了协商过程中协商各方的 主观偏好、权重关系及其变化。 此外，本文建立了虚拟制造组织实现的集成体系框架，包括a g e n t 参考结构、 层次性多a g e n t 系统结构以及基于c o r b a 和多a g e n t 的集成框架，并就此框 架下协作环境和协商支持系统的构建进行了深入的研究。 最后，通过虚拟制造组织原型系统来实例验证了虚拟制造组织集成体系框架 以及协作、协商机制的可行性和有效性。 卢一 一 。o 关键词：敏捷制造1 虚拟制造组织 凭作协商c o r b 奄多a g e n t 系统、 本文受国家自然科学基金委员会与香港研究资助局联合科研资助项目“虚拟制造组织构造 与控制”( 项目编号：7 0 0 11 6 1 9 4 9 n h k u s t 0 2 3 1 0 0 ) 资助。 华中科技大学博士学位论文 a b s t r a c t + t h er e c e n ta d v a n c e si nc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g i e sa n dn e t w o r kc o m p u t i n g h a v ee n a b l e dt h eo c c u r r e n c eo fan e w m a n u f a c t u r i n gs t r a t e g y - - - a g i l em a n u f a c t u r i n g t h i s s t r a t e g y i so r i e n t e dt ot h e g l o b a l m a r k e ta n dt h e i n c r e a s i n g c u s t o m e r r e q u i r e m e n t s u n d e r t h i s m a n u f a c t u r i n gs t r a t e g y ，t h eo r g a n i z a t i o n s t r u c t u r eo f m a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s a r en o wt r a n s f o r m i n gf r o mt h et r a d i t i o n a lh i e r a r c h i c a l a r c h i t e c t u r et oh e t e r a r c h i c a la r c h i t e e t u r e t h e c o n t r o l l i n gm e c h a n i s m o f m a n u f a c t u r i n ga c t i v i t i e s i sa l s o t r a n s f o r m i n g f r o mc e n t r a l i z a t i o nt o d i s t r i b u t i o n a c c o r d i n gt ot h i s 。t h i s d i s s e r t a t i o n p r e s e n t st h ec o n c e p to fv i r t n a lm a n u f a c t u r i n g o r g a n i z a t i o n ( v m o ) a n ds p e c i a l i n t e r e s ti sc o n c e n t r a t e do nt h ec o n s t r u c t i o na n d o p e r a t i o nm e c h a n i s m a sw e l la ss o m e k e yt e c h n o l o g i e s f i r s t l y ，b a s e do nt h ev i e wt h a tm a x i m u mp r o f i t sa r ea c q u i r e dt h r o u g hr e s o u l x ：e s h a r i n g t h ef o r m i n gr e a s o n so fv m 0 a r ed i s c u s s e di nd e t a i l t h ec h a r a c t e r i s t i c so f m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s ，t h ep o s s i b l eo r g a n i z a t i o n f c l r m so fv m 0a n dt h e c o r r e s p o n d i n g r e l a t i o na m o n gt h e ma r ca l s oa n a l y z e d t h el i f ec y c l em o d e lo f v m 0i s c o n s t r u c t e dw h i c hi n e l u d e st h es t r a t e g i e sa n do p e r a t i o n sa d o p t e di ne v e r yp h a s eo f t h e l i f ec y c l ea sw e l l 髂t h ee v a l u a t i o ns y s t e m t h ea u t h e n t i c a t i o nm e c h a n i s m i n s t i t u t i o n s a n dt r u s tr e l a t i o n s h i pw h i c hf o r n lt h es o f te n v i r o n m e n to f v m oa r ea l s od i s c u s s e d c o n c e r n i n gt h ec o o r d i n a t i o na m o n gm e m b e re n t e r p d s e s 锯t h ek e y e l e m e t a tf o r t h ep r o p e ro p e r a t i o no fv m o t h r e ec 0 0 r d i n a t i o nr e l a t i o n sa r ei n t r o d u c e d b a s e do n t h ep e t r in e tt h e o r y ，t h e s ec o o r d i n a t i o nr e l a t i o n sa r em o d e l e dm a t h e m a t i c a l l ya n da h e u r i s t i cs e a r c h i n ga l g o r i s mi sc o n s t r u c t e di no r d e rt oa c q u i r et h eo p t i m a lp l a n n i n g a n ds c h e d u l i n go f v i r t u a lm a n u f a c t u r i n ga c t i v i t i e s t h en e g o t i a t i o nm e c h a n i s ma n d p r o c e s s e sa m o n gm e m b e re n t e r p r i s e s a r e a n a l y z e d b a s e d o nt h e m u l t i p e r s o nm u l t i - o b j e c t i v en e g o t i a t i o nt h e o r y ，t h e n e g o t i a t i o np r o b l e mi sm o d e l e d ap a r e t oo p t i m a ls o l u t i o ni se s t a b l i s h e dw h i c h c a l l p r o p e r l yd e s c r i b e t h en e g o t i a t o rp r e f e r e n c ea n dw e i g h tr e l a t i o na m o n gt h e m t h ei n t e g r a t e di m p l e m e n t i n gf r a m e w o r ko fv m 0 j sc o n s t r u c t e d i n c l u d i n gt h e a g e n tr e f e f e n c ea r c h i t e c t u r e ，h i e r a r c h y f r a m e w o r ko fm u l t i a g e n t ，t h ee x e c u t i o n e n v i r o n m e n to f v i r t u a ic o o r d i n a t i o nr e l a t i o na n dt h en e g o t i a t i o ns u p p o r t e ds y s t e m f i n a l l y ，t h ef e a s i b i l i t ya n de f f e c t i v e n e s so f t h i sf r a m e w o r ki sv a l i d a t e dt h r o u g ha p r o t o t y p eo f v m o k e yw o r d s ：a g i l em a n u f a c t u r i n g v i r t u a lm a n u f a c t u r i n g o r g a n i z a t i o n c o o r d i n a t i o n n e g o t i a t i o n c o r b a m u l t i - a g e n ts y s t e m t h l sd i s s e r t a t i o nw a ss u p p o s e db yt h en a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no f c h i n aa n dt h e r e s e a r c hg r a n t sc o u n c i lo fh o n gk o n gu n d e rp r o j e c to f c o n s t r u c t i o na n dc o n t r o lo fv i r t u a l m a n u f a c t u r i n go r g a n i z a t i o n s ( g r a n t n o 7 0 0 11 6 1 9 4 9 ，nh k u s t 0 2 3 0 0 ) n 华中科技大学博士学位论文 1 1 课囊概述 1 1 1 课曩来源 1 绪论 本课题得到以下科研项目资助： 国家自然科学基金委员会与香港研究资助局联合科研资助项目一“虚拟制造 组织的构造与控制”( 项目编号：7 0 0 1 1 6 1 9 4 9 、nh k u s t 0 2 3 0 0 ，时间： 2 0 0 1 0 1 0 l 2 0 0 3 1 2 3 1 ) 。 1 1 2 课囊的掘出 进入九十年代以来，世界经济、投资和贸易的全球化、自由化和体化的进 程不断加快，市场竞争日趋激烈。同时以微电子、计算机、通信、网络、信息、 自动化、人工智能、生物、空间、海洋、新材料、新能源和系统科学等为代表的 高新科学技术更是以前所未有的发展速度、广度和深度对人类社会的各个方面 产生深远的影响，使人类进入工业经济时代最灿烂的时期，并迈开了步入知识经 济时代的脚步【1 吨1 。作为国民经济的重要基础之一，制造业所面临的压力也相应 地与日俱增【3 1 。如何借助高新科学知识与技术对传统制造业进行改造，研究和实 施适应新时代的先进制造战略、铝4 造模式和制造技术，促使制造业不断向着高精 度化、自动化、柔性化、敏捷化、智能化、信息化、网络化和全球化的方向发展 已经成为一个迫在眉睫的问题i 2 1 。随着市场的全球化以及客户需求的多样化、 个性化，制造业首先应从制造战略、制造模式、组织结构和管理方式上进行革新， 提高企业响应市场及客户需求变化的速度，以期在最激烈的市场竞争中立于不败 之地【3 i s l 。 出于快速响应市场需求变化和适应各类外界及内部突发事件与不确定性因 素影响的需要，制造生产组织正开始逐步实现从传统的纵深递阶结构 ( h , i e r a r c h i c a la r c h i t e c t u r e ) l i 6 j 到扁平分散结构( h e t e r a r c h i c a la r c h i t e c t u r e ) t ”j 的转 变；企业生产活动的控制也从传统的集中式越来越多地转向分散化【1 8 - - 2 0 i 。一些 新的制造组织模式，如敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) i e 2 ”、分散自律制造系统 华中科技大学博士学位论文 = = = ；= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 一= ( h o l o n i cm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) 吲、网络制造( n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ) t ”i 、虚 拟企业【2 4 嗡1 和扩展型企业【2 6 】的出现正体现了这一新的发展趋势。 而另一方面，现代通信与交通运输技术的发展，特别是计算机网络的广泛应 用，不仅为企业内部的有效集成提供了基础，也为制造业跨企业跨地域的企业联 盟创造了有利条件。日益兴盛的电子商务正赋予敏捷制造和分布式制造等模式以 新的内涵和外延。借助现代网络通信技术的应用，制造业已可以通过地理上异地 分布、组织上平等独立的多个企业间建立在谈判协商基础上的密切合作，形成动 态的虚拟企业，以进一步改进产品质量、降低生产成本、缩短产品投放市场时间， 共同把握市场机遇【2 7 2 引。在此形势下，制造活动日趋服务化。不仅像产品开发 与设计、加工制造与装配等这样的环节可通过部分或完全对外承包来实现，就连 c a d 、c a e 、e r p 这样的功能领域都可以借助网络寻求外部服务。其结果是： 各个企业可以更多地专注于自己的核心业务，同时又可借助完善的网络与信息服 务以及必要的行业、联盟政策法规，通过自主协作与竞争，实现企业间优势互补 及社会资源动态优化组合f 2 8 l 。正是针对这一发展趋势，本课题提出虚拟制造组织 ( v i r t u a lm a n u f a c t u r i n go r g a n i z a t i o n ，v m 0 ) 这一制造组织模式，并着力研究其 构造与控制机制。 1 1 3 课曩的研究内容 在敏捷制造策略指导下，出现了许多敏捷制造组织模式。例如，侧重于企业 战略整合的战略联盟，侧重于企业功能整合的虚拟企业，以及侧重于企业快速响 应和动态组合的动态联盟建立这些敏捷制造组织模式的目的就是要快速响应市 场及客户需求的变化，实现敏捷制造。而虚拟制造组织这一概念的提出，试图涵 盖上述有关敏捷制造组织的诸多实现模式，并以此作为敏捷制造的主要组织模式 加以研究。 虚拟制造组织具有集协约( p r o t o c 0 1 ) 、过程( p r o c e s s ) 和系统于一体的统一框架。 在此框架中致力子同一“产品项目”的成员可以在最少的法律、经济和行政等方 面的顾虑下进行经营数据、市场知识和其它信息以及制造资源的自由交换。整个 组织具有高度的分散自治性，组织灵活性和强烈的项目管理特色。组织的形成依 据技能或服务“最低成本配置”原则，可以是围绕某一产品项目或任务而临时产 生，并随着项目的完成或经营的不利而解散1 2 1 1 1 ，也可以是为实现某一战略目标而 长期存在。这种模式将有利于制造企业市场响应和竞争能力的提高，也有利于提 高制造系统的自适应自组织能力，是新一代制造系统的重要发展方向”。 为实现v m o 这一先进的制造组织模式。需要围绕其构造、运行与控制，解 决相关的问题，实现相应的功能。基于对虚拟制造组织的构成、运行及控制状况 华中科技大学博士学位论文 的分析，本文将整个v m o 的研究对象划分为三个层次，即虚拟制造组织层、盟 员企业层次和车间单元层，如图1 1 所示。 圈1 , 1 虚拟制造组织的三个层次 每个层次提供相应的虚拟制造功能： 虚拟制造组织层次功能包括：v m o 协调单元的构造及制造任务描述与分 解，v m o 各组成单元之间的组织形式与协作模式的定义，v m o 模式下的供应 链与物流管理，生产过程的协调，项目进度的控制，项目收益的分配等； 盟员企业层次功能包括：合作伙伴选择，制造合同的谈判与协商，项目 的成本计算，子任务的分配，子尘产过程协调等； 车间单元层次的功能包括：车间调度与控制，制造定单的接受、执行及 设备运转状况实时跟踪监控等。 考虑到v m o 在组织形态上的分布自治性及其运行控制环境的复杂多变性， 正确的系统组织理论及维护机制、成员企业之间有效的信息共享与决策协调乃是 解决上述问题的关键。为此，本文着眼于虚拟制造组织中的中心两个层次，旨在 建立个具体的垒方位的v m o 系统组织理论与信息体系鳍构。v m o 系统组织理 论包括：v m 0 的概念、特点、创立理论，v m o 全生命周期模型，v m o 维护机 制，。企业之间信任关系的建立与维护；信息体系结构包括：虚拟制造环境下制造 任务的规划与调度、盟员企业之间虚拟协作关系建立及维护体系、盟员企业之间 的协商及冲突解决机制、以及分布式环境下的虚拟协作平台等，以此作为v m o 华中科技大学博士学位论文 = = = ；= = = ；= = = ；= = = = = = = = = = = = = ；= = = 一 其它层次功能与系统开发的基础。v m o 系统组织理论作为这一体系结构的理论 基础，必须综合考虑社会、经济、法律等诸多因素，研究保证这种新型组织顺利 组建与稳定运行的内在机制和外在条件。同时，作为v m o 的应用基础，必须完 善相应的多点分布式信息交换与共享设施，建立制造组织活动的虚拟空间。 1 2 文献综述 1 2 1 敏捷制造的产生及其应用研究 二十世纪中叶以来，特别是进入9 0 年代，新的制造理论、方法、技术、生 产和管理模式层出不穷，相继涌现出成组技术( g t ) 、计算机数控( c n c ) 、计 算机辅助设计，制造( c a d c a m ) 、生产工艺过程规划( c a p p ) 、柔性制造系统 ( f m s ) 、物料资源计划( m r p ) 、企业资源计划( e r p ) 1 2 9 】、计算机集成制造( c i m s ) 3 0 1 、并行工程( c e ) p 、准时生产( j i t ) 【3 2 j 、智能制造( i m ) 1 6 , 3 3 1 、虚拟制造 ( v m ) 3 4 1 、敏捷制造( a m ) 7 , 8 , 2 1 】等。 1 9 8 8 年美国通用汽车公司( g m ) 与美国里海( l e h i g h ) 大学工业工程系共 同提出敏捷制造的概念，被称为“2 l 世纪制造业的战略”而受到各国的重视。 1 9 9 1 年美国政府提出了“2 l 世纪制造企业发展的战略报告”1 3 5 ，随后又实施了 一些有关敏捷带9 造技术的发展计划。如“敏捷制造使能技术( 认m ) 研究战略 计划”1 3 6 、“敏捷制造与制造技术计划”1 3 7 1 、“国家工业信息基础设施协议 ( n i i i p ) ”【3 8 l 等，旨在重振制造业的雄风并赢得未来的市场竞争。其它国家也相 继实施了相应的敏捷制造计划，例如：另外欧共体的e s p r i t 计划1 3 9 】和 b r l t e e u r a m 计划1 4 “，德国的制造2 0 0 0 年计划，日本的智能制造技术国际合 作计划( i m s ) ，韩国的高级先进制造技术计划( 0 7 ) 【4 2 】等。我国也将先进 制造技术列为“九五”规划和2 0 1 0 年中长期科研发展规划中的主要关键技术和 发展方向之一，国家“s - 8 6 3 计划”也开始规划下世纪先进制造技术的发展【4 ”。 由此可见，作为一种提高企业( 群体) 竞争能力的全新的制造策略，敏捷制 造将是制造业在本世纪采用的主要手段1 4 ”。 目前国内外已纷纷开展面向敏捷制造技术的研究工作，典型的研究项目有： ( 1 ) 美国国防部高级研究计划局( d a 砌) a ) 敏捷制造网络研究项目致力于 制造系统国家信息基础结构的开发【4 ”。在该结构中，制造企业能够共享资源、功 能和应用服务，通过自动多代理技术来执行实际制造和制造商务活动中的各种角 色，通过基于知识的系统来评估产品的可制造性以满足生产调度和规划的要求。 ( 2 ) i m s 国际合作研究计划中的“网络化制造基础与技术项目” 华中科技大学博士学位论文 ( n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gf o u n d a t i o n sa n dt e c h n o l o g i e s n e t w o r k s ) 【4 6 】，由 加拿大l a v a l 大学的s o r c i i e r 研究中心牵头，主要研究目标是建立网络化制造 的基础和使能技术，预期的主要成果有：网络工程技术，包括设计、优化和仿真 技术以支持网络化制造组织的设计和工程实施以及战略管理计划：网络操作技 术，包括操作计划和控制技术，以支持产品开发过程、产品传输过程、产品再生 过程、制造和后勤能力开发过程；学习技术，以支持网络化制造在世界范围内的 进化等。 ( 3 ) i m s 国际合作研究计划中的“下一代制造系统”( n e x tg e n e r a t i o n m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，n g m s ) 1 4 7 1 ，则着重研究基于数字工厂环境下的先进制造 系统 该项目开始于1 9 9 5 年，研究过程分为两个阶段。第一阶段的研究内容包括 建立n g m s 统一描述、建立n g m s 集成机制、敏捷制造系统建模与仿真、下一 代制造企业( n e x tg e n e r a t i o nm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e ，n g m e ) 建模、虚拟企 业建模等，该阶段已于1 9 9 9 年结束。目前正进行第二阶段的研究，包括制造过 程中的知识挖掘、全球价值链信息体系框架以及可定制化的制造系统等。 ( 4 ) i m s 国际合作研究计划中的“企业网络环境中的全球工程与制造” ( g l o b a le n g i n e e r i n ga n dm a n u f a c t u r i n gi ne n t e r p r i s en e t w o r k s g l o b e m e n ) 【4 8 1 旨在建立一个面向客户需求的整合企业核心竞争能力的虚拟企业。研究内容包括 建立虚拟制造企业的通用参考模型、优化企业之问资源规划过程以及提供虚拟制 造企业的实施指南等。 ( 5 ) 1 9 9 6 年5 月美国通用电器公司发表了“计算机辅助制造网络” ( c o m p u t e r a i d e dm a n u f a c t u r i n gn e t w o r k 。c a m n e t ) 的结构和应用，其目标基于 万维网提供多种制造服务，使得成员企业能够通过万维网快速联结和相互传递、 共享分布的制造信息【i ”。 ( 6 ) 洛克海德马丁航天公司的“制造系统的敏捷基础设施网络” ( a i m s n e t ) 主要利用i n t e r e n t 支持和管理敏捷企业供应链1 5 0 1 。 ( 7 ) 华中科技大学在多项国家自然基金重点和重大项目的资助下，对基于 a g e n t 的分布式网络化智能制造系统1 5 i q 2 1 、网络敏捷制造单元的基础理论与实现 技术、敏捷制造中重构技术【5 3 j 以及基于c o r b a 的制造信息和知识共享技术进行 了深入研究，并取得了许多积极的成果。 ( 8 ) 由国家机械工业局主持的“九五”国家科技攻关的计划专题一分散网 络化制造在精密成型与加工领域的应用研究及示范，以模具为重点展开应用领域 的研究，力图从理论和实践上，研究分散网络化制造的实现方法及其关键技术1 5 ”。 华中科技大学博士学位论文 1 2 2 敏捷制造的理论研究 敏捷制造的研究在当前学术界是一个方兴未艾的主题，相关的研究领域主要 集中于敏捷制造组织、盟员企业和车间单元三个层次；涉及的问题也方方面面， 包括侧重于敏捷制造组织结构、实施策略以及信任关系建立的研究，侧重于敏捷 制造盟员企业信息建模、企业伙伴选择、企业内部制造过程管理的研究，以及侧 重于车间内部制造资源重构、柔性制造单元调度以及敏捷制造执行系统的研究 等。由于本文只着眼于虚拟制造组织中心两个层次的研究，以下则就这两个方面 相关研究文献加以综述，主要包括敏捷制造组织理论体系研究以及敏捷制造计算 机综合支持环境研究两个方面。 1 2 2 1敏捷制造的蛆奴理论体系研究 敏捷制造是将柔性的先进制造技术、熟练掌握生产技能的有知识的劳动力， 以及企业内部和企业之间的灵活管理，三者集成一起，对千变万化的市场机遇作 出快速响应，最大限度地满足客户需求。因而对敏捷制造这一先进制造策略的研 究不仅涉及先进制造技术、制造方法等制造领域的问题，而且还应重点考虑其组 织模式构造、运作、控制等管理领域的问题，其活动空间已经从一个企业扩展到 社会。 针对敏捷制造组织模式中的形成过程、联盟特征、组织结构、动态调整及盟 员企业之间信任合作关系建立维护的理论研究工作有： d a stk 提出了一种基于资源的企业战略联盟理论1 5 5 1 。该理论包括四个要素： 联盟原因、联盟形成、联盟结构、联盟效果。首先从基于资源的观点分析了企业 加入企业联盟的原因，然后根据资源特征将企业拥有的资源划分为基于所有权的 和基于知识的两种类型，提出了e q u i t yj o i n t v e n t u r e s 、m i n o r i t ye q u i t y a l l i a n c e 、 b i l a t e r a lc o n t r a c t 。b a s e da l l i a n c e 、u n i l a t e r a lc o n t r a c t b a s e da l l i a n c e 四种动态联盟 结构，分析了联盟结构与联盟企业资源特征之间的关系。最后指出联盟过程中， 不同联盟企业资源的合并对联盟效果的影响。 a r v i n dp a r k h e 提出了在盟员企业之间建立一种信任关系的一些途径p “。首 先分析了战略联盟中信任产生机制。包括基于合作过程的信任产生、基于盟员企 业特征的信任产生，基于联盟制度的信任产生。然后提出了在实际联盟动态维护 中应采取相应措施，保障信任的建立、深化。这些措施有：理解信任的时间界限 及建立的时间过程、逐渐建立信任关系、注意盟员企业战略方向的不同、注意利 润创造和利润分配的不对称性等。 c u l l e nj o h nb 和j o h n s o n j e a nl 指出创立一个成功的企业战略联盟不仅要注 6 华中科技大学博士学位论文 意联盟管理中硬环境( 如利益问题以及其它运作中的问题) 的建设，更重要的是 注意软环境的建设f 5 7 】。软环境主要指盟员企业之问合作关系形成及维护。其中最 重要的两个方面是企业之间的相互信任和承诺。文中给出了企业之间信任和承诺 的含义，建立信任与承诺的动态模型，说明两者的产生过程，并阐述了信任与承 诺是如何影响联盟行为。 a d a m sc l a i m l o u i s e 提出了成功企业战略联盟的条件1 5 引。基于企业战略模糊 联盟及盟员企业关系中信任的角色，首先提出一个针对企业战略联盟管理策略的 理论模型，指出在战略模糊联盟中信任产生的四个来源：知识、可预见性、自由 意愿和风险。然后给出了信任的分类：d e t e r r e n c e - b a s e d ，k n o w l e d g e - b a s e d ， i d e n t i f i c a t i o n b a s e d ，以及在各种联盟形式中信任的存在和类型。 d a stk 提出了企业战略联盟形成过程中资源和风险管理1 5 9 1 。文中首先阐明 了盟员企业向联盟提供的四种资源类型：f i n a n c i a l ，t e c h n o l o g i c a l ，p h y s i c a l ，a n d m a n a g e r i a l r e s o u r c e 和企业战略联盟中两种基本的风险：r e l a t i o n a lr i s k 和 p e r f o r m a n c er i s k ，基于盟员企业的意向和目的指出在具体的风险环境下企业应采 取的联盟策略( 即以何种资源参与联盟) 。 j u d i t hm w h i p p l e 指出企业加入联盟仍存在着很大的风险，这主要是因为企 业缺少一系列方针来指导自身在联盟形成过程应采取何种策略和态度【6 0 l 。文中建 立了一个联盟形成模型，将联盟形成过程划分为概化、具体化、确定和实施四个 阶段，并指出在各个阶段联盟企业应采取的策略、合作态度以及相应的联盟实施 有效性评价标准。 j e m e yr e u e r 和m a u r i z i oz o l l o 提出了在企业战略联盟过程中应如何进行管 理调整【6 l i 。文中首先指出了管理调整存在的原因：环境条件的变化、盟员企业的 因素和联盟自身特征。通过生化工业中战略联盟的具体数据，表明了战略联盟中 管理调整的频繁性及盟员企业的联盟经验和联盟特征对管理调整的影响。最后指 出在这种管理调整中，联盟企业应注意采取的策略。 上述理论研究工作从敏捷制造组织形成过程、联盟资源特征、联盟组织结 构、联盟动态维护、联盟中信任关系建立等几方面进行了探讨，旨在为敏捷制造 组织的创立及实施提供一些理论依据和指导方针。但它们仅局限于某一方面的研 究工作，未能建立一个支持敏捷制造组织从创立到解体的整个生命周期理论体 系。 1 2 2 2敏捷i 嘲造计算机综合支持环境研究 敏捷制造计算机综合支持环境是为敏捷制造组织中盟员企业之间的资源匹 配、信息交互、协同应用、群体决策等功能提供计算机实现环境。目前研究领域 华中科技大学博士学位论文 主要涉及分布式制造过程建模、制造任务规划与调度、盟员企业协商及决策支持、 以及计算机集成体系框架的构建等方面。 ( 1 ) 敏捷制造组织制造任务的规划与调度研究 敏捷制造组织中制造任务规划与调度包括对分布式制造过程( 敏捷供应链) 进行数学及图形建模，以及在此基础上进行的制造任务的规划与调度。相关研究 有： 针对敏捷制造组织中的敏捷供应链、工作流、制造过程建模的研究工作有： 上海交通大学计算机集成技术开放实验室的胡锦敏、张申生针对企业联盟应 用和大型企业的商业过程重组，提出了一种支持系统重构、软件重用和规模可扩 展的敏捷工作流系统【6 2 1 。建立了基于过程分解的工作流概念模型，同时对该模型 进行形式化描述，并设计了一种支持此概念模型的分层递解的敏捷工作流系统框 架。基于c o r b a 和a g e n t 的两级可供调用的功能体封装提高了软件的重用性和 系统的重构性。 刘建勋，胡涛，张申生等人提出了一种基于工作流和x m l 技术的敏捷供应 链集成系统框架【6 3 1 ，利用工作流作为企业内部商业过程建模、商业过程处理与监 控的工具，以x m l 作为企业之间互操作信息的编码语言，以i n t e m e t 、w e b 、a g e m 等作为企业信息交互的基础设施，从而满足供应链管理的要求。 h u a n gg o 、h u a n gj 和m a r k k l 提出了基于a g e n t 面向i n t e m e t 上协同产 品开发的工作流管理【删。将工作流以网络形式建模，网络的每个节点对应于一项 工作，节点之间的边对应于控制和信息流。在节点的定义中引入a g e n t 概念，在 边的定义中引入消息概念。同时在工作流管理环境中建立了一个基于w e b 的决 策支持系统。 g o uh o n g m e i 、h u n gb i q i n g 和l i uw e n h u a n g 等人提出一种基于p e t r i 网虚 拟企业中商业过程建模方法【6 5 i 。在虚拟企业中制造行为及制造资源分布在各盟员 企业之中制造任务的实现则需要这些制造行为的相互协作。利用p e t r i 网进行 则能够很好地描述制造行为之间的交互关系以及各种制造资源的使用。 m a l l i d ik 、p a r a s k e v o p o u l o sat 和p a g a n e l l ip 提出一种面向中小企业( s m e ) 制造网络的过程建模方法 6 6 1 。文中论及了中小企业制造网络的构成，包括协作单 元( c u ) 、各制造企业( l o c a ln o d e ) 、网络操作计划( n o s ，n e t w o r ko p e r a t i o n a l s c h q m a ) 建模需求及其构成( m a n u f a c t u r i n g p h a s e ，t r a n s f e r p h a s e ，a n d l i n k ) 等 c a m a r i n h a m a t o sl u i sm 提出了一个虚拟企业中分布式商业过程的执行系统 【6 ”。其强调在虚拟企业中的分布式商业过程存在多层协作，并在此基础上构建了 一个协作执行系统，包括三个层次：基础通信层( c c l ) 、盟员企业层( e m l ) 、 华中科技大学博士学位论文 虚拟企业层( v m l ) ，每个层次提供相应的功能和服务。提出了基于工作流技术 的商业过程建模方法，包括建模需求、模型产生的方式及模型的执行环境。 针对敏捷制造组织中制造任务规划与调度的研究工作有： 重庆大学机械工程一系刘进江、周旭等人提出了一种基于动态联盟运行模式 的一种异地生产计划调度与控制系统的结构模式l 邱】。详细讨论了分布式生产调度 的协同控制方法，从时间和空间上来描述异地生产计划调度与控制的框架模型， 针对动态联盟的静态任务调度策略，提出了一种基于合同网协议的协商模型；针 对动态联盟的动态调动策略，提出了一种利用分布式人工智能基于网络通讯的动 态调度方式。主要包括通讯控制、并发控制和系统的工作进度、负荷监控三个方 面。 z h o uq 、s o u b e np 和b e s a n tcb 提出了一个针对动态联盟生产规划的信息 管理系统啤l 。文中基于e s p r i t 工程提出了一个半导体制造虚拟企业中的分步式 信息管理框架。在设计与实施中采用面向对象的技术，构建了一个信息管理组件， 其中包括三个要素：d a t ao b j e c ts e r v e r 、d a t a b a s e 和g r o u po f m e t a o b j e c t s 。该组件 不仅提供信息读写等基本服务，还能提供通知、安全控制、订阅和数据发送等高 级服务。最后基于该组件构建了一个信息管理框架。 上述研究工作旨在基于工作流理论及相应的网络建模语言对敏捷制造组织 中的分布式商业过程、供应链及工作流、生产计划与控制等问题进行建模，并在 c o r b a 和a g e n t 技术上建立支持敏捷制造组织中的敏捷供应链系统和工作流系 统框架，以解决敏捷制造组织中对分柿式制造过程构造、监督与控制，以及各制 造子过程的交互与协作。 ( 2 ) 敏捷制造组织中协商机制研究 针对敏捷制造组织中协商机制的研究工作有： 东北大学信息科学与工程学院王丹和杨晓春等人对虚拟企业中代理之间合 作冲突的几种协议进行了分析与比较1 7 0 1 ，指出现有的合作机制即双边多步的协商 机制和拍卖机制都不能促进代理讲实话，而通过信任经纪人在各有冲突利益的代 理之间进行协调的方法则能够有效的解决代理之间的合作冲突。 大连理工大学系统工程研究所的曹永强和曲晓飞等人提出不完全信息多人 多目标资源分配问题的模糊协商对策方法【_ ”l 。把p a r e t o 最优、多目标资源分配 协商对镣和最大均衡满意度协商对策解等概念及协商公理推广到模糊环境下。证 明了模糊最大均，衡满意度协商对策解满足模糊协商公理，并给出了求解它的模糊 数学规划模型。把协商对策问题从普通效用集扩展到模糊效用集，从精确效用值 扩展到模糊效用值，从而为解决某些不完全信息协商对策问题提供了新的途径。 9 华中科技大学博士学位论文 p i r j ah e i s k a n e n 提出个多方协商p a r e t o 最优解的分权计算方法【”1 。基于传统 的加权方法，对于每个决策者引入个决策变量，f ：赋予一定的权值，并通过求 解多目标线性规划实现对p a r e t o 最优的求解。 以上研究主要着眼于合同网及招投标协议对盟员企业之间的协商机制进行 形式化描述，并通过建立相应数学规划模型实现满足协商各方的最优协商对策的 求解。 ( 3 ) 敏捷制造组织计算机综合支持环境集成体系框架研究 敏捷制造组织计算机综合支持环境集成体系框架包括敏捷制造组织中的企 业建模、联盟组织建模、制造信息( 产品、制造行为等) 建模以及协同应用平台 体系结构等方面，相关的研究工作主要有： 哈尔滨工业大学计算机科学与工程系的谢炜、叶丹、徐晓飞、战德臣、李全 龙等人就动态联盟企业模型、企业组织方法体系、动态联盟企业模型化工具系统、 动态联盟的建立及其支撑环境等问题作了比较系统的研究1 7 3 7 7 。动态联盟企业 组织方法体系( d y n a m i c a l l i a n c em e t h o d o l o g y ，d a m ) 的基本内容包括动态联盟组 织结构、动态联盟企业模型、d a m 建模框架、d a m 建模工具及集成化计算机 支撑环境。在d a m 中，首先提出了关于a v e ( a g i l ev i r t u a le n t e r p r i s e ) 的基于 动态项目组构成的组织结构观点，并对a v e 的动态组织进行了形式化描述，然 后针对动态联盟的企业组织特点，提出了出四个视图( 工作流视图、组织视图、 物理资源视图和信息视图) 组成的a v e 企业模型( v i n u a le n t e r p r i s em o d e l ，v e m ) 作为d a m 的核心内容，再根据a v e 的建立过程和v e m 模型，提出了d a m 的 三维圆柱体建模框架，其中包括a v e 建模过程及建模方法。为了支持a v e 动态 组织结构的建立、重构与优化，开发了a v e 的集成化计算机支持环境，其中包 括a v e 建模工具箱、a v e 过程仿真工具和面向a v e 动态组织建立的群体决策支 持系统等。 大连理工大学的刘晓冰针对我国企业市场应变能力差的原因之一是资源的 整体落后和不均衡这一问题，提出了运用动态联盟思想建立区域企业间的资源联 盟，以加强联盟企业的资源实力，从而提高市场竞争力，并提出了区域企业资源 共享联盟体系及区域企业资源联盟的支撑环境1 7 8 l 。其中联盟体系包括联盟的构成 ( 联盟中心、联盟企业、联盟寄生企业) 及面向任务的资源动态联盟过程：支撑 环境则包括资源联盟中心、联盟企业资源数据库、资源匹配专家系统、c s c w ( c o