（机械制造及其自动化专业论文）大物流制造企业系统集成方法及工程应用研究.pdf

曼鏖奎兰堡圭兰竺堡奎! ! ! ! ! 曼 摘要 沃物流制造企业主要指原材料消耗巨大并且原材料成本在整个产品总成本 中所占比例很大，物流涉及面广。控制复杂的制造企业。根据大物流制造企业 的自身特点，研究其系统集成方法对这类企业实现制造过程的整体优化、物料 资源的优化利用以及企业可持续发展都有重要的作月玎本文以大物流制造企业 为研究对象，从软件层面上对大物流制造企业的系统集成方法进行了较深入的 研究，同时结合一类大物流制造企业建筑金属结构产品制造企业进行了相 应的工程应用研究 首先分析了大物流制造企业的企业特征，建立了企业的模式特征体系，并 且以此为基础，根据制造企业相关的建模理论，进行了大物流制造企业的企业 建模。然后结合当前系统集成的相关底层支持技术，提出了一种基于c o m i ) c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l d i s t r i b u t e dc o m ) 和消息驱动的企业系统集成方法。 镇中采用消息驱动机制建立了开放式的消息软总线结构，并且建立了一套与该 软总线相适应的业务组件二次封装机制。该方法在消息软总线的支持下，通过 对消息触发的控制以及对组件业务对象的二次封装实现企业整个信息系统的动 态调整，以完成在动态多变的技术和市场环境下的企业信息系统的快速重组。1 论文同时提出了一种基于应用服务提供者a s p ( a p p l i c a t i o n s e r v i c e s p r o v i d e r ) 模式的企业问系统集成方法，给出了其运行模式和组织特征。 该方法 是通过一个第三方的系统集成中心实现企业间的系统集成建立了基于a 妇模 式的企业闻系统集成体系结构，并且给出了其功能体系和技术体系。在该方法 中通过与平台无关的t h i np r o x y 建立企业信息系统与第三方集成中心之间的双 向数据镜像，以完成企业信息系统与第三方集成中心的信息交互企业间的系 统集成统一通过该集成中心进行，可以加强数据查询的广度和深度，更好地控 制动态联盟的运行以及协调动态联盟之间的关系，并且可在一定程度上减少企 业问异构系统的集成难度 本文的研究内容是国家8 6 3 c i m s 主题项目和目标产品的重要组成部分，并 且以国家8 6 3 c i m s 应用工程深圳方大集团c i m s 应用工程( 8 6 3 - 5 11 - 8 1 0 0 1 2 1 ) 作为工程应用背景，根据大物流制造企业的模式特征体系，将有关的理 论和方法应用于应用工程的系统集成设计中，完成了整个企业的系统集成工作， 取得了比较好的效果彦 关键词：大物流? 建筑金属结构消息驱动，a s p ，c o m d c o m 茎壅盔兰苎主兰望丝苎些塑墨笪：! 一 a b s t r a c t h u g e m a t e r i a lf l o wm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s ( m 卿慢) mm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e si nw h i c h r o wm a t e r i a lc o n s u m p t i o ni ss og r e a tt h a to c c u p i e sav e r yl a r g e p a r ti nt h et o t a lp r o d u c tc o s t , a n dm a t e r i a lf l o wc o v e r ss o 、i d e i yt h a tb ed i 伍c u l tt o c o n t r 0 1 a c c o r d i n g t oa b o v e c h a r a c t e r i s t i c s ，s y s t e mi n t e g r a t i o nt e c h n i q u e s f o r h 球n 匝伽p l a yav e r yi m p o r t a n tr o l e t oo p t i m i s mo fi t se n t i r em a n u f a c t u r i n g p r o c e s sa n di t su t i l i z a t i o no f m a t e r i a l sa n dr e a l i z a t i o no fi t sc o n t i n u a b l ed e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r , t oh m f m e ，t h ea u t h o rm a k e sad e e r l yt h e o r e t i cr e s e a r c h e so ns y s t e m i n t e g r a t i o nt e c h n i q u e si ns o f t w a r ea s p e c t t h ea u t h o r a l s om a k e sa np r o j e c ta p p l i c a t i o n r e s e a r e h e si nb u i l d i n gm a t a ls t r u c t u r ee n t e r p r i s e s ( b m s e ) w h i c hi so n ek i n do f h 礓也 f i r s t l y , t h i sp a p e ra n a l y z e s t h eb u s i n e s sf e a t u r e so f h l v l f i v l ea n d p u tf o r w a r dt h e m o d ef e a t u r e sa r c h i t e c t u r eo fh 1 河m 皿b a s 酣o nt h i sa r c h i t e c t u r ea n dt h er e l a t e d m o d e l i n g t h e o r i e sf o rm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s ，t h ee n t e r p r i s em o d e lo fh m f m e i s b u i l t s e c o n d l y , w i t ht h eh e l po f c u r r e n tb a s i ct e c h n i q u e sf o rs y s t e mi n t e g r a t i o n ，t h e s y s t e mi n t e g r a t i o na p p r o a c hb a s e do nc o m d c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ， d i s t r i b u t e dc o m ) a n d m e s s a g ed r i v e nm e c h a n i s mi sp r e s e n t e d e s p e c i a l l ya l lo p e n m e s s a g ed r i v e ns o f tb u sc o n f i g u r a t i o n ( m d s b c ) a n d as e to f b u s i n e s sc o m p o n e n t r e - e n c a p s u l a t i o nm e c h a n i s mf o ri v l d s b c u n d e rt h es u p p o r t e db ym d s b c ，t h r o u g h t h e m e s s a g e - t r i g g e r i n g m e c h a n i s m c o n t r o l l i n g a n db u s i n e s s c o m p o n e n t r e - e n c a p s u l a t i n g , t h ea p p r o a c hr e a l i z ed y n a m i ca d j u s t m e n to ft h ew h o l ei n f o r m a t i o n s y s t e mo fe n t e r p r i s e s ，w h i c hr e s u l ti ni t sr e - e n g i n e e r i n gr a p i d l yi nc i r c u m s t a n c e so f v a r i a b l et e c h n o l o g ya n dm a r k e t a tt h em e a nt i m e ，t h i sp a p e r p r o p o s e san e ws y s t e mi n t e g r a t e da p p r o a c ha m o n g e n t e r p r i s e sb a s e do na s p ( a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r ) i t so p e r a t i o nm o d ea n d s t r u c t u r ef e a t u r e t h i sa p p r o a c hr e a l i z ei t s i n t e g r a t i o na m o n ge n t e r p r i s e st h r o u g ha t h i r d p a r ts y s t e mi n t e g r a t i o nc e n t e la n ds y s t e mi n t e g r a t e da r c h i t e c t u r eb a s e d o na s r 乜f u n c t i o n a ls y s t e ma n dt e c h n i c a is y s t e ma r eb u i l t t h r o u g ht h et h i np r o x yt h a ti sn o t a s s o c i a t e dw i t hp l a t f o r m s m i r r o ri m a g ed a t ai nd u a l - d i r e c t i o nb e t w e e ni n f o r m a t i o n s y s t e mo fe n t e r p r i s e sa n dt h et h i r d - p a r ti n t e g r a t i o nc e n t e rc a r tb ef i n i s h e d 1 1 1 t l st h e i n f o - e x c h a n g eb e t w e e n t h e s et w oe n t i t i e sc a nb ec o m p l e t e d t h r o u g h u s i n g t h i s i d e n t i c a l n t e g r a t i o nc e n t e ra r n o n ge n t e r p r i s e s t h ed e p t ha n dw i d t ho fd a t aq u e r yc a n b e p r o m o t e dg r e a t l y m e a n w h i l e t h e o p e r a t i o na n dr e l a t i o n s h i po fv e ( v u t u a l e n t e r p r i s e s ) c a nb ec o n t r o l l e da n dc o o r d i n a t e db e t t e r a n dt h ei n t e g r a t i o nd i 街c u l t y h t 庆大擘博士学位论文 o f h e t e r o g e n e o u se n t e r p r i s eo p e r a t i o ns y s t e m s 锄b e l o w e r e di ns o m e d e g r e e n ”r e s e a r c hw o r ki sp a no ft h er e s e a r c ho fn a t i o n a l8 6 3 c i m sp r i m a r yi r e m s a n do b j e c t i v e sp r o d u c t s ，a n dt h em a i nt a s k so ft h i sp a p e ri sb a s e do nt h en a t i o n a l 8 6 3 c i m sa p p l i c a t i o np r o j e c t , c h i n as h e n z h e nf a n g d ag r o u pc i m sa p p l i c a t i o n p r o j e c t ( 8 6 3 5 1 1 - 8 1 0 - 0 1 2 - 1 ) a c c o r d i n g t o t h e m o d e f e a t u r es r c h i t e c t u r e o f h m f m e 。 a p p l i e dt h ec o r r e l a t e dt h e o r i e sa n dm e t h o d st ot h ed e s i g no fs y s t e mi n t e g r a t i o n ，t h e w h o l ee n t e r p r i s es y s t e mi n t e g r a t i o nh a sa l s ob e e nc o m p l e t e d i th a sb r o u g h to b v i o u s b e n e f i t st oe n t e r p r i s e r e yw o r d s ：h u g e m a t e r i a lf l o w , b u i l d i n gm e t a l s t r u c t u r e ，m e s s a g ed r i v e n ， i l l 曼鏖查兰苎主兰垡堡苎苎二! 堕堂 1 绪论 1 1 概述 1 1 1 制造和制造系统的内涵和定义 制造业是田民经济的基础工业部门，是决定田家发展水平的最基本因素之 一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、建筑、 电子、轻工、食品、军工、航天等因此可以说，制造业是围民经济和综合国 力的支柱产业哪! “删 制造过程是制造业的基本行为，它被定义为将制造资源( 原材料、劳动力、 能源) 转变为有形财富或产品的过程。随着人类生产力的发展，“制造”的概念 和内涵在范围以及过程两个方面都得到了大大扩展在范囝方面，制造涉及的 工业领域已经远非局限于机械制造，而是包括了机械、建筑、电子等田民经济 的大量行业在过程方面，制造业不再是专指具体的工艺过程，而是包括市场 分析、产品设计、生产工艺过程、装配、销售服务等产品整个生命周期过程。 如田际生产力工程学会1 9 9 0 年给制造下的定义是：制造是一个涉及制造工业中 产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售 和服务的一系列相关活动工作的总称因此，制造目前有两种概念，一种是狭 义的概念，即制造主要指产品的制作工程；另外一种是广义的概念，主要指包 括产品的整个生命周期全过程。从制造的广义概念来看，制造已经不再是传统 意义上的制造行为，还包括社会、经济、人文等综合因素，是一种“大制造” 的概念 关于制造系统的定义，至今还没有统一的定义，随着整个制造业以及相关 学科的发展，制造系统的定义也在不断的发展和完善之中 英国著名学者帕纳比( p a r n a b y ) 1 9 8 9 年给出了对制造系统的定义：“制造 系统是工艺、机器系统、人、组织结构、信息流、控制系统和计算机的集成组 合，其目的在于取得产品制造的经济型和产品性能的国际竞争性”显然这个定 义主要偏向于具体的产品制造系统。 田际生产工程学会( c i r p ) 于1 9 9 0 年公布了制造系统定义：“制造系统是 制造业中形成制造生产的有机整体在机电工程产业中，制造系统具有设计、 生产发运和销售的一体化功能1 0 “1 1 ”这大大扩展了制造系统的内涵 美田麻省理工学院教授c h r y s s o l o u r i sg 于1 9 9 2 年将制造系统定义为：“制 造系统是人、机器和装备以及物料流和信息流的一个组合体 0 0 6 i ”。 田际著名制造系统工程专家、日本京都大学人见胜人教授于1 9 9 4 年则指出： 兰壅查兰堡主兰垡鲨壅j 兰已! ! 鱼 制造系统可以从三个方面来定义：( 1 ) 制造系统的结构方面；( 2 ) 制造系统的 转变特性；( 3 ) 制造系统的过程方厦唧i 重庆大学刘飞教授在文献【0 0 1 】中定义制造系统为：制造过程及其所涉及的 硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置以及有关软件包括制造 理论、制造技术( 制造工艺和制造方法等) 和制造信息等组成的具有特定功能 的一个有机整体结合人见胜人教授的观点，根据研究问题着重点的不同给出 了三种特定的定义： ( 1 ) 制造系统的结构定义：制造系统是制造过程所涉及的硬件( 包括人员、 设备，物料流等) 及其相关软件所组成的一个统一整体 ( 2 ) 制造系统的功能定义：制造系统是一个将制造资源( 原材料、能源等) 转变为产品或半成品的输入输出系统 ( 3 ) 制造系统的过程定义：翩造系统可看成是制造生产运行的全过程。包 括市场分析、产品设计、工艺规划、制造实施、质量保证、产品销售、回收处 理等各个环节的制造全过程。 由此可见制造系统和制造一样，也应该是置于社会、经济和人文环境中， 是一个复杂的社会化大系统。一般地说，从系统论地角度看，任何一个工业企 业都是一个制造系统邮“0 0 4 1 。 1 1 2 制造模式的发展趋势 1 9 7 3 年美国j o s e p hh a r r i n g t o n 博士在( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g 一书眇】首先提出了计算机集成制造c i m ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ) 的概念h a r f i n g t o n 提出的c i m 概念中有两个基本观点： ( 1 ) 企业生产的各个环节，即从市场分析、产品设计、加工制造、经营管 理到售后服务的全部生产活动是一个不可分割的整体，要紧密联系，统一考虑。 ( 2 ) 整个制造过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过程，最 终形成的产品可看作是数据的物质表现。 这两点一是系统观点，二是信息观点，这些至今仍是c i m 的核心部分。 虽然h a r r i n g n o n 根据计算机技术在工业生产中的应用，预见其必然的发展 趋势而提出了c i m 这种先进的理念，但是由于当时技术条件的限制，并未引起 人们的广泛注意，直到如年代，面对激烈的市场竞争和随着c i m 相关技术的 飞速发展，c i m 这一概念才被广泛接受，并逐渐成为制造领域研究和应用的热 点人们普遍认为c i m 哲理是下一代工厂的组织生产哲理 随着c i m 研究的深入和发展，以及i n t e r a c t 、电子商务、供应链和全球化市 场等的发展，各种现代制造系统的新概念和新模式不断涌现，如并行工程、精 良生产、敏捷制造、全球制造、虚拟制造、绿色制造和网络化制造等。关于现 代制造技术和系统的研究已不能再局限于企业内部的计算机集成制造，必须超 2 墨鏖盔兰堡主堂丝丝壅一! 【二! ! ! ! 垒 越企业的范畴因此田家8 6 3 c i m s 主题专家组提出了现代集成制造c i m ( c o n t e m p o r a r yi n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ) 的概念i o “o l l l ，丰富了c i m 的内涵， 扩大了c i m 的外延，体现了现代制造全球化、敏捷化、网络化、虚拟化、智能 化和绿色化的发展趋势【毗“2 1 ( 1 ) 制造全球化 制造全球化的概念出于美日欧等发达田家的智能系统计划。近年来随着 i n t e r n e t 技术的发展，制造全球化的研究和应用发展迅速制造全球化包括的内 容主要有：市场的田际化，产品销售的全球网络正在形成；产品设计和开发的 田际合作；产品制造的跨国化；制造企业在世界范围内的重组与集成，如动态 联盟公司；制造资源的跨地区、跨国家的协调、共享和优化利用等。 ( 2 ) 制造敏捷化 敏捷制造a m ( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) 的概念是由美田里海大学的几位教授 在美田国会和圈防部的支持下，会同美国众多工业界的主要决策人于1 9 9 1 年向 美国国会提交的美围2 l 世纪制造企业战略) i o 卅报告中首次提出的敏捷制 造思想的出发点是基于对多元化和个性化市场发展趋势的分析，认为制造系统 应具有尽可能高的柔性和快速反应能力，从而提高其竞争力它强调通过虚拟 企业，动态联盟这样一个新的含有合作和竞争的生产模式来适应快速多变、无法 预料的市场变化【0 1 4 1 。因此，敏捷化是制造环境和制造过程面向2 l 世纪制造活 动的必然趋势 ( 3 ) 制造网络化 当前由于网络技术特别是i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的迅速发展，正在给企业制 造活动带来新的变革，其影响的深度、广度和发展速度往往远超过人们的预测。 正如1 9 9 7 年1 0 月在新加坡召开的第四届国际c i m 大会上，大会主席r o b e r t g a y 博士指出：“自1 9 9 5 年的第三届国际c i m 大会以来，基于i n t e r a c t 的生产经营 活动是出人意料地迅猛增长 o t s ”。又如美国( m a n u f a c t u r i n ge n g i n e e r i n g 杂志 高级编辑j e a nv o w i n 最近专门撰文论述了基于i n t e r a c t 的制造的重大意义和应 用情况 o 刚基于髓络的制造主要包括：制造环境内部的网络化，实现制造过 程的集成：制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企业中工程设 计、管理信息系统等各子系统的集成：企业与企业间的网络化，实现企业间的 资源共享、组合与优化利用；通过网络，实现异地制造总之。制造的网络化， 特别是基于i n t e m e t i n t r a n e t 的制造已成为重要的发展趋势 ( 4 ) 制造虚拟化 虚拟制造是以制造技术和计算机技术支持的系统建模技术和仿真技术为基 础，集现代制造工艺、计算机图形学、并行工程、人工智能、人工现实技术和 多媒体技术等多种高新技术为一体，由多学科知识形成的一种综合系统技术。 它将现实制造环境及其制造过程通过建立系统模型映射到计算机及其相关技术 3 茎鏖查兰苎主兰竺堡苎兰! ! 苎垒 所支撑的虚拟环境中，在虚拟环境下模拟现实制造环境及其制造过程的一切活 动和产品制造全过程，并对产品制造及制造系统的行为进行预测和评价 ( 5 ) 制造智能化 所谓智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智 能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决 策等。智能制造技术的宗旨在于通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸 和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动，以实现制造过程的优化 ( 6 ) 制造绿色化 当前的环境恶化程度与日俱增，正在对人类社会的生存与发展造成严重威 胁制造业量大面广，对环境的总体影响很大制造业一方面是创造人类财富 的支柱产业，但同时又是当前环境污染的主要源头有鉴于此，产生了绿色制 造模式。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式其目 标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期 中，对环境的影响最小，资源效率最高绿色制造是可持续发展战略在制造业 中的体现，或者说绿色制造是现代制造业的可持续发展模式。 1 1 3 二十一世纪制造企业面临环境的主要特征和挑战 科学技术的发展、市场需求的快速变化和全球性的经济竞争，是制造环境 正在发生根本性变化的三个基本要素进入2 0 世纪9 0 年代以来，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。 综合而言，企业面临的环境主要有如下几个方面的特点【0 1 ”】： ( 1 ) 知识经济的发展以信息产业为先导的知识经济作为一种新的经济形 态，正在世界范围兴起知识经济时代的主要特点如下；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 ( 2 ) 高新技术的使用范围越来越广全球高速信息网使大量的信息都极易 获得而更加敏捷的教育体制将使越来越多的人能够在越来越少的时间内掌握 更新的技术面对一个机遇可以参与竞争的企业越来越多。从而大大加剧了国 际竞争的激烈性以计算机以及其它高技术为基础的新生产技术在制造企业中 4 兰壅查兰墨主兰堡垒苎j ! ! ! ! 鱼 的应用是2 0 世纪的主要特色之一，高技术的应用提高了产品和服务的质量，降 低了废品和材料耗损，缩短了对用户需求的响应时间使企业赢得了时问上的 优势这种趋势在2 l 世纪还会得到进一步的加强 ( 3 ) 市场竞争全球化的趋势全球化的特点是包括资金、人才、技术在内 的生产要素可以在全球范围进行流动和配置，这是当今世界经济技术发展的另 一个重要趋势企业在建立全球化市场的同时。也在全球范围内造就了更多的 竞争者 ( 4 ) 产品研制开发的难度越来越大企业对研发投入的资金利用率和投入 产出比往往不尽如人意，原因之一是产品的研制开发难度越来越大，特别是那 些大型、结构复杂、技术含量高的产品在研制中一般都需要各种先进的设计技 术、制造技术、质量保证技术等不仅涉及的学科多，而且大都是多学科交叉 的产物，因此如何能成功的解决产品研制和开发问题是摆在制造企业面前的头 等大事 ( 5 ) 可持续发展的要求当前人类在资源和环境上正承担着越来越大的压 力，一个又一个的环境问题摆在了人们的面前随着发展中嗣家工业化程度的 提高，如何在全球范围被减少自然资源的消耗成为全人类能否继续生存和持续 发展的大问题在市场需求变化莫测，制造资源日益短缺的情况下。企业如何 取得长久的经济效益，是制造企业制定战略时必须考虑的问题 展望世界经济的发展变化，是世界范围内正在进行经济结构调整：二是 科技进步突飞猛进；三是跨国公司的影响力日益加大经济全球化趋势已经和 正在给各田经济发展带来深刻的影响，制造企业面临着发展的机遇，也面临着 严峻的挑战。 事实上，经济全球化不仅已经很明显，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，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 2 研究课题的来源 本论文的工作主要是基于作者参加的以下三个研究项目进行的： ( 1 ) 国家8 6 3 c i m s 应用示范工程：深圳方大c i m s 应用示范工程( 合同 号8 6 3 - 5 1 1 - 8 1 0 - 0 1 2 1 ) ( 2 ) 国家8 6 3 c i m s 主题项目：一类大物流制造企业c i m s 总体技术及关 键技术研究( 合同号8 6 3 5 1 1 - 9 8 4 1 0 0 3 ) 5 曼鏖查兰苎主兰堡丝塞苎二! ! ! 堡 ( 3 ) 国家8 6 3 c i m s 目标产品：建筑金属结构行业计算机辅助设计与生产 管理集成系统( 合同号8 6 3 5 1 1 8 2 0 - 0 1 4 ) 1 3 论文的提出及意义 大物流制造企业主要指原材料消耗大并且原材料成本在产品总成本中所 占比例很大，物流涉及面广、流程控制复杂的制造企业如广义制造业中的 建筑金属结构产品制造企业、家具制造企业以及装饰行业等。在大物流制造 企业中，原材料成本一般占到总成本的6 0 - 7 0 左右。 大物流制造企业的大物流特点决定了影响企业效益的重点是物料资源的优 化利用企业生产过程的各个环节均可影响物料资源的优化利用，特别是原材 料的优化利用，但是并非其中某一个环节达到优化就可达到整体优化，而是需 要考虑产品整个生命周期内的整体优化。 大物流制造企业的整个物流过程涉及企业内部和外部，相关的运输、库存 和管理工作都十分复杂。原材料、外购件等各类产品的物流调度构成了一个非 常复杂的大系统，该系统的管理和优化运行是大物流制造具有的显著特征之一。 正是由于物流过程涉及环节众多，企业内各部门以及各企业之间的协作和信息 交流困难，从而造成企业信息闭塞、物料浪费严重、生产效率低下，致使企业 不能适应当前动态多变的市场需求因此它的生产制造对物流的影响和资源消 耗不能单独处理，而必须从系统的角度来考虑物流的管理。 大物流制造企业的所有业务都围绕着物料进行，因此企业能否获得最大 的效益，取决于企业业务过程之问的协调。一般来说，企业的集成度越高， 业务过程的协调性就越大。竞争取胜的机会也越大因为只有业务过程有机 集成在一起才能共享信息，才能在较短的时间里作出高质量的经营决策，才 能提高产品质量，降低成本，缩短交货期，提高企业的竞争能力。单纯的使 用计算机等先进设备提高自动化程度、而不考虑业务过程及其所涉及信息的 集成，则不可能使企业整体优化，达到企业提高效益的目的。因此，大物流 企业就急需应用当前先进的系统集成技术来实现企业内各个部门和企业之间 信息集成、过程集成和企业集成，达到制造过程韵整体优化，从而能够以灵 活多变的方式参与激烈的市场竞争，从容面对2 l 世纪残酷的市场环境。 企业的系统集成主要是应用系统工程的理论和方法，通过硬件集成、网络 集成、软件集成等来完成企业的信息集成、过程集成和企业间集成。涉及到多 学科、多领域的专门知识对大物流制造企业进行系统集成，不能套用一般的 机械制造的集成模式进行，而应该充分考虑该类企业的自身特点，从而使系统 集成方法的研究与其特点相适应。 综上所述，研究大物流制造企业的系统集成方法，对大物流制造企业进行 系统集成，对于促进大物流制造企业现代化制造、企业信息化建设和用高新技 术改造传统制造企业有重要的学术意义和实用意义。 6 兰壅盔堂堡主兰垒望苎 蔓! ! 堂 1 4 本课题相关领域及国内外研究现状 系统集成绝不是对各种硬件和软件的堆积。而是将原来没有联系或联系不 紧密的单元组成为有一定功能的、紧密联系的新系统，两种或多种功能的集成 包含两种或多种功能之间的相互作用 企业系统集成技术和方法现在在国内外的研究是个热点，有关系统集成技 术和方法的研究涉及到许多相关领域，如企业建模方法、分布式对象技术、智 能技术等 企业建模是针对企业需要解决的问题，从不同方面建立实际系统的表示方 法它是对企业诊断和优化的基础，也是企业进行系统集成的基础。为分析现 有企业问题，找出差距，提供描述和分析手段，并支持进行具体实现因此， 包括信息集成在内的整个系统集成和优化的基础就是企业建模企业建横方法 现在典型的有欧共体2 l 家公司和大学组成的e s p r i t - a m i c e 组织建立的c i m - o s a 方法；德国s a a r b r n c k 大学的a w s c h c e r 教授于1 9 9 2 年提出的a r i s 方法； 美国k b s i 提出的i d e f 方法；法国b o r d e a u x 第一大学提出的g r a f g i m 方法； p u r d u e 大学应用工业控制普度实验室t j w i l l i a m s 于1 9 9 2 建立的普度企业参考 模型，以及面向对象和工作流建模方法【啦恻。 随着新的制造模式的发展，企业建模方法也不断发展，出现了对虚拟企业 和敏捷制造单元的建模研究 华中理工大学的李培根教授等在文献【0 2 4 】中针对敏捷制造单元的特点提 出了一种面向对象的赋时p e t r i 网的建模方法这种方法综合了面向对象和p e t r i 网建模技术的优点，能够描述敏捷制造单元复杂的行为而且所建立的模型具 有高度的重用性 清华大学的范玉顺教授和吴澄教授等在文献【0 2 5 】中提出了一个集成化的企 业建模方法，给出了建模框架体系和建模方法其中建模系统体系结构是由生 命周期维、视图模型维、通用性层次维组成，其各个侧面分别描述企业建模所 涉及的不同阶段，不同视图和不同建模构件的通用性 其它的相关企业建模方法研究也很多，如文献 0 2 6 分析了虚拟企业项目合 作所面临的一些问题及其对信息系统的要求。构造了虚拟企业信息系统的参考 框架结构。利用代表面向对象系统分析技术最新进展的统一建模语言，对该信 息系统进行了信息建模分析。文献1 0 2 7 则从c i m s 应用工程的角度出发，提出 了用三阶段九模型描述的集成化建模方法，作为对传统生命周期法的补充和改 进。文献 0 2 s 通过对c i m o s a 功能视图和资源视图模型局限性的分析，提出了 一种分层的面向对象的时间p e t r i 网模型，以期将p 鲥网和面向对象的优势发挥 出来为虚拟企业建模服务文献 0 2 9 0 3 0 针对虚拟企业的特点，提出了一套符 合动态联盟特点的过程描述方法，同时给出了一种由工作流视图，组织视图，物理 视图信息视图组成的虚拟企业的多视图面向对象的企业模型 7 兰鏖盔堂堕主堂垡笙塞兰二! ! ! 鱼 总之，当前企业建模方法的发展主要是根据典型企业建模方法的不足，综 合各种方法的优点进行，都是一种混合式的企业建模方法 现在用于系统集成的底层支持技术一般都采用分布式对象技术，分布式对 象技术的研究主要有o m g ( o b j e c t m a n a g e m e n t g r o u p ) 组织的c o r b a ( c o m m o n o b j e c t r e q u e s t b r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 、m i c r o s o f t 公司的d c o m 以及s u n 公司的r m i 三种。前两者是主流。o m g 组织通过不断的改进，逐渐完善了c o r b a 规范， 正准备推出最新的3 0 版本。并且还发行了专门用于制造领域的相应标准规范： c o i m a m 圳面c t i i m g 呻i 删m i c r o s o f t 的d c o m 规范也在不断发展完善，并且 与o m g 组织的c o i m a 建立了互操作的方法 在w 3 c ( w o r l dw i d ew e b 联合组织) 组织开发出x m l 语言并且颁布相应 的标准后，立即得到了广泛认同，许多如m i c r o s o f t 等i t 公司开发出了相应的 实用工具和产品即n x m l 技术与传统的如产品数据交换s t e p 等标准结合，形 成了i n t e r a c t 环境下的新一代信息集成方法国外的如i s ot c l 8 4 s c 4 工作组、 o m g 组织等正在进行这方面的研究 0 3 7 - 0 4 7 1 国内现在只有东南大学是中国大陆 唯一o m g 组织的成员，顾冠群教授等目前正在从事c o r b a 规范的研究 0 3 2 】， 东北大学的刘积仁教授等主要研究c o r b a 规范框架啪3 i 智能技术则主要是集中在智能a g e n t 的研究方面 1 9 9 3 年，美国国家制造科学中心开始使用a g e n t 技术。美国人工智能协会 分布式人工智能研究组将其用于制造业 0 4 t - o s o 美田伯克利加州大学正致力于支持敏捷制造的多a g e n t 系统研究他们开 发的c y b e r c u t 系统用j a v a 实现了c a da g e n t 、c a p pa g e n t 、f a b r i c a t i o na g e n t ， 以及它们之间的接口。a g e n t 之间通过k q m l 语言建立通讯机制，用j a v a a p p l e t 传递消息哪! - 0 5 3 1 美国斯坦福大学和麻省理工学院则主要在研究基于k q m l 语言的a g e n t 通 讯机制【o 】k q m l 语言适合用于多种不同的多a g e n t 系统。 加拿大卡尔加里大学建立了m u l t i - a g e n t 制造系统结构m e t a m o r p h ，通过中 介使各个a g e n t 之间能够相互联系并协调工作【t ”】。 韩国的先进科学与技术研究所提出了一种构造多a g e n t 系统的方法，并且 将其运用到车间的调度，取得良好的效果l o s ! 。 清华大学的王先造教授等将a g e m 用于c a p p ，对工艺的制定与车间调度进 行了深入的研究。北京航空航天大学的制造系统研究所的邓家是教授等正在应 用基于i n t e m e t i n t r a n e t 的单元化制造技术进行虚拟企业单元化制造系统中多 a g e n t 结构的研究1 0 6 1 田防科技大学的毛新军等人提出了m u l t i a g e n t 系统中，a g e n t 计算的理论 框架和基于m u l t i - a g e n t 系统计算的逻辑框架! 0 6 s 。 1 9 9 0 年，y o a vs h o h a m 等人更进一步提出了面向智能a g e n t 的程序设计方 法a o p ( a g e n t o r i e n t e d p r o g r a m m i n g ) o e - o “ 。 8 曼壅盔兰堡主兰垡堡苎墨= ! ! ! 鱼 其它关于a g e n t 的研究如文献【嘶9 】中以分布式人工智能研究中的智能a g e n t 为系统基本单元，提出一种基于智能a g e n t 的协同工作模型文献 0 7 0 提出了 一种在敏捷制造模式下。基于多a g e n t 的车间动态重构模型，分析了模型中a g e n t 之间的协商机制和实现车间动态重构模型的支撑技术文献 0 7 1 】建造了面向制 造过程监控的分布式多a g e n t 诊断系统结构 文献 0 7 2 q a ，汪涛等研究了基于k q m l 语言的系统集成技术，同时进行了 相应的应甩研究 而当前研究更多的是将分布式对象技术和智能技术结合起来进行企业系统 集成的研究 美田的n i p 组织( n a t i o n a li n d u s t r i a li n f o r m a t i o ni n f r a s 自r u c t t n e p r o t o c o l s c o n s o r t i u m ) ，正在从事关于利用w w w 技术、c o r b a 技术和a g e n t 技术进行 信息系统集成的研究它们提出了n i i i p 参考结构，建立了在制造环境执行系统 m e s ( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ) 基础上的能适应制造执行系统的复用技 术方案【”0 7 4 1 清华大学的范玉顺教授和吴澄教授等把c o r b a 技术和a g e n t 技术相结合， 提出了柔性的c i m s 应用集成平台系统结构即圳 田家8 6 3 c i m s 主题关键技术攻关8 6 3 c i m s 集成框架体系项目也是通过 c o r b a 技术和a g e n t 技术建立了c i m s 应用集成框架和c i m s 集成平台，使企 业进行信息集成、功能集成和过程集成眇- 删 华中理工大学的杨叔子教授等在文献【0 8 l 】中介绍了一种基于a g e n t 的企业 集成模型依照层次设计的思想规定a g e n t 的粒度，形成多层次的制造环境 譬如，若规定各a g e m 所代表的功能实体是独