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东北大学博士学位论文 摘要 基于m a s 的产品开发智能决策支持系统研究 摘要 网络化制造是在网络经济条件下产生并得到广泛应用的先进制造模式。网 络化制造适应了经济全球化以及动态多变的客户化市场环境，在信息技术与网 络技术的支持下，通过组建动态联盟企业，快速响应市场机遇，达到企业持续 盈利的目的。作为提高自身的竞争能力和敏捷性的全新制造组织模式，网络化 制造代表着制造业未来的发展方向。 网络化制造模式已经成为制造企业的发展趋势，在r 益激烈的市场竞争 下，新产品或新服务是企业生存和发展的基础，企业只有不断开发更具市场潜 力、更有竞争优势及盈利能力的产品，才能在竞争中立于不败之地；同时产品 开发又是一项投资大、周期长、影响面广的活动，稍有不慎就将导致企业的重 大损失，因此在网络化制造模式下研究产品开发决策具有十分重要的意义。 本文以提高网络化制造模式企业产品开发决策者的决策效率，使网络化企 业快速响应市场需求为目的，对网络化制造模式下的产品开发决策进行了深入 研究，提出了基于m u l t i a g e n ts y s t e m ( m a s ) 的产品开发智能决策支持系统的 解决方案来支持决策者对产品丌发过程中的盈亏平衡分析、开发风险评价和资 源优化调度问题进行快速的分析决策，并对该方案进行了系统、深入的理论及 应用研究。本文的主要研究工作有如下几个方面： ( 1 ) 以m a s 作为研究手段，建立了产品开发智能决策支持系统的整体结 构模型，克服了传统智能决策支持系统中存在的缺陷。形成了以下工作的理论 基础。 ( 2 ) 提出了基于m u l t i a g e n t 的决镱过程支持系统结构模型，描述了体系 结构中a g e n t 的定义、特征及a g e n t 之问的协调与合作方式，实现了基于 m u l t i a g e n t 的系统决策过程。 ( 3 ) 建立了产品丌发过程中线性盈亏分析、非线性盈亏分析、动态盈亏 分析、模糊盈亏分析和多品种盈亏平衡分析的模型，对各模型进行了详细的论 述并提出了求解方法，通过仿真计算表明利用多种盈亏平衡分折能够更好地反 映客观实际。为企业选择合适的产品及生产量提供参考。 ( 4 ) 建立了产品开发风险评价指标体系，提出了采用粗糙集理论与人工 神经网络相结合对产品开发风险进行预测的方法，通过仿真计算表明此方法能 够对指标体系进行属性约简，缩小神经网络的搜索空间和网络训练时间，提高 i i 东北大学博士学位论文摘要 运算效率和预测精度。 ( 5 ) 在资源优化调度多a g e n t 系统结构基础上，建立了考虑项目效益最 大和项目总工期最短的资源优化调度模型，分别提出了模糊指派和遗传算法的 求解方法，通过仿真计算表明上述方法求解过程清晰，求解效率高。 ( 6 ) 采用s q l s e r v e r2 0 0 0 数据库管理系统及j b u i l d e r9 作为开发工具， 以沈阳重型机械集团公司为依托，开发了基于m a s 的产品开发智能决策支持 原型系统，通过对m l k 立式辊磨机实际开发项目的分析，证明了本文的研究 内容能够为决策者提供高效的决策支持。 关键词：网络化制造，m u l t i a g e n ts y s t e m ( m a s ) ，产品开发，优化调度，粗糙 集神经网络，遗传算法。 1 1 1 东北大学博士学位论文 a b s t r a e t r e s e a r c ho ni n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r t s y s t e m o fp r o d u c t d e v e l o p m e n tb a s e d o n m u l t i - a g e n t s s y s t e m a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fg l o b a l i z a t i o n ，n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gi sb e c o m i n g m o r ea n dm o r ep o p u l a ri nt h ew o r l d i ti sf a c i n gt h ed y n a m i ca n df a s tc h a n g i n g c u s t o m e r d r i v e nm a r k e t sc i r c u m s t a n c ea n ds u p p o r t e db yi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y a n dn e t w o r kr e s o u r c e st h r o u g ht h ef o u n d a t i o no fv i r t u a le n t e r p r i s e st or e a c tt ot h e m a r k e to p p o r t u n i t i e st h a tf l e e tf a s t c o n t i n u a l l yd e v e l o p i n gn e wp r o d u c t so rn e ws e r v i c ei sa ni m p o r t a n tm e t h o d f o re n t e r p r i s e st om a i n t a i nc o m p e t i t i o ns u p e r i o r i t ya n di n v i n c i b l ep o s i t i o ni nt h e m a r k e t ，a tt h es a m et i m et h en e wp r o d u c t sd e v e l o p m e n ti sac o s t l y , l o n gp e r i o d a n db r o a d l yi n f l u e n c i n gw o r k as m a l lf a u l tc a nb r i n gas e r i o u sl o s st ot h e e n t e r p r i s e s t h u s ，t h er e s e a r c ho np r o d u c td e v e l o p m e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m f o rn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gi sv e r yi m p o r t a n tt ot h ee n t e r p r i s e s i nt h i st h e s i s ，e l e v a t i n gt h ed e c i s i o ne f f i c i e n c yo fp r o d u c td e v e l o p m e n ta n d r e s p o n d i n gr a p i d l yt h em a r k e tf o rm o d eo fn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gi st h eg e n e r a l i n t e n t i o n t h ed o m e s t i ca n da b r o a dd e v e l o p m e n t si nt h ef i e l do fp r o d u c t d e v e l o p m e n ta n dd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e ma r er e v i e w e dc o m p l e t e l y t h ep r o d u c t d e v e l o p m e n ti n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mb a s e do nm a s i se s t a b l i s h e dt o s t u d yb r e a k e v e np o i n ta n a l y s i s ，r i s kf o r e c a s t i n ga n dr e s o u r c eo p t i m a ls c h e d u l i n g t h em a i nr e s e a r c hw o r k si nt h i sp a p e ra sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ea r c h i t e c t u r e o fw h o l e p r o d u c td e v e l o p m e n ti n t e l l i g e n td e c i s i o n s u p p o r ts y s t e mi se m e r g i n gb a s e do nm u l t i - a g e n ts y s t e m ( m a s ) i tc o n q u e r st h e l i m i t a t i o no ft h et r a d i t i o n a ld e c i s i o ns u p p o r ts y s t e ma n db u i l d st h et h e o r yb a s i so f t h ew h o l ep a p e r ( 2 ) t h ef r a m e w o r ko ft h ei n t e l l i g e n td e c i s i o np r o c e s si se s t a b l i s h e db a s e do n m u l t i - a g e n ts y s t e m t h ed e f i n i t i o na n dc h a r a c t e ro fa g e n t ，t h ec o r r e s p o n d e n c ea n d t h em e t h o do fc o m m u n i c a t ei sd e s c r i b e di nd e t a i l ( 3 ) t h em o d e lo fb r e a k e v e np o i n ta n a l y s i si sp r o p o s e dw h i c hc o m p o s e do f t h el i n e a r a n a l y s i s ，t h en o n l i n e a ra n a l y s i s ，t h ed y n a m i ca n a l y s i s ，t h ef u z z y i v 东北大学博士学位论文 a b s t r a e t a n a l y s i s a n dt h em u l t i - v a r i e t i e s a n a l y s i s f o r t h e k e yq u e s t i o n i n p r o d u c t d e v e l o p m e n t t h em e t h o dc a nr e f l e c tt h ei m p e r s o n a l i t ya n dh e l pt h ee n t e r p r i s e c h o o s ea p p r o p r i a t ep r o d u c ta n do u t p u tw i t ht h es i m u l a t i v ec a l c u l a t i o n ( 4 ) t h et a r g e ts y s t e mo fr i s k sf o rp r o d u c td e v e l o p m e n ti se s t a b l i s h e dt h r o u g h t h er e s e a r c ho fa c t u a ls i t u a t i o n t h em e t h o do ft h er o u g hn e r v en e t w o r ki sb r o u g h t f o r w a r dt of o r e c a s tt h er i s ko fp r o d u c td e v e l o p m e n t i tc a ns i m p l i f yi n p u t a t t r i b u t e s ，r e d u c et h er e s e a r c hs p a c ea n dt r a i n i n gt i m ef o rt h er o u g ha n de n h a n c e t h ef o r e c a s te f f i c i e n c ya n dp r e c i s i o nw i t ht h es i m u l a t i v ec a l c u l a t i o n ( 5 ) i nt h es t r u c t u r ef o u n d a t i o no fr e s o u r c e so p t i m i z a t i o ns c h e d u l i n gb a s e do n m a s ，t h em o d e li sp r o p o s e dw h i c hc o m p o s e do ft h eb i g g e s tp r o j e c tb e n e f i ta n dt h e s m a l l e s tp r o j e c tt o t a lt i m e t h em o d e li sw o r k e do u tw i t hf u z z yd e s i g n a t i o na n d g e n e t i ca l g o r i t h m ，i ti si n d i c a t e dt h a tt h ep r o c e s so fc a l c u l a t i o ni st r e n c h a n ta n d e f f i c a c i o u sw i t ht h es i m u l a t i v ec a l c u l a t i o n ( 6 ) t h ep r o t o t y p eo fp r o d u c td e v e l o p m e n ti n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m b a s e do nm u l t i a g e n tf o rn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gi sc o n s t r u c t e dw i t hj b u i l d e r9 a n ds q l s e r v e r2 0 0 0d b m sd e v e l o p m e n tt 0 0 1 i ti sp r o v e dt h a tt h em e t h o dc a n p r o v i d ee f f i c a c i o u sd e c i s i o ns u p p o r tw i t ht h ea c t u a li t e mo fm l kr o l l e rm i l l i n g s i m u l a t i o n 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 ，m u l t i a g e n ts y s t e m ，p r o d u c td e v e l o p m e n t ， o p t i m a ls c h e d u l i n g ，r o u g hn e u r a ln e t w o r k ，g e n e t i ca l g o r i t h m v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表 或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 碎群 e t凝。冲e ? 各j 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文 的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同 意。) 导师签 签字日 东北大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论弟一早三百下匕 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，它涉及到支撑国民经济的大量行业，包括机械类、 电子类( 飞机、汽车、家电) 等离散型制造业、石油、化工等流程型制造业， 及其它类型制造业，涉及到轻工、食品，航空航天等诸多领域。我国是一个发 展中大国，制造业是我国经济的基础和核心，制造业的发展状况直接影响到我 国的经济状况及在国际上的地位t 。 更高要 求的客 户群 浍 多样 化 分段 、市场 增长的 劳动力 成本 更短的 产品生 命周期 2 l 世纪 市场特征 磺舻箸 功能多 样化 高品质 和技术 革新 市场 环境 图1 12 1 世纪的市场特征 f i g1 1t h em a r k e tc h a r a c t e ro f21c e n t u r y 随着信息技术、先进管理技术以及计算机技术，尤其是i n t e r n e t i n t r a n e t 技 术的飞速发展，世界各国在经济上越来越多地相互依存，不可能离开全球化市 场而独立地求得本国经济的发展 2 1 。全球自由贸易体系的逐步建立和完善，世 界大市场的逐步形成以及全球交通运输系统和通讯网络的建立，国际间贸易交 往和合作将变得更加频繁和紧密。制造产业、制造技术和产品正逐步走向国际 化，2 l 世纪的市场也将呈现出新的特征，如图1 1 所示。新的市场格局将导致 制造业在全球范围内的重新分布和组合。竞争的加剧促使竞争对手利用一切可 以利用的制造资源，主动积极地寻求市场机遇，灵活地响应和适应客户多样化 的消费需求，高质量地为全球顾客服务【3 】。 东北大学博士学位论文 第一章绪论 未来的制造业从某种意义上来说，将成为一种信息产业，用信息技术促进 制造业的改造己成为时代的发展潮流。纵观制造业近3 0 年的变化历程，如图 1 2 ，2 1 世纪，世界制造业发展的总趋势是：信息技术在促进制造业发展过程 中的作用仍然是第一位的；独占性技术决定了产品的价值和价格；联合和竞争 两位一体，并超出国界，敏捷性成为制造业追求的主要目标。未来网络化制造 的发展趋势归纳起来可以用“五化”来表示，即“全球化”、“网络化”、“虚拟 化”、“敏捷化”和“绿色化”，而“五化”的基础是“网络化”。 鬻黪襄硒礴薹銎霹萤甏纛+ 磅授琴黟箍漠谶菩一 图1 2 制造业企业的战略变迁 f i g 1 2t h ec h a n g eo fm a n u f a c t u r e r ss t r a t e g y 1 1 1 网络化制造技术的产生 随着经济全球化进程的不断加快，世界各国之间在经济上越来越多地相互 依存，充分利用国际市场的信息、资本、资源、技术、商品和服务，在平等竞 争的基础上，互利互惠，相互合作，已成为制造业发展的趋势。随着全球自由 贸易体制的逐步建立和完善，世界大市场的逐步形成以及全球交通运输系统和 通讯网络的建立，国际间的经济贸易交往与合作更加频繁和紧密，竞争也愈来 愈激烈。竞争的加剧将促使竞争对手利用一切可以利用的制造资源，主动积极 地寻求市场机遇，快速灵敏地响应和适应客户多样化的消费需求。这种国际化 的市场竞争促进了整个制造业的变革和发展。 近年来随着计算机、通讯、网络、信息、自动化等科学技术的迅猛发展， 特别是在计算机技术和网络技术迅猛发展的冲击下，制造业正发生着一场深刻 的变革，各种先进制造理念不断涌现，如敏捷制造、虚拟制造、智能制造、网 络化分散制造等。正是这些高新科学技术在制造领域中的广泛渗透、应用和衍 生，推动着制造业的深刻变革，极大地拓展了制造活动的深度和广度。在全球 化浪潮的冲击和高速发展白争高科技的推动下，制造企业的经营、生产战略与活 动应面向全球，充分合理利用以信息技术为代表的高科技，建立和实现基于分 布式网络化制造的组织、生产和管理模式，快速、灵活地组织和利用各种分布 的、异构的制造资源已成为制造业发展的必然趋势。 2 羹尹 东北大学博士学位论文 第一章绪论 网络化制造就是在这一大背景下产生和发展起来的先进制造模式，如图 1 3 。尽管研究者从不同的角度对网络化制造有不同的理解，至今尚未形成统 一的概念和定义，但是其基本内涵是相同的。 图1 3 网络化制造的模式图 f i g 1 3t h es a m p l ec h a r to fn e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g 文献 1 5 】认为网络化制造是基于网络的制造企业的各种制造活动及其所涉 及的制造技术和制造系统的总称。 文献【1 6 】则强调了构建基于网络的制造系统来实现网络化制造过程：通过 采用先进的网络技术、制造技术及其他相关技术，构建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，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 共享与集成，高速度、高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务。 文献【1 7 】则强调了网络化制造的组织形式一动态联盟：网络化制造是指利 用计算机网络，灵活而快速地组织社会资源，将分散在各地的生产设备资源、 智力资源和技术资源等，按资源优势互补的原则，快速地整合成一种跨地域的、 靠网络联系和统一指挥的制造、运营实体一网络联盟，以实现网络化制造。 网络化制造具有如下特征【1 8 】： ( 1 ) 敏捷性 敏捷性是网络化制造核心思想之一。生产制造系统在现今发展阶段，面临 的最大挑战是：环境的快速变化带来的不确定性；技术的迅速发展带来的设备 和知识的更新速度加快；市场由卖方转为买方，市场正逐步走向全球化；产品 3 东北大学博士学位论文 第一章绪论 特征由单一、标准化转变为顾客化、个性化，产品的寿命周期明显缩短；制造 企业之间尽管不再是单纯的你死我活的竞争，但竞争的激烈程度有增无减。所 有这一切都要求制造业具有快速反应外部环境变化的能力，即具有敏捷性。 ( 2 ) 分散性 网络化制造的分散性具体体现在两个方面，其一是资源分散性，包括制造 资源( 如设备、物料、人力和知识等) 分散在不同的组织内、不同的地域内、 不同的文化条件下等；另一是指制造系统中生产经营管理决策的分散性。 ( 3 ) 动态性 市场和产品是网络化制造联盟存在的先决条件，根据市场和产品的动态变 化，网络化制造联盟随之发生动态变化，市场和产品机遇不存在时，网络化制 造联盟解散，根据新的市场和产品机遇重新组建新的联盟。 ( 4 ) 集成性 由于资源和决策的分散性特征，要充分发挥资源的效率，就必须将制造系 统中各种分散的资源能够实现实时集成，分散资源的高效集成是网络化制造的 目标之一。 ( 5 ) 对现代通讯技术的依赖性 高效的网络化制造联盟的组建必须将电子网络作为支撑环境，并充分应用 现代化通讯技术与信息技术。 ( 6 ) 协作性 资源的充分利用体现在形成产品的价值链中的每一个环节。产品从设计、 零部件制造、总装，直到产品销售、售后服务，都需要网络化制造联盟合作伙 伴之间的紧密配合。这种协作性是一个快速响应市场，完成共同战略目标的优 化过程。 1 1 2 网络经济下的新产品开发技术 新产品开发是指企业从生产新产品的初步设想到最终上市的整个经营管 理活动【4 1 。产品开发的根本动力是社会生产的需要。产品开发又反过来推动社 会发展【5 1 。新产品的开发是适应时代的发展和满足人们需求的具体体现，它不 仅对社会政治、经济、文化等具有很大的促进作用，而且对企业发展具有重大 的意义，新产品开发是企业生存发展的重要支柱【6 1 ，对企业的重要性体现在以 下几个方面： ( 1 ) 开发新产品可以促进企业成长。企业依靠现有产品提高其市场份额是很 困难的，只有依靠不断地向市场投入更多的新产品来扩大市场份额。 ( 2 ) 开发新产品可以维护企业的竞争地位。企业间竞争的实质往往就是通过 新产品开发去取得某一特定市场的主导或支配地位。 东北大学博士学位论文第一章绪论 ( 3 ) 开发新产品有利于充分利用企业剩余的生产能力。新产品的出现可以均 衡旧产品推出市场产生的剩余生产能力。 ( 4 ) 开发新产品有利于促进企业其他产品的销售。开发新产品有利于改善现 有产品的市场地位。 ( 5 ) 开发新产品有利于企业适应环境变化的需要。新产品可以始终满足外界 的需求变化，保持企业的盈利能力。 ( 6 ) 开发新产品有利于激发企业全体人员的革新精神和创造力。新产品的不 断开发可以保持企业员工的创新能力，提高人员素质，保持企业的活力。 因此，企业如果想保持不断的发展壮大，不断地推出新产品是必由之路。 新产品开发涉及到工程，生产，市场等诸多方面，是一个非常复杂的系统 工程 7 1 。研究显示，新产品开发的成功率一直不高，一般情况下，比较好的企 业往往只能达到3 0 左右的成功率。许多新产品的失败主要原因来自于缺乏科 学的管理和规划i s 0 1 1 。然而新产品对于企业的利润增长贡献的比例达到 2 5 3 3 。因此，如何提高企业新产品的开发成功率对于企业是至关重要的。 过去，成功的新产品的定义是产品被开发出来，并满足市场的需要。现在， 成功的新产品定义是在一定的资源约束下，用更低的风险和更低的成本开发出 来，并满足市场的需求的产品。风险( r i s k ) 、时间( t i m e ) ，成本( c o s t ) 、 市场需求( m a r k e t ) 构成了新一代新产品成功的标志。这些标志的形成主要是 来源于经济环境的变化，只有适者才能成功。 进入9 0 年代，随着远距离交通和通信基础设腌的迅速改善，世界变得越 来越小。市场的国际化和世界贸易的急剧发展推动了制造业的全球化，各种跨 国公司不断涌现。这一系列变化对企业的竞争能力提出了更高的要求，原有的 管理理念已经不能完全满足新的竞争形势。原来的仅考虑本企业资源最优利用 的管理策略，在2 l 世纪的市场环境中已经不能很好的满足企业竞争的需要。 人们更加关注能够有效利用本企业以外的资源，进行有机地整合，借助其他企 业的资源。以加快产品丌发能力，提高产品质量和市场响应速度，满足客户需 求，从而分散风险和提高企业的柔性，最终达到提高企业市场竞争力的目的 0 2 i4 1 。 目前对于新产品开发学者们从市场研究方面、顾客的需求转换方面和综合 评价方面等方面进行了研究，但对于产品歼发决策至今国外还没有成熟的研 究，国内的企业及学者也只刚刚开始研究，特别是受到模型过于简化、方法单 、适应面窄等局限，对于复杂、分散制造环境下的产品丌发决策将很难给出 圆满的解答。 基于上述认识，面对新的经济环境和网络化制造模式，本文在相关课题资 助下，以沈阳重型机械集团有限责任公司为依托，着重对网络化制造模式下新 5 东北大学博士学位论文 第一章绪论 产品开发决策的相关理论与实现技术及优化算法进行了深入的研究，对促进企 业使用高新技术改造传统装备制造业，提高企业竞争力，实现有效合理配置资 源，降低开发制造成本和风险，实现振兴东北老工业基地对于具有重要理论和 实际应用意义。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 1 2 1 网络化制造的研究现状 目前，网络化制造已成为先进制造领域的研究热点，国内外许多专家学者 和企业技术人员针对网络化制造的概念与定义、基本特征、重大意义、总体技 术、关键技术等方面开展了一系列研究，为进一步深入研究网络化制造的相关 理论、方法、工具、应用等奠定了良好的基础。 1 2 1 1 国外网络化制造的研究现状 对网络化制造的研究始于1 9 9 1 年美国里海大学( l e h i g hu n i v e r s i t y ) 的2 l 世纪制造企业发展战略研究报告。在该报告中提出了“敏捷制造”( a g i l e m a n u f a c t u r i n g ) 和虚拟企业( v i r t u a le n t e r p r i s e ) 的概念l 拇l ，旨在利用信息高速 公路，将分散的企业有效地组织起来，加速新产品的设计开发和制造，利用信 息技术对千变万化的市场机遇作出快速响应，最大限度地满足顾客的需求。在 该报告中还提出了美国企业网( f a c t o r y a m e r i c a n n e t ，f a n ) 计划，试图通过发达 的高速信息网络通讯系统把美国的制造业联系在一起。 国外比较典型的网络化制造研究项目有： ( 1 ) 敏捷制造的使能技术( t e c h n o l o g i e se n a b l i n ga g i l em a n u f a c t u r i n g ， t e a m ) 计划【20 1 。1 9 9 4 年美国能源部提出了“敏捷制造的使能技术”计划，涉 及联邦政府机构、著名公司和大学等l o o 多个单位，并于1 9 9 5 年1 2 月发表了 该项目的策略规划和技术规划。 ( 2 ) 美国企业网( f a c t o r y a m e r i c a n n e t ，f a n ) 。美国企业网建立于1 9 9 5 年， 是国家工业数据库，属于美国政府资助的“制造系统的敏捷基础设施”( a g i l e i 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 gs y s t e m s ) 项目，它提供包括生产能力、各种工 程服务项目、产品及其价格和性能数据、销售和用户服务、专门服务。美国企 业网是2 1 世纪制造企业发展战略研究报告中提出的，它试图通过发达的高 速信息网络通讯系统把美国的制造业联系在一起，这意味着联网的美国企业类 似一个大的虚拟企业，大大提高了资源的共享程度和制造的敏捷性。美国企业 网是跨国界的，大量跨国公司将通过卫星通讯技术进入这一网络。 6 东北大学博士学位论文 第一章绪论 ( 3 ) 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 e f o rm a n u f a c t u r i n g s y s t e m a i m sn e t ) 1 2 1 l 。该项目建立于1 9 9 5 年，它是美国国防部提出的第一个敏 捷制造计划，由美国国防部a r p a 提供资助、洛克海德马丁航天公司领导， 参加成员有大学、科研机构、中小型企业和贸易协会等。a i m sn e t 利用因特网 支持和管理敏捷企业的供应链。 a i m s 的目标是开发一个国家信息基础框架，并利用这个信息基础框架提 供各种制造服务，以实现敏捷制造。a i m sn e t 提供的服务包括预成员和预资格 论证、供应商信息，资源和伙伴选择、合同与协议服务、虚拟企业运作支持、 工作小组合作支持等。a i m sn e t 是一个开放网络，任何企业都可在其上提供服 务；而且这个网络是无缝隙的，因为通过它，企业从内部和外部获得服务没有 任何区别。 通过a i m sn e t 可以减少生产准备时间、使当前的生产更加流畅。并可开 辟企业从事生产活动的新途径。利用a i m sn e t 能把能力互补的大、中、小企 业连接起来，形成供应链网络。企业不再是“大而全”、“小而全”，而是更加 强调自己的核心专长。通过相互合作，能有效地处理任何不可预测的市场变化。 ( 4 ) 计算机辅助制造网络( c a mn e t ) 2 2 l 。c a mn e t 建立于1 9 9 6 年，是由美 国国防部a r p a 提供资助、通用电器公司研究与开发中心开发的。它通过因特 网提供多种制造支撑服务，如产品设计的可制造性、加工过程仿真及产品的试 验等，使得集成企业的成员能够快速连接和共享制造信息。其目的是建立敏捷 制造的支撑环境，使参加产品开发与制造的合作伙伴( 制造商、供应商、技术 推广部门、制造服务部门、政府部门等) 在网络上协调工作，摆脱距离、时间、 计算机平台和工具的影响，可以在网上获取重要的设计和制造信息，如c a d 模型、生产工艺、制造仿真和顾客需求等。 该网络主要为大公司的成员和客户提供服务。c a mn e t 丌发出传递分布式 制造信息和服务的使能器，利用这些使能器，c a m n e t 提供“塑料应用设计服 务”、“环境制造服务”、“材料选择服务”和“供应商预资格服务”等四种服务。 其总体目标是将企业中各种以数据库文本图形和数据文件存储的分布信息通 过使能器集成起来以供合作伙伴共享，为各合作企业的过程集成提供支持。 ( 5 ) 企业集成网络( e n t e r p r i s ei n t e g r a t i o nn e t ，e i n e t ) 旺12 4 j 。e i n e t 是由美国 国防部a r p a 提供资助、t r a d e w a v e 公司开发的一个先进的通信基础框架。它 允许各种工业应用在网络内透明地相互连接，并提供各种增值的服务，包括目 录服务、安全性服务和电子汇款服务等。目录服务帮助用户在电子市场或企业 内部寻找信息、服务和人员；安全性服务通过用户权限为网络安全提供保障； 电子汇款服务支持在整个网络上进行商业往来。通过这些服务，用户能够快速 地确定所需要的信息、安全地进行各种业务以及方便地处理财务事务。 7 东北大学博士学位论文 第一章绪论 ( 6 ) 零件族网- 缬t ( p a r t n e t ) 1 2 5 l 。p a r t n e t 是由美国国防部a r p a 提供资助、u t a h 大学和p a r t n e t 公司合作完成的项目，是一个在线零件目录和分布式组件信息 系统。它建立在最新的网络技术、面向对象的应用开发和分布式数据库的基础 上，为内部或外部用户提供在线的桌面访问。用户可在任何地点确定、搜索和 选择存储在零件目录中的组件。 ( 7 ) 欧洲的中小企业网口( 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 t ) t 2 “ 1 。欧洲中小企业网络的开发工作是在由意大利、希腊、匈亚利和 西班牙的企业参与的p l e n t 项目的框架下完成的。该项目的主要目标是设计 和开发一个参考结构和一个开放平台来支持中小企业生产环境下制造机械零 件和产品的组织。 ( 8 ) 美国俄罗斯虚拟企业网( r u s s i a n a m e r i c a nv i r t u a le n t e r p r i s en e t w o r k ， r a v e n ) 1 2 9 1 。1 9 9 7 年美国国际制造企业研究所发表了美国一俄罗斯虚拟企 业网( r u s s i a n a m e r i c a nv i r t u a le n t e r p r i s en e t w o r kr a v e n ) 研究报告。该项 目是美国国家科学基金研究项目，目的是开发一个跨国虚拟企业网的原型，使 美国制造厂商能够利用俄罗斯制造业的能力，并起到全球制造的示范作用。该 系统有五个功能模块，即集成的产品和工艺开发、集成的企业后勤、关系型制 造数据库、企业论坛和企业信息中心。 ( 9 ) 同本的社会信息化系统( i n f o r m a t i o no fs y s t e m sf o rs o c i e t y ，i s s ) 。同本 提出的社会信息化系统目的在于实现同本社会真正向信息社会转型，不再追求 工业化制造时代局部( 部分企业、社会部门) 的高效率，而是要实现同本整个社 会在未来保持最佳状态。 1 2 1 2 国内网络化制造研究现状 1 9 9 4 年，国外先进的网络化制造技术的迅猛发展和给企业带来的经济效益 引起了我国学术界、工业界和国家综合部门的重视，并被国家定为重点发展的 科技领域之一。 ( 1 1 浙江大学祁国宁和杭州汽轮机股份有限公司顾新建1 3 0 l 在1 9 9 6 年提出大 成组技术的概念。这是一种基于因特网的、面向制造全球化的成组技术和系统 的新构思。 ( 2 ) 香港理工大学的李荣彬教授【3 1 。3 2 l 和同济大学的张曙教授1 3 3 1 在1 9 9 6 年 提出了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 dp r o d u c t i o ns y s t e m ，d n p s ) 的 构思。其目的是要使香港和内地的资源和优势通过因特网有机集成起来，并发 挥出更大的作用。它强调生产系统的网络化。分散网络化是指将动态的、没有 固定隶属关系的、地理上相隔的集团，利用信息和通讯技术把它们加以组织起 来进行生产，快速地以合理的成本将产品从设计转入生产。分散网络化生产系 8 东北大学博士学位论文第一章绪论 统可利用分散的制造资源，以协同方式进行产品的研制和生产，打破了传统生 产模式不能兼顾规模经济与灵活生产的矛盾。 ( 3 ) 国家科学技术部于1 9 9 9 年3 月将“网络化制造在精密成形与加工领域 的应用研究及示范”课题列入“九五”国家重点科技攻关计划，该课题是以模 具行业作为示范，力图从理论与实践上研究网络化制造的实现方法及其关键技 术。 ( 4 ) 国家8 6 3 c 1 m s 计划组织了关键技术攻关项目“基于c i m s n e t 的敏捷 化工程” 3 9 , 4 0 1 ，其中包括9 个面向企业的网络化制造的应用型子项目。如网上 陶瓷销售和开发系统 4 1 1 ，将分布在异地的产品设计系统、反求工程系统、快速 模具制造系统、产品销售和供应系统等通过c i m s n e t 集成起来，实现跨地区、 跨行业的信息资源共享和集成。陶瓷产品制造企业可以在异地设计制造新产 品，用户可以通过因特网参与产品设计，并建立了企业陶瓷产品网上虚拟仓库 以改变传统的营销方式。另一个应用子项目是快速原型网上服务【4 2 1 ，并利用它 完成人工关节的快速置换，基于c i m s n e t 建立了由多家医院、一个设计中心、 一个信息中心、四个加工中心及相应的材料供应部门等结成的联盟，加速人工 关节的置换周期，大大提高设计制造质量，减轻病人的痛苦。 ( 5 ) 广东工业大学和香港理工大学开发了一个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1 3 8 1 ，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。 ( 6 ) 东北大学王宛山教授】提出了分布式网络化制造系统( d i s t r i b u t e d n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，d n m s ) 的初步构想。分布式网络化制造系统 是一种由多种、异构、分布式的制造资源，以一定的互联方式，利用计算机网 络组成的丌放式、多平台、相互协作、能及时灵活地响应客户需求变化的制造 系统。 ( 7 ) 西安交通大学的谢友柏教授【37 i 提出了虚拟异地合作设计组织，强调在 产品设计和丌发中，获取设计知识的异地合作。我国企业存在一批可以支持产 品丌发中设计知识获取的资源或潜在资源，要使这些资源以及企业外资源以丌 发某项产品为中心，并和企业组织在一起，共同为这个项目的完成进行设计知 识、特别是新知识的获取。 1 2 2 新产品开发决策的研究现状及发展趋势 1 2 2 1 新产品开发决策问题的国内外研究现状 新产品的开发与市场、经济效益密切相关，它是科技与经济和生产发展的 结合，它既受科技发展规律的制约，又受经济发展规律的制约，既要考虑技术 9 东北大学博士学位论文 第一幸绪论 上的可行性，又要考虑市场价值、适应性和经济效益，因此新产品开发是一个 复杂的系统工程，必须通过科学的管理，才能获得良好的回报。本节从市场研 究阶段、顾客需求转换阶段、综合评价阶段这三个产品策划阶段展开，分别说 明各阶段的国内外相关理论及研究现状。 ( 1 ) 市场研究方面 市场需求分析是进行产品定位的基础，也是产品设计的前提。该领域的早 期研究成果( 如市场调研方法、马斯洛模型等) 可以在现行的许多m b a 教材 中找到。1 9 8 4 年日本的狩野纪昭博士【4 3 l ( d r n o r i a k ik a n o ) 提出的顾客需求模 型( 也称作k a n o 模型) 近年来常被工程设计界所引用。此外a b b i e 和h a u s e r 4 4 1 对“顾客呼声”( v o i c eo f c u s t o m e r ，v o c ) 进行了深入分析，u r b a n 和h a u s e r 4 5 j 提出了顾客需求统计学层次分析法( a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ，a h p ) 等。国 内工程设计界对顾客需求的研究包括台湾的黄一明【46 l 对概念设计中2 0 种具有 代表性的顾客需求进行的评价，荆冰彬【4 7 “s j 等建立的需求强度和需求函数模