（机械设计及理论专业论文）基于层次分析决策的模具企业外协系统研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 随着顾客需求多样性的日益增长，产品的更新换代速度越来越快，对模具的技术要 求也越来越高。中小型模具企业间通过相互协作来共享制造资源、共同完成合作项目已 经成为其迎接市场挑战、寻求发展的重要趋势。课题对中小型模具企业如何合理的选择 协作伙伴以组建动态联盟的问题进行了相关研究。 在对中小型模具企业生产制造和外协流程进行简要分析后，介绍了某模具企业的设 备和技术水平现状，阐述了实施动态联盟的必要性。结合层次分析决策法( a h p ) 的理念， 提出了选用投标单位的工期、报价、设备等因素进行综合评标的方法，并建立了面向模 具企业外协过程的选择合作单位的a h p 模型。 通过选用b r o w s e r s e r v e r 三层模式作为体系结构，采用j s p 网络技术和s q l 数据库 技术开发了适合模具中小型企业的“基于a 呻决策的模具企业外协系统”。首先介绍了 系统的逻辑结构和数据库设计等总体设计内容，然后对重点模块的详细设计及实现过程 进行了详细的描述。最后，通过外协系统在某模具企业中应用的实例来验证说明了其正 确性和可行性。 外协系统解决了模具制造企业如何公正高效选择协作单位的问题，可以对资源互补 企业的制造资源进行优化配置，为实现中小型模具企业动态联盟提供了一种有效的机制： 同时，该系统具有企业门户网站的作用并有机的整合了企业原有的c 3 p p d m 等系统，充 分利用了企业的信息资源，提高了企业的信息化管理水平。 综上所述：课题对如何将动态联盟组建过程的理论应用于实践，做了有意义的探讨； 并通过基于网络的模具企业动态联盟合作伙伴选择系统的实现，为中小型模具企业构建 动态联盟提供了借鉴。 关键词：动态联盟；模具外协；伙伴选择：层次分析法 基于层次分析决策的模具企业外协系统研究 s t u d y o n c o o p e r a n ts y s t e m b a s e do na h pf o rm o u l d e n t e r p r i s e s a b s t r a c t w i t ht h er i s i n gv a r i e t yo fc u s t o m e r sd e m a n d , t h eu p d a t i n gs p e e do fp r o d u c tb e c o m e s f 如t e ra n df a s t e r , a n dt h et e c h n i c a lr e q u e s tf o rd i ea n dm o u l da l s ob e c o m e s1 1 i s h e ra n dh i g h e r i t h a sb e c o m eam a i nt r e n do fm o u l de n t e r p r i s e st os h a r em a n u f a 蛐g r e s o t t r c et oa c c o m p l i s h t h eb u s i n e s s p r o j e c t st o g e t h e r s oh o w t os e l e c tp a r t n e r sl o g i c a l l yt oo r g a n i z ed y n a m i ca l l i a n c e f o rs m a l la n dm e d i u m - s i z e de n t e r p r i s e si ss t u d i e dh e r e a f f e ra n a l y z i n gt h em a n u f a c t u r ea n dc o l l e b o r a t ep r o c e s so fs m a l la n dm e d i u m s i z e d e n t e r p r i s e s ，t h ee q u i p m e n t sa n dt e c h n o l o g y s t a t u so ft h em o u l d e m e r p r i s ea n d t h en e c e s s a r yo f a c t u a l i z i n gd y n a m i c a l l i a n c ei sd e c l a r e d i n t e g r a t i n gt h ec o n c e p to f a h p ( a n a l y t i c a lh i e r a r c h y p r o c e s s ) ，a ne v a l u a t i n gm e t h o d i sb m u g h tu pw h i c hs y n t h e s i z ef a c t o r ss u c ha s ：d e l i v e r yt i m e ， p r i c e ，e q u i p m e n t a n a h pm o d e lf o rm o u l d e n t e r p r i s e st os e l e c tp a r t n e r si sa l s oc o n s t i t u t e d a d o p t i n gb r o w s e r s e r v e rm o d ea ss y s t e mf l a m e ，u s i n gj s pa n ds q l t e c h n o l o g y , t h e c o o p e r a n ts y s t e mb a s e d o na h pf o rm o u l de n t e r p r i s e si sd e v e l o p e d t h ec o l l e c t i v i t yd e s i g n p r o c e s ss u c ha sl o g i ca n d d a t e b a s es t r u c t u r ei se x p l a i n e d ，a n dt h ed e t a i ld e s i g nc o u r s eo f m a i n m o d u l e si sa l s od e s c r i b e dp a r t i c u l a r l y a ne x a m p l ei sp r e s e n t e dt ov a l i d a t e t h ec o r r e c t n e s sa n d f e a s i b i l i t yo f t h ec o o p e r a n ts y s t e m i nt h ee n d t h es y s t e mc a l lh e l ps m a l la n dm e d i u m - s i z e de n t e r p r i s c st os e l e c tp a r t n e r sm o r ee f f i c i e n t l y a n di u s t l y i ta l s oc a no p t i m i z et h es c h e m eo f m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c eb e t w e e ne n t e r p d s e sa n d o f f e ra w a y t oa c t u a l i z ed y n a m i ca l l i a n c e b yc o m b i n i n g t h e e n t e r p r i s e sw e bp o r t a la n dd i g i t a l m a n u f a c t u r i n gs y s t e m s u c ha sc 3 pa n dp d m ，t h es y s t e me c o n o m i z e st h ec h a r g ea n du p g r a d e s t h el e v e lo f e n t e r p r i s e si n f o m a t i o n i z a t i o n i naw o r d t h es i g n i f i c a t i v ea p p r o a c ha b o u th o w t op u tt h et h e o r yo f d y n a m i c 舢n a l i c e i n t o p r a c t i c e i sm a d e ；b y r e a l i z i n g t h e c o o p e r a t i o ns y s t e mb a s e d o na h p - t h er e f e r e n c ef o rs m a l la n d m e d i u m s i z e dm o u l de n t e r p r i s et oo r g a u i z ed y n a m i c a m b i c ei sg i v e n k e yw o r d s ：d y n a m i ca l l i a n c e ；m o u l de n t e r p r i s e sc o o p e r a t i o n ；s e l e c t p a r t n e r s ； ah p ( a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ) 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 课题背景 1 1 1 模具行业生产特点 模具是工业生产的基础工艺装备，它对于一般的产品来说属于工具范畴精度高， 结构复杂，并有较高的材质要求是典型的高附加值、高风险产品。其制造过程十分复 杂，涉及产品设计、模具设计、毛坯制造、电加工、机械加工、测量技术、表面工程、 热处理和快速原型制造技术等方面，需要多种技术装备，而且使用率很不平衡 1 。 模具制造是一门以塑l 生成形理论科学为基础，以数字化、敏捷化制造技术为支持的 综合| 生科学技术。模具工业是技术密集型行业，是国民经济的基础工业，已成为衡量国 家制造业水平的重要标志。在现代工业生产中发挥着越来越广泛、重要的作用：根据国 际生产技术协会的预测，2 1 世纪机械制造工业零件粗加工的7 5 ，精加工的5 0 都需 要通过模具来完成，其中汽车、电器、通信、石化、建筑等行业最为突出。 模具制造业是典型的客户驱动性制造业，是属于面向资源的工程订货类型 ( e n g i n e e r i n g - t o o r d e rw i t hr e s o u r c e - o r i e n t e d ) 。它根据客户订单生产，由客户提出最终 产品设计，模具制造商则根据客户要求设计、制造模具。订单的获得具有很大随机 性，生产要在订单签订之后才能开始。企业在接到订单前，对于订单的种类、数量、客 户的具体要求、交货期是不知道的；企业从接到订单、签订合同到向用户交货，要完成 设计、工艺准备、物料采购和制造加工等一系列新产品设计制造的全过程：订单的重复 几率极小，生产多为单件加工或多品种小批量生产，每一次生产都带有试制的性质。 随着当前全球制造的发展趋势，模具开发又面临着尺寸大型化、形状复杂化、加工 精密化、材料多样化、成本低廉化和生产周期快速化的挑战 2 】。客户对模具制造也提出 了更高的要求：如要求降低成本、缩短交货时间；提高尺寸精度和整体质量：允许快速 原型系列的生产；能迅速响应市场变化和方便地适应系列产品的设计变更等。 i 1 , 2 模具行业现状及对策 近年来，我国的模具工业发展迅速，据不完全统计，目前模具生产厂家共有2 万多 家，从业人员约5 0 万人。据预测：到2 0 0 5 年塑料模具产值将达到4 6 0 亿元，年均增长 速度为1 2 左右，模具自给率将从目前的7 0 提高到8 0 左右，模具及模具标准件出 口将增长到2 0 0 5 年的2 亿美元左右。我国模具总量虽然已位居世界第三，但设计制造 水平在总体上要比德、美、日等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度也比国际 水平低许多。而且我国生产的模具大部分是企业自用，作为商品销售的仅占约三分之 基于层次分析决策的模具企业外协系统研究 e 部分模具产品己接近或达到国际水平，但总的来看，还远远不能适应国民经济发展 的需要，大型、精密、复杂、长寿命等高档模具有很大一部分仍依赖迸口。 我国的模具生产企业一般可划分为四大类：专业模具厂( 专业生产模具外供) 、产 品厂的模具分厂或车间( 以供给本产品厂所需的模具为主要任务) 、三资企业的模具分 厂( 其组织模式与专业模具厂相类似，以小丽专为主) 、乡镇模具企业( 与专业模具厂 相类似) 。其中以第二类数量最多，模具产量约占总产量的7 0 p a 上 3 。模具行业是 典型的“小企业、大行业”，中小型模具企业在我国模具行业中占有重要地位。 但是，大却分模具制造企业缺乏有效的生产过程的质量保证措施缺乏先进的生产 计划管理和控制手段，缺乏中高档技术人才和经营管理人才【4 】。企业在模具生产时 c a d c a m 等信息共享程度不高，设计和生产管理的信息不畅通。 同时，中小型模具企业的投资得不到保证，很难同时具有技术与设备优势加上塑 料模具本身生产的批量小、可重复性差，零部件标准化程度稻对较低客观上没有形成 规模化的、分工详细的零部件的供应链。 因此，模具生产不能由单个企业以大而全或小而全的形式单独完成要把企业业务 链的中阁带4 造环节部分或全部进行弱化，实行委托协作加工，面对业务链上游的开发设 计，下游的市场营销( 包括售后服务) 等环节进行强化，形成生产制造“中间精”、开 发设计、市场营销“两头强”的“哑铃型”组织结构。这方面要求企业合理调整自身 的组织结构和资源配置，全面提高员工的素质，以此来增强企业的应变自力；另一方 面，企业不断寻找其他企业组成动态联盟电成为一种趋势。企业应将自己的人力和物力 集中在自身的优势领域上，通过与其他优势互补的企业组建基于“双赢原则”的动态联 盟走模具敏捷制造的发展道路，以便在激烈的市场竞争中求得生存和发展。 i 2 动态联盟 1 2 1 理论介绍 美国里海大学( l e i 曲) 大学雅柯卡( i a c o c c a ) 研究所在1 9 9 1 年编写的( 2 1 世纪制 造企业战略报告中首次提出了“敏捷制造a m ( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) ”的生产模式 f 5 。其创始人r i c kd o v e 认为：敏捷制造是指企业快速调整自己，以适应市场持续多变 的能力【6 ：它以任何方式来高速、低耗的完成自身所需要的任何调整，依靠不断的开拓 刨新来引导市场，赢得竞争。 动态联盟( d y n a m i ca l l i a n c e ) ，又称虚拟企业( v i l t u a le n t e r p r i s e ) ，是在提出敏捷制 造概念的同时提出的全新型企业组织形式，是介于市场和企业之间的一种中间组织模 式。它是指在面对市场需求，而企业又无足够能力单独赢得竞争时，若干企业通过网络 大连理工大学硕士学位论文 暂时联合起来，采用信息交互方式，将先进制造技术的供需各方联合起来进行过程重 组、产品开发、生产制造、利益分配的经营实体。各企业一起抓住机遇，发挥各自优 势，协同工作，共同获利，而一旦任务完成则解散。动态联盟的目的是使企业长期获取 经济利益，其出发点是建立在“双赢( w i n - w i n ) ”的思想基础上的，强调“竞争一合 作”对于各个成员来说，本质上是一种借助他人优势加速自身发展的策略 7 。 许多学者认为“动态联盟”和“虚拟企业”是统一的 8 ，尽管在形成机制、管理运 作等方面两者有基本一致的特征，但笔者认为在强调网络通讯对管理的影响方面存在较 大不同，动态联盟在网络通讯等方面的要求要低于虚拟企业，因此动态联盟更适合我国 技术应用现状和实际情况。 目前关于动态联盟创建及运作的理论有很多。如传统的交易费用理论【9 、竞争理论 1 0 】、战略决策模型、战略行为模型、社会交易理论以及基于资源的理论等。其中基于 资源的理论最具代表性，强调企业通过共享和利用有价值的资源以获得最大利润：即企 业通过动态联盟试图找到最优的资源边界，通过它使自身的资源价值得以最好地实现： 强调企业加入动态联盟而不进行企业合并或其他合作方式的目的是：获取其他企业有价 值的资源，保持和发展自身所具有的资源，并最终形成企业自身的核心竞争能力 1 1 。 1 2 2 生存周期及组织模式 动态联盟随着市场机遇和产品的变化经常会有变化和调整，生存周期一般分为概 念、建立、竞标、配置、执行和终止六个阶段 1 2 。一旦所承接的产品或项目完成，机 遇消失，动态联盟即行解体，各企业的人员立即转入其它项目。如果遇到新的市场机 遇，企业会重新重复上述各阶段，组建新的动态联盟。其具体的生存周期划分如下： a 动态联盟概念形成阶段 发现市场机遇并明确经营目标，就可以形成动态联盟的概念。该阶段活动主要包括 初始会议和信息交换，寻找可提供必要的技自目技术的合作伙伴，协商建立动态联盟。 b 动态联盟的建立阶段 通过在成员公司之间建立联系，将成员公司的核心技术组合起来。该阶段主要制定 产品的经营策略，建立合同项条款，各成员公司明确目标、责任和义务，是动态联盟的 详细设计过程和实现前的准备。 c 动态联盟的竞标阶段 动态联盟将“产品”提供到市场上竞标，同时进一步明确产品的生产和配送形式， 确定产品的用户、设计评价和制造前咨询等。 d 动态联盟的配置阶段 基于层次分析决策的模具企业外协系统研究 要按照企业的目标和详细设计过程，在动态联盟中配置成员公司的资源和核心技 术，按照动态联盟设计的企业流程，将成员公司的资源、经营过程等集成起来。 e 动态联盟的执行阶段 动念联盟执行实际操作，进行产品的生产、配送。成员公司之间按照企业的经营流 程迸行合作，实现动态联盟的目标， f 动态联盟的终结阶段 当动态联盟的目标实现后，终止成员公司的合作关系。各成员公司分配利润，重新 配置资源等待下一次的市场机遇。组成新的动态联盟， 通过上述分析可知，动态联盟的运作过程就是重组、配置、管理成员公司核心资源 的过程，如图1 - 1 所示。这就要求不同地域、不同计算环境、不同应用的成员公司的过 程、应用、数据能在动态联盟内实现共享，使得动态联盟内控制流和数据流能跨越各成 员公司之间的边界。同时，动态联盟各成员公司必须精简自己的经营过程减少不必要 的活动、循环时间和成本，提高效率。 企业现有产品 与产品过程描述 企业现有 ， 核心资源描述 市场 机遇寻求 差距分析与目标确定 辊通要求 r 的产品描述 机遇要求的 核心资源描述 虚拟企业过程设计 - 1 竺堡垒燮塑堕 过程佛真与优化 敏捷性度量 宴型垒兰堡型望! ! | | ：二+ 几五忑五蕊 项目定义 虚拟企业组织设计卜一t e a m 定义利益风险分配格局 实施 图1 - 1 ，动态联盟组织建立过程图 f 噜1 - 1 t h ec o n s t i t u t ep r o c e s so f d y n a m i ca l l i a n c e 4 大连理工大学硕士学位论文 根据我国中小型制造业的特点，在动态联盟中中小型制造企业动态联盟可以采取中 心卫星形模式( 有盟主的虚拟企业) 组织模式、平行模式或民主联盟组织模式和联邦模 式等几种模式 1 3 1 。其中，有盟主的虚拟企业组织模式比较适合模具中小型企业现状。 这类虚拟企业一般由一个占主导地位的企业( 盟主) 和一些固定的伙伴( 盟员) 组 成。盟主负责制定虚拟企业运行规则，并负责协调盟员之间的关系。这类组织形式类似 零部件转包、委托加工的企业间合作，是较传统的合作方式。从提高现有资源利用率， 统一计划、管理、调度，提高交货速度，减少重复投资考虑，以实力相对较强的企业为 盟主企业，对原有的合作企业进行适当的调整和改造，以资源具有互补性的企业为成员 组成动态联盟，构成中心卫星组织结构，其结构如图1 - 2 所示。 图1 - 2 中心卫星形结构的动态联盟 f i g 1 - 2t h e d y n a m i c a l l i a l l e eo fc e n t e r - s a t e l l i t es t r u c t u r e 1 2 3 动态联盟实施方式 企业开发的动态联盟的实施系统一般是基于a s p 模式或分布式企业集成模式的。 a 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 ：应用服务提供商) 模式概念最早是由b r e a k a w a y s o l u t i o n ，c o r i o 和u si n t e m e tw o r k i n g 等厂商于1 9 9 8 年提出来的【1 4 。通过企业内部 网、互联网和a s p 服务商内部的计算机网络，a s p 服务商同时为众多的企业提供功能 广泛的商业服务，企业以交纳租金和订金的付费方式，就可得到质量保障的服务。 该模式可以有效解决目前企业存在的以下信息化推进难题： * a s p 模式使企业通过简单的计算机网络环境、极小的维护代价和租赁价格，享受 全面的信息化服务，解决了企业信息化建设普遍存在的资金短缺问题； + 企业只是使用和租赁，而系统安全、维护、升级等工作不用企业考虑，解决了企 业i t 人才匮乏、流动性大等造成的信息化建设困难； 基于层次分析决策的模具企业外协系统研究 + 避免同类企业的信息化建设的重复投资，降低了单一企业的投资风险： 例如，清华大学和新加坡国立大学开展了“中小企业的协同应用平台”研究，并建 立了基于j 2 e e 的新加坡模具协作网。另外，制造协作n ( w w w g m c ，g o v c n ) 也是典型的 a s p 模式的平台，可进行多企业协作任务的开展以及实现异地资源配置。 但这些协作平台只能为行业内或地区内的企业提供服务。对于大量的中小企业来讲 这样的平台还是可望不可及。中小企业信息化现状千差万别，计算机系统和网络系统是 异构的；使用的c a x 、p d m 和e r p 也是干差万别，存在着不兼容性：产品形式复杂多 样，信息间的关系错综复杂，涉及到产品的全生命周期 1 5 。因而，在中小企业间这种 分布、异构、异质环境中，要跨越这些障碍，实现网络协同带0 造信息集成与共享就应当 采用分布式企业集成的模式。 在这种模式下，企业内部建立了自己的网络和数据服务器，以更好的使用自己的 c a x 、p d m 、e r p 等现有企业信息化系统。企业间则通过i n t e m e t 进行互联，采用标准 数据接口来传递和共享数据信息；每个企业是协作体系中的一个平等的节点，互联起来 就构建了一个网络化资源优化配置、协同工作的动态联盟体系。 为实现分布式企业集成的工作环境，系统应该能够提供以下支持： + 对通讯的支持。如电子邮件、电子会议、电子白板等； t 在基本通讯之上，对设计数据交换与共享的支持，如c a d 设计的零件图、产品结 构以及配置数据、各种分析软件产生的数据等； 1 2 4 盟员评价指标体系 由于动态联盟的生产系统及其生产过程具有r r s 特性( 可重构性r e c o n f i g u r a b l e 、可 重用性r e u s a b l e 、规模可调性s c a l a b l e ) ，动态联盟各伙伴以自身的技术、人才和管理参 与联盟。盟主本身的生产资源有限，能力不足，往往通过转包加工等形式，寻求具备相 应能力的合作伙伴；或是从效率与成本考虑，选择具有最低比较成本的合作企业，形成 更具竞争力的价值链。基于动态联盟的企业性能评价应考虑的主要评价指标有： t 合作伙伴的现有生产能力：包括生产设备水平，设备的可靠性和耐用性，生产技 术的先进程度，生产管理调度手段，生产规模和效率等： t 成本因素：对盟主来说首要的成本因素是他必须支付给合作伙伴的报酬，其次是 可能发生的运输成本、包装成本，以及合作过程带来的协作成本； t 合作伙伴的质量管理：根据指定设计进行生产的能力，及时交付合格品的能力， 自觉改进工艺、提高质量、降低成本、从而改进设计质量保证体系等； 6 大连理工大学硕士学位论文 企业性能评价一般分为二部分：企业性能评价选择的评价指标体系和企业性能评价 的综合评价方法。由于所研究的角度不同，故提出的评价指标也各不相同。一般情况 下，组建模具企业动态联盟伙伴的选择要考虑到工期、产品质量、技术关联、成本、企 业信誉和声誉、地理位置等因素。由于考虑的因素较多，可供选择的企业也可能很多， 这样就面临如何对多个待选企业进行评估和选择最优的伙伴的决策问题。 l _ 3 国内外相关研究现状 1 3 1 国外对敏捷制造等的研究 美国敏捷制造企业论坛从1 9 9 4 年开展了“最佳敏捷实践参考基础”研究。1 9 9 4 年 美国能源部提出了“敏捷制造的使能技术t e a m ( t e c l m o l o g i e se n a b l i n ga g i l e m a n u f a c t u r i n g ) ” 1 6 。美国还开展了先进制造技术计划a m t p 1 7 1 ，美国国家信息基础 协议n b i p ( n a t i o n a li n d u s 缸a li n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r ep r o t o c o l s ) 项目 1 8 】，国防部国防高 级研究计划局资助了a i m s 项目【1 9 。 欧盟开展了项目、p r o d n e t i 项目、o s m o s 项目、e s p r i t 和b r i t e t e u r a m 计划， m s 计划支持的g l o b e m e n 项目等 2 0 1 。智能制造系统( i m s ) 计划 是由f ；j 本发起，包括美国、加拿大和欧洲等国参加的国际性的合作计划。 基于a v e 哲理和a v e 关键使能技术的研究侧重a v e 建立和运行过程中的应用技 术问题。国内外这一层次上的研究主要集中在：a v e 模型化方法、a v e 建模环境、面 向a v e 建立的仿真与优化、a v e 伙伴选择、a v e 工作流管理系统以及其控制等 2 1 。 r e i c hy ，k o n d a s 提出一种n d i r f l 方法，通过对需求信息的迅速反应来改善制造系 统的敏捷性 2 2 1 。d o l i n s k am 开发了一种集成化的信息系统n s ( i n t e g r a t e di n f o r m a t i o n s y s t e m s ) ，基于知识和信息网络在制造企业之间实施敏捷制造。s 系统根据 c i m o s a ( 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 go p e n s y s t e m sa r c h i t e c t u r e ) 和s a d t ( s t r u c t u r e da n a l y s i sa n dd e s i g nt e c h n i q u e ) 原理开发的。s h a wmj 探讨了知识和信息网 络驱动的先进制造技术，提出制造信息用于确定制造什么、制造时间、制造质量的信息 驱动概念。s h a wmj 还研究了在制造过程中应用w e b 技术来帮助协调供应链活动、制 造系统结构、产品类型、信息共享之间的关系 2 3 】。b e m u s 提出了一个基于a g e n t 的虚 拟企业组织设计方法和集成框架 2 4 ；k a t z y 提出了设计和应用虚拟企业的概念模型， 并以瑞士的中型制造企业( e l e k t r o a g ) 为例进行了实证研究【2 5 。 1 3 2 国内对c i m s 和动态联盟的研究 从1 9 9 3 年起，中国国家“8 6 3 c i m s ”主题专家组开始了对敏捷制造和企业动态 联盟的跟踪和研究。1 9 9 6 年，中国国家自然科学基金委、“8 6 3 c d 垤s ”主题专家组在 7 基于层次分析决策的模具企业外协系统研究 中国机械工程杂志上联合开辟了一个先进制造和敏捷制造技术论坛。在“8 6 3 自动化领 域c i m s ”主题的倡导下，组织实施了主题级关键技术攻关项目“基于c i m sn e t 的敏 捷化工程”， 该工程为企业已有的c i m s 应用示范及敏捷制造提供支持，以提高企业 的t q c s e 。日家自然科学基金项目“面向敏捷制造的虚拟企业管理信息系统框架 研究”在跟踪国内外有关各项研究计划的基础上，结合中国企业实际情况，对基于敏捷 制造战略的虚拟企业组织特性、经营管理特性和有关信息技术等进行了详尽的分析研 究，建立了面向敏捷竞争的虚拟企业管理信息系统框架。 国内主要研究单位及研究内容如下： 清华大学将c i m s 技术引入敏捷制造中来，给出了敏姑日4 造的准则结构，建立了系 统的数学模型，并给出相应的算法，对于计算机以及敏捷制造的集成策略进行了定量的 分析 2 6 1 。1 9 9 4 年11 月，建立在清华大学的国家c i m s 工程中心获得了美国制造工程 师学会( s o c i e t yo fm a n u f a c t u r i n ge n g i n e e r s ，s m e ) 的c i m s 应用开发“大学领先奖”； 1 9 9 5 年11 月，北京第一机床厂c i m s 工程荣获美国制造工程师学会的c i m s “工业领 先奖”，进一步表明了我国的c i m s 在工业应用上也进入了国际先进水平。 上海交通大学模具c a d 国家工程研究中心周雄辉、阮雪榆在模具行业网络化的 敏捷制造系统应用探讨中提出了一种切实可行的以模具行业敏捷制造研究机构为核心 的系统框架。在组建洛阳地区模具网络化制造系统工程的实践中，逐步建立起了基于资 源与功能匹配的洛阳地区模具制造动态联盟系统的组织结构框架。 华中科技大学模具技术国家重点实验室的刘志坚等人提出了基于a s p 的模具企业 动态联盟结构模型。李培根教授对敏捷化智能制造系统的理论和方法进行了研究。并开 发了基于h t m i j a s p 的资源集成的系统，在组织体制与运行机制上以“智能化”个体 资源的动态重组及运行中的协同与合作为特征。 哈尔滨工业大学李全龙等提出一套面向对象的动态联盟企业过程建模方法，给出了 应用所提出的建模方法为动态联盟的企业过程进行建模的实例 2 7 。王硕、刘云等研究 了动态联盟的半结构化和非结构化问题，探讨了专家的决策支持问题。 大连理工大学c i m s 中心深入细致地研究了企业经营过程重构的基本内涵和实施的 关键技术，提出了c i m s 环境下企业经营过程重构的方法和步骤。 东北大学计算机软件研究所深入研究了c i m s 的集成技术，探讨了面向虚拟企业的 信息集成系统v i a s c o p e 系统的信息集成处理问题，扩展了原有的联邦模式体系结构。 西安交通大学的赵汝嘉教授提出了“e 一企业联盟”的概念。同济大学的李小卯等 对基于网络的资源外包的相关问题进行了讨论。 大连理工大学硕士学位论文 1 3 3 伙伴选择算法的相关研究 关于动态联盟合作伙伴选择方法的论述，主要有以下的方法：层次分析法( a h p ) 、 模糊综合评价法、作业成本法( a c f i v i t yb a s e dc o s t i n g ，a b c ) 、神经网络法( a r t i f i c i a l n e u r a ln e t w o r ka p p r o a c h ) 、时序多目标决策方法、数据包络法回e a ) 、整数规划法、遗 传算法、模糊推理与博奕论结合的方法等 2 8 】。国内学者对此的一些研究成果如下： 清华大学经济管理学院冯蔚东、陈剑等人提出了基于遗传算法的动态联盟伙伴选择 过程及优化模型 2 9 。王丹、杨晓春等人将层次分析法与f u z z y 函数在伙伴选择过程中 的结合应用，提出了一种实现虚拟企业中的盟友选择的模型。 东北大学曹洪医、汪定伟等考虑费用、时间和风险三个因素，以最小化项目失败风 险和项目完工时间为目标，建立多目标非线性( 0 1 ) 规划模型，并利用带自适应移动线技 术的遗传算法对虚拟企业中伙伴选择的多目标优化模型问题进行求解【3 0 。 西安交通大学马鹏举等人提出了一种基于f a h p ( f u z z y a n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s ， 模糊层次分析方法) 的盟员选择算法。首先根据u p 方法确定模糊评价矩阵和权重矢量， 再通过模糊运算求出决策矢量，最终实现对候选盟员的排序和盟员选择【3 1 。 大连理工大学刘晓冰、黄学文等人以人工智能知识为基础，提出一种动态联盟伙伴 企业选择决策方法【3 2 。 浙江大学钱碧波等提出了敏捷虚拟企业伙伴选择的三阶段结构化进程和伙伴选择的 评价参考体系，给出了多目标决策数学模型，并基于a h p 法对权重因子的取值进行确 定，提出了采用一种基于基准对比法对关键因素的决策值进行量化计算的方法 3 3 】。 东南大学陆金伟等人提出综合应用层次分析法和数据包络分析法选择虚拟企业伙伴 的框架：应用层次分析法处理伙伴选择过程中所遇到的定性因素的相对重要性评价问 题，应用数据包络分析法处理含定性和定量因素的各种伙伴组合方案的排序问题 3 4 。 中科院沈阳自动化所王光军、王天然、于海斌等人将模糊决策和多目标协商博弈方 法结合起来，实现了虚拟企业的盟员选择问题 3 5 。 1 4 课题研究意义与任务 1 4 1 研究意义 模具企业作为典型的订单式企业，其联盟方式有自己的特点，如时效性强，易动态 变动，经验要求高，协作成员多等。但当前对于订单型行业的敏捷制造研究相对较薄 弱，大部分的敏捷制造研究是对库存型和流程型制造业开展的，大多针对大型企业联合 9 基于层次分析决策的模具企业外协系统研究 进行复杂机电产品开发，研究已经比较成熟，有很多成形的相关理论模型系统。而且， 由于中小型模具企业的投资力度等受限，这方面的应用实施也较少。 因此，本课题针对某模具中小型企业的生产模式和技术现状，根据动态联盟的理念 和a h p 决策思想，给出了模具企业初步实现动态联盟时选择合作伙伴的一种解决方 案：分布式的基于层次决策分析的模具企业外协系统。盟主企业利用系统在网上发布项 目外协信息；各协作单位可以通过网络以填写投标书的形式输入报价、工期等c c a ( c o s t c a p a b i l i t y a v a i l a b l e ) 数据信息：评分专家根据项目情况对投标单位进行评分；项 目负责人根据数据采用a i - i p 模型进行伙伴选择决策，最终确定动态联盟的合作伙伴来 共同开发产品。这就有效避免个人决策的失真，使伙伴选择更加公平、公正、合理。 系统可以连接该模具企业原有的企业信息化系统、注塑模专家系统、p d m 等系 统，整合了模具设计、制造及商务资源。另外，该系统还具有网络扩展性，通过系统的 实施使本行业大量的中小企业加盟，形成网络化制造r k e d 一f a c n 血1 9 ) 环境，能 够迅速、灵活地组织和调动各种分布的、异构的制造资源，实现资源共享和优化配置。 课题的实施便于模具企业快速组建动态联盟，有利于企业进行资源优化配置，缩短 产品开发周期( t i m e ) 、提高产品质量( q u a l i t y ) 、降低产品成本( c o s t ) ，从而提高了模 具中小型企业的市场响应能力、增强了企业的核心竞争力。 综上所述：对如何将动态联盟组建过程的理论应用于实践，本文做了有意义的探 讨：并通过基于网络的模具企业动态联盟合作伙伴选择系统的实现，为动态联盟企业的 构建与管理等提供了借鉴。 1 4 2 主要研究任务 本文的研究目标定位在依据资源理论的动态联盟哲理，针对模具企业的外协流程， 提出一种基于a h p 的网络化合作伙伴选择方案模型和软件编程模型。系统要在企业门 户网站的基础上，整合原有的p d m 等系统，为企业提供进行外协合作的服务。 针对上述具体的研究目标，本文的研究内容将主要包括以下几个方面： t 分析模具企业外协的现状与需求，针对模具制造过程的特点，确定模具企业外协 系统的具体研究内容及可行性方案。 + 模具企业模具设计制造、外协等业务流程的建模； + 企业制造资源的建模与分类； + 建立模具企业外协合作伙伴评标指标体系和基于网络的a h p 决策模型； + 应用基于项目的“用户一权限一角色”理论模型实现系统的权限控制； l o 大连理工大学硕士学位论文 + 研究面向制造过程的图档管理技术，实现对图档对象的管理； + 研究基于w e b 的a h p 决策系统的体系结构、功能模块划分和描述； + 进行数据库的信息建模，从而实现系统数据库的逻辑和物理设计： + 运用j s p 等技术进行模具企业外协系统的设计实现； 1 5 论文的主要工作 本文主要阐述了模具中小型企业如何结合a h p 决策选择合作伙伴以组建动态联盟 问题，共分6 章介绍上述主要内容： 第一章，概要的介绍模具企业的生产特点、行业现状，综述动态联盟的生存周期及 盟员评价等相关理论。然后罗列了课题涉及的敏捷制造、动态联盟等相关学术领域的国 内外研究现状，进而提出论文的研究意义，指出研究任务和内容安排。 第二章，首先介绍了模具企业生产和外协流程，指出实施动态联盟的必要性。同 时，指出实施动态联盟的难点和误区。最后，结合某模具企业技术和设备现状，对外协 系统的需求进行了分析，从而为系统的开发奠定基础。 第三章，简要介绍了a h p 算法及采用其进行决策的具体计算步骤。根据模具企业 外协时伙伴选择的具体要求，确定了报价、工期等相应评价准则，详细介绍了a h p 决 策模型的建模过程，并给出了企业应用a h p 算法进行决策的实例。 第四章，首先介绍了开发外协系统的所选择的技术和开发环境的配置。然后介绍了 系统的设计原则、逻辑与层次结构、企业的外协业务流程以及系统数据库的设计等过 程。同时按照系统划分的模块顺序，分别介绍了系统各模块的详细设计与实现过程，对 重点模块的设计则进行了更细致的叙述。最后，简要介绍了系统的安全性问题及对策。 第五章，以系统在某模具企业中的实际应用为例，介绍了系统的各个功能模块的使 用情况，给出了程序的运行界面并进行了简要说明。从而验证全文的理论研究成果。 第六章，全文研究工作总结，并分析了系统开发过程中的一些问题，以及系统进一 步完善所需要作的工作。 基于层次分析决策的模具企业外协系统研究 2 1 模具企业生产流程 模具企业生产流程大体分为；设计及审核、采购、制造、装配、试模修模等过程。 生产流程简化模型如图2 - 1 所示 3 6 】。客户与企业负责人商讨模具的制做套数及每模的 出件数，并且提出必要的技术要求。项目主管和技术主管根据要求商定模具的设计方 案，预算成本和生产周期，审定后报于客户。签约的主要内容一般为价格、交货期、模 具材判及特别技术要求等。付款方式已基本形成定式，签约后即付价款的4 0 作为定 金试模后再付3 0 ，交付使用后付清剩余的3 0 。在预计报价和生产周期时，主要结 构方案已基本确定，很快可拿出初步设计方案，制定标准模架型号和所需各类生产用材 料、规格、尺寸等资料。签约后，即把标准模架型号和各类需外购材料或外协件的规格 尺寸资料通知业务合作伙伴，并将车间可马上安排下料和粗加工的材料规格尺寸资料下 达到车间，根据车间生产情况设计工作以保证车间连续生产，相应组织协调设计工作。 车间生产严格按图纸加工，不同技术水平的技工安排相应的零件图加工，通常每套模具 的质量和进度由1 名技师负责；车间主管负责生产调度、组织协调工作，对总体质量和 进度负责。产品加工完成后，就装配成模具，再经过试模、修模等工序后就可以交付客 户验收。当模具验收合格后，整个模具制造生产周期就结束t 3 7 】，企业则转入下一订 单的生产组织活动。 图2 - 1 现代模具制造过程 f i g 2 - 1t h e p r o c e s so f m o d e r n m o u l dm a n u f a c t u r e 大连理工大学硕士学位论文 2 2 模具企业外协形式及特点 模具企业生产过程中需要设计开发及制造两大类资源： 设计和开发资源是指产品的实体建模、模具的结构设计、加工工艺设计，包括注塑 过程的计算机模拟、加工和过程仿真等； 制造资源是企业完成产品整个生命周期所有生产活动的物理元素的总称，主要指普 通加工机床、数控铣床、多轴加工中心和电火花床等加工设备。 相应的，外协也分为外协设计、外协采购、外协制造等： 外协设计指模具企业把模具的设计任务外包给其它单位。比如说，企业接到成套产 品的模具订单时，就可以把部分零件的模具设计任务下放给其它单位，而集中力量设计 产品的主要零件的模具。 外协采购在模具企业中比较普遍，指企业采购原材料( 如模板钢材) 、模具标准件 ( 如模架、顶杆) 等。目前有很多的模具标准件生产厂家可供选择。 外协制造是指模具企业设计好模具零件后，委托其它单位加工制造零件。这是本课 题讨论的主要外协形式。企业生产时根据自身的资源优势，把模具零件分成外购部件、 外协部件和自制部件。外协部件的加工就要选择合作单位，签订加工合同，提供加工图 纸、原材料，由对方在指定的工期内完成。 外协的关键问题就是如何确定合适的合作伙伴，以低风险、高质量的完成协作任 务。这就是本课题要解决的内容。 模具企业研制过程中采取企业间专业协作的方式( 如图2 2 所示) ，根据市场需求 的不同确定相应合作伙伴，可以充分利