（机械制造及其自动化专业论文）基于asp平台的五金制造资源与工艺配置研究及系统实现.pdf

浙江工业大学硕士学位论文 基于a s p 平台的五金制造资源与工艺配置研究及系统实现 摘要 针对浙江众多中小五金制造企业自身制造资源缺乏、信息化程 度低的特点，传统的制造资源和工艺配置方法效率低的问题，本文 引入a s p 平台下的制造软件电信运营商新产业链模式，阐述其关 键技术及其技术路线，重点研究了五金制造资源与工艺配置关键技 术：1 ) 引入基于实例推理的工艺配置设计概念与技术，以阀门零件 的工艺设计为例，研究了适合于五金产品工艺配置设计的实例推理 方法，包括阀门零件实例表达、基于实例分类的阀门零件实例匹配、 基于主辅加工特征的阀门零件实例相似度算法、先实例后规则推理 的阀门零件工艺修正。最后，应用x m l 技术和规范进行制造工艺的 通用表达和企业间的工艺知识共享。2 ) 应用粗糙集理论进行外协制 造资源优化配置，研究了适合于中小五金企业的外协制造资源配置 服务模型和制造资源评价模型、基于本体的五金制造资源表示和基 于本体加权语义树相似度算法的制造资源检索，五金制造资源评价 因子集合，评价体系和评价过程，并以阀门企业中阀体外加工的外 协制造资源选择为例进行实例分析。 最后，开发了a s p 平台下的制造资源与工艺配置系统，并将其 应用于浙江中小五金企业进行制造资源和工艺配置。通过系统的实 际应用，充分验证了本文进行的研究工作。 关键词a s p ，网络化制造，粗糙集，资源优化配置，实例推理，工 艺生成 浙江工业大学硕士学位论文 r e s e a r c ha n ds y s t e md e v e l o p m e n to n h a r d w a r em a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ea n d t e c h n o l o g yc o n f i g u r a t i o nb a s e do na s p p l a t f o r m a b s t r a c t c o n s i d e rt ot h ef a c ts m a l lh a r d w a r em a n u f a c t u r e r sa r el a c ko f m a n u f a c t u r er e s o u r c ea n da r ew i t hl o w i n f o r m a t i o nd e g r e e ，a n d t r a d i t i o n a lm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ea n dt e c h n o l o g yc o n f i g u r a t i o nm e t h o d i si n e f f e c t i v e t h em a n u f a t u r e s o f t w a r e t e l e c o mi n d u s t r yc h a i nm o d e l u n d e ra s pp l a t f o r mi si n t r o d u c e df i r s t l y , a n dt h ek e yt e c h n o l o g i e sa n d t e c h n i c a lp a t h so nt h en e wm o d e la r ed e s c r i b e dt h e n a f t e rt h a t ，t h ek e y t e c h n i q u e h a r d w a r e m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c ea n d t e c h n o l o g y c o n f i g u r a t i o na r ef o c u s l yr e s e a r c h e d 1 ) t h ec o n c e p t i o na n dt e c h n i q u eo f c a s e b a s e dt e c h n o l o g yr e a s o n i n gi s i n t r o d u c e d ，a f t e rt h a t ，b yt h e e x a m p l eo fv a l v ep a n st e c h n o l o g yd e s i g n ，ah a r d w a r ep r o d u c ts u i t a b l e c a s e b a s e dt e c h n o l o g yr e a s o n i n gm e t h o di sr e s e a r c h e d r e s e a r c hi n c l u d e ： v a l v ep a r ti n s t a n c ep r e s e n t ，v a l v ep a r ti n s t a n c em a t c hb a s e do ni n s t a n c e c l a s s i f y , v a l v ep a r ti n s t a n c es i m i l a r i t yc o m p u t eb a s e do nm a i n s u b 浙江工业大学硕士学位论文 p r o c e s s i n gf e a t u r e s ，v a l v ep a r tt e c h n o l o g yr e c t i f yb a s e do f fc a s e r u l e r e a s o n i n g f i n a l l y ，x m lt e c h n i q u e i s a p p l i e dt op r e s e n th a r d w a r e m a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g y f o rt e c h n o l o g yr e s o u r c es h a r eu n d e ra s p n e t w o r k e d 。m a n u f a t u r i n gp l a t f o r m 2 ) ar o u g h s e tt h e o r yb a s e d o u t s o u r c i n gm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c eo p t i m i z ec o n f i g u r a t i o nm e t h o di s r e s e a r c h e d ，i n c l u d e ：o u t s o u r c i n gm a n u f a c t u r i n gc o n f i g u r a t i o ns e r v i c e m o d e la n dd e c i s i o nm o d e l ，o n t o l o g yb a s e dh a r d w a r em a n u f a c t u r i n g r e s o u r c ep r e s e n ta n dm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c er e t r i e v a lb yo n t o l o g yb a s e d w e i g h t e ds e m a t i ct r e es i m i l a r i t ya l g o r i t h m ，h a r d w a r em a n u f a c t u r i n g r e s o u r c ej u d g ef a c t o r s ，d e c i s i o ns y s t e ma r c h i t e c t u r ea n dd e c i s i o nm e t h o d p r o c e s s f i n a l l y , b yt h ee x a m p l eo fo u t s o u r c i n gm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e c h o o s ef o rv o l v e o u t s o u r c i n gm a n u f a c t u r i n g i nc e r t a i nv a l v e m a n u f a c t u r e r , t h em e t h o dp r e s e n t e dh a sb e e np r o v e d f i n a l l y , am a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ea n dt e c h n o l o g yc o n f i g u r a t i o n s y s t e mu n d e ra s pp l a t f o r mh a sb e e nd e v e l o p e d ，a n da p p l i e di nz h e j i a n g p r o v i e n c e ss m a l lh a r d w a r em a n u f a c t u r e r v i at h es y s t e m sw o r ka n d a p p l i c a t i o n ，t h ei d e a sp r e s e n t e di n t h i sp a p e rh a v eb e e nt h o r o u g h l y p r o v e d k e y w o r d s ：a s p , n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ，r o u g hs e t ，r e s o u r c e o p t i m i z e dc o n f i g u r a t i o n ，c a s e b a s e dr e a s o n i n g ，t e c h n o l o g yg e n e r a t e d 浙江工业大学硕士学位论文 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其 他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其 它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者签名： 崧锈 、 日期：刀衫年厂月；日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“4 ) 作者签名： 导师签名： 袭；焱 日期：少谚年歹月孑口日 日期：矽略年，月歹d 日 浙江工业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 选题背景、研究目的及意义 1 1 1 选题背景 在经济全球化和制造网络化的大环境下，2 1 世纪的制造企业要在全球经济 化的浪潮中得以生存和发展，必须摒弃传统的“大而全、小而全”的生产模式， 发展其核心竞争力i l l 。并且制造企业开始更多的寻求企业之间的合作，采用网 络化制造和协同电子商务技术，跨越地域限制，联合独立企业的专业优势，通 过各企业核心竞争力的互补来形成一个比其它竞争对手更强的动态联盟。由此， 制造企业开始不仅仅只重视企业内部资源的竞争管理，更逐渐的开始重视企业 外部资源的竞争。如何迅速组织和协调全国乃至全球范围的制造资源进行产品 的快速开发、敏捷制造、并降低开发成本则成为了企业十分关心和亟待研究的 一个重要课题。 浙江省拥有众多的五金制造企业，其中中小五金企业占绝大多数。并且浙 江省拥有多个块状经济区域，区域内的企业大都处于同一产业链，随着经济的 发展和生产规模的扩大，为了能够快速响应市场和共享资源，这些企业急需能 够整合区域内各种制造资源的网络化制造系统。然而，传统制造模式下资源配 置的动态性和柔性都较差，而网络化制造环境下，可在全省乃至全国范围内配 置资源，大大提高了资源的共享与集成，有效整合了各方资源。而区域内的企 业多为资金、技术和人才缺乏的中小企业，如果采用传统的企业自建方式来实 施网络化制造系统，既无法承受高额的建设费用，又没有足够的技术力量和专 业人员来维护和管理各自的系统。因此，建立一个适合浙江中小企业网络化制 造的网络化制造平台成为了浙江制造业加速发展的一个重要因素。 自2 0 0 6 年起，浙江网通作为中小制造业信息化门户引入a s p 信息化系统1 2 j ， 通过将电信运营商纳入a s p 价值链，在原有基础电信服务基础上，通过制造资 源整合，发展a s p 增值服务，为运营商跨入制造业信息化服务商行列提供示范。 浙江工业大学硕士学位论文 在国内率先在该平台上提供a s p 应用服务，现已在省内2 0 多家中小制造企业进 行了试点推广，a s p 平台上提供的s c m 【3 】( 供应链管理系统) 在浙江慈溪伟达塑 料制品有限公司、宁波三一网络科技发展有限公司投入了使用，初步实现了浙 江省五金制造业信息化应用服务，取得了一定的市场效应。这项由浙江率先在 国内首创的a s p 制造软件电信新产业链信息化系统的初步实施，就得到国家 发改委、天津市、武汉市的高度重视，并先后列入其重点发展计划。 基于a s p 平台的制造软件电信新产业链应用服务模式，可大大降低使用 网络化制造系统所需的技术和资金门槛，广大中小企业只需支付低廉的费用， 就可以获得丰富的外部软件支撑平台和外部技术力量支持。该模式尤其适合浙 江省区域经济的特点，可在省内多个区域经济中得到推广应用。该项目的建设 可以充分利用公共的i n t e r n e t 通信条件，迅速地在i n t e r n e t 上建立起具有竞 争力的企业信息管理环境，将企业供应链管理s c m 等系统架构在个性化的企业 门户的虚拟网站上，以获得快速响应客户需求变化的能力，建立起自己的核心 竞争优势，并突破空间地域的限制，实现企业间的协同和各种社会资源的共享 和集成、高质量、低成本的为市场提供产品和服务，从而加速浙江省中小型制 造业的信息化进程，提高企业的经济效益，符合国家以信息化带动工业化的战 略。对推动浙江省a s p 产业的良性发展起到重要的示范作用。有巨大的推广潜 力和经济社会效益。 浙江省五金制造企业中，阀门企业的数量较多，历史也较长，并且不少阀 门企业已经在使用a s p 平台，拥有充足的历史制造数据。阀门是一种传统五金 产品，制造技术发展成熟，生产过程涉及范围广，生产环节较为复杂。对于制 造资源与工艺配置的需求最为强烈。因此，本文从实际应用及研究对象资料数 据的充足性考虑，以阀门作为五金产品的典型研究对象。 1 1 2 研究目的及意义 浙江存在众多的五金制造中小企业，无法承受高成本的大型专用信息化管 理软件，从而导致其信息化程度普遍低下，无法进行高效管理。并且仅有的一 些初步实现信息化的企业也存在信息孤立的问题，无法和其它企业进行高效的 沟通，无法形成企业制造联盟。 在缺乏信息化管理的情况下，浙江中小五金企业还存在自身制造资源和工 2 浙江工业大学硕士学位论文 艺资源不足，往往采用传统的人工方式进行五金零件的工艺设计以及采用人工 寻找联络外协制造资源的方式进行五金零件的外协加工，导致其零件的工艺设 计和生产效率低下，无法高效的利用区域经济中的外部制造和工艺资源从而提 高自身的设计和生产能力。 本文针对上述中小五金制造业的特点和信息化需求，引入制造软件电信 运营商新产业链模式，并在此基础上研究了其中的关键技术：基于粗糙集理论 的外协制造资源优化配置和基于实例推理的工艺配置技术。通过模式的推广和 关键技术的研究和应用，推动中小五金制造企业信息化建设，从而帮助其采用 更先进的方式合理高效的利用和整合区域经济中的外部工艺知识和制造资源， 最终加快产品的设计开发和生产。 1 2 相关概念及国内外研究现状 1 2 1a s p 的概念及其国内外研究发展现状 a s p ( 应用服务提供商a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r ) 是指通过在互联网络上 配置、租赁和管理商务应用服务解决方案，为商业和个人客户提供应用系统服 务的公司。公共服务平台的运营商通过在互联网络上配置、租赁和管理应用服 务解决方案，通过a s p 方式向平台用户提供平台服务，具有以下优势： ( 1 ) 资源优势：公共服务平台能集成信息资源、整合各类社会资源，具有资 源优势：( 2 ) 效率优势：公共服务平台能提供专业化的技术服务，企业不需要 建立复杂的技术支持环境，具有效率优势；( 3 ) 成本优势：公共服务平台采用 一对多的服务，承担了企业本应购买的各种软、硬件基础设施，具有成本优势。 鉴于a s p 模式的优越性，国内外学者针对a s p 模式进行了研究，提出了一 些有价值和有创新性的观点，以及可操作性较强的实施方案。例如：f o r dd a v i d 1 4 】认为制造企业出于竞争生存的需要，要求低投资高回报，而采用a s p 的商务 模式将减少发布e r p 等应用服务的成本，吸引更多中小企业应用这些信息技术； c r a r n e rs e 5 j 认为应用主机托管可以避免在硬件、软件以及管理职员等方面的大量 资金与人员投入；b e n n e tc ，t i m b r e l lg t t 6 】等人调查了a s p 成功的可能性，建 议a s p 主要通过i n t e r n e t 出租软件包，并指出虽然a s p 一般而言面向中小型企 业，大企业也在采用a s p 引入新的e r p 模块；高阳【7 l 提出基于a s p 模式的企 浙江工业大学硕士学位论文 业信息化解决方案；孙延明【8 】提出基于a s p 模式的中小机电企业信息化改造系 统；刘志坚【9 1 等针对我国模具制造业的特点，建立了模具企业动态联盟结构模 型等。 市场方面，a s p 在国外已经从网络泡沫中脱颖而出，发展势头呈现出非常强 劲的势头。从图1 1 中i d c 在美国的市场调查中得出的数据表明，a s p 服务的需 求( 买方) 市场已经呈现大中小企业均持非常积极的态度1 0 】。从1 9 9 7 年起，美 国的s e r v i c e n e t 、w o r l dt e c h n o l o g ys e r v i c e 、b r i g h ts t a r 、o r a c l e 并1 i b m 等公司开 展a s p 业务，当年的服务费用收入就超过t 4 0 0 万美元。大量的a s p 公司出现， 从1 9 9 9 年起仅一年时间，全球a s p 公司就超过了6 0 0 家。据一些世界著名的咨询 公司( 女1 y a n k e eg r o u p , i d c ，d a t a q u e s t ) 预测，从2 0 0 0 年n 2 0 0 3 年，a s p 全球的 市场将会从3 0 亿美元增力n n 2 0 0 亿美元。 露露琴覆瑟瑟曩焉繇习t 枞 太隅嗍豳圈啊豳翻豳豳豳豳豳* “ ，譬 。一p ( 1 0 0 , - 每喃_ ”* 小和嘲函i 函函i 盗誓- 。溉 匠：| _ _ 二二i ：鎏塑暇 a 婚1 0 撕珊嘲6 麟麟 图1 一l 美国a s p 应用市场调查 然而就国内而言，目前采用a s p 的企业还很少，现阶段国内a s p 发展的主要 问题有【1 1 1 ：( 1 ) 现有网络基础设施不足以支持a s p 运行。( 2 ) 市场定位不清晰，缺 乏稳定的用户群。( 3 ) 商业模式偏离a s p 精髓，不能充分体现a s p 的优势。主要 表现在：商业模式产生各种变形，扰乱了a s p 定义。不能提供丰富的应用 服务。目前国内企业a s p 应用主要集中在网上分销和企业资源计划，而电子商 务、客户关系管理、供应链管理、在线培训和财务管理等a s p 模式的软件商非 常少。技术力量和服务质量不佳。国内的a s p 缺乏全面的技术准备，缺少清 晰的收费标准和服务方式标准，无法令用户放心和满意。 1 2 2 基于实例推理的工艺设计及研究现状和存在问题 基于实例推理( c a s e b a s e dr e a s o n i n g ，c b r ) 1 2 是目前研究较多的智能问题 一 喇薹 浙江工业大学硕士学位论文 解决方法之一，它是在近十几年来人工智f l 皂( a r t i t i c i a li n t e l l i g e n c e ，a i ) 0 3 1 中发展 起来的区别于基于规则推i t ( r u l e b a s e dr e a s o n i n g ，m 3 r ) 和基于模型推理( m o d e b a s e dr e a s o n i n g ，m b r ) 的- - 种推理方式( 1 4 】。它是通过访问知识库中过去同类问 题的求解，从而获得当前问题解决的一种推理模式【l 。 c b r 的基本思想是将以前成功的实例的求解条件、方法和结果以实例的形 式存储起来，在求解新的问题时从中找出最接近当前问题的实例，并对其进行 调整以满足新的要求。由于每得到一个新的结果都可以存入实例库，从而扩大 了知识，具有一定的自学习能力。一个c b r 方法的完整推理过程是由实例检 索( r e t r i e v a l ) 、实例重用( r e u s e ) 、实例修改( r e v i s i o n ) 、实例保存( r e t a j 肌e n t ) 组成【1 6 1 。 表卜1 基于实例推理的工艺设计国内外研究现状 研究人员 研究内容 国外 英国的c o s t a s 开发了一个制造规划系统t o l t e c 系统。该系统将基于实例推理和 t s a t s o u s li s 等人1 1 7 1 基于专家知识推理技术进行结合，并指导设计者进行圆柱零件的 工艺规划、设计检查、材料选择。 7 美国密苏里大学罗拉在s u n 工作站开发了一个基于实例推理的轴类零件的c a p p 系统， 分校的y a n g ，h a o 和 该系统采用特征来表示实例，并给出了一个相似实例的检索方法。 l u 。w e nf 等人【1 8 1 s y c a r a 。k 领导的小组开发了一个基于实例推理的机械设计系统c a d e t ，该系统记录过去 【1 9 】 成功的设计实例帮助设计者尽量避免设计错误。c a d e t 系统把机 器设备所要求的功能抽象成一系列的符号，系统根据这些功能描 述检索过去的设计，并提供给设计者。 国内 浙江大学c a i ) c a m 国 介绍了基于实例推理的综合运用规则推理和约束满足方法来完成 家重点实验室的应济、产品的变形设计活动。 江力、何志均等人【2 0 1 西北工业大学现代设结合基于实例的推理技术，提出一种基于实例的航空产品设计知 计与集成制造技术教识重用方法，构造实例的表示模型，为基于实例的设计奠定基础， 育部重点实验室的蔡 采用基于相似变的检索算法，最终获得符合设计制造要序的设计 浙江工业大学硕士学位论文 文沁、彭培林、姜寿山 结果。基于实例的设计知识重用方法，可以直接借鉴己研制机型 【2 1 1 典型结构件的设计知识，有助于提高产品设计效率，并为后续的 设计知识表示与重用技术的研究奠定基础。 贵州工业大学机械工 提出了基于塑件成形功能特征的事例表示方法以及基于最近邻法 程与自动化学院的尹 的检索机制，实现了注塑模模具的计算机辅助方案设计。 健，孙强等人【2 2 1 西北工业大学现代设 将基于实例的设计思想用于航空发动机典型零件的夹具设计中， 计与集成制造技术教 通过对设计实例的描述、组织和调整等关键技术进行研究，开发 育部重点实验室的侯 俊杰、莫蓉等人2 3 】 了基于实例的夹具c a d 系统。 武汉理工大学智能制将基于实例的推理技术引入平面二次包络环面蜗轮副的设计，研 造与控制研究所的陈究并建立了基于实例的平面二次包络环面蜗轮副设计模型，通过 满意、胡首等1 2 4 1该系统的研究与开发，可以实现对蜗轮滚刀的复用，可以大大缩 短蜗轮副的设计周期，降低成本，具有实际意义。 华中理工大学黄进、江提出了一种基于神经网络的工艺实例检索模型，该方法利用神经 平宇2 5 】网络实现了实例动态分类和索引，采用0 和1 表示实例某种属性 的有或无。 浙江大学谭建荣、刑建提出了基于加工特征和进刀方向的相似性判定准则以及三级检索 国等人1 2 6 j策略，并开发了一个轴类的基于实例推理的c a p p 系统，该系统将 派生式c a p p 和基于实例推理的c a p p 系统的功能结合在一起。 大连铁道学院机械系针对基于实例推理的c a p p 系统中的工艺实例提取，提出了一种基 的杨志刚，马自勤等人于零件特性表和关键机床的工艺实例检索提取方法，阐述了应用 1 2 7 1 该方法进行工艺实例检索的原理和过程，定义和构造了零件特性 表，介绍了基于零件特性表进行工艺实例快速检索，以及基于关 键机床启发信息进行工艺实例详细检索的方法。 华中科技大学模具技将c b r 技术应用在开发覆盖件冲压c a p p 系统中，提出了建立覆盖 术国家重点实验室的件冲压工艺特征模型和覆盖件分类索引树的方法，实现了覆盖件 刘胜亲、王义林等人i 蠲冲压工艺设计。 西北工业大学机电学运用实例推理方法开发饭金工艺辅助设计系统，采用面向对象技 院的王俊彪、盛威等人术表达飞机饭金工艺实例，采用模糊极似算法进行实例相似性匹 6 浙江工业大学硕士学位论文 i 2 9 1i 配，提出了一种基于实例的飞机饭金工艺设计系统构建方法。 如表1 1 所示，国内外对于基于实例推理的工艺设计技术的研究已然十分活 跃和成熟，然而根据上述罗列的文献中可以看出，将实例推理技术应用于机械 产品的工艺设计中，其应用水平仍然处于初级阶段，体现在：1 ) 大多数文献仅 仅提出了某种基于实例推理的设计方法，并未详细的描述和证明其使用性。2 ) 目前基于实例推理的系统仍然不多，使用基于实例推理技术的系统进行设计的 用户就更少了。3 ) 实例推理技术的系统的通用性不足，例如对于基于实例推理 技术的飞机钣金零件工艺设计系统【3 们，并不能应用到其它产品的设计开发中去， 而应用实例推理进行设计的领域目前仍然集中在几个少数的热门领域，因此无 法做到技术的普及。鉴于上述原因，对于中小五金企业，不仅没有资金实力来 应用实例推理技术的系统进行产品设计，更因为系统的领域正对性，目前没有 正对五金产品工艺设计的系统在研究和应用，导致大多数五金企业仍然采用传 统的方法进行五金产品的工艺设计。 1 2 3 制造资源优化配置的国内外研究现状 网络化制造下的资源优化配置是通过计算机网络，将分布在不同地点的人 力、装备和软件资源有效的组织起来，进行集中管理和调配，形成区域制造资 源统一环境，使区域范围内制造资源能被快速、准确的配置到需要的企业，进 而实现异地制造资源的共享和优化利用。资源优化配置中心是开放式制造资源 模式的一种实现。 资源优化配置用于实现以下目标：降低企业成本，减少重复投资造成的浪 费；提高区域内资源的利用率：提高创新力，提高生产效率；建立信息技术支 持的市场环境，提高整个区域的竞争力。 在传统的产品生产模式下，企业在接到产品的销售订单后，根据产品b o l d 表将产品分解为零部件，考虑交货日期、生产成本及质量要求将生产任务分配 给企业内的制造部门。只有当本企业没有能力生产的零部件以及一些标准件、 装配件才寻找其他企业进行协作生产。传统生产模式下的协作企业的选择具有 一定的局限性： 1 、在进行协作企业选择时，只对本企业没有能力进行加工的零部件或者互 换性较强的装配件进行协作生产，较少由于零件生产成本的因素而进行协作企 7 浙江工业大学硕士学位论文 业的选择。 2 、由于没有一个很好的区域企业协作机制以及交流机制，企业在讲行协作 企业选择时可选择面较窄，不能找到最合适的协作企业。 网络化制造资源优化配置技术及系统为区域内各个制造企业提供了一个制 造资源优化配置的平台，给企业进行协作企业选择提供了一种全新的模式。在 该模式下，企业可以面对整个区域内可利用的各种制造资源进行协作企业的选 择，并可以根据产品订单的交货期限、生产成本以及质量要求等因素进行全面 的考虑，选取最适合的协作企业。 企业网络化制造生产模式下进行产品生产时，对企业外的制造资源利用有 三种主要方式f 3 l 】【3 2 1 ： 1 、完全负责产品的实际加工。企业将产品分解成零部件，选择不同的制造单元 制造产品的各个零部件，最后进行组装和包装。 2 、只负责产品部分零件的生产。企业对自身无法生产或者生产成本太高的零件， 选择外部制造资源进行生产。 3 、只负责产品零件部分工艺任务的生产。企业对制定的零件加工路线中部分自 身无法完成的工艺段交由外部制造资源进行生产。 从这三种情况来看，无论是全部产品的外协生产还是部分零件或者部分工 艺段的外协生产，都可以看作根据一定的约束条件下进行区域内制造资源的优 化配置问题。 制造伙伴选择是典型的多目标决策( m u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o nm a k i n g ， m o d m ) 问题，国内外学者们对此进行了大量的研究，根据所采用的方法可以将现 有研究分为： 1 、遗传算法 冯蔚东等人【3 3 1 提出了一个基于遗传算法( g e n e t i ca l g o r i t h m ，g a ) 的动态联 盟伙伴选择优化模型和算法，该算法考虑了成本、时间、风险等三方面因素， 采用二进制编码方式，代码串l 的长度取决于所考察的侯选企业的个数。曹洪 医等人【3 4 】考虑时间、费用和风险三个因素，建立伙伴选择的多目标非线性规划 模型，采用自然编码方式，利用带自适应移动线技术的遗传算法进行求解。 w h i p 等人p 5 】利用遗传算法进行伙伴挑选，得到初始种群，在算法的第二阶段 通过模糊决策规则利用项目调度计算各个相应的指标，对挑选出来的染色体中 8 浙江工业大学硕士学位论文 的某些位进行基因改良，产生新的下一代种群，该算法可称为嵌入模糊决策调 度的遗传算法。 2 、分支定界算法 w h i p 等人【3 6 1 应用0 - i 整数规划描述虚拟企业伙伴选择多目标决策模型， 通过消除无效候选企业缩小求解空间，采用嵌入项目调度的分支定界算法 ( b r a n c ha n db o u n da l g o r i t h m ，b b a ) 实现虚拟企业伙伴选择。 3 、人工神经网络 徐晓燕【3 7 1 采用三层b p 人工神经网络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ，a n n ) 模型进行制造型企业供应链合作伙伴选择：网络的输入节点数为1 5 ，表示1 5 个经量化的评价指标：隐层节点为3 2 ；输出节点数为1 ，表示供应链合作伙伴 的评价，评价值为 o ，1 区间中的值，评价值越大表示该合作伙伴越好。 4 、数据包络分析 t a l l u r i 等人【3 8 】提出了一种设计有效动态联盟的两阶段定量框架，在该框 架中，第1 阶段利用数据包络分析( d a t ae n v e l o p m e n ta n a l y s i s ，d e a ) 辩识出 所谓的“有效 业务过程，第2 阶段在第1 阶段的基础上利用o 一1 整数目标规 划进行优化，选择出有关伙伴组成动态联盟。 5 、层次分析法及模糊层次分析法 戴勇【3 9 1 通过三阶段选择确定物流联盟伙伴：首先根据层次分析法( a n a l y t i ch i e r a r c h i c a lp r o c e s s ，a h p ) 进行定性指标层次分析，确定候选企业的综 合素质：然后将评价结果作为d e a 分析的输出项，结合定量指标得出d e a 有效性 企业；最后通过0 一l 规划模型得出组建联盟的伙伴。l m i k h a i l o v 4 0 】通过修正评 价指标两两间的比较标度，采用模糊层次分析( f u z z ya n a l y t i ch i e r a r c h i c a l p r o c e s s ，f a h p ) 理论计算指标的权重向量，根据目标函数的排序结果获得最优 选择方案。 1 3 中小五金企业资源优化配置需求分析 本文对浙江永康地区的近5 0 家中小五金企业进行了调研，通过对调研结果 的分析表明：8 1 3 的企业对区域网络化资源优化配置有需求。对资源优化配置 中心发布的资源供、需求信息的需求企业占8 8 4 ，其中资源供应的需求为 9 浙江工业大学硕士学位论文 图卜2 企业生产过程中对制造资源的供求关系 7 0 1 ，资源求购的需求为6 9 1 ，合作的需求为5 0 6 。资源类型的需求方面， 装备资源的需求为6 1 6 ，产品资源的需求为6 7 3 ，软件资源的需求为2 6 4 。 对企业间合作网络化方式的需求方面，对产品研发过程中科研的协作的需求比 例为6 6 2 ，对产品联合或协作制造的需求比例为2 2 3 ，对产品联合或协作 设计的需求比例为5 7 3 ，而目前企业利用网络化制造平台进行合作所占的平 均百分比仅为4 0 9 。 对区域内企业的调研分析表明，区域企业对网络化装备资源配置模式和技 1 0 浙江工业大学硕士学位论文 术有较大的需求，对相对大型企业而言，高档昂贵装备在空闲时又资源共享的 需求，而对于中小型企业而言，由于自身资金规模的限制，无力购买高档设备， 导致自身制造能力的不足，对外部高档设备有租用和委外的需求。 图1 2 为进过调查总结得出的企业在生产过程中对制造资源的供求关系。 1 4 课题来源及主要研究内容 1 4 1 课题来源 本论文得到浙江省重点科技攻关项目“基于i b o s a s p 区域网络制造的s c m 应用关键技术与产业化”( 编号：2 0 0 7 c 2 1 0 1 3 ) 的资助，课题的研究及取得 的成果为本论文的完成打下了坚实的基础。 1 4 2 主要研究内容及组织结构 总体内容分为六个章节，具体论文内容安排如下： 第一章首先介绍了课题的研究背景、研究目的和意义、相关知识点的概念 及研究现状，最后说明了本文课题的来源及本论文的组织结构。 第二章阐述了基于a s p 平台的五金网络化制造及其关键技术，包括基于 a s p 平台的制造软件电信新产业链应用服务模式、该模式下的主要研究内容、 本文着重研究的两个资源配置关键技术和他们之间的关系。 第三章引入基于实例的工艺推理概念与技术，以阀门零件的工艺设计为例， 研究了适合五金产品工艺设计的实例推理方法，包括阀门的工艺实例表达、基 于实例分类的阀门零件实例匹配、基于主辅加工特征的阀门零件的相似度计算、 先实例后规则推理的阀门制造工艺修正。最后，应用x m l 技术和规范进行制 造工艺的通用表达和企业间的工艺知识共享。 第四章应用粗糙集理论进行外协制造资源的优化配置，研究了适合于中小 五金企业的外协制造资源配置服务模型和外协制造资源评价模型、基于本体的 五金制造资源表示和基于本体加权语义树相似度算法的制造资源检索，五金制 造资源评价指标集合，评价体系和过程，最后以阀门企业中阀体外加工的外协 制造资源选择为例进行实例分析。 第五章描述了系统设计模式和技术，开发工具和平台，系统功能模块。介 浙江工业大学硕上学位论文 绍了系统运行实例，包括工艺实例管理模块、工艺配置设计模块、制造资源优 化配置模块。 第六章对本文进行总结。 论文整体框架及章节之间的关系如图1 3 所示： 图1 - 3 论文的总体框架及相互关系 1 2 浙江工业大学硕士学位论文 第二章基于a s p 平台的五金网络化制造及其关键技术 本章将介绍基于a s p 的五金网络化制造技术，包括基于a s p 平台的制造 软件电信新产业链应用服务模式、基于a s p 的网络化制造平台体系结构、以及 本文重点研究的关键技术：制造资源与制造工艺配置技术及它们的功能结构。 2 1 基于a s p 平台的五金网络化制造服务模式 基于我国制造业的现状，和各个中小五金制造企业的现状，结合a s p 的特 点和a s p 在我国的普及现状，本文引入了以电信运营商为龙头搭建基于a s p 模式 的五金制造信息化实现模式。以电信运营商为龙头，为中小制造业信息化门户 引入a s p 信息化系统，通过将电信运营商纳入a s p 价值链，在原有基础电信服务 的基础上，通过制造资源整合，发展a s p 增值服务，为运营商跨入制造业信息 化服务商行列提供示范。 图2 1 为该模式下的中小企业制造信息化实现模式，在该模式中，由第三方 软件开发商进行信息化平台的开发，而由电信运营商负责该平台的日常运营和 管理。企业使用浏览器通过电信运营商提供的宽带，登录进入由电信运营商管 理的制造业信息化平台，进行企业的信息化制造。 i御下的制造信息化公共甲 制 造 企 业 电 信 运 营 商 浙江工业大学硕士学位论文 图2 1 基于a s p 平台的制造软件电信新产业链应用服务模式 该模式具有三个特点： 1 、低成本，制造企业通过租赁的方式使用制造信息化公共平台进行管理， 从而避免了像e r p 这样的大型管理软件使用所带来的一次性巨大投入，从而大大 提高了平台的推广型和信息化的普及性。 2 、多功能，作为由第三方软件开发商开发的公共平台，面向的不仅仅是制 造企业，还可以是其它企业，并且可以十分方便的在平台上开发新的产品或者 更新旧的产品，从而使得a s p 带i j 造平台上的企业一次性获得所有的升级功能和新 功能。 3 、灵活性，对于不同的企业，所需要的功能也是不同的。平台上所有的功 能都可以分模块，用户通过定制方式使用自己需要的模块。当然，也只需要交 相应模块的费用即可。 当然，由于该模式是面向所有制造企业的，具备了通用性的同时，也失去 了e r p 软件所拥有的针对性。然而考虑到成本问题，对于中小型的五金制造企业， 该模式仍然不失为一种经济实用的信息化模式。 2 2 基于a s p 平台的五金网络化制造关键技术 关键技术层 基础功能层 数据层 系统层 硬件设备层 图2 - 2 基于a s p 平台的五金网络化制造系统结构 图2 2 为基于a s p 平台的网络化制造系统结构，整个a s p 平台的网络化制 造系统分为五层。硬件设备层和系统层涉及到的软硬件基础设施由电信运营商 负责购买和维护，放置于电信运营商的网络机房内。在数据层，对分布在各个 制造企业异构数据库中的基础制造数据进行提取、转换和动态批量加载后，由 浙江工业大学硕士学位论文 于涉及到数据的保密性问题，同样由电信运营商进行数据的保存和维护。而对 于基础功能层和关键技术层，则由第三方软件提供商联合科研单位进行研发和 维护。 本文着重对该系统下的关键技术进行研究，并开发出相应的制造资源与工 艺配置系统，关键技术包括： 1 、网络制造资源优化配置技术 该技术主要解决中小五金制造企业在a s p 网络化制造平台下面对众多网络 制造资源，如何合理地进行高效选择和优化配置的问题。本文通过基于粗糙集 理论的决策技术，对外协制造资源进行决策评价和优化配置，图2 3 为评价过 程。 建立制造资源的评价模型 上 对历史数据进行处理得到评价决策表 上 基于粗糙集理论的属性约简和权重计算 上 得到评价指标集及其权重比 上 得到外协制造资源综合评价指标 图2 - 3 基于粗糙集理论的制造资源优化配置 2 、基于实例推理的制造工艺配置设计技术 该技术主要帮助中小五金企业在a s p 网络化制造平台下利用自身和外部的 工艺知识，进行新零件的制造工艺快速配置设计。本文以实例推理的方法，通 过对五金企业多年制造过程中积累下来的工艺资源及网络化环境下的外部工艺 知识进行分析，从而对新零件进行工艺快速配置设计，实现制造工艺的快速生 成，提高五金企业的设计效率，图2 - 4 为工艺快速配置设计过程： 浙江工业大学硕士学位论文 图2 - 4 基于实例推理的工艺配置设计 首先研究基于实例推理的工艺配置设计技术，通过对五金企业的历史制造 工艺和网络化环境下的外部工艺资源进行查找、请求和分析，得到与新零件相 似实例的工艺方案，并对其进行重用和修正。在此基础之上，研究基于粗糙集 理论的外协制造资源优化配置技术，通过粗糙集理论的属性约简和权重计算， 决策评价外协制造资源，对新零件工艺方案中需要外加工的工艺进行外协制造 资源的优化配置。 以五金产品零件的网络制造为例，图2 5 为制造工艺和制造资源的配置过 程。 弋 新零件、 加工工生产外协 弋 艺方案 计划 计划 弋 ，少 制造工艺的制造资源的 资源优化配 配置设计优化配置置层 口合 、 内部制l外部制 资源数据管 内部工i 外部工 理层 艺资源i 艺资源 造资源 l 造资源 、一一 图2 - 5 制造工艺与制造资源配置过程 对于新零件，首先网络制造系统通过制造工艺的配置设计模块，生成该零 浙江工业大学硕士学位论文 件的加工工艺表。其中，工艺资源包括外部工艺资源和内部工艺资源。外部工 艺资源是制造企业通过a s p 网络化制造平台申请、获取和管理的企业外部的工 艺资源。其次，对于零件的加工工艺列表，系统通过制造资源优化配置模块得 到各个工序对应的制造资源。制造资源包含内部制造资源和外部制造资源，对 于外部制造资源，制造企业通过a s p 网络化制造平台申请、获取和管理企业外 部的制造资源。最后，系统通过制造工艺