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同济大学硬士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 摘要 基于计算机网络技术、通信技术和自动控制技术的发展，制造业远程服务系 统将不同地域的相关企业构成一个完整的复合制造大系统，实现对产品全生命周 期的适时监控，极大地缩短生产周期，提高了劳动生产率。 设备接入和视频会议系统是远程服务系统各项功能正常发挥的前提，它们的 实现形式和方法随着日新月异的计算机技术、现场总线技术以及通信技术的更新 而不断发展。 本文根据制造企业远程服务系统的背景和功能，完成了远程设备接入与视频 会议系统的需求分析和实现方式研究；结合现场总线技术，强调了i n t e r - b u s 在远程系统中的功能及应用。通过a l g ov i s i o n 公司b a s e 2 8 0p l u sk i t 功能模 块组件，实现并实例证明上海工商外国语学校现代制造中心与同济大学c i n i s 中 心之间基于i s d n 方式的远程服务系统及其各项功能应用。在此基础上，提出了 有关远程故障诊断系统开发、专家系统设置以及基于该系统的异地制造手段等多 种技术综合运用于一体的思想方法，对正处于起步中的我国制造企业远程服务系 统的普及应用具有较强的实用指导意义。 【关键词】远程服务支持视频会议系统需求分析现场总线 i s d n 【论文类型】应用研究 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 a b s t r a c t b a s i n go nt h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r k ，c o m m u n i c a t i o na n d a u t oc o n t r o lt e c h n o l o g y ，t e l e - s e r v i c es y s t e mf a b r i c a t e sr e l e v a n tf a c t o r i e sa n d c o m p a n i e sl o c a t e d i nd i f f e r e n tp l a c e si n t oaw h o l em a n u f a c t u r i n gs y s t e m ， w h i c he n a b l e su st om o n i t o ra n dc o n t r o lp r o d u c t sd u n n gt h e i ra l ll i v i n gp e r i o d s t os h o r t e nt h ep r o d u c t i o nc y c l ea n di m p r o v ep r o d u c t i v i t y t h e e q u i p m e n ta c c e s s - - e aa n d v i s u a l - a u d i oc o n f e r e n c es y s t e m v a c sa r et h et w oe s s e n t i a lp r e m i s e so ft h et e l e - s e r v i c es y s t e m m e t h o d s a n dr e l e v a n ts k i l l st oa c h i e v ei tk e e pd e v e l o p i n gw i t ht h ec o n t i n u o u sp r o g r e s s a n d u p d a t i n g o f c o m p u t e r ，f i e l d - b u sa n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y a c c o r d i n gt ot h eb a c k g r o u n da n df u n c t i o n so ft e l e - s e r v i c es y s t e m 。t h i sp a p e r a n a l y s e st h en e e d s r e q u i r e m e n t so fe a & v a c so ft e l e - s e r v i c es y s t e m 。 a n de m p h a s i z e si t sf u n c t i o na n da p p l i c a t i o nb a s e do nc o m b i n i n gw i t h f i e l d b u s f u r t h e r m o r e 。i th a ss e tu pt h et e l e - s e r v i c es y s t e mb e t w e e nt h e m o d e mm a n u f a c t u n n gc e n t e ro fs h a n g h a ii n d u s t r y & b u s i n e s sf o r e i g n l a n g u a g ec o l l e g ea n dt o n g j iu n i v e r s i t yc i m sc e n t e rv i aa l g ov i s i o n ! s b a s e 2 8 0p l u sk i tm o d u l e i th a sa l s od e m o n s t r a t e dt h ef u n c t i o n a la p p l i c a t i o n o ft h et e l e - s e r v i c es y s t e mb a s e do ni s d n b e s i d e s ，t h i sp a p e r s t i l lb r o u g h t f o r t hat h o u g h to fas y n t h e t i c a ls y s t e mi n c l u d i n gf a i l u r e d i a g n o s i s - s y s t e m ， e x p e r t s - s y s t e ma n dr e m o t em a n u f a c t u d n gt e c h n o l o g i e s ，w h i c hi se s p e c i a l l y u s e f u lf o rt h ep o p u l a r i z a t i o no ft e l e - s e r v i c es y s t e mi nc h i n a 【k e yw o r d s 】t e l e - s e r v i c es y s t e m v i s u a l a u d i oc o n f e f e n c es y s t e m n e e d & r e q u i r e m e n ta n a l y s i s f i e l d b u s i s d n p a p e rt y p e a p p l i c a t i o n r e s e a r c h 同济大学硕士学位论文 制遣企业远程服务系统应用研究 声明尸明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果，撰写成硕士学位论文= = 制造全些适猩腿釜丕统廑恿硒 定。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未 加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 2 0 0 4 年6 月1 2 日 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 1 1 引言 第一章绪论冤一早珀下匕 伴随着近百年来科学技术的迅速发展，人类社会跨入了二十一世纪。制造 业伴随着人类文明从简单的手工制作发展到今天的现代化生产，为人类创造出了 巨大的财富，尤其近一二十年来，制造业由于市场需求和技术发展，产生了新的 需求特点和新的制造技术，特别是电子、通信、计算机和网络技术的发展，更促 进了面向新世纪的制造技术发展。 1 1 1 制造业的发展历程 2 0 世纪初，制造业( 特别是诸如汽车制造等) 己从手工制作发展到为降低 生产成本和提高生产效率而采用的大规模、大批量流水线生产。 到了6 0 年代，面对一个基本稳定、统一而且快速增长的市场，企业的生产 能力成为制约其竞争力的瓶颈。此时，各个企业由于刚性生产线使产品质量得到 保证，其大批量的生产产品满足了快速增长的市场需求，客户对产品个性化需求 较弱。这一时期的市场竞争以通过产品价格赢取更多客户为主，企业主要按库存 量来组织生产。 进入7 0 年代后，由于企业生产规模的不断扩大、生产能力的不断提高以及 客户需求的日益多样化，企业库存量大量增加，迅速提高了企业生产成本，制约 企业竞争力提高的瓶颈由生产力( 产品产量) 转变为生产成本。为了减少库存、 降低产品成本，企业开始采用准时制生产( j i t - - j u s ti nt i m e ) 和精良生产( l e a n p r o d u c ti o n ) 理论来减少库存，降低成本n 1 。 从7 0 年代末开始，随着近2 0 年的经济高速增长，客户购买力越来越强，对产 品的个性化要求也越来越高，其关注焦点由以前的“希望拥有一个低价格产品 变成了“希望拥有一个价格合理且符合我要求的产品打。这一个性化要求必然导 致企业产品的多样化，这不但增加了产品设计难度和生产成本，也给产品质量和 4 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 售后服务带来了极大的挑战，企业在满足客户多样化需求的同时还必须保证产品 的高质量。对企业而言，产品的多样化高质量与其低制造成本彼此矛盾。 在此背景下，企业必须在满足客户多样化需求的同时保证产品质量，质量成 为提高企业竞争力的瓶颈。竞争的决定性因素由低成本转变为合理成本下的高质 量，全面质量管理t q c 理论开始得到重视和应用，它的三个主要强调要素是： 用户第一：将用户概念扩充到企业内部，即下道工序就是上道工序的用户、客 户就是整个过程生产产品的用户，不将问题留给用户； 隐患预防：在设计和加工过程中消除质量隐患； 定量分析：只有定量化才能获得质量控制的最佳效果。 到了9 0 年代，客户需求的多样性更加明显而产品的生命周期明显缩短，在很 多制造业如汽车、机床等行业中，流水线大批量生产同一品种产品的方式逐步被 市场淘汰。为了满足客户个性化需求，企业必须能快速重组生产系统、开发更新 产品并立即投放市场。客户需求的变化同时还引起企业生产方式发生了根本性变 化，由按库存生产转成按定单生产、由企业推动转成由客户拉动的生产方式。这 一时期，企业的竞争力更多地体现在四个速度上，即对市场需求变化的响应速度、 新产品的开发速度、投放市场的速度以及对客户的售后服务速度。制约企业竞争 力提高的主要因素已不是产品的质量而是对产品和客户的服务。 从9 0 年代末开始，企业中开始盛行一种新的生产组织模式大规模定制生 产模式，这是一种完全由客户拉动的生产模式。即在适应客户多样化需求的前提 下，企业为了获得足够的利润，以大批量生产的成本和时间来提供满足客户特定 需求的产品和服务。 这种模式中，产品根据需求来生产、客户可根据自身需求配置产品、企业必 须提供给客户拉动生产所需要的支持条件或服务。因此，客户服务支持在其中起 着决定性的作用，并且将贯穿于产品的整个生命周期。服务在制造业的这种生产 模式转变过程中起着支持平台的作用，并且贯穿于产品生命周期从无形到有形的 整个过程。 1 1 2 现代制造业的特点 一 现代制造业是生产力高度发展下的买方市场 同济大学硕士学位论文 制造企业远程服务系统应用研究 由于生产力的高度发展，市场产品日趋丰富，消费者的选择余地日益扩大， 社会总供给能力大于需求能力，形成了买方市场。用户对产品要求越来越高，用 户需求呈现出差异大而多变的特点，迫使企业跟随用户，采用多品种、少批量的 生产方式，按定单组织生产。 二 信息化是现代制造业的发展趋势 制造系统是制造过程及其涉及的物资、知识、信息和生产者组成的一个将资 源转变为产品过程，如图1 1 所示。 图1 1 制造要素之间的关系 在物质、能源和信息这三大制造系统要素中，知识信息所占比例越来越大， 已凸现其巨大的功能和作用。 三全球化、网络化下的现代制造业 随着信息技术和计算机网络技术的发展，世界经济正经历着一场深刻的革 命，极大地改变着世事经济面貌，被称为“网络经济 和“知识经济。各国的 经济离不开国际市场信息、技术、设备和产品的交流，整个世界已变成地球村， 这既拓展了企业的产品市场，也使其面临全球范围的竞争压力，从而导致世界经 济格局发生结构性的改变。 1 1 3 制造业远程服务系统的形成 对于制造企业来说，在当今市场和客户全球化的背景下，企业竞争就是客户 服务竞争，传统的服务方式对于企业的复杂产品和潜在客户服务问题解决由于缺 乏有力支持而显得无能为力，不能满足制造企业和客户双方对于服务的要求。目 前，制造业中客户个性化产品需求服务和定制生产模式下企业对客户的服务支持 要求还存在很大差距，必须和企业的其它应用系统加以结合才能达到较好的效 6 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 果。 从2 0 世纪9 0 年代始，随着现代通信技术和i n t e r n e t 信息技术、多媒体技术和 计算机技术的迅速发展和大量应用，远程服务( t e l e s e r v i c e ) 方式迅速发展起来， 从而导致制造业远程服务这种新的服务形式诞生n 5 1 。 服务是一种非常广义而复杂的社会活动，制造业远程服务指服务提供方与服 务对象在一定条件和操作平台支持下、为满足特定服务目标集的服务需求而从事 的企业活动过程，即制造业远程服务系统。制造业远程服务主要通过i n t e r n e t 和w e b 提供给客户所需的服务知识和信息，实现对异地客户或合作伙伴的各种服 务，是在产品和客户分散化和全球化背景下制造企业实现客户服务的一种理想模 式。远程服务使客户对所感知的服务质量的度量由原来的“接触服务扩展到注 重客户关系质量和方式的一种非接触服务，大大提高了服务效率，改善了服务结 果。 制造业远程服务系统中，信息技术的作用日趋重要，服务系统的设计和实施 越来越依赖于信息技术和互联网技术。双方不用面对面或者根本不用知道对方在 什么地方，只要通过互联网就能够实现服务的传达。对于无形的服务过程，其本 质上就是一种信息的转递过程23 1 2 国内外研究现状 远程服务的思想最早出自于1 9 8 8 年美国提出的“远程医疗t e l e m e d i c i n e 一 词，随即在欧美国家得到广泛的研究和应用。t e l e m e d i c i n e 利用病人与医疗系统 的相关信息采集和终端连接，获取病人的相关病症数据( 如体温、血压、心跳等) ， 通过桌面视频会议( d e s k t o pv i d e oc o n f e r e n c e ) 系统进行多媒体图像和声音传 输，实现医患交互以及医疗专家对远程病人的诊断等m 3 。由于这种远程服务是 通过计算机网络来实现的远程客户服务和管理，也常称为网络化服务或数字化服 务。 制造企业的远程服务研究起步较晚，直到9 0 年代才开始研究和受到重视。从 制造企业远程服务及远程服务系统的发展来看，制造业第一代远程服务系统主要 研究产品和客户，在第二代远程服务系统则增加了分销商、服务商以及合作伙伴 等。 7 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 在远程服务系统的支持工具( t o o l s ) 上，主要包括设备运行状态的监控软件、 远程控制软件、电子白板、e - m a i l 系统、多媒体支持工具、智能支持工具、工作 流管理工具和其它一些支持远程协同工作的工具等。在远程服务所处的环境和约 束条件集( e n v i r o n m e n t ) 上，远程服务活动通常是在一个分布式环境中展开的， 需要跨越不同的地区和国家，受到各种软、硬件条件和服务规则的约束，如设备 接入方式的限制、网络通信质量、地区时差、语言和文化差异等。在远程服务的 目标( g o a l s ) 方面，最初目标主要是实现对设备的售后服务，如设备故障诊断、 工程支持、设备调试、运行参数优化和远程维修等2 5 3 。 上世纪9 0 年代中后期，制造业的远程服务系统研究受到重视。由于制造业自 身以及供应商和客户的分散化和国际化使制造企业对远程服务系统提出了如下 两方面的需求： 1 对设备供应商而言，在各种先进、复杂的产品销售到世界各地后，他们希望 尽可能少地将工作人员派到设备运行现场就能实现对客户设备的快速准确的售 后服务和工程支持。由于这一实现需要移动的是知识、信息而不是人，而它们的 传递非常方便快捷。 2 对客户而言，他们希望在设备出现故障且自己不能解决时，能够立即得到供 应商的服务支持，利用供应商的专家知识快速排除故障，恢复生产。 这种情况下，传统的服务方式显然已经不能满足双方对客户服务快速晌应的 需求，加之各种先进的计算机软、硬件技术和多媒体通信技术的广泛使用，以及 生产设备的计算机化、开放化和网络化，三者结合促成了制造企业对设备进行远 程服务的实现并越来越受到制造企业和客户的普遍重视。 制造企业对设备的远程故障诊断和维修服务与远程医疗系统对人类疾病的 诊断治疗相似，最初的制造企远程服务系统就是借鉴远程医疗的思想和方法发展 起来的。它以企业基于工业以太网的设备监控系统和设备远程接入技术为基础， 以供应商或服务商对设备的远程操作和控制为实现手段，以多媒体视频会议系统 和电子白板等计算机支持的协同工作为主要方式，通过远程控制直接对设备进行 操作获取设备状态信息或对设备进行调试和参数设定。 9 0 年代出现的制造业对客户设备的远程服务系统，即借助远程通信网络和远 程设备接入技术通过直接对设备连接和控制实现的一对一的远程服务系统，就是 8 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 制造业最初实施远程服务的典型方式。 随着计算机技术和网络技术的飞速发展，特别是w e b 技术的出现和w 3 c 组织 的成立，w e b 功能迅速发展和成熟，为企业建立功能强大的远程服务系统提供了 很多新的途径和功能。i n t e m e t 不仅能够为企业提供快速信息发布方式，还能够 提供各种基于w e b 的企业应用。企业的很多客户服务知识都可以发布至l j i n t e m e t 上供客户浏览，供应商与客户可以直接通i 立w e b 协作。i n t e m e t 巨大的的信息传输 能力和无匹的优势，加上各种先进的企业应用软件包如e r p 、c r m 、p d m 系统 不断投入使用，为企业建立功能更强大、方便而高效的远程服务系统提供了基础。 9 0 年代后期先进制造模式如敏捷制造、大规模定制等的出现，使制造企业对 功能更强大的远程服务系统提出了需求，由以前只针对产品的售后服务向产品的 定义、设计等阶段拓展，产生了支持产品全生命周期服务的远程服务( 网络化服 务) 系统。 网络化服务的远程服务系统设备的接入方式更加灵活多样。远程服务的主要 对象数控系统不断向开放性和标准化方向发展，可以直接使用功能强大的 w i n d o w s 9 8 n t 2 0 0 0 等可视化操作系统，设备可以直接连接到i n t e r n e t 上成为一 个客户端，设备远程服务系统可以直接安装在数控设备的操作系统中，系统中的 故障诊断专家系统知识可从供应商的远程服务中心下载和更新，实现数据采集的 传感器和信号处理器也可以直接在数控机床本身的计算机上进行处理，并根据需 要通过网络传送到远程的故障诊断中心进行分析。许多设备制造商已在其控制系 统中开发了远程诊断功能，如西门子公司的8 4 0 d 数控系统，可通j 连_ m o d e m 用电话 线将数控系统和远方计算机连接起来，就将数控中的相关数据读入计算机中，进 而对数控机床进行故障诊断。没有提供远程通信能力的设备，可通过在本地建立 计算机监测系统，然后通过计算机和远端的专家连接。 基于w e b 的网络化服务的远程服务系统具有标准化、一致性、低成本和快速 的优点，不仅能够为企业客户提供服务，还能够更好的为家庭用户或个人用户提 供服务。由于i n t e r n e t 已经延伸到世界的每一个角落，不论企业还是个人，在任 何时候都可以在网络上提交服务申请或查看服务结果和信息。 除了服务范围的扩大外，远程服务的组织模式也发生了很大变化。以前制造 企业的客户服务大多由企业本身完成，现在则可以通过多种方式实现，如企业之 9 同济大学硕士学位论文 制造企业远程服务系统应用研究 间既可以组建服务联盟来提高自己的客服效率和降低客服成本，也可以将客户服 务委托给专业的第三方机构来完成等。如何根据自己的客户需求和发展战略采用 不同的远程服务模式，如何根据自己的需要对服务质量和专业服务商进行评价以 选择最好的服务商等，都是目前正在研究的问题。 此外，在远程服务系统中，如果由制造企业自己为客户提供服务，则它必须 实现对企业内部的不同应用系统集成，以提供客户需要的服务信息，如对客户的 不同服务请求进行处理、实现合理的任务分配和协作求解以提高服务任务处理效 率和准确性等。 如何利用互联网实现企业的发展战略，各国纷纷进行研究。美国在1 9 9 1 年就 提出“信息高速公路 法案，为实现数字化、网络化制造打下了良好的基础。欧 洲国家和日本都有大学和研究机构开展这方面的研究，我国许多国内许多研究机 构和大学都开展了这方面的研究。清华大学c i m s - v 程研究中心设立了虚拟制造研 究室，西安交通大学轴承所建立了大型复杂设备网上远程诊断与处理支持中心。 同济大学c i m s 研究中心在中德政府项目的支持下，开展了多媒体远程服务工程项 目的研究，并在上海大众汽车厂建立了多媒体支持的远程故障诊断系统。目前， 我们国家从中央到各级地方政府，都在大力推进企业的信息化，上海市政府更是 大力推进企业信息化进程，成立企业信息化领导小组和企业信息化专家组，力求 使上海成为长三角乃至西太平洋的现代制造业中心。政府的支持和企业的积极参 与，给制造企业信息化的发展提供了良好的发展前景，制造企业远程服务系统作 为企业信息化的方向之一也必将会得到迅速发展m 踟嘲螅3 。 1 3 论文的内容和课题背景 1 3 1 论文的内容 本文顺着制造业的发展轨迹，以制造业远程服务为主线，研究和论述了远程 服务的基本理论和技术，着重分析了接入技术和视频会议系统，并结合上海工商 外国语学校现代制造技术实训中心实例对基于i s d n 的制造业远程服务系统进行 了实际应征分析。主要章节是： 第一章绪论 1 0 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 第二章制造业远程服务系统体系结构及框架 第三章制造业远程服务的设备接入技术和视频会议系统 第四章基于i s d n 的制造业远程服务系统开发实例 第五章总结与展望 全文的组织结构内容框架如下图所示。 同济大学硕士学位论文 制造企业远程服务系统应用研究 1 3 2 课题背景 2 0 世纪末信息技术革命不仅引起人们的思想观念、生活方式的变化，而且导 致了生产方式和制造观念的巨大变革，以信息化制造技术为代表的先进制造技术 正使制造业处于历史性变革时期。面对国际市场的激烈竞争，国内制造企业如何 应对国际化的要求，在企业产品周期中实现信息化、智能化，达到产品上市快、 服务好、质量优和成本低的目的，进而提高企业的灵活性和敏捷性，使企业在激 烈的市场竞争中立于不败之地，成为国际市场的有力竞争者，已经成为国内企业 的共同问题。 现代制造技术的远程服务系统是基于计算机技术、通信技术和i n t e r n e t 技 术的发展，使处于异地的相关企业联系成一个制造系统，共同合作完成产品的加 工制造。此系统不同于传统的制造模式，它可以适时监控产品的生产全过程，在 线解决加工制造中出现的问题，大大缩短了生产周期，提高了劳动生产率。 本文将以开发上海工商外国语学校现代制造技术中心基于i s d n 的制造企业 远程服务演示系统并和同济大学c i m s 中心的远程服务演示系统实现点对点连接 为实例，对制造企业远程服务系统的设计、架构和具体实际进行应用研究，为 制造企业实现远程服务提供了一种切实可行的实现方法。 1 2 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 第二章制造企业远程服务系统的体系结 构及框架 2 1制造业远程服务系统结构与功能模型 2 0 世纪制造全球化，带来激烈的市场竞争，也使得制造企业分散化以及客 户和设备供应商的国际化，高质量的生产能力和产品以及良好的售后服务是市场 竞争中获胜的关键。而因此对设备和售出产品提供及时和灵活的在线服务，都对 建立制造业远程服务系统提出了要求。 2 1 1制造业远程服务系统结构 制造业远程服务系统利用遍布全球的公共电信网和i n t e r n e t 网，把分散在世 界各地的产品供应商和客户连接起来，通过实时数据传真和交互式音频、视频会 议系统功能，实现远程技术支持、远程故障诊断和多媒体信息的传输、存储、查 询和显示等。 早期的远程服务系统是以视频会议系统为主的实时在线远程服务，主要通过 网络以音频和视频方式使异地的客户和服务方通信。第二代系统则通过 嗣v w ( w o r l dw i d ew e b ) 技术和m 。札( h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e ) 的优美图形界面 和超链接性能，将高清晰视频画面等多媒体信息在i n t e r n e t 上传送，很快就获得 了业界的广泛认可。更为现代意义上的远程服务系统则是以视频会议系统为主的 实时在线方式和以w w w 模式为主的自主式远程服务模式的结合，即允许客户方和 服务方将数据和服务内容以w e b 页面方式存放在w e b 服务器上以供相互的访问和 选择调用。 典型的制造业远程服务系统结构如图2 1 所示。客户方和服务方通过计算机 网络连接，客户方既可通过视频会议系统向服务方进行在线咨询以获得相关知 识，也可通过w e b 方式进行交互。当设备出现故障时，可向服务方传送信号。服 务方收到信息后，可以直接监控设备运行情况，并通过用户多媒体数据库的反馈 1 3 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 数据获得相关故障信息，通过专家数据库以及知识库对故障进行分析诊断后，向 客户方发送解决方法或直接远程操作客户方p l c _ n c 设备来修复故障，保障设备的 快速重启动运行。客户方还可通过w e b 方式实现远程培训，获取相关技术知识。 图2 1典型的制造业远程服务系统结构 2 1 2 远程服务系统的设计与实旋策略 设计与实施一个制造业远程服务系统需要考虑的关键问题主要有用户界面 的建立、现场设备信息采集、控制故障诊断系统的建立、多媒体数据库的开发以 及通信支援系统等。 一系统用户界面的建立 由于系统的主要操作人员是现场工程师，建立的用户界面应是良性的g u i 界 面，尽量面向用户，技术透明，易操作易使用。 用户界面常采用层次框架模型，具备方便亲切的人机交互特性，使客服双方 通过文字、声音、图像等进行信息交互。一般利用f r o n t p a g e 或微软的集成开发 环境v i s u a li n t e r n e td e v e l o p e r 来制作w e b 页面，形成集成的视频会议系统模 块、数据存储和调用模块以及故障诊断模块等。 二现场设备信息采集、控制及故障诊断系统的建立 1 4 同济大学硕士学位论文 制造企业远程服务系统应用研究 鉴于多数制造业现场设备都有p l c ，且这方面产品的成熟度较高，通常使用 p l c 编程器、工业现场总线和工业控制计算机来采集现场数据，获取控制参数和 传感器变量等，以控制设备运转。 近年来，随着专家系统的迅速发展，远程服务系统通过设计故障诊断专家系 统来实现故障诊断，应用人工智能理论和经验知识、定性和定量结合使用的方法 和技术，根据实际故障特点把握诊断问题的复杂性与整体性来构造其理论体系及 实旅方案，使诊断系统实用而方便。 诊断专家系统如图2 2 所示，它包括知识获取系统、知识库系统、推理机制 和用户界面四个部分。 典型事件输入 诊断结果 图2 2 诊断专家系统 三多媒体远程服务数据库的开发 随着客户和设备供应商的国际化以及远程服务系统本身所必须的分布式数 据库服务特点，多媒体远程服务数据库是远程服务系统的核心，它为故障诊断系 统提供信息支持的同时，还支持系统的信息检索服务和远程学习。 多媒体远程服务数据库中存储了各种故障信息标准数据、专业技术数据以及 供应商发布的信息等，开发的数据库要实现与应用系统的接口以及数据存储、备 份等工作以支持系统的各种服务，它与其它系统的关系如图2 3 所示。 多媒体远程服务数据库使客户方和服务方都可直接将电子表格、图像及其它 其它多媒体类型文件存储在库中，通过浏览器来查找和发布信息。企业可根据不 同的需要选用d b 2 、i n f o r m i x 、s y b a s e 、o r a c l e 或s q ls e r v e r 等建立多媒体远程 服务数据库圆嘲。 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 图2 3 多媒体远程服务数据库系统与其它系统 四网络通信系统的选用 制造业远程服务系统可以根据各自的特点和不同要求采用不同的网络通信 和数据媒体作支持，可使用以下网络通信系统之一或几种系统组合来使用。目前 的网络通信系统主要有： 1 公用电话网( p s t n ) ； 2 卫星通信网( v s a t ) ； 3 数字数据网( d d n ) ； 4 综合业务数字网( i s d n ) ； 5 i n t e r n e t i n t r a n e t 。 上述通信系统网间本身也是相互渗透交互的。在实际使用中，以综合业务数 字网i s d n 和互联网i n t e r n e t i n t r a n e t 在制造企业远程服务系统得到了较广泛的 应用。 五系统实施构想 根据上述系统规划设计和策略，可建立一个制造企业多媒体远程服务系统的 网络框架，下图2 4 是实现上述思想的一种网络架构。 该系统以企业网为依托和核心建立了一个三级的网络体系，主干网采用 d d n 专线( 2 m b s ) 或i s d n ( 2 b 十d ，1 4 4 k b s 或3 0 b 十d ，2 m b s ) m ，用于连接主要生 产厂家和培训基地等站点，可满足实时大量通信需求；二级网采用i s d n ( 2 b 十 d ，1 4 4 k b s ) 用于连接辅助之用，一般不参与设备在线诊断和调试；三级网选用 p s t n ，使普通客户等可随时利用m o d e m 拨号入网查询有关信息。一般情况下， 企业与远程客户和设备供应商的联系通过i n t e r n e t i n t r a n e t 或v s a t 来实现。 1 6 同济大学硕士学位论文 制造企业远程服务系统应用研究 数据库服务 i v a 盯y 1 一 l 陌i 卜一一 企业计算机网络管理中心 企业远程服务管理中心 l t 一，i 一 门一一 u u i i v l u i j i u l - j 三级网点：d d n i s d n i s d n p s n 、 主干网点：主体企业二级网点：辅助企业 图2 4 制造企业多媒体远程服务系统的网络框架 2 1 2 远程服务系统功能模型 一数字化远程服务系统的基本功能 在线支持复杂设备新用户在起动阶段的调试和初始化等，提高生产效率； 不必派教员即可实现对用户的完整专家经验培训； 针对复杂设备的复杂生产问题提供过程支持，缩短反馈咨询时间； 快速有效地进行故障诊断和维护修理，缩短停产时间： 通过计算机支持的协同工作f c s c w 、联合问题求解、质量保证、联合i s 0 9 0 0 0 认证、项目管理等对联合企业和执行生产者提供工程支持； 为用户和供应商建立有效的生产供应后勤服务体系，减少供应和定制时间。 二功能模型 数字化远程服务系统的基本功能模型如图2 5 所示。可以看出，该系统可实 现产品生产与装配整个周期内的各项基本功能支持，包括新产品的安装调试、用 户方操作人员的技术培训、复杂生产的过程支持、对现场设备的维护和修理( 包 括故障定位、在线故障诊断及排除) 以及对联合企业和执行生产者的工程支持等。 图2 5 远程服务系统的功能模型 1 7 同济大学硕士学位论文 制造企业远程服务系统应用研究 2 2多媒体远程服务系统在制造企业的应用和规划 i n t e r n e t i n t r a n e t 技术和多媒体技术的发展，为实现制造企业的远程服务 需求和工程需求提供了技术保证。 2 2 1制造企业对多媒体远程服务与工程的需求 现代制造企业由于自身的发展及设备供应商和客户的分散化和国际化特点， 对设备供应商提出了远程快速故障诊断和工程参数设置恢复的要求，与此同时， 制造企业的远程客户也对其提出了相同的服务需求。研究制造企业多媒体远程服 务与工程的需求，可以提高企业为客户服务的质量和效率，增强其自身竞争力。 运用最新的多媒体远程通信方式，企业可以实现对产品生命全周期的远程工 程支持，包括产品开发、制造、使用学习、调试安装、维修和回收等。而制造企 业不必派员长途出差就能为客户提供更有效的服务，企业的全球规范能力以及改 进计划的能力更强；同时，企业的远程用户可以缩短设备停机解决问题的时间、 降低停机维修费用以及对员工的在岗培训学习。 2 2 2 多媒体远程服务系统的规划 利用最新的相关应用技术，按照上述需求关系，结合企业的具体情况进行 制造企业多媒体远程服务与工程系统的规划设计。实际中，不同企业的工作组还 可以通过计算机网络进行协同工作，如图2 6 示意。 不论是对企业还是客户，其多媒体远程服务系统的阶段规划一般都包括如下 几个环节： 远程设备故障诊断和分析； 远程在线设备调整； 远程信息服务，包括远程培训和远程视频会议等。 图2 6 远程服务与工程系统的工作组间的相互关系 1 5 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 制造企业多媒体远程服务系统的组成结构见图2 7 所示，其通信支持系统为 广域网，是公用电话网p s t n 、移动通信网g 跚c d 姒、卫星网v s a t 、数字数据网d d n 、 综合业务数字网i s d n 和i n t e r n e t i n t r a n e t 之一或几种的结合。现场设备传感器 和执行器输出信号( 含现场视频及音频信号) 既可以通过m o d e m 接入广域网，也 可通过设备p l c 连接m o d e m 或现场总线后再通过p c i _ 作站接入广域网。而提供服务 端可通过m o d e m 或其它硬件设备接入广域网，数据库用于支持远程设备的故障诊 断和参数设定凼。 2 7 远程服务与工程系统的组成结构 2 3 制造业远程服务系统的思想体系 基于计算机技术、通信技术和网络化技术的组合，和制造企业对于市场竞 争、产品制造以及售后服务的不同诠释，构成了远程服务系统的两大不同构建体 系模式，即基于产品全生命周期的远程服务思想和按设备分类的远程服务思想。 2 3 1基于产品全生命周期的远程服务思想 一系统模型 产品全生命周期包括设计、制造、销售、安装调试、运行、维护等阶段。建 立面向产品生命周期的数字化远程服务系统就是利用数字化和网络化技术对产 品的整个生命周期提供支持。这一思想是全球化日益激烈竞争的产物，它促使企 1 9 同济大学硕士学位论文制造企业远程服务系统应用研究 业更进一步适应消费者需求，从而成为市场竞争中的获胜者。其系统模型如图 2 8 所示。 图2 8 面向产品全生命周期的数字化远程服务系统模型 面向产品全生命周期的数字化远程服务系统模型包括如下6 个支持环节n h 8 m 副： 设计支持：为满足用户的个性化需求设立的服务支持；用户可通过系统直接 向制造商提出型号、风格等具体要求，使后者进行针对性产品设计。 制造支持：根据企业制造的专业化和分散化特点而设；使分布于不同地方的 同一设备各零部件的制造部门之间实现信息交互的需求。 销售支持：为企业的营销战略而设；使得企业通过系统连接各地的销售点， 对市场需求作出灵活、即时的判断，适时调整生产和销售策略，在竞争中立 于不败之地。 安装调试支持：为设备安装和调试而设；使制造商可通过系统直接对新设 备进行远程操作或现场指导。 运行支持：为设备的安全正常运行而设；通过系统对现场设备的运行状况实 现远程监控，一旦出现问题即可在线排除，保障设备的快速重启动运行。 维护支持：为减少或避免产品故障而设；使企业通过数字化远程服务系统实 现故障预报和设备的主动维护。 二系统的实现 基于产品全生命周期的数字化远程服务系统以计算机通信网和多媒体数据 库为支持环境，运用p d m 、i r p i i 、c s c w 等操作工具，实现对产品全生命周期的 同济大学硕士学位论文 制造企业远程服务系统应用研究 服务支持。面向产品全生命周期的数字化远程服务系统结构如图2 9 所示。 图2 9 面向产品全生命周期的数字化远程服务系统结构 计算机通信网是实现数字化远程服务系统的基础，组建企业i n t r a n e t 是一 种较好的实现方法，同一企业不同部门之间通过局域网建立连接，制造商、供应 商和客户之间则通过广域网连接。广域网通常选择公用电话网p s t n 、移动电话 网g 涮c d 姒、卫星通信网v s a t 、综合业务数字网i s d n 以及因特网i n t e r n e t 中 的一种或几种。鉴于现在i n t e r n e t 的低通信费用和高普及程度，大多数服务系 统的广域网都选用i n t e r n e t 。 多媒体数据库是实现数字化远程服务系统对产品全生命周期支持的关键。它 在产品设计阶段存储大量的工程图纸和方案信息，可供企业的合作开发者和客户 直接调阅，以设计出符合需求的模型。该数据库在运行和维护阶段现场记录设备 运行情况，帮助客户本身或制造商在出现故障时可根据记录迅速解决问题。多媒 体数据库也同样对制造、销售、安装和调试阶段提供了所需的各类支持，如通过 “基于计算机的培训( c o m p u t e rb a s e dt r a i n i n g ) 一和“应用共享( a p p l i c a t i o n s h a r i n g ) ，前者提供关于产品安装、运行、维修等信息以提高客户的使用效率， 后者则提供对各分布式应用系统的直接访问，使整个系统各成员均可共享信息， 避免了资源浪费。 该远程系统使用的多媒体信息技术工具中，计算机支持的协同工作( c s c w ) 和群件( 6 r o u p w a r ec s c w ) 和g r o u p w a r e 除实现异地数据、图形传输外，还保障 不同工作组之间的交互，即利用“所见即所得 原则使处于异地或不同部门的工 2 1 同济大学硕士学位论文 制造企业远程服务系统应用研究 作人员之间可协同工作。产品数据管理p d m 将所有与产品相关的信息和过程进行 有机集成和管理，实现异地分布环境中的产品数据共享，有效支持各个工作组之 间的协同合作畅通圆嘲。 面向产品全生命周期的数字化远程服务系统适应全球化设计、制造、销售 和维护的趋势，使企业通过有效满足用户需求而提高企业的市场竞争力。对这一 系统的研究开发在国内刚刚起步，成功的开发实施实例必将在我国数字化远程服 务领域产生积极影响。 2 3 2 按设备分类的远程服务思想 通常，制造企业的设备可分成如下三类h 3 。： a 类设备：是比较重要的设备，复杂性高、购置成本大，数量较少，是企业 生产的关键设备，一旦发生故障，企业将面临停产的危险，如专用生产线。 b 类设备：重要性相对比a 类低、比c 类高，复杂性和成本也都要低些，数量 多，一般是一些通用设备，企业可存有部分备用件，如果发生故障，可进行 一定程度的内部维修。 c 类设备：低复杂性的辅助设备，成本较低，企业自己具有一定的自我制造 能力。 针对企业内部的设备分类，为了更好地维护其设备，降低设备维护费用，企 业建立远程服务系统也是分层次的。 对于a 类设备，由于企业希望这类设备能得到很好的维护和不间断运行，它 需要的是包括设备的安装调试、日常维护和优化以及设备的维修和故障排除等全 方位服务。故其安装维修一般由设备制造商亲自实施，而日常维护和优化运行也 由制造商直接指导，实质上远程服务系统主要就是为这类设备建立的。 为此，企业的远程服务系统一般都和设备制造商配套进行，由制造商在设备 上提供相应的远程服务接口，企业根据设备特点建立自己的远程服务基础设施， 配合制造商进行设备的安装调试，并在设备运行后通过监控系统记录设备运行数 据，以便需要时查询。由于设备的专用性，这类设备的维护知识和维修方法等都 属于制造商专有，一般不介入第三方设备维护商。 b 类和c 类设备由于其通用性，它们的服务系统大多以制造商为中心，即在 需要获取服务时进行“自助服务，从设备制造商的服务部门获取信息后自行维 同济大学硕士学位论文 制造企业远程服务系统应用研究 护和维修。因此，企业在建立自己的远程服务系统时，应当考虑以下三点： 针对设备的不同特点建立相应的远程服务系统，a 类设备的服务系统结构应 具有和b 、c 类设备服务系统不同的结构； 建立企业内部服务中心和信息技术设施是一个有效的远程服务系统的必然基 础： 注意系统的知识积累，要有一个能自行学习的知识库和专家系统，可对企业 内部的设备维护有举一反三的作用。 图2 1 0 企业级远程服务系统框图 图2 1 0 所示为基于设备分类企业级远程服务系统框图。该系统以计算机网络 为基础，易扩充；以企业服务器为中心，具有统一的服务界面；采用了智能化的 数据