第6章+现代制造信息系统的发展趋势

1、1华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 机械与汽车工程学院机械与汽车工程学院潘敏强潘敏强2华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 本讲首先从现代制造信息系统的发展动力、本讲首先从现代制造信息系统的发展动力、国内外现状及先进制造模式几个方面阐述现代制国内外现状及先进制造模式几个方面阐述现代制造信息系统未来发展的动因和背景，然后从网络造信息系统未来发展的动因和背景，然后从网络化、标准化、虚拟化、智能化和社会化几个方面化、标准化、虚拟化、智能化和社会化几个方面阐述现代制造信息系统的发展趋势。阐述现代制造信息系统的发展趋势。3华

2、南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 1.1. 制造信息系统发展的动力制造信息系统发展的动力 2.2. 国内外对制造信息系统的研究状况国内外对制造信息系统的研究状况 3.3. 先进制造模式对制造信息系统的要求先进制造模式对制造信息系统的要求 4.4. 制造信息系统的网络化制造信息系统的网络化 5.5. 制造信息系统的标准化制造信息系统的标准化 6.6. 制造信息系统的虚拟化制造信息系统的虚拟化7.7. 制造信息系统的智能化制造信息系统的智能化8.8. 制造信息系统的社会化制造信息系统的社会化 4华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 E

3、mail: n国际间的经济贸易交往与合作更加频繁和紧密，竞争国际间的经济贸易交往与合作更加频繁和紧密，竞争愈来愈激烈。愈来愈激烈。 n形成以竞争为基础和合作协同为主导、风险共担、利形成以竞争为基础和合作协同为主导、风险共担、利益共享、共存共荣的机制。益共享、共存共荣的机制。 n地域上分布的企业组成能适应当今和跨世纪市场需求地域上分布的企业组成能适应当今和跨世纪市场需求变化的、有竞争能力的、动态可变的企业联盟。变化的、有竞争能力的、动态可变的企业联盟。 n制造全球化推动了分散网络化制造模式的发展，因而制造全球化推动了分散网络化制造模式的发展，因而推动了以集成化、标准化为基础的分散网络化制造信推动

4、了以集成化、标准化为基础的分散网络化制造信息系统的研究与发展息系统的研究与发展 5华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: (1)(1)客户驱动市场客户驱动市场(2)(2)客户对制造产品的要求客户对制造产品的要求 (3)(3)物质产品与服务的交融物质产品与服务的交融6华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n本世纪中叶以来，微电子、计算机、通讯、网络、信息、本世纪中叶以来，微电子、计算机、通讯、网络、信息、自动化等科学技术的迅猛发展，掀起了以信息技术为核自动化等科学技术的迅猛发展，掀起了以信息技术为核心的心的“第三次浪潮第三

5、次浪潮”，正牵引着人类进入工业经济时代，正牵引着人类进入工业经济时代最鼎盛的时期，并已叩响知识经济时代的大门。最鼎盛的时期，并已叩响知识经济时代的大门。n这些高新科学技术在制造领域中的广泛渗透、应用和衍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，促使制造业日益向着高度自动化、智能的深度和广度，促使制造业日益向着高度自动化、智能化、集成化、网络化和虚拟化的方向蓬勃发展。化、集成化、网络化和虚拟化的方向蓬勃发展。n其中，人工智能技术、虚拟现实技术与网络技术的发展其中，人工智能技术、虚拟

6、现实技术与网络技术的发展有力地支撑了新型制造模式，如智能制造、虚拟制造、有力地支撑了新型制造模式，如智能制造、虚拟制造、分散网络化制造等模式的产生，推动了制造信息系统的分散网络化制造等模式的产生，推动了制造信息系统的发展。发展。7华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 1.1. 制造信息系统发展的动力制造信息系统发展的动力 2.2. 国内外对制造信息系统的研究状况国内外对制造信息系统的研究状况 3.3. 先进制造模式对制造信息系统的要求先进制造模式对制造信息系统的要求 4.4. 制造信息系统的网络化制造信息系统的网络化 5.5. 制造信息系统的标准化制造信息

7、系统的标准化 6.6. 制造信息系统的虚拟化制造信息系统的虚拟化7.7. 制造信息系统的智能化制造信息系统的智能化8.8. 制造信息系统的社会化制造信息系统的社会化 8华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n国外开展先进制造信息系统的研究与应用已有国外开展先进制造信息系统的研究与应用已有2020多年历史。多年历史。世界各国十分重视制造系统集成技术的研究与开发，欧美等世界各国十分重视制造系统集成技术的研究与开发，欧美等发达国家将先进制造模式及信息技术列入其高技术研究发展发达国家将先进制造模式及信息技术列入其高技术研究发展战略计划，给予重点支持。战略计划，给予

8、重点支持。n目前，国外关于先进制造信息系统的研究和推广应用正向纵目前，国外关于先进制造信息系统的研究和推广应用正向纵深发展。欧美国家的重要理工科大学大都建立了有关的研究深发展。欧美国家的重要理工科大学大都建立了有关的研究所或实验室，有些大学还开设了相关技术的课程。所或实验室，有些大学还开设了相关技术的课程。n在制造系统模式方面，国外的研究人员对各种新的制造系统在制造系统模式方面，国外的研究人员对各种新的制造系统模式，如大批量定制生产模式、敏捷制造模式和可持续发展模式，如大批量定制生产模式、敏捷制造模式和可持续发展的制造系统模式等进行了深入的研究。的制造系统模式等进行了深入的研究。 这些研究成果

9、充实、这些研究成果充实、丰富了制造模式的内涵。丰富了制造模式的内涵。9华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n在制造信息系统方法论方面，目前已经提出了多种制造系统在制造信息系统方法论方面，目前已经提出了多种制造系统参考体系结构和建模方法，例如，参考体系结构和建模方法，例如， 欧共体欧共体ESPRIT计划中的计算机集成制造开放体系结构计划中的计算机集成制造开放体系结构(CIM-OSA) 法国波尔多大学法国波尔多大学GRAI/LAP实验室提出的实验室提出的GIMGRAI企业企业建模方法建模方法 德国德国Saarland大学大学A.W.Scheer教授提出的集成

10、信息系统教授提出的集成信息系统体系结构体系结构(ARIS) 美国普渡大学的企业参考体系结构（美国普渡大学的企业参考体系结构（PERA）等）等10华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n制造信息系统中的各种单元技术，如现代产品设计技术、虚制造信息系统中的各种单元技术，如现代产品设计技术、虚拟制造、并行工程、产品建模技术、面向产品全生命周期的拟制造、并行工程、产品建模技术、面向产品全生命周期的设计分析技术、先进的单元制造工艺、新型数控系统、制造设计分析技术、先进的单元制造工艺、新型数控系统、制造资源计划资源计划MRPIIMRPII、企业资源计划、企业资源计划E

11、RPERP、敏捷供应链管理、企、敏捷供应链管理、企业过程重组业过程重组BPRBPR、集成质量保证系统和面向产品全生命周期、集成质量保证系统和面向产品全生命周期的质量工程等的研究与开发也取得了长足的进步。的质量工程等的研究与开发也取得了长足的进步。11华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n随着信息技术的发展，系统集成技术领域发展十分迅速，如随着信息技术的发展，系统集成技术领域发展十分迅速，如 基于Web技术的制造应用系统的集成、面向对象和浏览器/客户机/服务器及CORBA和COM/OLE规范的企业集成平台和集成框架技术； 以因特网和企业内部网及虚拟网络为代

12、表的企业网络技术、异构分布的多库集成和数据仓库技术等。n制造信息系统的应用范围也越来越广制造信息系统的应用范围也越来越广 在欧美等发达国家已有许多大中型企业及不少小型企业实施了制造信息系统。 根据美国乔治华盛顿大学新兴技术预测委员会的预测，到2012年，80%的工厂将采用制造信息系统技术。12华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n我国开展制造信息系统研究与应用已有我国开展制造信息系统研究与应用已有1010多年的历史。我国多年的历史。我国制造信息系统的最主要特点是：用制造信息系统的最主要特点是：用“系统论系统论”指导制造信息指导制造信息系统研究与发展，强调

13、集成与优化，多学科协同发展，理论系统研究与发展，强调集成与优化，多学科协同发展，理论与实践紧密结合。与实践紧密结合。n制造信息系统总体技术的研究已处于国际上比较先进的水平。制造信息系统总体技术的研究已处于国际上比较先进的水平。在企业建模、系统设计方法、异构信息集成、基于在企业建模、系统设计方法、异构信息集成、基于STEPSTEP的的CAD/CAPP/CAM/CAECAD/CAPP/CAM/CAE、并行工程及离散系统动力学理论、并行工程及离散系统动力学理论等方面也有一定的特色或优势，在国际上已有一定的影响。等方面也有一定的特色或优势，在国际上已有一定的影响。n目前，我国已在深度和广度上拓宽了传统

14、制造信息系统的内目前，我国已在深度和广度上拓宽了传统制造信息系统的内涵，形成了具有中国特色的制造信息系统理论体系，并提出涵，形成了具有中国特色的制造信息系统理论体系，并提出了现代集成制造信息系统。了现代集成制造信息系统。13华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 1.1. 制造信息系统发展的动力制造信息系统发展的动力 2.2. 国内外对制造信息系统的研究状况国内外对制造信息系统的研究状况 3.3. 先进制造模式对制造信息系统的要求先进制造模式对制造信息系统的要求 4.4. 制造信息系统的网络化制造信息系统的网络化 5.5. 制造信息系统的标准化制造信息系统的

15、标准化 6.6. 制造信息系统的虚拟化制造信息系统的虚拟化7.7. 制造信息系统的智能化制造信息系统的智能化8.8. 制造信息系统的社会化制造信息系统的社会化 14华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n分散网络化制造（分散网络化制造（DNMDNM）是利用信息技术实现高层次异地制）是利用信息技术实现高层次异地制造资源共享的制造模式，是我国重点发展的九项先进制造技造资源共享的制造模式，是我国重点发展的九项先进制造技术之一。术之一。 n分散的含义是指动态的、没有规律的和地理上相隔的集团成分散的含义是指动态的、没有规律的和地理上相隔的集团成员。网络化又意味着利用

16、信息和通信技术把它们加以组织起员。网络化又意味着利用信息和通信技术把它们加以组织起来进行生产来进行生产n目标是通过信息技术、网络技术、计算机技术对产品制造过目标是通过信息技术、网络技术、计算机技术对产品制造过程中的人、物、信息及制造过程进行全面集成，通过信息技程中的人、物、信息及制造过程进行全面集成，通过信息技术和网络技术，将地理上呈分散状态的集团成员联系在一起，术和网络技术，将地理上呈分散状态的集团成员联系在一起，响应某一市场需求，迅速组成一个没有围墙的、超越空间约响应某一市场需求，迅速组成一个没有围墙的、超越空间约束并能够统一指挥的生产经营实体，即构成动态联盟。束并能够统一指挥的生产经营实

17、体，即构成动态联盟。 15华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 1.1.一主多从型。常见模式是对于复杂产品的生产，主导企业仅一主多从型。常见模式是对于复杂产品的生产，主导企业仅从事产品的装配。从事产品的装配。2.2.专有技术型。在设计、开发和制造高新技术产品的过程中，专有技术型。在设计、开发和制造高新技术产品的过程中，往往需要某些专有技术和特种设备。这种具备专有技术的小往往需要某些专有技术和特种设备。这种具备专有技术的小公司是知识型和智力型的，他们虽然不具有大型生产设备和公司是知识型和智力型的，他们虽然不具有大型生产设备和能力，但却掌握关键的高新技术，往往

18、是分散网络化制造的能力，但却掌握关键的高新技术，往往是分散网络化制造的重要组成部分。重要组成部分。 3.3.动态联盟型。随着经营机遇和产品、经营过程和合作伙伴、动态联盟型。随着经营机遇和产品、经营过程和合作伙伴、经营目标和核心资源、产品供应链以及风险和利益等关系的经营目标和核心资源、产品供应链以及风险和利益等关系的变化，分散网络化制造的主导企业可能发生变化，变化，分散网络化制造的主导企业可能发生变化，“盟主盟主”地位是动态的、轮换的。地位是动态的、轮换的。 16华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: （1 1）网络化。）网络化。n在分散网络化制造模式下，各合

19、作企业需要在制造企业信在分散网络化制造模式下，各合作企业需要在制造企业信息网络、快速产品设计和开发网络、由独立制造岛组成的息网络、快速产品设计和开发网络、由独立制造岛组成的产品制造网络、全面质量管理和用户服务网络、电子财务产品制造网络、全面质量管理和用户服务网络、电子财务网络的基础上建立动态联盟网络的基础上建立动态联盟, , 提供集团成员的各种资源，快提供集团成员的各种资源，快速开发、制造、销售和维护某种产品。速开发、制造、销售和维护某种产品。n因此，分布式网络化的制造信息系统是分散网络化制造模因此，分布式网络化的制造信息系统是分散网络化制造模式的首要需求。式的首要需求。 17华南理工大学机械

20、与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: （2 2）集成化）集成化n动态联盟在进行异地协同设计时，需要将不同单位的产品动态联盟在进行异地协同设计时，需要将不同单位的产品设计的各种工具、知识经验进行集成设计的各种工具、知识经验进行集成, , 还需要对各种过程如还需要对各种过程如实体建模、有限元分析、应力分析、热场分析、快速原型实体建模、有限元分析、应力分析、热场分析、快速原型制造、虚拟现实、加工和制造仿真等进行过程的集成制造、虚拟现实、加工和制造仿真等进行过程的集成, , 以支以支持合作企业间的企业集成。持合作企业间的企业集成。n因此，分散网络化制造模式需要集成化的制造信息系统

21、。因此，分散网络化制造模式需要集成化的制造信息系统。18华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: （3 3）标准化）标准化n首先，分散网络化制造的基础是信息的处理、交换、传送首先，分散网络化制造的基础是信息的处理、交换、传送和通讯。和通讯。EDIEDI、STEPSTEP等各种标准的建立和应用，以及快等各种标准的建立和应用，以及快速、有效和灵活的通讯是实现分散网络化制造的必要条件。速、有效和灵活的通讯是实现分散网络化制造的必要条件。n其次，联盟单元的计算机硬件、操作系统、数据库系统及其次，联盟单元的计算机硬件、操作系统、数据库系统及应用系统等存在异构性。制造信息

22、系统结构应以标准化为应用系统等存在异构性。制造信息系统结构应以标准化为基础，使其相互兼容。基础，使其相互兼容。n最后，动态联盟的制造信息系统结构应是一种动态的开放最后，动态联盟的制造信息系统结构应是一种动态的开放性结构，以支持动态联盟的快速组建与平稳解体，而开放性结构，以支持动态联盟的快速组建与平稳解体，而开放性离不开标准化。性离不开标准化。19华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: （4 4）虚拟化）虚拟化n虚拟化体现在如下几点：一是在动态联盟运行之前，必须虚拟化体现在如下几点：一是在动态联盟运行之前，必须分析合作企业的组合是否最优，能否协调运行，以及对投

23、分析合作企业的组合是否最优，能否协调运行，以及对投产后的效益及风险进行预测与评估；产后的效益及风险进行预测与评估；n二是分布在不同企业的异地的产品开发人员希望制造信息二是分布在不同企业的异地的产品开发人员希望制造信息系统能够克服异地交流的不便，而虚拟样机与协同环境的系统能够克服异地交流的不便，而虚拟样机与协同环境的虚拟现实交互技术是解决该问题的最佳途径。虚拟现实交互技术是解决该问题的最佳途径。20华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: (5) (5) 智能化智能化n动态联盟中各联盟单元享有充分的自主性，即联盟单元不动态联盟中各联盟单元享有充分的自主性，即联盟

24、单元不是一种层次性组织，而是一种平等的合作模式，制造信息是一种层次性组织，而是一种平等的合作模式，制造信息系统结构应能维护联盟单元的自主性；系统结构应能维护联盟单元的自主性；n各联盟单元具有不同的意图、核心竞争力及组织异构性，各联盟单元具有不同的意图、核心竞争力及组织异构性，需要依靠制造信息系统进行冲突协调及优化配置。需要依靠制造信息系统进行冲突协调及优化配置。n由于联盟单元具有智能主体的特征，因而支持动态联盟的由于联盟单元具有智能主体的特征，因而支持动态联盟的制造信息系统常用多制造信息系统常用多AgentAgent系统来实现。系统来实现。 21华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与

25、汽车工程学院 Email: n随着制造业从工业化时代迈进信息化时代，维持大随着制造业从工业化时代迈进信息化时代，维持大规模生产动态平衡圈的各个要素受到了巨大冲击。规模生产动态平衡圈的各个要素受到了巨大冲击。主要体现在：主要体现在：统一的市场向多元化的市场转变，众多的细分市场不容统一的市场向多元化的市场转变，众多的细分市场不容忽略；忽略；大规模生产赖以生存的稳定市场发生裂变，过去的买方大规模生产赖以生存的稳定市场发生裂变，过去的买方市场变为卖方市场；市场变为卖方市场；市场变得不可预测；产品生命周期缩短，产品开发周期市场变得不可预测；产品生命周期缩短，产品开发周期也相应缩短；客户更加渴望得到低成本

26、、高质量、能满也相应缩短；客户更加渴望得到低成本、高质量、能满足其个性化需求的定制产品和服务。足其个性化需求的定制产品和服务。22华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n大规模客户化生产大规模客户化生产(mass customization(mass customization，简，简称称) )模式就是在这样的背景下产生的。它是根模式就是在这样的背景下产生的。它是根据每个客户的个性化需求以大规模生产的低成本和据每个客户的个性化需求以大规模生产的低成本和高效率提供定制产品和服务的一种生产模式，把大高效率提供定制产品和服务的一种生产模式，把大规模与定制这两个看

27、似矛盾的模式有机地综合在一规模与定制这两个看似矛盾的模式有机地综合在一起。起。 23华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 1.1.按定单销售。可称为库存生产方式，这是一种大批量生产方按定单销售。可称为库存生产方式，这是一种大批量生产方式。在这种生产方式中，只有销售活动是由客户订货驱动的，式。在这种生产方式中，只有销售活动是由客户订货驱动的，如日常生活用品、家用电器等。如日常生活用品、家用电器等。2. 2. 按定单装配。是指接到客户定单后，将企业中已有的零部件按定单装配。是指接到客户定单后，将企业中已有的零部件经过再配置后向客户提供定制产品的生产方式，如模块

28、化的经过再配置后向客户提供定制产品的生产方式，如模块化的汽车、个人计算机等。在这种生产方式中，装配活动及其下汽车、个人计算机等。在这种生产方式中，装配活动及其下游的活动是由客户订货驱动的。游的活动是由客户订货驱动的。24华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 3.3.按定单制造。是指接到客户定单后，在已有零部件的基础上按定单制造。是指接到客户定单后，在已有零部件的基础上进行变型设计、制造和装配，最终向客户提供定制产品的生进行变型设计、制造和装配，最终向客户提供定制产品的生产方式，大部分机械产品属于此类生产方式。在这种生产方产方式，大部分机械产品属于此类生产方

29、式。在这种生产方式中，变型设计及其下游的活动是由客户订货驱动的。式中，变型设计及其下游的活动是由客户订货驱动的。4.4.按定单设计。是指根据客户定单中的特殊需求，重新设计能按定单设计。是指根据客户定单中的特殊需求，重新设计能满足特殊需求的新零部件或整个产品，在此基础上，向客户满足特殊需求的新零部件或整个产品，在此基础上，向客户提供定制产品的生产方式，如化工装备等大型装置的制造。提供定制产品的生产方式，如化工装备等大型装置的制造。在这种生产方式中，开发设计及其下游的活动是由客户订货在这种生产方式中，开发设计及其下游的活动是由客户订货驱动的。驱动的。25华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机

30、械与汽车工程学院 Email: （1 1）智能化）智能化n顾客需求分析与市场预测是大规模定制中的关键问题。顾顾客需求分析与市场预测是大规模定制中的关键问题。顾客需求是模糊的、不确定的，往往只能用自然语言表达；客需求是模糊的、不确定的，往往只能用自然语言表达；n市场预测需要从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、市场预测需要从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的市场环境数据、产品数据、企业经营数据等各种数随机的市场环境数据、产品数据、企业经营数据等各种数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识，进而对未来进行预测。

31、在有用的信息和知识，进而对未来进行预测。n这些决策都需要智能系统来辅助。这些决策都需要智能系统来辅助。n因此，大规模定制模式需要智能化的制造信息系统来支撑；因此，大规模定制模式需要智能化的制造信息系统来支撑；26华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: （2 2）虚拟化）虚拟化n客户参与设计是大规模定制的主要特征。客户参与设计是大规模定制的主要特征。n参与协同设计的客户与技术人员希望制造信息系统能够提参与协同设计的客户与技术人员希望制造信息系统能够提供一个自然的、可直接面对面交流的感知通道，虚拟现实供一个自然的、可直接面对面交流的感知通道，虚拟现实是实现协同工

32、作环境的最佳方式是实现协同工作环境的最佳方式. .n因此，虚拟化是大规模定制模式对制造信息系统的要求之因此，虚拟化是大规模定制模式对制造信息系统的要求之一。一。27华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: （3 3）网络化）网络化n为形成大规模定制生产，必须实现企业管理信息系统网络为形成大规模定制生产，必须实现企业管理信息系统网络化，集成封装各模块信息单元，形成完整的企业内部网化，集成封装各模块信息单元，形成完整的企业内部网(intranet)(intranet)、企业外部网、企业外部网(extranet)(extranet)和互联网和互联网(internet

33、)(internet)体系。体系。n大规模定制生产需要实现产品异地定制、配送、电子商务、大规模定制生产需要实现产品异地定制、配送、电子商务、企业联盟、网上商店和虚拟公司等，这些就要求企业有一企业联盟、网上商店和虚拟公司等，这些就要求企业有一个完整的数字化网络体系、数字化电子商务系统。个完整的数字化网络体系、数字化电子商务系统。28华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: （4 4）集成化）集成化n首先，大规模定制需要在统一的计算机集成环境中进行产首先，大规模定制需要在统一的计算机集成环境中进行产品的构思、设计、制造、测试和分析。品的构思、设计、制造、测试和分析

34、。n其次，需要集成的强大的信息系统的全面支撑，包括客户其次，需要集成的强大的信息系统的全面支撑，包括客户关系管理（关系管理（CRMCRM）系统、企业资源计划（）系统、企业资源计划（ERPERP）系统、协）系统、协同产品商务（同产品商务（CPCCPC）系统应用和供应链上跨越地域甚至跨）系统应用和供应链上跨越地域甚至跨越企业之间的全面计划体系管理（越企业之间的全面计划体系管理（SCMSCM）系统应用，以及）系统应用，以及企业物流配送的外包与管理（企业物流配送的外包与管理（LogisticsLogistics及及VMIVMI）系统的）系统的应用等。应用等。29华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大

35、学机械与汽车工程学院 Email: n智能制造智能制造(Intelligent Manufacturing (Intelligent Manufacturing 简称简称IM)IM)是一种由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。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和和决策等。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。部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。n目前

36、，智能制造系统是人机一体化智能系统，是采取以人为目前，智能制造系统是人机一体化智能系统，是采取以人为中心，人与机械一体的技术路线，二者处在平等地位，组成中心，人与机械一体的技术路线，二者处在平等地位，组成一个系统，各自执行自己擅长的工作，共同认识、共同感知、一个系统，各自执行自己擅长的工作，共同认识、共同感知、共同决策和共同工作。共同决策和共同工作。 30华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出智能，否则要求制造

37、系统不但要具备柔性，而且还要表现出智能，否则难以处理大量而复杂的信息工作量。难以处理大量而复杂的信息工作量。n其次，瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境其次，瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境, ,也要求制也要求制造系统表现出更高的灵活、敏捷和智能。造系统表现出更高的灵活、敏捷和智能。n随着知识经济莅临，知识将作为主要的经济禀赋，智能产品随着知识经济莅临，知识将作为主要的经济禀赋，智能产品价值日益攀升，特别是分布式数据库技术、智能代理技术和价值日益攀升，特别是分布式数据库技术、智能代理技术和网络技术等发展，将突出知识在制造活动中的价值地位。网络技术等发展，将突出知识在制造活动中的价值地位

38、。n知识经济是继工业经济后的主体经济形式，所以智能制造将知识经济是继工业经济后的主体经济形式，所以智能制造将成为未来制造业的能耗少、附加值高的重要生产模式。成为未来制造业的能耗少、附加值高的重要生产模式。 31华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: （1 1）集成化）集成化nIMIM是以一种高度柔性与集成的方式，将神经网络技术和模是以一种高度柔性与集成的方式，将神经网络技术和模糊控制技术等先进制造技术应用于制造业，使制造过程实现糊控制技术等先进制造技术应用于制造业，使制造过程实现智能化；它将信息技术集成进行分析、判断并具有规划自身智能化；它将信息技术集成进行

39、分析、判断并具有规划自身形为的能力，即自组织能力，因此集成是智能制造的基础。形为的能力，即自组织能力，因此集成是智能制造的基础。n集成体现在三个方面，一是人与机的知识的集成，即人机一集成体现在三个方面，一是人与机的知识的集成，即人机一体化；二是各种数据、信息技术、软硬件设施的集成，通过体化；二是各种数据、信息技术、软硬件设施的集成，通过集成产生、加强机器智能；三是底层自动化与顶层管理的集集成产生、加强机器智能；三是底层自动化与顶层管理的集成，即形成管理与控制一体化的制造信息系统，形成更大范成，即形成管理与控制一体化的制造信息系统，形成更大范围的智能体。围的智能体。 32华南理工大学机械与汽车工

40、程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: （2 2）智能化）智能化n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系统，它突出了在制造诸环节中，借助计算机模拟的一体化系统，它突出了在制造诸环节中，借助计算机模拟的人类专家的多种智能活动，进行分析、判断、推理、构思和人类专家的多种智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时，决策，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时， 收集、存储、完善、共享、继承和发展人类专家的制造智能。收集、存储、完善、共享、继承和发展人类专家的制造智能。

41、n因此智能化是智能制造信息系统的主要特征。因此智能化是智能制造信息系统的主要特征。 33华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n虚拟不等于虚幻、虚无，虚拟是对真实制造过程的动态模拟。虚拟不等于虚幻、虚无，虚拟是对真实制造过程的动态模拟。VM VM (Virtual Manufacturing，VM)是一种新的制造技术，是一种新的制造技术，它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持，在产品设它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造实现之前，就能使人感到未来产品的性能或制造过计或制造实现之前，就能使人感到未来产品的性能或制造过程状态，从而可

42、以提前做出决策与优化实施方案。程状态，从而可以提前做出决策与优化实施方案。n现代制造过程是一个十分复杂的过程，影响因素很多，以计现代制造过程是一个十分复杂的过程，影响因素很多，以计算机技术和信息技术为基础的虚拟制造技术是尽早发现问题算机技术和信息技术为基础的虚拟制造技术是尽早发现问题以加速新产品开发的有效手段，因此它是面向以加速新产品开发的有效手段，因此它是面向2121世纪的先进世纪的先进制造模式之一。制造模式之一。34华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n经营决策层，根据用户需求和市场信息、本企业的资源及技经营决策层，根据用户需求和市场信息、本企业的资

43、源及技术条件等情况，做出生产产品的种类、规模等决策。术条件等情况，做出生产产品的种类、规模等决策。n产品决策层，根据上层所做出的生产产品的性能、规格做出产品决策层，根据上层所做出的生产产品的性能、规格做出产品总体方案决策，并对其性能做出初步评价，对其成本做产品总体方案决策，并对其性能做出初步评价，对其成本做出初步预估。出初步预估。n生产决策层，根据上层决策和企业人力、物力及技术资源与生产决策层，根据上层决策和企业人力、物力及技术资源与水平等情况，做出产品开发计划、生产任务规划、生产调度水平等情况，做出产品开发计划、生产任务规划、生产调度计划等决策，并在计算机上实现其制造过程，生产出数字产计划等

44、决策，并在计算机上实现其制造过程，生产出数字产品。通过对数字产品的工作过程仿真，对产品性能做出合理品。通过对数字产品的工作过程仿真，对产品性能做出合理的评价。通过对数字产品的构成和形成过程进行分析，做出的评价。通过对数字产品的构成和形成过程进行分析，做出产品成本的分析报告。同时，数字产品可以展示给用户，让产品成本的分析报告。同时，数字产品可以展示给用户，让用户对该产品进行评价。综合各方面的因素，对产品投产的用户对该产品进行评价。综合各方面的因素，对产品投产的风险和效益做出评价风险和效益做出评价。35华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: (1) (1)集成化

45、集成化n虚拟制造系统涉及到的内容很多虚拟制造系统涉及到的内容很多, ,应注意采用系统工程、知识应注意采用系统工程、知识工程、并行工程、人机工程等多学科先进技术，实现工程、并行工程、人机工程等多学科先进技术，实现“全集全集成成”，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成、人机，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成、人机集成、过程集成、资源集成及技术集成等。集成、过程集成、资源集成及技术集成等。n虚拟制造信息系统应能支持多个层次多种资源的集成。虚拟制造信息系统应能支持多个层次多种资源的集成。 36华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: (2) (2)智能化智

46、能化n实现虚拟制造系统中各个环节的智能化，着重实现虚拟环境实现虚拟制造系统中各个环节的智能化，着重实现虚拟环境下分布式并行处理的智能协同求解和虚拟环境下系统全局的下分布式并行处理的智能协同求解和虚拟环境下系统全局的最优决策，是虚拟制造信息系统的责任。最优决策，是虚拟制造信息系统的责任。(3)(3)虚拟化虚拟化n虚拟制造是在虚拟环境下进行的，但其工作过程及各阶段的虚拟制造是在虚拟环境下进行的，但其工作过程及各阶段的运行状态和结果都应该具有可视性，对其整个制造过程能进运行状态和结果都应该具有可视性，对其整个制造过程能进行仿真，仿真内容主要包括几何仿真、物理力学仿真，以及行仿真，仿真内容主要包括几何

47、仿真、物理力学仿真，以及生产过程调度及控制仿真。虚拟技术的广泛应用是虚拟制造生产过程调度及控制仿真。虚拟技术的广泛应用是虚拟制造信息系统的主要特征。信息系统的主要特征。 37华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 1.1. 制造信息系统发展的动力制造信息系统发展的动力 2.2. 国内外对制造信息系统的研究状况国内外对制造信息系统的研究状况 3.3. 先进制造模式对制造信息系统的要求先进制造模式对制造信息系统的要求 4.4. 制造信息系统的网络化制造信息系统的网络化 5.5. 制造信息系统的标准化制造信息系统的标准化 6.6. 制造信息系统的虚拟化制造信息系统

48、的虚拟化7.7. 制造信息系统的智能化制造信息系统的智能化8.8. 制造信息系统的社会化制造信息系统的社会化 38华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 网 络 化 制 造 信 息 系 统 或 称 分 布 式 网 络 化 制 造 信 息 系 统网 络 化 制 造 信 息 系 统 或 称 分 布 式 网 络 化 制 造 信 息 系 统（distributed networked-manufacturing system, DNMSdistributed networked-manufacturing system, DNMS）是一种由多种、异构、分布式的信息系

49、统，以一定互联方式，利用计算是一种由多种、异构、分布式的信息系统，以一定互联方式，利用计算机网络组成的、开放式的、多平台的、相互协作的、能及时灵活地响应机网络组成的、开放式的、多平台的、相互协作的、能及时灵活地响应客户需求变化的制造信息系统，是一种面向群体协同工作并支持开放集客户需求变化的制造信息系统，是一种面向群体协同工作并支持开放集成性的系统。成性的系统。企业制造中心企业设计中心企业销售中心企业其它中心 39华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 目标是将现有的各种在地理位置上或逻辑上分布的异构目标是将现有的各种在地理位置上或逻辑上分布的异构制造信息系统

50、制造信息系统/ /企业连接到计算机网络中去，以提高各个制企业连接到计算机网络中去，以提高各个制造系统造系统/ /企业间的信息交流与合作能力，进而实现制造资源企业间的信息交流与合作能力，进而实现制造资源的共享，为寻求市场机遇，及时、快速地响应和适应市场需的共享，为寻求市场机遇，及时、快速地响应和适应市场需求变化，赢得竞争优势，为求得生存与发展奠定了坚实的基求变化，赢得竞争优势，为求得生存与发展奠定了坚实的基础，从而也为真正实现制造企业研究与开发、生产、营销、础，从而也为真正实现制造企业研究与开发、生产、营销、组织管理及服务的全球化开辟了道路。组织管理及服务的全球化开辟了道路。 40华南理工大学机

51、械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: (1)(1)层次结构的相似性。分布式网络化制造系统具有一定的层层次结构的相似性。分布式网络化制造系统具有一定的层次性，从下到上一般可分为单元级、车间级、系统次性，从下到上一般可分为单元级、车间级、系统/ /企业级企业级等不同的层次，而且在不同的层次上都具有相似的体系结等不同的层次，而且在不同的层次上都具有相似的体系结构，即同一层次中各结点都通过其接口利用计算机网络相构，即同一层次中各结点都通过其接口利用计算机网络相互连接，处于低层次的系统，作为一个整体通过其在上一互连接，处于低层次的系统，作为一个整体通过其在上一网络层次中的代理连接

52、到上一层次的网络中去。网络层次中的代理连接到上一层次的网络中去。(2)(2)分布式、开放的体系结构。在分布式网络化制造系统中，分布式、开放的体系结构。在分布式网络化制造系统中，处于同一网络层次中的各个结点在逻辑结构上或地理位置处于同一网络层次中的各个结点在逻辑结构上或地理位置上是分布的，无主从之分，能独立地、自主地完成各自的上是分布的，无主从之分，能独立地、自主地完成各自的子任务，但为完成系统的整体任务，彼此间还需进行大量子任务，但为完成系统的整体任务，彼此间还需进行大量的交互活动，包括信息、数据的交流与共享，相互协商、的交互活动，包括信息、数据的交流与共享，相互协商、协调与合作以协同完成任务

53、。协调与合作以协同完成任务。41华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: (3) (3) 良好的容错能力、可扩展和可重组性良好的容错能力、可扩展和可重组性(4) (4) 互联性。各结点通过计算机网络，以一定逻辑互联方式实互联性。各结点通过计算机网络，以一定逻辑互联方式实现连接和通讯。现连接和通讯。(5) (5) 互操作性。各结点或应用系统间能够交互作用、相互协调互操作性。各结点或应用系统间能够交互作用、相互协调与合作以协同完成共同的任务。与合作以协同完成共同的任务。(6) (6) 数据、知识和信息的分布性。各个结点都有各自的以各种数据、知识和信息的分布性。各个

54、结点都有各自的以各种形式（如文件、数据库、知识库和电子表格等）存在的数据、形式（如文件、数据库、知识库和电子表格等）存在的数据、知识和信息资源。知识和信息资源。(7) (7) 多样化硬件平台、操作系统和应用平台的多样化。多样化硬件平台、操作系统和应用平台的多样化。42华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: 该模型及其框架结构将面向对象技术与客户该模型及其框架结构将面向对象技术与客户/ /服服务器计算模式结合起来，有效地解决了对象封装务器计算模式结合起来，有效地解决了对象封装和分布式计算环境中资源共享、代码可重用、可和分布式计算环境中资源共享、代码可重用、可移

55、植性及应用间的互操作性等问题。移植性及应用间的互操作性等问题。43华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n为了使敏捷供应链系统支持动态联盟的优化运行，支持对动为了使敏捷供应链系统支持动态联盟的优化运行，支持对动态联盟企业态联盟企业BPRBPR过程进行验证和仿真，必须建立一个能描述过程进行验证和仿真，必须建立一个能描述企业经营过程及其和产品结构、资源领域和组织管理相互关企业经营过程及其和产品结构、资源领域和组织管理相互关系，并能通过对产品结构、资源领域和组织管理的控制和评系，并能通过对产品结构、资源领域和组织管理的控制和评价，来实现对企业经营过程的管理和优化

56、的集成化企业模型。价，来实现对企业经营过程的管理和优化的集成化企业模型。n通过这个模型对企业三流（信息流、物料流和资金流）、三通过这个模型对企业三流（信息流、物料流和资金流）、三要素（组织、技术、资源）的统一定义和管理。要素（组织、技术、资源）的统一定义和管理。n为了保证企业经营过程模型、产品结构模型、资源利用模型为了保证企业经营过程模型、产品结构模型、资源利用模型和组织管理模型的相关一致性，和组织管理模型的相关一致性， 常采用面向对象的建模方法常采用面向对象的建模方法如如UMLUML等，来建立企业的集成化模型。模型之间必须能够等，来建立企业的集成化模型。模型之间必须能够转换和保证模型一致性。

57、转换和保证模型一致性。 44华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n实现软件系统可重构的关键技术是：多智能代理与实现软件系统可重构的关键技术是：多智能代理与OntologyOntology。n实现可重构的基本途径是：把传统的软件概念中的功能实实现可重构的基本途径是：把传统的软件概念中的功能实体和它的交互界面分离，使所有的功能实体保持独立。系体和它的交互界面分离，使所有的功能实体保持独立。系统的交互界面的设计通过不同中介代理对功能实体的封装统的交互界面的设计通过不同中介代理对功能实体的封装来实现，中介代理的作用是担当功能实体或软件代理之间来实现，中介代理的作

58、用是担当功能实体或软件代理之间的通讯任务。然后通过的通讯任务。然后通过OntologyOntology，一组软件代理可以在相，一组软件代理可以在相互不可见的情况下，进行协同工作，共同来完成一项比较互不可见的情况下，进行协同工作，共同来完成一项比较复杂的有关某一主题的工作。复杂的有关某一主题的工作。45华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: nOntologyOntology是有关某一领域规范、概念等知识的表示，用是有关某一领域规范、概念等知识的表示，用 OntologyOntology来描述代理生存、活动的环境，软件代理具有一来描述代理生存、活动的环境，软件

59、代理具有一定的智能性，它可以响应环境的变化，进行自我调整，并定的智能性，它可以响应环境的变化，进行自我调整，并对环境产生影响。对环境产生影响。n采用多智能代理实现集成与可重构的思路和特点是，单个采用多智能代理实现集成与可重构的思路和特点是，单个智能代理的颗粒度可以非常小，使得重用的可能性和智能代理的颗粒度可以非常小，使得重用的可能性和 重构重构的敏捷性大大增加。的敏捷性大大增加。n其次智能代理是主动感知环境的变化而后者是依赖于被动其次智能代理是主动感知环境的变化而后者是依赖于被动的通知或调用。这也正是代理机制和客户服务器体系结构的通知或调用。这也正是代理机制和客户服务器体系结构的本质区别。的本质区别。46华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院 Email: n动态联盟中结盟的成员企业是不断变化的，为了保证联盟的平稳结合和动态联盟中结盟的成员企业是不断变化的，为了保证联盟的平稳结合和解体，动态联盟企业网络安全技术框架要符合现有主流标准，遵循这些解体，动态联盟企业网络安全技术框架要符合现有主流标准，遵循这些标准，保证系统的开放性与互操作性。标准，保证系统的开放性与互操作性。 (1) (1) 对现有应用尽可能小的影响。过去很多应用没有考虑安全性，对现有应用尽可能小的影响。过去很多应用没有考虑安全性，如企业内部的信息系统，可能根本没有考虑通过如企业内部的信息系统