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网络化制造环境下的动态企业建模  

注意:本文已经在《机械工程学报》(2002,38(6):31~35)杂志发表
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赵博 范玉顺
(清华大学国家CIMS工程技术研究中心,北京, 100084 )

摘要: 在分析传统CIMS企业建模局限性的基础上,探讨了网络化制造环境下虚拟企业的动态建模问题,首先研究了虚拟企业模型的构成和特点,特别是对各个视图的来源进行了分析;其次,考察了网络环境下的分布式协同建模过程,讨论了网络化协同建模机制的几个研究内容;然后,建议了一种动态企业建模工具的参考结构,最后,论述了两个重要的技术支持,多企业知识集成和对动态企业模型的性能分析与综合评价。 
关键词: 网络化制造 动态企业模型 多企业知识集成 虚拟企业 CIMS

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DYNAMIC ENTERPRISE MODELING UNDER NETWORK MANUFACTURING
Zhao Bo ,Fan Yushun
(National CIMS Engineering Research Center, Tsinghua University)


Abstract: On the base of analyzing the limitation of modeling of traditional CIMS enterprise, Dynamic modeling for virtual enterprise under network manufacturing is discussed. Firstly, the structure and feature of virtual enterprise model is presented. Creating of all sorts of the views in such model is particularly analyzed. Secondly, the process of distributed and synergic modeling under network is surveyed. Some facets of such mechanism are pointed out. Then a referenced architecture of dynamic enterprise model tools is recommended. Finally, two important technical auspice, multi enterprise knowledge integration and capability analyzing & general evaluation for dynamic enterprise model are discussed. 
Key words: Network manufacturing Dynamic enterprise modeling Multi enterprise knowledge integration Virtual enterprise

0  前言

网络化制造已经成为21世纪制造技术发展的主流,为了适应这种新的技术发展趋势和市场环境,企业的技术构成、资源形态、组织结构和运作模式等必然要进行一系列重要调整,主要表现为以下几个方面:更加突出发展企业的核心技术,使企业的竞争力主要建立在通过核心技术完成的企业特色产品或服务上,成本和价格的权重则退于其次。围绕自己的技术特色,针对变幻莫测的市场环境,对企业资源进行快速重组,这种重组对企业正常运作的影响要尽可能小。为了实现资源的快速重组,要求企业建立更具有灵活性、开放性和自主性的组织结构,树形的金字塔结构最终将完全被网状结构所取代,在企业组织中人与人之间的关系将更强调具有较强自主性的协调与合作,而不是行政式命令。技术、资源和组织的调整促使企业运作模式发生变化,原来单个企业封闭地完成一个产品的模式将要被围绕产品全生命周期运作的企业集团或多个优势互补企业组成虚拟企业所取代。因此,对单个企业来说,与其它企业的协作能力是衡量其市场竞争力的重要因素。

网络化制造模式的出现对动态企业建模提出了新的要求:动态企业建模必须围绕着跨地域、多利润中心的产品全生命周期展开,企业模型应该具有高灵活性和低风险性,并表现出成员企业之间的密切协作,既适应虚拟企业经营过程快速重组的要求,还要尽量避免或减少传统上BPRBusiness process reengineering,企业经营过程重构)的高风险。因此,研究基于网络化制造的企业动态建模理论、技术、方法和应用工具,具有十分重要的意义。

1  传统CIMS企业建模的局限

企业建模在国内外已经研究多年,并且取得了丰富的研究成果。比较著名的有:CIMOSA方法[1]GRAI/GIM方法[2]IDEF方法[3]ARIS体系结构[4]PERA方法[5]等,另外,工作流技术、Petri网和面向对象方法等也被应用到企业建模研究中[6~8]。这些方法从不同的角度和出发点提出了各自对于企业这个复杂系统的理解和描述,并相应开发了一些工具系统。

上面的几个建模方法主要应用于传统的CIMS工程,随着网络化制造的提出,它们的局限性不可避免地暴露出来,集中反映在如下几个方面:

(1)  现有建模方法的各个视图主要是针对一个集中式企业的静态视图,无法适应网络化制造环境下经常变化的信息集成、资源集成、过程集成和企业间集成,缺乏完成对虚拟企业信息系统的不断改进和维护过程的持续支持。

(2)  由于企业系统的复杂性,许多学者采用多视图建模的方法来描述企业的不同侧面,而不同视图之间的集成却是很多建模方法的弱点,文献[9]的研究在一定程度上解决了这个问题,但主要针对的是传统的CIMS企业集成。在网络化制造环境下,虚拟企业的信息系统结构比单个企业的更加复杂,视图集成的难度也更大,因此还需要进一步加强这方面的研究。另外,传统的企业建模方法也不能满足网络化制造工程实施的需要。

(3)  网络化制造环境下,生产组织形式采用的是多个企业围绕产品全生命周期的项目管理,各种视图模型的建立同以往都有较大不同,这需要适应性和柔性更强的企业建模工具,现有的这些工具难以满足这样的要求。而且,即使在传统的CIMS工程中,建模工具与其它应用系统集成也一直是一个没有解决好的问题,在当前的异构跨域的网络化信息系统环境下,更是难以直接将这些方法应用到虚拟企业的动态建模上。

(4)  模型性能评价指标体系在企业建模方法中占有重要的地位,由于网络化制造企业同传统企业在组织、结构和管理模式上都有较大差异,现有的模型性能评价体系难以适用。

(5)  网络化制造环境下的动态企业建模过程涉及到多个企业(或利润中心)的协同问题,这也是传统建模方法所不能承担的。

总之,企业实施网络化制造是一项复杂的系统工程,网络化制造的模式对企业建模理论和方法在适应性、集成化、面向全生命周期、性能优化、一体化建模与实施等方面提出了更高的要求,传统的CIMS企业建模已经不能满足这些需要。

2  网络化制造环境下的动态企业建模

网络化制造环境下动态企业建模的主要研究对象是那些围绕产品全生命周期的虚拟企业,同传统的企业建模相比,网络化制造环境下的动态企业建模更为复杂,它是以跨企业的过程视图为主、其它视图为补充的对虚拟企业进行全面动态建模方法。

2.1   网络化制造环境下的动态企业模型

网络化环境下的动态企业建模并非完全抛弃传统的企业建模方法,而主要是在各个企业成员业已存在模型的基础上,根据产品需求,通过分布式协同建模方式,对部分模型或视图进行重新整合。这种对成员企业部分模型或视图的集成,将大大提高企业原有建模成果的可重用性,缩短建模周期和降低成本。

因此,网络化制造环境下的动态企业模型仍可以用传统的多视图方式来表达:

(1)    功能视图

由于虚拟企业是应市场上对某种产品的需求产生,因此只要产品订单被认定,有时甚至仅仅有一个意向,完成产品需要的功能就可能被提出了。这时候,尽管虚拟企业还没有真正建立起来,发起人或盟主却可以开始围绕产品进行虚拟企业功能视图的初步勾画,把该视图同本企业原有功能视图进行比较,就可以确定本企业所能承担的任务,超出本企业功能之外的部分则作为寻找加盟伙伴的依据。因此在时序上,功能视图是先于其它视图提出的。

单个企业的功能视图反映了该企业的能力和技术优势,各个侯选的虚拟企业成员通过网络提交自己的功能视图,然后与盟主的功能要求进行比较和整合,从而形成一个比较完备的虚拟企业功能视图。其后,随着项目的进展和其它视图的生成,功能视图还要被进一步改进和细化。

(2)    资源视图

资源视图是对企业资源的分类、构成、结构、资源之间联系及资源与其它企业视图元素联系的等描述。在虚拟企业中,各个成员企业提供的可能只是其总体资源的一部分,或者说,参与虚拟企业的只是成员企业资源树的一个分枝,那么它们的资源视图也只是部分可见的。各个企业资源视图的可见部分汇集在一起,经过重新整合,形成了虚拟企业的资源视图结构。如图1所示。(以下省略,需要全文请下载)

 


作者点评:

 

 

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