网络化制造信息服务研究

北京工业大学经济与管理学院 苏超

信息技术与网络技术的飞速发展深刻影响着人类社会的方方面面，也为制造行业带来了前所未有的挑战和变革。最初，网络化制造这一概念的提出以分布式技术为依据，随着信息技术与网络技术的逐渐成熟，网络化制造被赋予了全新含义。[1]网络化制造是在经济全球化背景下，依托信息技术、网络技术及制造技术等相关技术，突破空间地域对企业生产经营范围及方式的约束，开展覆盖产品整个生命周期全部或部分环节的企业业务活动（如产品设计、制造、销售、采购、管理等）的一种先进制造模式。

网络化制造模式通过信息技术等相关技术的使用，达到了充分利用资源、降低运营成本和提高市场需求响应时间等目的。在这些相关技术中，信息技术在网络化制造模式实现过程中起着关键性的作用，而网络化制造信息服务也成为了研究热点。本文针对网络化制造特点，研究了网络化制造信息服务平台，并就相关技术进行了探讨。

1 网络化制造

网络化制造是利用信息技术、网络技术和制造技术，根据市场的需求，针对某一具体产品的制造，分散在不同地理位置的企业凭借其制造资源参与其中。网络化制造模式下，构建相互协作优势互补的动态联盟，充分利用各联盟企业的制造资源，以最快的速度合理成本实现产品生产制造的过程，弥补了单一企业制造资源的不足，达到快速响应市场需求变化的目的。网络化制造模式是社会发展的产物，其产生原因主要有以下几个方面。

1.1 市场竞争的加剧

伴随着经济全球化的浪潮，制造行业逐步实现了国际化，制造企业所在环境也发生了根本性的变化。制造企业面临着来自全球范围同类型企业的竞争压力，同时需要满足客户的产品多样性需求。市场竞争的加剧促使制造企业利用一切可利用的制造资源，主动积极地寻求市场机遇，灵敏地响应客户多样化的消费需求。网络化制造模式就是在这样的大环境下产生的。

1.2 区域经济发展的需要

经济活动的运行具有一定的区域性，区域经济发展需要关注如何有效利用人力、物力、财力等资源实现最优的发展。因此，对于制造业，其发展需关注制造资源的优化配置。网络化制造模式下，企业间通过构建动态联盟，充分利用各联盟企业的制造资源，实现了制造资源的高效配置。

1.3 技术驱动力

网络化制造模式的技术驱动力主要有网络技术、先进制造技术等。网络技术的迅速发展和应用，不仅深刻地改变了人们生活和交流的方式，也对企业的生产经营方式产生了巨大的影响。制造企业在Internet、Intranet和Extranet的支持下，通过网络来组织和管理企业的生产经营过程，突破了地理空间上的差距给企业的生产经营和企业间协同造成的障碍。先进制造技术是微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统[2]。计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等先进制造技术的发展应用，使得制造企业得以在竞争激烈的国际市场中得以生存和发展。

1.4 企业信息技术应用范围的扩大

企业信息化是先进生产力的表现，是企业生存之根本。信息化有利于企业优化生产要素，合理配置资源，进而能适应瞬息万变的市场竞争环境，并获得最大的经济效益。企业信息技术的应用从根本上改变了企业的经营管理方式，其被应用于企业经营的多个方面，网络化制造模式的出现正是以此为基础的。

2 网络化制造信息服务平台研究

信息化是制造业发展的必要条件，而信息服务平台的构建是企业开展业务并提高运营效率的基础，当前网络化制造信息服务平台研究可分为三个方面：车间制造信息服务平台研究、区域制造信息服务平台研究和针对远程监测问题的制造信息服务平台研究。

2.1 车间制造信息服务平台

车间是实现产品制造的实地场所，也是制造信息的集散地，对产品车间制造过程进行信息化是实现网络化制造的基本条件，因此，车间制造信息服务平台研究是学者们的研究重点之一。

赵海峰[3]开发了满足实际需求且符合网络化制造需要的制造执行系统，并应用于实际以验证其有效性。Ming Luo等[4]提出一种用于网络化制造系统设计的事件驱动服务导向性框架，其关键模块有：动态资源存储管理模块、实时监控和自动维护模块与性能监视、诊断和预测模块，可以为车间制造系统提供质量服务管理和生产控制功能。Kevin Nagorny等[5]使用多Agent实现了车间制造自动化系统。

2.2 区域制造信息服务平台

网络化制造模式下，区域内企业根据自身核心能力提供相应的制造资源，通过构建相互协作、优势互补的企业动态联盟，将分散的制造资源联合起来进行产品制造。区域网络化制造信息服务主要为区域范围内制造企业提供相应的网络化制造服务，目的为实现区域范围内制造资源的优化配置及优势互补。当前，区域制造信息服务平台研究是学者们的研究重点之一。

易菊兰[6]为江西省区域制造业构建了信息化服务平台，实现了供求信息、网上展厅等的查询与发布，解决了企业订单处理和邮件通信等问题。Liu Lilan等[7]提出了一个面向服务的制造网格框架，其通过将单一功能的基本服务进行组合实现了制造业务流程。许琦等[8]提出了一种基于向量空间模型的支持用户个性化定制的信息服务平台构建方案。Varela等[9]通过利用web和xml等技术设计了一种泛在制造系统，实现了不同区域企业构建虚拟企业来进行产品制造。姚涛等[10]开发了面向产品设计制造流程的机械产品协同设计制造信息管理平台。

2.3 针对远程监测问题的制造信息服务平台

网络化制造模式是一种突破地域限制、实现跨区域制造的先进制造模式，远程监测是实现这一模式的重要基础，远程监测通过互联网应用实现制造过程控制和远程维护。针对远程监测的制造信息服务平台研究是学者们的研究重点之一。

Barot V.等[11]设计了一个支持分布式制造中实时远程数据传输的原型系统，其可以有效地分配制造信息到全球的合作伙伴。他们还在文章[12]中针对可重构制造系统的远程监测问题，提出一种新的系统架构，其系统组件不仅可运行在可重构制造环境，也支持远程监控设备的整个发展和管理生命周期。Xiong Feng等[13]提出了一个关于网络协作系统的设计框架，其重要实现功能为：实现企业间信息交流、共享，对产品生产过程进行实时监测产品，协调产品生产和原材料、零部件供应的进度等。

3 网络化制造相关技术

网络化制造模式得以实现，需要相应的技术支持，主要有制造资源建模技术、制造资源检索技术、制造信息交互技术等。

3.1 制造资源建模技术

网络化制造模式下，制造资源是企业进行合作的基础。网络化制造信息服务平台中海量、动态、异构的制造资源，为了实现信息共享，需对其进行统一建模。当前，制造资源建模主要有面向对象建模和语义建模两种。

制造资源面向对象建模主要是采用类和属性描述资源及其属性。张宇红等[14]利UML面向对象的统一建模语言建立了相应的信息模型。高长元等[15]等将面向对象的思想与XML技术相结合对制造资源进行建模。并通过实例验证了模型的可扩展性和柔性。

制造资源语义建模主要通过本体建模，本体是一种能在语义层次上描述资源的建模工具。郑立斌等[16]在对网络化制造资源建模分类进行深入探讨后,提出了基于OWL的建模方法和面向企业内外部不同需求的组合粒度信息表示方法。

此外，还有学者根据具体问题对制造资源进行建模。金新娟[17]构建了面向零部件资源全生命周期的零部件资源描述模型，提出了便于零部件资源网络化和结构化组织管理的五层树状结构分类体系以及相应的编码体系，建立了三维零部件资源的参数化建模等操作规范以及零部件资源的云端化封装模型。

3.2 制造资源检索技术

网络化制造资源检索是企业通过计算机检索系统快速、准确地寻找到分布在不同地域的制造资源，以便高效利用该资源，是网络化制造模式的重要组成部分。

贵州大学的谢庆生教授在基于ASP网络化制造的制造资源搜索中，提出了采用多层次信息智能检索模型。该检索模型分为四个层次，依次为：精确检索、语义检索、模糊检索、智能推理，其中智能化程度逐级递增。当前学者对网络化制造资源检索技术的研究多以此为基础，如浙江大学博士董宝力对web制造资源的语义发现关键技术的研究[18]。

3.3 制造信息交互技术

网络化制造的核心是利用网络，通过企业间的信息集成、资源共享，实现企业间设计协同、制造协同、商务协同等，进而缩短产品的制造周期，降低生产成本，提高市场响应速度，增强整个产业链及动态联盟的竞争力。因此，网络化制造和企业应用集成技术和方法成为国内外的研究热点，有关网络化制造和企业应用集成技术和方法的研究涉及许多相关领域，信息交换技术是其中的重要研究内容之一。

针对网络化制造和企业信息集成的分布性和异构性，XML由于其特有的语义能力，成为网络化制造中企业交换信息的共同标准。吴涛等[19]建立了一种面向网络化制造的信息转换和传输模式，实现了企业数据库和标准XML文档间的相互转换。王巍[20]以关系数据库作为底层数据载体，研究了关系模式数据向XML模式数据转换的相关技术，有机地将关系模式同XML模式的模式映射与数据库动态查询技术结合，实现了关系数据库数据的XML格式数据的无损发布。

此外，还有学者针对具体问题采用了不同的信息交互技术。孙军等[21]设计了基于STEP-NC的网络化制造信息交换平台，实现了远程、异质、异构环境下的信息共享和交换。张勇[22]也提出了一种基于网络化制造的制造信息交换模式。Kim等[23]将产品生命周期管理服务应用于CAD/PDM系统和协作接口系统之间产品信息的交换，缩短了交货时间，提高了响应市场需求的速度。

4 结语

网络化制造作为一种先进的制造模式，为制造业带来了变革，也成为学者们关注的研究领域，其中，网络化制造信息服务及其相关技术是网络化制造研究领域的研究热点之一。学者对网络化制造信息服务平台进行了大量的研究，多是针对不同问题、实现不同功能的信息服务平台研究。同时，网络化制造模式得以实施的相关技术也是学者研究的重点，XML、本体等技术在网络化制造领域得到了广泛使用。

[1] 江平宇.网络化制造电子服务理论与技术.北京:科学出版社,2004.

[2] http://baike.baidu.com/view/696270.htm.

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