网络化制造企业的信息资源需求探讨

北京工业大学经济与管理学院 王彬

在全球经济迅速发展的大背景下，现代制造业已经开始朝集成化、敏捷化、数字化、网络化、智能化的方向发展，网络化制造[1-2]已经成为了制造业的主要发展趋势。现代制造企业所面临的环境和制造模式已经发生了根本的改变：制造企业目前所面临的环境已经变成了一个需求拉动生产的环境，不再是生产拉动需求的环境，由于用户的需求呈现出个性化、多样化的特点，而市场上的竞争日趋激烈，传统的制造理念已经不再完全适用，所以现代制造业为了谋求长远的发展，需要探索新的生产和管理理念来迅速响应用户多样化、个性化需求的挑战；从制造模式的角度来看，制造流程中涉及的采购、设计、制造、销售等环节，已经不可能再局限于某一个企业或者某一个集团，制造企业之间的合作成为了一种必然的发展趋势。

网络化制造虽然在一定程度上解决了一些问题，但是仍然存在着一个严重的问题，那就是缺乏关于企业供需合作关系的信息。例如，网络化制造需要判断哪些产品制造厂家和零部件供应厂家可以进行恰当的生产合作。虽然目前一些网站中展示出了企业的一些基本信息，但是面对网站中成千上万条信息，有信息需求的企业需要对网站中的企业信息进行整理、对比、分析，才能够从中发现满足需求的信息。

1 网络化制造

清华大学范玉顺[3]教授认为：“网络化制造是企业为应对知识经济和制造全球化的挑战，实施以快速响应市场需求和提高企业（企业群体）竞争力为主要目标的一种先进制造模式。通过采用先进的网络技术、制造技术及其他相关技术，构建面向企业特定需求的基于网络的制造系统，并在系统的支持下，突破空间地域对企业生产经营范围和方式的约束，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）实现企业间的协同和各种社会资源的共享与集成，高速度、高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务。”其本质是由多组织组成的动态虚拟组织间协调资源共享并快速响应高度客户化市场需求[4]。网络化制造主要优势包括以下几方面。

1.1 敏捷性

主要体现在两个方面：一是通过实施网络化制造，来提高企业的创新能力，缩短产品的开发周期，快速响应市场和用户的需求，来提高企业的竞争力；二是网络化制造系统根据用户需求的变化，能够灵活、快速地对系统的运行方式进行快速重构。只有在应对市场变化的过程中，及时迅速地响应这一变化，根据其做出调整的企业，才可能在竞争激烈的市场中站稳。

1.2 网络化

突破了空间地域的限制，通过网络化制造突破企业在异地协同上的阻碍，网络化制造已不再是一个企业的生产经营活动，需要多个企业联结起来，这些企业有可能不在一个省，甚至是不在一个国家，这就需要打破地域的限制。企业通过利用网络化制造系统，可以对远程的资源和过程进行控制和管理，也可以像面对本地用户一样，方便地与远在千万里之外的客户、合作伙伴、供应商进行协同工作。

1.3 协同化

这是网络化制造模式区别于其他先进制造模式的主要特点之一，通过协同来提高企业间合作的效率、缩短产品开发周期、降低制造成本、缩短整个供应链的交货周期。按照网络化制造系统支持的协同范围和层次，可以将协同分为企业间协同、供应链协同、产品设计协同、产品制造协同、客户与供应商协同。不同的协同有不同的技术内涵和目标，也有各自的实施技术和支持环境。

2 网络化制造企业的信息资源需求

2.1 网络化制造中的制造资源

在网络化制造背景下，制造资源不再仅仅是指生产设备和人力资源两部分，它既包括企业生产系统内部资源要素，同时还包括企业生产系统以外的其他要素。根据不同需求或问题对制造资源的分类方法也不同，张大勇、徐小飞等[5]在研究敏捷虚拟企业资源建模时将资源分为物料类资源和支持类资源两大类。王正成[6]从资源提供者的角度，按照各阶段制造资源属性及其在整个活动过程中发挥的作用将制造资源分为7大类，分别为服务类、软件类、信息类、设备类、物料类、人力类及知识类。高长云等[7]以产品为核心将制造资源分为9类：产品、物料类、设备、资金、人力资源、知识、软件、硬件、信息。

由于制造资源的来源和作用不同，导致了它们在描述方式和存储结构上存在一定的差异。而在网络化制造中，我们需要将这些分布在不同地理位置的海量异构的制造资源进行整合与集成，形成一个虚拟的集中资源，方便制造资源的共享，这就需要对网络化制造资源进行建模，主要的建模技术方法是采用面向对象技术或基于本体的方法。面向对象的网络化制造资源建模基本上是在对资源分类的基础上，采用统一建模语言进行建模并用可扩展标记语言实现[6-7]。而基于本体的建模是为了解决资源描述语义不一致问题而提出的解决方案[8-9]。

2.2 网络化制造企业的需求分析

2.2.1 网络化制造企业的供需合作关系

在网络化制造的环境下，参与其中的企业是形成制造网络的主要节点，制造企业之间的合作形成了制造网络。参与网络化制造的企业之间的合作具有动态性，存在合作关系的制造企业在完成某一项任务后，其合作关系可能会解散，也可能会快速重组，形成新的联盟。参与网络化制造的企业面临两重挑战：一是如何快速找到所有满足需求的网络化制造供给方，二是如何高效确定合适的网络化制造供给方。

以汽车制造商和零部件供应商之间的供需合作关系为例，对于汽车制造商来说，哪些零部件供应商可以满足它的需求，汽车制造商如何快速地获得这些零部件供应商的各类信息，从而进一步确定是否可以进行恰当的生产合作；同样的，对于零部件供应商而言，它供应的零部件可以为哪些汽车制造企业服务，如何快速获取需要该零部件的企业信息。

2.2.2 制造资源的调度问题

当前的网络化制造模式（如ASP等）的研究重点是如何使分散的制造资源能够通过网络连接起来，强调的是如何汇聚资源，协同完成一个制造任务。网络化制造主要是强调通过网络将大量的异构制造资源整合、集成，形成一个虚拟的资源中心，从而为网络化制造企业提供制造资源的共享。在应用中，网络化制造强调将一个复杂的制造任务分解成简单任务，使这些简单的任务并行运行，最后汇集成企业所要的结果，强调的是“分散资源其中使用[10]”。

由于缺乏对资源服务的集中管理和运营，服务提供者的利益没有保障，也就没有动力持续提供高质量的制造服务，而服务需求者由于缺乏连续的高质量服务，无法保障制造任务的质量，导致服务供需双方对网络化制造的服务模式都存在不满。因此，不仅要将分散的资源集中起来使用，还要“集中资源分散使用[10]”，也就是将分散在不同地区的制造资源集中起来，形成虚拟的资源中心，进而为分布在不同地区的用户提供制造服务。

3 云计算与云服务

3.1 云计算与云服务的概念

云计算是利用分布式处理技术、并行处理技术和网格计算技术形成的一种基于互联网的新型计算技术。云计算技术将分布在各种服务器、个人电脑、移动电话和所有能够接入互联网设备上的软件资源、硬件资源和应用服务视为计算资源。由于这些计算资源具有动态性、可伸缩性、可扩展性且可实现虚拟化，在学术界和IT业界被称之为“云”。云计算技术具有强大的并行处理能力，能够并行处理所有计算资源，并且以服务的方式提供给所需用户。云计算用户不必关心其服务的内部结构和现实服务的方式，以此形成的服务被称为云服务。云服务将分布在不同地区的信息资源进行整合，并重新部署形成云。云服务主要有以下的特点。

3.1.1 实现资源的共享

互联网将资源集合在一起，而云服务则是进行信息的整合、存储和共享，在云服务中各种资源被集中在一个虚拟的资源池，便于将所有资源充分利用起来，当有闲置的资源时即将其分配给需要资源的服务器，从而提高了资源的利用率。用户可以在任何位置、任何时间，使用终端就获取所需要的资源。

3.1.2 按需提供，按量计费

云服务将各种资源放在了云端，用户使用时则进行下载，就如同使用水、电一样方便，不需要重复购买各种软硬件资源，节省了购买和维护系统的费用。云服务根据不同时间不同客户所需要的不同资源量进行快速的分配或是回收，这样既可以保证系统繁忙时对客户需求的满足，又保证闲置时资源的回收，而客户则只需要根据自身的使用量支付相应的费用即可。

3.1.3 具有动态性

云服务是自治的，其管理对客户来讲是透明的，服务器的硬件和存储是能够进行自动配置的，以此来满足客户的各种需求。云服务可以实现动态部署、动态调度和动态回收各种资源，以此来高效地满足客户的资源需求。

3.1.4 实现多对多的服务

云服务提供者可以同时为多个客户提供服务或是资源，而相对的，一个客户也可以由多个云服务提供者来提供所需资源或是服务，而不再仅仅局限在一个客户只能由一个提供商提供所需资源。

3.2 网络化制造环境下的云服务模式

云服务具有自动搜索功能，能够对分布在不同地区的制造企业进行分布式搜索，得到有关制造业企业的基本信息资源、研发信息资源、设计信息资源、生产组装信息资源、产品器件信息资源、运输仓储信息资源等信息，并对这些信息进行统一描述，规范化、标准化之后封装成多种多样的服务模式，并分类存储在云中，便于制造企业根据自身的需求调用相应的服务，为参与网络化制造的有关企业提供自动、快速、便捷的智能服务。

云服务具有自动匹配、智能匹配的功能，能够有效利用制造网中有关企业的各类信息资源，自动捕捉参与网络化制造企业的供需信息，智能匹配网络化制造企业间的供给与需求，自动发现制造企业之间最佳的供需合作关系。使得制造企业能够快速、准确地在多对多的供需关系中找到最佳的合作对象，能够调整现有制造网络中的合作关系，或形成新的制造企业合作网络。

云服务具有自主推送功能，在分布式搜索和数据挖掘的基础上，发现制造企业的需求，根据该需求在云中进行智能匹配，发现满足企业需求的若干制造企业，即该制造企业的潜在合作对象，将其中满足阈值条件的制造企业信息推送给该制造企业，有利于制造企业之间建立起来更加优化、稳定的合作网络，有利于制造企业的进一步发展。

4 结语

随着制造业竞争日益加剧以及用户需求日益多样化、个性化的需求，网络化制造模式开始出现了一些弊端，不能够很好地满足参与网络化制造的企业的各种需求，而云服务的出现恰好为网络化制造带来了新的发展机遇，能够快速满足制造企业的需求，为网络化制造企业提供自动化、智能化服务。

[1] 李伯虎,张霖,王时龙.云制造面向服务的网络化制造新模式[J].计算机集成制造系统,2010,16(1).

[2] Xiong Feng, Zhang Zhongzhen, Liu Yanwu. The Study on Network Collaborative Manufacturing System.Proceedings of the First International Workshop on Knowledge Discovery and Data Mining,2008.

[3] 范玉顺,刘飞,祁国宁.网络化制造系统及其应用实践[M].北京:机械工业出版社,2003.

[4] 王正成,潘晓弘.网络化制造资源服务状态监控研究[J].管理技术,2006(11).

[5] 张大勇,徐晓飞,王刚.UML-XML 集成的敏捷虚拟企业资源建模方法[J].中国机械工程,2003,14(5).

[6] 王正成.网络化制造资源形式化建模及实现[J].浙江理工大学学报,2009,26(5).

[7] 高长元,祁凯.网络环境下制造资源建模研究[J].决策与统计,2011(3).

[8] Peng Xin, Zhao Wenyun, Xue Yunjiao, et al.Ontology-Based Feature Modeling and Application-Oriented Tailoring[C]//Proceeding of the 9th International Conference on Software Reuse,Torino:2006.

[9] 张权,姚远,胡庆夕,等.网络化制造领域本体知识建模的研究[J].计算机应用,2008, 28(8).

[10] 李伯虎,张霖等.云制造——面向服务的网络化制造新模式[J].计算机集成制造系统,2010,16(1).