全局性视角下SMIS鲁棒性分析及控制策略研究

许方恒 张雯

摘要：当前我国制造业正在转型关键期，智能制造信息系统SMIS的鲁棒性是发展智能制造的瓶颈问题。基于此，本文就SMIS系统的鲁棒性分析和控制策略展开论述，以期找到合适的解决方法，为智能制造系统转型升级提供一点有意义的参考。

关键词：智能制造信息系统;鲁棒性;控制策略

Abstract： At present， China's manufacturing industry is in the critical period of transformation， and the robustness of intelligent manufacturing information system （SMIS） is the bottleneck problem for the development of intelligent manufacturing. Based on this， this paper discusses the robustness analysis and control strategy of SMIS system in order to find a suitable solution and provide a meaningful reference for the transformation and upgrading of intelligent manufacturing system..

Key words： smis; robustness; control strategy

当前，SMIS的研究工作尚处于起步摸索阶段，缺乏有效的研究理论和研究方法[1]。加之SMIS系统规模日渐庞大和复杂，对生产的影响越来越大，如何动态调配资源，如何良性运作，保持系统良好的功能特性，是发展智能制造的关键所在，对完成智能制造产业转型升级也至关重要。因此，在对智能制造系统SMIS进行研究，需要摒弃传统的研究方法和理论，采用复杂系统研究方法[2]，从本质上阐明系统的运作机理、鲁棒性分析，并能找出有效的控制策略，以期能为企业的智能制造转型升级的管理实践提供可参考的理论框架和有针对性的指导意见[3]。

1鲁棒性分析及其控制策略的研究意义探讨

1.1 理论价值

SMIS，实质上是一种复杂的综合信息系统，它包含人、数据、过程及软硬件[4]。本项目是为了适应当前智能制造升级转型的产业需求，尝试去研究管理视角下的信息系统领域的一些困惑[5]。但由于SMIS的研究尚处于初级阶段，缺乏直接有效的理论指导和方法策略，所以预期研究困难会大些。SMIS是一个复杂系统，需要基于复杂思想研究，有机结合各学科的特长，比如计算机科学、控制科学、管理学、信息科学、系统科学等。从管理视角下研究鲁棒性及其控制策略对SMIS的影響，是本项目的一个新颖和独特之处。

1.2 实践价值

智能制造系统SMIS的建设水平直接决定了智能制造产业的水平，其信息化水平高低尤为关键。就目前的SMIS系统来说，主要还是缺乏良好的鲁棒性，不能有效支撑分散化资源的动态整合，在智能制造转型中起到了绊脚石作用。全面地、系统地研究鲁棒性势在必行，研究范畴包含：鲁棒性影响因素、鲁棒性分析、鲁棒性控制策略、鲁棒性设计、鲁棒性管理。以上这些因素的研究成果对于企业管理者和决策者，科学判断、精准施策有十分重要的指导价值。

2项目主要研究目标、研究内容

全局性视角下SMIS鲁棒性分析及控制策略研究主要研究以下几个方面内容。

2.1 研究目标

由于SMIS系统的复杂性，要基于复杂系统思想去研究鲁棒性。本项目尝试从管理者的角度去研究，以全局性视角来探究SMIS鲁棒性问题，主要包括：鲁棒性影响因子、动态变化条件、运作机理、阈值、控制等等。其主要目的是从管理者全局性视角去探究SMIS与鲁棒性之间的最优关系。

2.2 研究内容

主要从以下3个方面来研究：①SMIS鲁棒性跟交互关系之间的影响探究。EIS间交互关系式SMIS的运行基础，两者之间关系不可分割。交互关系的好坏直接影响鲁棒性的水平，深入探讨两者之间的影响关系，确定关系阈值很有必要;②SMIS鲁棒性跟资源调度故障之间的影响探究。当前SMIS系统复杂度日益剧增，资源调度故障也频发，深入研究两者的影响关系，减少资源故障对鲁棒性的冲击十分必要;③SMIS鲁棒性控制跟海量数据质量之间的影响探究。SMIS担负海量数据的管理，数据的存储、传输、调度以及质量都严重影响着SMIS鲁棒性的判断，深入研究两者之间的关系，对提升鲁棒性控制的精准度、准确度都有很好的帮助。图1所示为影响鲁棒性的因素，也是本项目的主要研究内容。

3 研究方案和进度

为了保证项目的顺利推进，能达到预期的研究目标，项目组制定了详实和科学的研究计划，项目研究时间计划2年，具体研究方案如图2所示。

①2019年10月-2020年4月，收集和整理资料，完善与细化研究方案;完成SMIS与复杂系统研究方法的文献研究。

②2020年5月-2020年7月，开展SMIS鲁棒性影响因素研究;与国内相关研究单位开展学术交流活动。

③2020年8月-2020年12月，开展交互关系影响下的SMIS鲁棒性分析研究;计划安排2人次参加相关的国内学术会议。通过前期对SMIS和鲁棒性做了大量的文献调查，并走访相关研究单位，开展学术交流活动，已经构建了SMIS框架体系模型。至上而下地描述了纵向框架体系，各层分别是数据获取层-数据传输层-数据存储层-信息层-知识层-应用层，框架模型图如图3所示。

④2021年1月-2021年3月，研究资源故障对鲁棒性的影响，构建有效的网络模型。

⑤2021年4月-2021年7月，研究数据质量对SMIS鲁棒性控制的影响，构建有效的实验模型，通过实验仿真验证有效性。

⑥2021年8月-2021年10月，总结研究成果，撰写总结报告，准备结题。

4 结束语

本项目从管理者全局视角来探索SMIS鲁棒性与交互关系、鲁棒性与资源调度故障、鲁棒性控制与数据质量三者之间的关系，试图克服传统理论和研究视角的局限，期望找到SMIS鲁棒性分析和控制策略，为智能制造系统转型升级提供一点参考意义，尝试解决智能制造系统发展的瓶颈问题。目前，SMIS研究刚处于初步探索阶段，新的理论模型和实践方案需要不断去摸索，结合复杂系统思想和管理视角是一种新的尝试，以期从本质上阐述系统的运作机理和鲁棒性控制策略，还能助力企业的管理实践。

参考文献：

[1] 李清，唐鸯磷，陈耀棠，等.智能制造体系架构、参考模型与标准化框架研究[J].计算机集成制造系统，2017，23（11）： 1-17.

[2] 侯瑞春，丁香干，陶冶，等.制造物联及相关技术架构研究[[J].计算机集成制造系统，2014，20（1）： 11-20.

[3] 梁培培.服务型制造信息系统的演化机理与动态特性分析[D].广州：华南理工大学，2016.

[4] Tao F.， Qi Q. New IT driven service-oriented smart manufacturing： Framework and characteristics[J]. IEEE Transactions on Systems， Man， and Cybernetics： Systems， 2017.

[5] Gonzalez-Rojas O.， Ochoa-Venegas L. A decision model and system for planning and adapting the configuration of enterprise information systems[J]. Computers in Industry，2017， 92-93：161-177.

【通联编辑：王力】