面向下一代制造企业的信息系统-【新闻】冀州

面向下一代制造企业的信息系统

信息技术的快速发展既为制造企业提供大量有力的工具，又给企业提出了新的挑战。信息正在快速地成为保持持续竞争优势的源泉，要求企业的信息系统与商业伙伴、供应商和客户的系统集成在一起，形成分布的、扩展的企业，即下一代制造企业，并且这种信息系统必须有较长的生命期［2］。

实践中，不同企业通常具有完全不同的软件和硬件环境，而且制造信息本质上具有的多样性和复杂性，造成信息交换、共享及应用系统互操作非常困难，成为资源和知识共享的障碍［2～5］。进一步，企业面临的外部环境和内部业务又是动态变化的，要求信息系统必须能应付这种变化［6］。

2　适应的和响应的信息系统

面向下一代制造企业的信息系统是硬件、软件和网络的集合，它们在商业文化、激励机制和组织结构等其它企业要素的约束下，促进和支持业务、工程、生产和后勤等过程。其核心要求是在动态变化和异质的环境中促进企业的集成。满足这种要求的信息系统必须是具有适应性和响应性的，即能快速响应环境的变化，并快速适应变化后的环境。

企业通过重新配置其业务、设计、生产系统以及人力资源，才能保证快速地响应客户不断增加的、复杂的要求。支持下一代制造企业的信息系统必须支持和促进这种重新配置过程，支持个体或组织的结构变化和行为过程，促进整个组织的响应行为。通过大的、高自动化的、专门化的制造组织以及小的、高敏捷性的、虚拟制造组织，来突出下一代制造企业的响应能力，同时淡化企业的组织形式。

适应的、响应的信息系统是一种能动态地配置成新系统的信息系统，能添加新元素、替换旧元素，并能改变模块的连接方式，以此重新定义通过整个系统的数据流。ARIS是满足下一代制造企业要求的信息系统，实现这种信息系统要求：

.变被动接受示范系统为主动的设计和实现；

.建立足够的、分布于网络中的软件功能模块，通过标准接口机制能很容易地将它们配置为一个新系统；

.建立统一的接口标准；

.建立能支持标准协议的高速通信网；

.研究数学模型和理论，开发一种框架或基础，允许不同授权的用户能方便地创建、修改、组合和发布各自的模块或配置好的系统。

严格地说，上述要求的大部分是信息技术本身的研究内容，这些要求不仅是制造企业对信息系统的要求，还包含着其它应用领域的共同要求。但这种信息系统所处理和表示的数据应当具有特定的应用领域语义，例如面向制造业。

2　ARIS的实现技术

ARIS的主要实现技术包括：

.面向集成的基本模型，它能在动态异质世界中匹配选定的组织结构；

.有关数据、信息和知识的标准；

.有关网络和通信的协议、标准和技术；

.支持系统设计和实现的集成框架，它包括分布对象、普遍服务和负责/自治代理技术。

这些实现技术相互之间的关系如图2所示［2］。

图2　ARIS实现技术之间的关系

高速通信网是响应信息系统所依赖的基础。基本模型是支持其它实现技术的框架。标准、负责代理技术和服务环境能使系统拥有可以使用的各种组件。集成框架为这些组件提供继续搭建和运行的环境。

2.2　基本模型

基本模型是建立信息系统所依赖原理的抽象。为了在下一代制造的动态异质世界中，促进面向集成的通信，并为这种系统的开发者提供指导理论，要求基本模型能指出未来信息系统的方向，能描述现有的信息系统，同时必须简单和易于实现。表2是目前采用的一些建模方法。

表2　建模方法分析

基本模型特点缺陷共享

数据库静态、以数据为中心没有表达数据的时间依赖性；面向数据的使用，而不是建立，难以支持动态或面向过程的应用面向对象封装了数据和功能，用消息进行对象间的交互随着对象的增多，对象间的交互会非常复杂；没有一个完整的结构，难以进行复杂系统的修改和重新配置；不适合数据在操作序列中流动的应用自治或响

应的代理扩展了面向对象模型，对象中嵌入了规则和方法，以此控制它们的行为和协作与面向对象模型有同样的问题

事实上，就大多数工程应用领域来说，所有信息过程都是将数据从一种类型或形式“转化”为另一种类型或形式，所以转化模型是最自然和最常见的一种模型。图2说明了这个概念。转化模块作为转化数据集合的实体；数据集合可以是任何事物，可以是一个字节的数据，也可以是封装着知识的规则集合，甚至是一个完整MRP系统的数据库。

图2　转化模型

转化模块有输入和输出，其中包括：一个管理指令和一个或多个数据集合。转化模块提供了能进行工程或业务数据转化的服务。模块通过输入和输出数据集合及指令连接成过程，过程包括诸如分解、组合、重复和循环等子过程。这些过程实际上是更复杂的转化模块，所以这个模型支持软件重用的概念。

输入和输出数据集合具有属性，以此提供有关数据集合的信息，这些数据接口的属性描述了数据的模式，不同的应用实例可以需要其他的属性。当一个转化模块的输出数据集合匹配于另一个模块的输入数据集合时，就产生一个过程。

根据这个基本模型进行集成就是要定义带有可匹配数据集合的转化模块的行为，并提供一种机制以支持：2)将它们组合成更高级的转化模块或过程，2)对它们的制定、监视和控制。

2.2　标准

标准的目的是为了能方便地建立比转化模块复杂得多的信息系统。数据集合接口的所有属性都需要标准。标准实际上是ARIS的推进剂，并且对集成框架也非常关键。

缺乏特定应用领域的指令和数据接口标准，就会严重阻碍集成框架的开发，需要花费大量耗时的精力去翻译各种协议，否则很难建立信息系统。目前，面临着两种困难：2)在许多关键领域还缺乏标准，2)在相同领域又存在着相互冲突的几个标准。表2列出了一些领域标准的情况。

表2　冲突的和没有标准的领域

领域子领域状态举例知识　实际在使用KQML文本格式没有SGML，

WORD，RTF标记/链接两个新兴的SGML，HTML规则　没有几何　缓慢的STEP，

快速的DXF参数化/特征　没有ProEngineer格式

例如，尽管在产品数据、分布对象方面有许多标准，然而，没有一个标准获得广泛的接受。

事实上，所有类型标准的关键是数据模型：被交换或接口的数据或信息的意义。在一个数据集合中使用统一的语义模型是非常重要的，而现实中常常遇到这种情况：两个组织用同一个词描述两个不同的概念，或用两个不同的词描述同一个概念。

尽管各种标准纷繁复杂，并且发展缓慢。但可以预计，STEP最终会成为产品交换和共享的标准。它将不仅包括几何，而且包含参数化数据、特征，诸如容差和表面处理的非几何数据以及过程计划。STEP也将会被扩展以包含设计规则和过程知识。用于产品实现过程中其他组件的标准将变得更流行。用于格式化文本和多媒体信息的标准将会成熟起来，并应用于制造工程中。标准建立的过程会大大加快，将有可能实时地建立工程与应用所需的标准。

2.3　通信和网络技术

通信包含从所有的物理连接，到用于不同计算机上应用程序和对象通信的协议。如表3所示。 表3　通信和网络标准

应用领域标准举例物理连接Modem,T2,T3,专用微波、卫星，光纤电缆，

ISDN，帧中继，有线电视网基本通信协议TCP/IP高级通信协议CORBA，DCOM，DCE，

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