（机械设计及理论专业论文）基于工作流的虚拟制造企业生产管理系统研究.pdf

摘要 摘要 网络化设计与制造已成为2 l 世纪的先进制造模式，面对业务需求的多样化，虚 拟制造企业应用系统的许多功能和业务流程也在不断变化，传统的m i s 系统很难解 决由于业务流程重组而导致的系统可重构问题。工作流管理系统是支持业务流程自 动化的有力工具，能根据业务流程的变化进行相应的调整，具有良好的适应性和灵 活性。针对虚拟企业生产活动的特点，本文提出了一种支持系统重构、软件重用、 规模可扩展的工作流系统一基于工作流的虚拟制造企业生产管理系统( t h e m a n a g e m e n ts y s t e mf o rp r o d u c t i o no fv i r t u a lm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e p m s v m e ) ， 并重点阐述了设计思路和实现机制。 首先分析了虚拟制造企业业务流程的特点及工作流技术在虚拟制造企业生产管 理系统中的应用，介绍了工作流管理系统的组成、结构、建模方法与技术特点，重 点研究了虚拟企业工作流模型的建立：包括过程模型、组织模型、信息模型，并且 利用p e t r in e t s 对工作流的过程模型进行分析，并给出了p m s v m e 的功能模块、体 系结构、运行和开发环境及具体流程的实现方案：其次，从工作流引擎的设计、集 成化b o m 树的实现、统计分析及w e b 环境下报表预览输出、系统安全性设计等方 面介绍了p m s v m e 的关键技术，并在此基础上详细分析了x m l 、w e bs e r v i c e 技术 在p m s v m e 中信息交互、共享和系统集成方面的应用：最后，总结了本文所做的 工作及系统的不足，并对p m s v m e 的发展进行了展望。 基于n e tf r a m e w o r k 架构，结合网络技术、工作流技术及先进的生产管理理念 ( m r p i i 、e r p 等) ，采用模块化设计方法，利用v i s u a lb a s i c n e t 和s 0 ls e r v e r 2 0 0 0 开发的基于b s 和c s 模式的三层分布式体系结构的p m s v m e ，能较好的满 足虚拟制造企业生产管理的要求，实现生产管理流程的自动化及重组，降低企业管 理成本，提高生产效率。从而为企业带来直接的经济效益，并且为解决信息系统的 可重构性提供切实可行的解决方案，极大的降低开发和维护成本，对于开发高可靠 性、高柔性的生产管理系统是一种有益的探索，具有重大的指导意义。 图：4 4 ，表：9 ，参：6 2 关键词：工作流；虚拟企业；生产管理：可重构：p e t r in e t s ；集成化b o m 树 分类号：t p 3 1 5 塑j ! 里三奎堂堡主堂堡垒壅 a b s t r a c t n e t w o r k d e s i g n i n g a n dm a n u f a c t u r i n gh a v e a l r e a d yb e c o m et h ea d v a n c e d m a n u f a c t u r i n gm o d ei nt h e2 1 s tc e n t u r y f a c i n gt h ed i v e r s i f i c a t i o no f t h eb u s i n e s sd e m a n d ， al o to ff u n c t i o n sa n db u s i n e s sp r o c e s so fv i r t u a le n t e r p r i s e s a p p l i c a t i o ns y s t e m a r e c h a n g i n gc o n s t a n t l y i ti sv e r yd i f f i c u l tf o rt r a d i t i o n a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mt o s o l v et h ep r o b l e mo f s y s t e mr e c o n f i g u r a t i o nb e c a u s eo f b u s i n e s sp r o c e s sr e - e n g i n e e r i n g a n d w o r k f i o wm a n a g e m e n ts y s t e mi st h es t r o n gt o o lw h i c h s u p p o r t sa u t o m a t i o no f t h eb u s i n e s s p r o c e s s ，w h i c hs u p p o r t sw o r k i n g i nc o o r d i n a t i o n a m o n ge n t e r p r i s e s ，c a r r i e s o n c o r r e s p o n d i n ga d j u s t m e n ta c c o r d i n gt ot h ec h a n g eo ft h eb u s i n e s sp r o c e s s ，a n dh a sg o o d a d a p t a b i l i t ya n df l e x i b i l i t y 。a sf o rt h e s ef e a t u r e so fv i r t u a le n t e r p r i s e sp r o d u c t i o na c t i v i t y ， t h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mo fv i r t u a lm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e p m s v m eb a s e d o nw o r k f l o wt e c h n o l o g yi s s t u d i e d ，a n dt h em e n t a l i t i e so fd e s i g na n dr e a l i z a t i o n m e c h a n i s ma r ee x p l a i n e di nt h i sp a p e r f i r s t l y ，t h ef e a t u r e so fb u s i n e s sp r o c e s sa n da p p l i c a t i o no fw o r k f l o wm a n a g e m e n t t e c h n o l o g y i np r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mi nv i r t u a lm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s ea r e a n a l y z e d ，c o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r ea n dm o d e l i n gm e t h o da n dt e c h n o l o g yf e a t u r ea r e i n t r o d u c e d ，a n db u i l do ft h ev i r t u a le n t e r p r i s e sw o r k _ f l o wm o d e li ss t u d i e di ne m p h a s e s i n c l u d i n gc o u r s em o d e la n do r g a n i z i n gm o d e la n di n f o r m a t i o nm o d e l ，w h a t m o r e ，t h e c o u r s em o d e lo f w o r k f l o wi sa n a l y s e db yp e t r in e t s ；a n df u n c t i o nm o d u l e ，s y s t e ms t r u c t u r e ， o p e r a t i n ga n dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，t h er e a l i z a t i o ns c h e m e so f c o n c r e t ep r o c e d u r ea r e g i v e n ；s e c o n d l y ，t h ek e yt e c h n o l o g yo fp m s v m ei sa n a l y z e df r o ms u c hr e s p e c t s ：d e s i g n o f w o r k f l o we n g i n e ，t h er e a l i z a t i o no f i n t e g r a t e db o mt r e e ，s t a t i s t i c a la n a l y s i sa n dp r e v i e w o u t p u t t i n go f r e p o r tf o r mi nw e be n v i r o n m e n ts y s t e ms e c u r i t yd e s i g n , e t c b a s e do ni t ，t h e a p p l i c a t i o no fx m la n dw e bs e r v i c et e c h n o l o g yi ni n f o r m a t i o ni n t e r a c t i v e ，s h a r i n ga n d s y s t e mi n t e g r a t i o ni np m s v m ea r ea n a l y z e di nd e t a i l f i n a l l y ，w o r kc o n c l u s i o no ft h i s p a p e ra n ds y s t e md e f i c i e n c yi sg i v e da n dt h ed e v e l o p m e n to fp m s v m es y s t e mi sl o o k e d f o r w a r d t h i ss y s t e mi sp m s v m eo nt h eb a s i so ft h r e e t i e rd i s t r i b u t e da r c h i t e c t u r eo fb sa n d c sm o d e ，w h i c hi sd e v e l o p e du n d e rt h e n e tf r a m e w o r kc o m b i n i n gn e t w o r kt e c h n o l o g y ， w o r k f l o w t e c h n o l o g y a n da d v a n c e dp r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti d e a ( m r p i i ，e r p ，e t c ) ， - i i 摘 要 a d o p t i n gt h em o d u l ed e s i g nm e t h o da n du t i l i z i n gv i s u a lb a s i c n e ta n ds q ls e r v e r2 0 0 0 p m s v m ec a l lm e e tt h ed e m a n do ft h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n to fv i r t u a lm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s eb e t t e r , r e a l i z et h ea u t o m a t i o na n dr e o r g a n i z a t i o no ft h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n t p r o c e d u r e ，a n dr a i s ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c y ，a n dt h u sb r i n gt h ed i r e c te c o n o m i cb e n e f i t st o e n t e r p r i s e s w h a ti sm o r e ，i to f f e r saf e a s i b l es o l u t i o nf o rc o n s t r u c t i n gi n f o r m a t i o ns y s t e m a g a i n ，r e d u c e st h ec o s to fd e v e l o p i n ga n ds a f e g u a r d i n gi ng r e a t ，i sak i n do fb e n e f i c i a l e x p l o r a t i o nf o rd e v e l o p i n gt h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mo fh i g hd e p e n d a b i l i t y ，h i g h f t e x i b i t i t y ，h a sg r e a td i r e c t i v es i g n i f i c a n c e 。 f i g u r e ：f o r t y - f o u r ；t a b l e ：n i n e ；r e f e r e n c e ：s i x t y t w o k e y w o r d s ：w o r k f l o w ；v i r t u a le n t e r p r i s e ；p r o d u c t i o nm a n a g e m e n t ；r e c o n f i g u r a t i o n ； p e t r in e t s ；i n t e g r a t e db o m t r e e c h i n e s eb o o k sc a t a l o g ：t p 3 1 5 1 1 1 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 河北理工大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表 示了谢意。 签名：姜叠盎日期：尘堕年兰月卫日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解河北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 引 言 引言 信息化是当今世界发展的大趋势，面对市场的竞争与客户需求的多样化，企业 的生产管理系统将会处在复杂多变的环境中运作，具有多种不确定的因素。为了适 应这种趋势，许多供应商则跌合起来组成具有敏捷性质的虚拟企业，充分发挥他们 各自在资源、技术及管理方面的优势，以适应市场的变化：相应的适应虚拟企业的 生产管理系统也应具有敏捷性。近几年来，虚拟企业的生产管理系统的研究已成为 一个重要的课题。 虚拟企业具有明显的生命周期性、动态性、易构性、自制性等特点，在c i m s 及 网络化制造环境下，虚拟企业的特点不仅要求适合于它的生产管理系统具有良好的 协调机制、约束机制、通讯机制作基础，而且还要求产品数据与信息高度集成与共 享，使生产管理系统具有灵活性、敏捷性和可重构性，才能保证虚拟企业的生产活 动顺利进行。比如：网络采购、销售、盟员之间的业务往来及任务分配等活动，实 现联盟内部、各企业之间工作流程的自动化及重组。 传统的生产管理系统( p r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m 。p m s ) 很难适应虚拟企业 生产管理的要求，它存在以下缺点与不足： 1 传统的m i s 系统是事务性的系统，内部结构是刚性的，静态的：且平台单 一、安全性及扩展性差、信息很难及时共享与集成。 2 流程性、自适应能力差。系统很难适应业务流程的改变缺乏柔性和可重 构性。 3 计算机辅助分析、决策及监控能力差。 工作流管理技术是9 0 年代初为提高工作效率而提出的一种过程自动化技术，是 过程建模和过程管理的核心技术。工作流最大的优点就是提供业务过程逻辑与底层 操作活动相分离的机制，使得商业动作过程中的变化可以通过修改相应的工作流模 型加以实现，以适应企业业务流程重组( b u s i n e s sp r o c e s sr e - e n g i n e e r i n g b p r ) 使信 息在适当的时问传给适当的人。所以把工作流技术应用于企业的生产管理系统中确 实很有研究价值。 目前虚拟企业环境下的管理系统已经引起全世界范围内的关注，入们从不同 的方面、不同的角度对此问题进行了研究，如朱云龙等阐述了敏捷化生产环境下生 产过程的调度过程“，z h o u 对虚拟企业的生产计划系统的体系结构进行了研究“，国 外学者s o a r e s “对微电子行业虚拟企业生产计划与控制系统进行了研究，许多高等 河| e 理工大学硕士学位论文 院校，比如清华大学、浙江大学、北京航空航天大学等也对虚拟企业及其生产管理 系统进行了研究n ”。 综上所述，国内外专家对企业的生产管理系统及工作流技术的应用作了较深入 研究，采用的软件技术主要是c o m 组件”1 f f i q a g e n t 代理技术“。但是，就目前来 看。对虚拟企业的整个生产过程从业务流程b p r c ”上考虑的还比较少，文献( 5 考虑 了虚拟企业的生产过程，只是模块化功能比较强，不具有信息自动传递的功能，更 不用说流程重组。文献 4 提出了基于工作流的生产过程的可重构研究，只是在某 一固定流程中实现了流程自动传递，而不能柔性的适应流程的动态调整。 针对以上研究的不足，结合唐山市科技局项目一“离散制造企业的信息系统的 可重构研究”，本文试想采用工作流技术，从企业流程可重构方面对具有敏捷特征 的中小虚拟企业生产管理系统进行应用研究。拟采用模块化方法、借助w e bs e r v i c e s 和x m l 技术研究一种基于园内外先进管理思想模式( m r p i i 、l p 、j i t 、o p t ) 和 工作流( w o r k f l o w ) 技术的既能适应网络化( 基于c s 和b s 模式) 、业务流程自动化 生产，又能适应虚拟制造企业计算机辅助分析及决策的生产管理系统p m s v m e ) ， 期望解决具有动态联盟特征的企业生产管理信息化问题，以期达到虚拟企业t 、q 、 c 、s ( 周期、质量、成本、服务) 的最优化，相信对经济的发展和制造业的信息化 会具有重要的意义。 一2 l 文件综述 l 文件综述 1 1 虚拟企业及其生产管理模式的发展 1 1 1 传统企业生产管理的发展及存在的问题 企业生产管理的目的是为了降低库存、缩短交货期和降低生产成本，尽量满足 顾客的需求。提高企业的生产效率和综合竞争力。企业生产管理思想由来己久，不 同的时期有着不同的内容( 如图l 所示) 。以计算机的出现为界线，主要有两个阶 段，第一阶段是库存管理系统，主要使用数学规划的方法建立数学模型，以期用较 少的资金占用来解决物料需求问题。第二阶段是随着计算机的出现而发展起来的物 料需求计划系统( 即所谓的m r p 系统) 。物料需求计划的发展又经历了几个阶段： 第一阶段是2 0 世纪6 0 年代提出的最基本的物料需求计划“，该阶段的物料需求计 划系统是一个开环的系统，将物料需求分成独立需求和相关需求，根据生产计划和 物料清单计算组成产品的物料需求计划；第二阶段是7 0 年代后期出现的闭环物料需 求计划，将物料需求计划的执行情况及时反馈到计划系统中，对能力进行计划，以 验证能力的可行性，不断滚动计划：采用西方的物料需求计划m r p 方法和臼本的准 时制生产j i t “”方法提高生产管理水平是该时期的主要手段。此后，人们就直探 讨更好的制造组织和管理模式，出现了诸如制造资源计划m r p i i “”、计算机集成制 造系统c i m s 、精益生产l p 等新的生产方式：8 0 年代后期9 0 年代初期，市场竞争 的焦点转为如何以最短的时间开发出顾客化的新产品，并行工程( c e ) 作为新产品 开发集成技术成为竞争的重要手段；面向跨企业生产管理的企业资源计划e r p 管理 模式也应运而生。e r p “”不仅考虑到制造资源的计划，而且以制造资源计划为核 心，将企业所有的资源计划都考虑进来，如质量管理、人力资源管理、项目管理 等。此外，以色列物理学家歌德瓦特提出的最优化生产技术o p t “”，以及后来所 谓的约束理论t o c ，这是以消除企业生产过程中存在的约束为基本思想来制订计划 和进行控制。这些新的生产方式对于提高企业整体效益和在市场上的竞争力确实做 出了不可低估的贡献。 然而，进入9 0 年代以来，消费者的需求特征发生了前所未有的变化，整个世 界的经济活动也出现了全球经济一体化特征，这些变化对企业的竞争能力提出了更 3 河北理工大学硕士学位论文 高的要求，原来的管理思想已不能完全满足新的竞争形势。制造企业必须面临如f 变化： 1 产品周期及相应的研制过程越来越复杂； 2 企业的组织结构趋向扁平化和过程化； 3 企业应用集成范围不断扩大，集成度不断提高； 4 业务流程经常变化，对信息的数字化和实时性要求越来越高。 为了适应这一切变化，敏捷制造、虚拟制造、动态联盟、分散化网络生产系统 等“”1 先进制造战略的研究与应用在广大制造业得到了飞速发展。传统的单一的生 产方式已经显得力不从心，以m r p i i 和j i t 为例，这两种生产方式都是着重企业内 部资源的利用问题，一切优化工作更多的是着眼于本企业的资源的最优应用。这种 指导思想在2 l 世纪的市场竞争中显得有些不适应。因为在当前这种市场环境中， 一 切都要求能够快速响应用户需求，而要达到这一目的，仅靠一个企业所拥有的资源 是不够的，必须通过功能虚拟化即借用外部力量来改善自身较弱部门的功能，使之 与企业其它的优势功能相结合以提高竞争力。同时。企业还要能根据市场及时调整 或解散不适应的部门，使资源流动到更能发挥其作用的地方去。在这种情况下，人 们自然会延伸到本企业以外的其它地方通过有效组织和利用社会资源达到快速响 应市场需求的目的。虚拟企业的出现，使企业的规模和效益迅速扩张，并显示出了 强大的生命力。 图1 企业生产管理的发展历程 f i g 1d e v e l o p m e n tc o u r s eo f e n t e r p r i s e sp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t 1 ，1 2 虚拟企业管理模式的基本思想 虚拟企业( v i r t u a le n t e r p r i s e ，v e ) 是指由两个或两个以上的成员公司组成的一 种有时限的、暂时的、非固定、相互依赖、合作的组织，以便以最少的投资、最快 4 - 1 文件综述 的反应速度对市场机遇快速做出反应“7 。为了共同的利益，每个成员完成自己专 长的工作，成员之间是平等合作的伙伴关系，实行知识产权、智能和信息共享及资 源有偿共享。一旦产品或项目寿命期结束，则成员自动解散或重新开始新的一轮的 动态组合过程。2 0 世纪9 0 年代初正值网络化技术突飞猛进的时期，美国为适应敏 捷制造a m 而提出了虚拟企业的概念，而网络化时代的到来与信息、通讯、制造等 技术的发展则极大的促进了虚拟企业的产生。它实际上是不同组织或企业问的动态 集成，并具有一定的生命周期，在虚拟企业中的伙伴能共享产品、工艺和生产的信 息。例如：欧洲客车公司为了生存和发展，把欧渊各国制造飞机的智慧和优势结合 起来，以对付美国波音公司和麦道尔公司的合并；沈阳金杯客车制造有限公司我 国虚拟企业的一个典型范例，该公司的关键零部件采取以国产为主体的全球采购， 车型设计是由意大利都灵的朱加罗设计公司设计，样车试验在英国m i r a 公司进 行，并得到了德国宝马公司的无偿技术援助，“中华牌”轿车堪称我国虚拟企业的 典范。总之虚拟企业一作为2 l 世纪的组织形式正在崛起。 虚拟企业具有周期性、动态性、异构性、自制性等特点，它的这种特点决定了 虚拟企业的管理模式不同于传统的企业，主要表现在以下几个方面：1 ) 生产过程单 元化。在虚拟企业的生产模式下，一个企业虽具有制造、装配、销售、财务等功 能，但在盟主企业内部没有执行这些功能的机构，企业仅具有实现其市场关键目标 的最关键功能，其它功能将以“虚拟化”的方式由盟员企业来完成，这是种分散 风险、争取时间的敏捷制造策略，它与传统企业的“大而全，小而全”策略是完全 对立的。2 ) 组织的扁平化及地域的分散化，为了适应市场环境的变化，企业的组织 结构也要做到能够及时反映市场的动态，结构不再是固定的，由传统的第阶层次的 “机械结构型”向更适合市场竞争的“化学分子型”和“生物细胞型”转变，成为 扁平的多元化的“神经网络”；地域的分散化也是虚拟企业的特点，计算机及网络 技术的发展已经能够把在地域上相距很远的企业集团联系起来，并进行网上交易与 控制。3 ) 生产过程可重构。虚拟企业的最大特点就是动态性及周期性，由于其处在 复杂多变的市场环境中，这就要求它的生产管理系统必须能适应b p r ，具有敏捷 性。 实际上，虚拟企业具有广阔的发展前景，因为它能够解决传统企业所不能解决 的问题，具有比传统企业更大的优势，既能适应市场环境的变化，又能实现企业间 资源共享，是一种新的具有敏捷性的先进制造企业模式。 5 河北理工大学硕士学位论文 1 2 工作流技术的研究现状 1 2 1 工作流技术的原理 工作流管理技术是9 0 年代初发展起来的新兴技术，是基于过程分析的应用软件 发展的结晶。1 9 9 3 年，欧洲成立了工作流联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ， w m c ) m 】，它对工作流的定义是：“业务流程的全部或部分自动化，在此过程中， 文档、信息或者任务按照一定的过程规则流转，实现组织成员问的协调工作以期达 到业务的整体目标”。 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域，它是针对工作流程而提出的 个概念目的是通过将工作流程分解成定义良好的任务、角色按照一定的规则 和过程来执行这些任务并对它们进行监控，达到使工作流程能够完全或者部分自动 执行。因此可以提高办事效率、降低办事成本、提高管理水平。工作流包括一组活 动及他们的相互顺序关系，还包括过程及活动的启动和终止条件，以及对每个活动 的描述。工作流管理系统是指运行在一个或多个工作流引擎上用于定义、实现和管 理工作流运行的一套软件系统，它与工作流执行着( 人、应用) 交互，推进工作流 实例的执行，并监控工作流的运行状态。 工作流管理的最大优点就是实现了应用逻辑与过程逻辑分离，因此可以在不修 改具体功能实现方式( 硬件环境、操作系统、数据库系统、编程语言、应用开发工 具、用户界面) 的情况下，通过修改( 重新定义) 过程模型来改进系统性能。实现 对生产经营过程部分或全部的集成管理，有效地把人、信息、应用工具合理的组织 在一起，提高软件的重用率，发挥系统的最大效能汹1 。工作流技术可以支持企业实 现对经营管理和生产组织的过程控制以及决策支持，能够实现现代企业“在适当的 时间把适当的信息传给适当的人”的要求。 工作流技术作为一种过程建模和过程管理的核心技术“，可以与其它应用系统 有效的结合，生成符合企业需求的各种业务管理系统，如办公自动化系统、项目管 理软件、供应链管理系统、e r p 系统等。 体需求，快速灵活的生成应用软件系统， 进行重组并满足客户需求。 它具有高度的灵活性，可以按照企业的具 并且在客户业务过程发生变化时，迅速的 工作流技术的出现和迅速发展满足了企业组织结构重组与先进制造战略实施的 客观需求，进入2 0 世纪9 0 年代，随着计算机网络技术的迅速发展，特别是在 - 6 一 1 文件综述 i n t e m e t 应用日益普及的情况下，现代企业的信息系统的分布性、异构性和自治性的 特征越来越显著，使得人们从更深的层次、更广的领域对工作流展开了研究。工作 流管理技术作为一种对常规性事务进行管理、集成的技术，它具有柔性、集成性、 重用性和可扩展性的特点，它可以改进和优化业务流程，在企业内部实现更好的业 务过程控制和业务监督机制，从而减少企业对市场需求变化的反应时间，为分布式 网络化制造系统啪3 的有效运作和管理提供了很好的解决方案。 1 2 2 工作流技术的研究现状、不足及发展趋势 目前工作流技术的研究日益受到人们的重视，许多大学和研究机构开展了很多 研究项目，取得了众多的研究成果啪。2 5 。 目前比较典型的工作流系统主要有：i b m 公司a l m a d e n 研究中心研究的基于永 久消息队列的分布式工作流系统e x o d c a f m q m 、佐治亚大学计算机系研究开发的 具有自适应能力的工作流管理系统m e t e o r ( m a n a g i n ge n d - t o e n do p e r a t i o n s ) 、事件 驱动下的分布式工作执行系统e v e ( e v e n te n g i n e ) 、基于分布式主动数据库技术的 工作流管理系统w i d e ( w o r k f l o w o n i n t e l l i g e n ta n dd i s t r i b u t e dd m a b a s e e n v i r o n m e n o 、基于移动代理的工作流管理系统d a r t f l o w 等研究项目。其中， e x o t i c a 、m e t e o r 和e v e 是完全分布的工作流管理系统，w i d e 和m e n t o r 则采用 c s 结构，活动间的导航、活动执行情况的管理和异常情况的处理都是由位于服务 器层的工作流引擎完成的。此外，普渡大学开发的c o r b a f l o w 系统和达特茅斯 大学开发的d a r t f l o w 系统也比较典型。c o r b a f l o w 采用基于c o r b a 的体系结 构，支持跨平台的异构分布集成，它扩展了i d l 语言以定义事务性的工作流。 d a r t f l o w 是基于w e b 和可移动代理的，它较好的解决了一般工作流系统中所欠缺的 柔性、白适应性、规范性等问题。 我国现有的工作流管理系统中。大多集中在邮件型和文档型工作流方面，过程 型工作流由于机理复杂，实现困难，理论研究还不够深入，实际应用系统就更少 了。有代表性的研究院校有：如清华大学，华中理工大学等，清华大学自动化系范 玉顺教授主持的集成工作流建模、仿真和执行系统c i m f i o w ；浙江大学实现了编 译制导的工作流建摸平台。对工作流研究深入的软件公司主要有：上海的东兰科技 的l i v e f l o w 工作流管理系统，北京杰佛软件的f | o w m i s 等，这些都取得了良好的 研究成果，但大部分都是有关办公自动化方面的工作流系统。 1 河北理工大学硕士学位论文 综合国内外的研究现状。国内外对工作流的研究主要集中在工作流模型、建模 技术、通信机制、系统结构等方面，主要是研究怎样适应异构化环境、具有柔性、 敏捷性的工作流。工作流系统它所要解决的主要问题是关于共享与协作方面的问 题，对于异构平台环境、多媒体等问题还未能很好的解决。现有的工作流产品在性 能、可伸缩性、可靠性、集成性及协同性等方面考虑的也比较少，其不足主要表现 为以下几点： 1 目前的系统缺乏对并发访问和异常处理的可靠支持，没有提供备份机制和有 效的错误恢复手段，容错问题考虑得很少： 2 监控功能不足，从而影响了工作流管理系统运行的效率； 3 不同的工作流产品之间缺乏互操作性、可移植性，工作流管理系统与原有系 统的集成性差，缺乏一个标准的集成框架： 4 流程模型缺乏可重用机制，不能实现流程资源共享，对于复杂流程的定义存 在困难； 5 灵活性差、动态修改不便，使工作流在运行过程中难以根据实际情况做出调 整； 6 缺乏对工作流进行分析、仿真和纠错的工具。 针对工作流产品存在的不足，从信息技术、分布式对象技术的发展趋势看，在 今后的一段时间内，工作流产品的研究方向和趋势有： 1 工作流管理系统体系结构的研究，融合其他先进的管理和自动化理念，提供 可共享资源的、可扩展的工作流系统。例如：知识系统、专家系统、e r p 、p l m 等： 2 工作流的事物特性。希望使用高级事务处理技术在企业经营过程中建立恢复 机制、提高工作流系统的可靠性和实用性； 3 工作流的实现技术。包括面向对象技术、异构分步技术、图形用户界丽、消 息通信、数据库、w w w 技术等4 一； 4 工作流仿真与分析方法。目前来说，基本是处于空白状态，在工作流实施之 前，验证其有效性和正确性是非常必要的，引入仿真和监控工具是下一代工作流产 品的发展趋势。 1 文件综述 1 3 基于工作流的p m s v m e 的研究现状 1 3 1 企业信息管理系统的发展及研究现状 管理信息系统( m i s ) 是企事业的一种现代化工具，是管理学科发展的一个重要领 域，它对国民经济的发展、企业有效的运行有着重要的作用。2 0 世纪7 0 年代初， 随着数据库技术、网络技术和科学管理方法的发展，国际上对管理信息系统的研究 逐步深入，特别是2 0 世纪8 0 年代之后，对管理信息系统的概念基础、结构以及开 发方法等进行了广泛的研究虚拟企业在动态环境下的信息系统，由于组织企业的 自治、异构、地域分散性及虚拟企业敏捷性的特点，传统的m i s 系统的不足已经阻 碍了虚拟制造企业信息系统的发展，主要是存在以下问题1 ： 1 系统投资达，实施周期长，实施效率不高； 2 可靠性差、扩展能力差、难以维护； 3 可复用性差，很多制造系统的软件是针对特定环境设计的，难以重用； 4 信息访问机制难以满足复杂应用环境下透明平滑的信息访问要求。 从国内外的研究看虚拟企业的信息管理系统必须满足以下要求：1 ) 提供合作伙 伴问的信息交互能力，这样企业的生产过程才能有条不紊的进行；2 ) 具有动态开放 的系统结构，动态联盟具有柔性动态的组织结构，各企业的离开应不受技术的限 制，3 ) 支持虚拟企业的信息技术必须有并行工程技术、计算机网络通讯技术、数据 库技术、计算机集成制造技术等。同时企业组织和管理模式的变化也促使着虚拟企 业m i s 不断向集成化、网络化、柔性化、智能化的方向发展。 国内外的研究主要集中在以下几个方面。 1 基于i n t e r a c t 的b s 模式的管理系统 随着i n t e m e t i n t r a n e t 的普及，使得基于h 丁r p 协议的w w w 技术得以广泛应 用，软件行业的重点也由单机和局域网转向i n t e m e t i n t r a n e t 。为了实现更大范围的 资源共享和协同工作，网络级应用软件的模式也由传统的客户服务器模型转向基于 i n t e m e t i n t r a n e t 标准协议的三层分布式模型”。 2 w i n d o w sd n a 体系结构 w i n d o w sd n a ( d i s t r i b u t e di n t e m e ta p p l i c a t i o na r c h i t e c t h r e ) 是分布式因特网应 用体系结构，这是微软w i n d o w s 平台上针对如何发展一个强健、稳固、扩充性强的 分布式网络应用所推出的方案，它的目标是为开发人员提供平台、组件技术、应用 一9 河北理工大学硕士学位论文 程序基础结构、交互操作服务和工具，为编写各类的三层分布式应用程序服务。三 层分布式系统结构主要是指数据服务层、业务逻辑层、用户应用层，对于三层分布 式系统结构，其影响系统性能的关键在于中间层业务逻辑的实现1 。目前大型的管 理信息系统都是基于w i n d o w sd n a 体系结构的。 3 基于组件的软件开发方法 随着分布式技术的兴起，微软公司和o m g 组织分别创建了基于对象的软件结 构标准c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 、d c o m ( d i s t r i b u t e d c o m ) 和 c o r b a i i o p 。它在动态的、跨进程的意义上扩展了面向对象技术的特点，如封装 性、多态性、代码复用性等。d c o m 扩展了c o m ，使之可以跨越机器的边界，从 而使得c o m 组件能以一种位置透明的方式提供远程调用。对于三层分布式技术来 说，把中间的业务逻辑层编译为c o m 组件，以供远程调用，为软件复用，系统可 重构奠定了基础，以后的章节将详细的介绍。 4 软件建模方法的研究 软件建模方法主要有功能分解法、数据流法、信息建模法和面向对象的建模 法。每种方法都有其优缺点，其中面向对象的建模方法是当今信息系统开发的趋 势由于目前信息系统的复杂性，多样性和相互关系不断增长，面向对象的建模方 法能有效地控制复杂性。适应多变性。具有灵活性，从而提高系统开发的效率。比 较流行的面向对象的建模方法主要有基于u m l 、p c 缸n e t s 的建模方法等“。本系 统所采用的建模方法就是基于p e t r in e t s 的建模方法。 5 信息系统的可重构性研究 信息系统的可重构性研究是当前信息系统领域研究的热点，构建敏捷的信息管 理系统是开发人员的目标。实现可重构的关键技术主要有1 ) 工作流技术：流程建 模和管理的核心技术；2 ) 组件技术和x m l 、w e bs e r v i c e 技术，w e bs e r v i c e 可以 认为是实现远程调用的一种方式，类似于d c o m 技术，以后章节将详细介绍。 目前国外较成熟的管理信息系统的主要有：i b m 公司的c o p i c s 系统、日本公 司的d i p s ，l 系统、美国的m a c c a p 系统和j d e d w a r d s 公司的j d e 系统、o r a c l e 公司的o r a c l e 系统、德国s a p 公司的r 3 系统、f o u r t h s h i f t 公司的m s s 系统等。 国内的信息系统研究的起步比较晚，但也有较成熟的系统：j e 京利玛 c a p m s 9 5 、开思e r p 、金航联a e p c s 生产管理系统、天津企星m r p i i 、上海启明 m r p i i 、广州m r p 、华通e r p 、博通资讯m r p i i 等汹1 。 1 0 - l 文件综述 1 3 2 国内外生产管理系统的研究现状 现代企业生产管理系统从开始的m r p 到m r p i i ，已发展到目前的e r p 。 生产管理系统是以计划为主线，通过加强对物料及资源的计划管理，达到缩短 生产辅助环节、减少库存以及缩短生产周期的目的。生产管理信息系统是企业管理 信息系统中的核心部分，国内外对生产管理系统的研究主要集中在m r p i 和e r p 上，m r p 是一种开环的生产计划系统，不能将物料需求计划的执行情况及时反馈到 计划系统中；m r p i i 是m r p 的进步延伸，它的发展弥补了m r p 的缺点，它将计 划与执行结合起来，是一种闭环的反馈控制系统。随着企业的多元化，跨地区和全 球化的发展，m r p i i 也逐渐不能满足形势的需要，从9 0 年代开始研究，到现在e r p 是当今国际上先进的企业管理模式，它足以整体优化为目标，把顾客需求和企业内 部的制造活动以及供应商的制造资源整合在一起，注重人因发挥，并且围绕成本核 算为中心的企业资源计划，发挥各种资源的优势、以达到整体优化的目的。 m r p i i 与e r p 是企业先进的生产管理模式，是计算机管理思想和社会生产方式 深刻变革的产物，国外的m r p i i 和e r p 的应用效果十分显著尤其是美国敏捷制造 和日本的精益生产理论分别对指导大批量的生产和优化生产具有重要的指导意义。 国内围绕e r p m r p i i 也展开了研究，并取得了一定的成果。 北京理工大学研究的本溪钢铁公司的生产管理系统，主要特点是采用分布式技 术，基于c s 模式的三层体系结构的设计，功能模块众多、比较齐全。但是面临业 务流程的改变，系统的需要大量的升级、维护工作，可重构性不足。 西南交通大学的张胜霞等人对基于w e b ( b s 模式) 的机械产品生产计划系统 进行了研究”，基于e r p m r p l i 管理思想，建立在网络技术之上，建立了交互性的 w e b 应用程序，该系统主要是能根据生产需求数据的变化，自动编排生产计划。建 立b s 模式的管理信息系统也是信息系统发展的趋势。 在国内研究生产管理系统的还有东北大学、华南理工大学、上海交通大学、