（计算机应用技术专业论文）网络制造中若干技术问题的研究.pdf

贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 摘要 摘要 制造业的规模和水平仍是衡量一个国家综合实力和现代化程度的主要标志。网络制造技术是 是现代制造业的重要技术。目前，中国制造业的主要问题是从制造业大国变成制造业强国，我们 现在是大而不强，这主要表现在我国制造业的发展状况上。我国的制造业应当充分认识现在面临 的情况一一机遇与挑战并存，我们要充分把握现在的机遇，加快发展网络制造技术和网络制造业。 只有这样，才能提高我国企业的制造能力。 在对网络制造做了介绍的基础上，对网络制造中的相关技术进行了探讨。本文以贵州大学实 训中心网络制造建设项目为依托，并以此为模型，对网络制造导航台、工作流技术在网络制造中 的应用研究、网络企业联盟的建立做了相应的研究。 在网络制造导航台技术的研究中，作者在对网络制造导航台的建设背景进行了相关说明的基 础上对网络制造导航台的构成、运行模式和建立过程进行了探讨，并且完成了网络制造导航台的 核心数据库的设计、零件分类系统的设计，并在此基础上完成了网络制造导航台的总体设计。 在对工作流技术的应用研究中，针对网络制造的特点，对网络制造中的工作流技术的应用做 了相关的说明，在此基础上，作者对网络制造中的建模技术、分布对象技术和代理技术做了相关 的研究探讨，并且在工作流模型中引入了p e t r i 网的思想。基于以上的研究，作者对! ! 作流系统 中的建模技术和工作流引擎进行了详细的研究，并且实现了建模工具和工作流引擎的详细的功能 设计。 在网络制造联盟技术的研究中，首先介绍了网络联盟建立的必要性和优点，并对m a r p 进 行了相关的说明，进而对网络制造联盟的组建技术进行了研究，在主要部分，作者对网络制造联 盟伙伴的选择进行了详细的研究，并且提出了联盟伙伴选择的算法。 关键词：网络制造，网络制造导航台，工作流技术，工作流引擎，网络联盟 4 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 英文摘箜 a b s t r a c t t h es c a l ea n dl e v e lo fo n ec o u n t r y sm a n u f a c t u r i n gi sa ni m p o r t a n ts y m b o lt oe v a l u a t e ac o u n t r y si n t e g r a t e ds t r e n g t h n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g yi so n eo ft h em o s t i m p o r t a n tt e c h n o l o g yi nm o d e r nm a n u f a c t u r i n g n o w ，t h em a i no ft a s ko fc h i n ai st ob e c o m e ag r e a tp o w e ro fm a n u f a c t u r i n gf r o mab i gm a n u f a c t u r i n gc o u n t r y w ea r eb i gb u tn o tg r e a t n o w ，w ec a ns e ei tf r o mt h es t a t u so fo u rm a n u f a c t u r i n g w ea r ef a c i n gt h ef a c tt h a tw e m e e tt h ec h a n c ea n dt h ec h a l l e n g et o g e t h e r ，w es h o u l dc a t c ht h ec h a n c et od e v e l o pt h e n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n ga n di t st e c h n o l o g y b a s e d0 nt h eb r i e fi n t r o d u c t i o no ft h en e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gc o n c e p t i o n ，t h ew r i t e r r e s e a r c h e dt h er e l a t e dt e c h n o l o g y t h ew r i t e rm a i n l yd i s c u s s e dt h eu s eo ft h en a v i g a t i o n p l a t f o r ma n dw o r k f l o wt e c h n o l o g ya n dn e t w o r k e de n t e r p r i s ea 1 1 l a n c ei nn e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n gi n t h ef o u n d a t i o no ft h en e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gp r o j e c to fg u i z h o u u n i v e r s i t y p r a t i c ea n dt r a i n i n gc e n t e r i nt h er e s e a r c ho fn a v i g a t i o np l a t f o r m ，t h ew r i t e r r e s e a r c h e ds t r u c t u r eo ft h e p l a t f o r ma n dt h er u n n i n gm o d e la n dt h eb u i l d i n gp r o c e s so nt h ei n t r o d u c t i o no ft h e b a c k g r o u n do ft h ep l a t f o r m a f t e rt h a t ，t h ew r i t e rf i n i s h e dt h ed e s i g no ft h ec o r e d a t a b a s ea n dt h ep a r t sc l a s s i f i c a t i o ns y s t e m a n dt a k e t h i sa st h eb a s et h ew r i t e r c o m p l e t e dt h ed e s i g nt h et o t a ld e s i g no ft h ep l a t f o r m i nt h er e s e a r c ho fw o r k f l o wt e c h n o l o g y ，t h ew r i t e rg a v et h ee x p l a i nt ot h eu s eo f w o r k f l o wi nn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n ga c c o r d i n gt h ec h a r a c t e ro fn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g a n dt h e nt h ew r i t e rr e s e a r c h e dt h et e c h n o l o g yo fm o d e le s t a b l i s h i n ga n dd i s t r i b u t i n g o b j e c ta n da g e n t ，a n di m p o r tt h ei d e ao fp e t r in e t w o r k b a s e do na b o v et h ew r i t e rg a v e t h ed e t a i lr e s e a r c ho ft h et e c h n o l o g yo fm o d e le s t a b l i s h i n ga n dt h ew o r k f l o we n g i n e ，a n d t h e nt h ew r i t e rc o m p l e t e dt h ed e t a i ld e s i g no ft h ew o r k f l o we n g i n e i nt h er e s e a r c ho ft h en e t w o r k e da l l l a n c e ，t h ew r i t e ri n t r o d u c e dt h ea d v a n t a g ea n d t h en e c e s s a r yo fn e t w o r k e da l l i a n c e ，a n dg a v et h er e l a t e de x p l a i nt om a r p ，a n dt h e n r e s e a r c ht h ec o n s t r u c ti o nt e c h n o l o g y i nt h i ss e c t i o n ，t h ew r i t e rm a i n l yr e s e a r c h e dt h e s e l e c t i o nt os e l e c tw o r k m a t ei nn e t w o r k e da l1i a n c e ，a n da tl a s tt h ew r i t e rg a v et h ed e t a i l a r i t h m e t i ct os e l e c tw o r k m a t e k e y w o r d s ：n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ，n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gn a v i g a t i o np l a t f o r m ，w o r k f l o w t e c h n o l o g y , w o r k f l o we n g i n e ，n e t w o r k e da l l i a n c e 5 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 第一章前言 1 前言 我国自改革开放以来经济所取得的举世瞩目的成就，制造业的有了突飞猛进的发展，制造业 增加值占g d p 的比重在持续上升。同时，我们也看到，与发达国家相比，我们仍存在很大差距， 例如： ( 1 ) 产品质量不稳定、技术含量低、更新换代跟不上市场的变化； ( 2 ) 产品研发能力严重不足，开发周期过长； ( 3 ) 生产制造工艺、设备落后，生产过程当中自动化、智能化程度不高； ( 4 ) 管理理念落后，缺乏较强的竞争力： ( 5 ) 比较先进的网络制造、虚拟制造与虚拟企业技术缺乏推广和广泛的应用，企业快速反应 能力差。 随着各种技术的迅速发展，我们进入了知识经济时代，标志着人类生产力发展已经达到了一 个新的高度。它对经济与社会的发展都会产生深刻影响，同时也对制造业的发展带来重大影响， 并带动制造业进入一个崭新的发展阶段。在这种情况下，我国现存的制造企业将通过渐变、重构、 转型、动态联盟和资产兼并等多种途径，形成新型的企业。这些新型企业有一些显著的特征： ( 1 ) 生产技术含量提高： ( 2 ) 企业的产品种类明显增加； ( 3 ) 企业对市场的反应非常的敏捷； ( 4 ) 企业具有自己的企业文化，而且带有很多的创新特征； ( 5 ) 面向国际化。 制造业全球化是大势所趋，它促进了在世界范围中技术、资金和人才的流动速度，同时使得 资源在世界各国之间得以合理配置，并促进了全球经济的发展。 网络化制造，是指企业利用计算机网络实现制造过程及制造过程与企业中工程设计、管理信 息系统等子系统的集成，包括通过计算机网络远程操纵异地的机器设备进行制造、企业利用计算 机网络搜寻产品的市场供应信息、搜寻加工任务、去寻找合适的产品生产合作伙伴、进行产品的 合作开发设计和制造以及产品的销售等，即通过计算机网络进行生产经营业务活动各个环节的合 作，以实现企业间的资源共享和优化组合利用、实现异地制造。网络化制造是制造业利用网络技 术开展的产品设计、制造、销售、采购、管理等一系列活动的总称，涉及企业生产经营活动的各 个环节，如图l l 。 网络化制造的产生主要与因特网的迅速发展、经济全球化有关，如图1 - - 2 。 图1 1 网络化制造的概念 图1 2 网络化制造产生的背景 6 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 第一章前言 从目前情况来看，以因特网为代表的网络技术将是2 l 世纪对制造业产生影响最大的技术。它 将全面而深刻地影响制造业，产生相应的新技术、新设备和新方法，对产品从设计、制造到销售 及售后服务的各个环节产生巨大影响。 经济全球化为网络化制造系统和技术的产生提供了良好的环境。在这个环境中，制造企业若 很好地利用网络技术就可以获得很多机会，否则，就有可能失去这次机会，甚至会慢慢走向衰败。 1 1 网络化制造研究现状 ( 1 ) 国外研究现状： 网络化制造方面的研究在全球方兴未艾，围绕其模式的研究，以及与网络化制造有关的研究， 出现了许多的新的概念、观点和思想，例如我们常说的敏捷制造、并行工程、虚拟制造、虚拟企 业和动态联盟等。这些无不体现了企业基于网络的制造理念，同时以此为基础的网络化制造的研 究和应用在迅速发展。如以下的著名研究计划：美国里海大学美国2 1 世纪制造企业战略；美国 能源部“敏捷制造使能计划”；美国国防部和科学基金会资助的“下一代制造”；欧洲联盟“第五 框架计划”；日本“智能制造技术计划”和“网络化韩国2 l 世纪计划”等。 并且，其他的计划和各方面有关网络化制造的研究也在迅速发展，并取得了许多的成果。1 9 9 7 年，美国国际制造企业研究所发表了美国一俄罗斯虚拟企业网( r u s s i a n a m e r i c a nv i r t u a l e n t e r p r i s e n e t w o r k ，r a - - v e n ) ) ) 研究报告。该项目的初衷是开发一个跨国虚拟企业网的原型，使 美国制造厂商能够利用俄罗斯制造业的能力实现生产。从另外一个方面来看，作为美俄虚拟企业 的建立与发展为全球制造起到了一个的示范作用。 “虚拟企业信息交换项目”是美国国家电子制造协会领导的工厂信息系统的一个研究项目。该 项目涵盖o e m 和e m s 供货商之间从板卡生产到最终组装过程的双向信息交流，其重点是工程技 术与制造数据的交流。该项目己于2 0 0 1 年完成。 另外，许多高校也在从事网络化制造的相关研究。例如，美国加州大学伯克利分校的集成制 造实验室建立了世界上第一个基于互联网的设计和制造系统。英国剑桥大学正在进行“全球制造 虚拟网络”研究。 许多公司也在研发网络化制造相关的技术支持产品。例如，美国e 制造网络有限公司( e m a n u f a c t u r i n gn e t w o r k si n c ) 是首家将机械设备与i n t e m e t 网络连接的公司，该公司开发的软硬件 一体化i n t e m e t 网络机械设备可实现异地实时设备资源利用、供应链。 ( 2 ) 国内研究概况： 在1 9 9 4 年，国外先进技术的发展引起了我国学术界、工业界的重视，并被国家定为重点发展 的科技之一，从下面的一些信息中可以看出我国目前的研究进展情况： 一、浙江大学顾新建在1 9 9 6 年提出大成组技术的概念。这是一种基于因特网的、面向制造全 球化的成组技术和系统的新构思。 二、香港理工大学的李荣彬教授和同济大学的张曙教授在1 9 9 6 年提出了分散网络化生产系统 i s p e r s e dn e t w o r k e dp r o d u c t i o ns y s t e m ) 的构思。其目的是要使香港和内地的资源和优势通过因特 网有机集成起来，并发挥出更大的作用。它强调生产系统的网络化。分散网络化是指将动态的、 没有固定隶属关系的、地理上相隔的集团，利用信息和通讯技术把它们加以组织起来进行生产， 快速地以合理的成本将产品从设计转入生产。 三、华中科技大学提出了分布式网络化制造系统的初步构想。分布式网络化制造系统是一种 由多种、异构、分布式的制造资源，以一定的互联方式，利用计算机网络组成的开放式、多平台、 相互协作、能及时灵活地响应客户需求变化的制造系统。其基本目标是将现有的各种在地理位置 上或逻辑上分布的异构制造系统企业，通过其a g e n t 连接到计算机网络中去，以提高各个制造系 统，企业间的信息交流与合作能力，进而实现制造资源的共享，为寻求市场机遇，及时、快速地响 应和适应市场需求变化，赢得竞争优势，实现制造企业研究与开发、生产、营销、组织管理及服 务的全球化。 四、西安交通大学的谢友柏教授提出了虚拟异地合作设计组织，强调在产品设计和开发中， 塑型查兰! ! ! ! 旦堡主堂垡丝兰 笙= 空堑童 获取设计知识的异地合作。我国企业存在一批可以支持产品开发中设计知识获取的资源或潜在资 源，要使这些资源以及企业外资源以开发某项产品为中心，并和企业组织在一起，共同为这个项 目的完成进行设计知识、特别是新知识的获取。 五、国家8 6 3 c i m s 计划组织了关键技术攻关项目“基于c i m sn e t 的敏捷化工程”，其中包 括9 个面向企业的网络化制造的应用型子项目。如网上陶瓷销售和开发系统，将分布在异她的产 品设计系统、反求工程系统、快速模具制造系统、产品销售和供应系统等集成起来，实现跨地区、 跨行业的信息资源共享和集成。 六、国家科技部和国家机械局组织了机械工业共性技术数据库和机械制造业基础技术信息支 持系统的基础项目。该项目获得了国家科技进步奖二等奖。 七、总体说来，我国目前对网络制造的研究还是处于一个比较落后的阶段，并且应用范围也 是非常的小，近几年也没有很大的发展。我个人认为，网络制造的研究之所以落后，主要是因为 缺乏应用的市场，目前中国的制造业正在尽力较大的变革，主要体现在老的国有企业破产或被收 购，或者现在的企业将与外企合资或合作，目前我国主要是生产零部件和总成，大的生产型企业 技术相对落后，所以应用市场小，这也就制约了网络制造技术的研究。 1 2 本论文的选题背景 虽然世界正在进入信息化时代，但制造业的规模和水平仍是衡量一个国家综合实力和现代化 程度的主要标志。当代经济最发达的国家，仍然是制造业最发达的国家。美国为什么强大? 主要 是因为美国有建立在先进科学技术基础上的强大的制造业。中国的情况也是如此：经过5 0 多年的 建设和发展，特别是改革开放以来的持续快速增长，中国制造业已形成了完整的工业体系，总体 规模已进入世界前列。很多工业品已经位居世界第一，例如钢铁、水泥、平板玻璃、彩色电视机、 家用电冰箱、洗衣机、空调器、微波炉、各类纺织品以及日用轻工业品。改革开放以来我国综合 国力的增强，首先也是由于制造业能力的增强。 从全球角度来看，发展中国家制造业主要分为两块，一块是东亚、东南亚，一块是拉美。从 90 年代中期开始，东亚和东南亚制造业超过拉美制造业。目前发展中国家制造业主要集中在东 亚、东南亚。全球制造业转向发展中国家，主要是东亚、东南亚和中国。 目前，中国制造业的主要问题是从制造业大国变成制造业强国。我们现在是大而不强，这主 要表现在我国制造业的发展状况上。一般制造业比较发达，缺乏装备制造业，装备制造业才是制 造业的关键。主要发展轻型制造业，缺乏重型制造业。以中低技术劳动密集型制造业为主，缺少 高新技术制造业。我国制造业要从以制造为中心，向以研发为中心转移，这样才能实现制造业的 强国梦。 1 2 1 制造业信息化的发展 制造业信息化的发展在发达国家已经发展成用信息技术改造传统产业、改造制造业、改造企 业的一项重大战略，也是发达国家赢得竞争优势的重大战略。美国政府实施以“先进制造技术” 为核心的美国制造业振兴战略，使美国制造业重新夺回了世界制造业霸主的地位。 工业化国家大都把先进制造技术作为本国的科技优先发展领域和高技术的实施重点。加快发 展先进制造技术己成为各国政府的共识，其中最具代表性的有美国的先进技术计划、国家关键技 术( 制造) 计划、下一代制造计划和敏捷制造使能技术计划，韩国的高级先进技术国家计划，日 本的智能制造系统计划和“生态工厂”计划，2 0 0 0 年又制定实旌了“e - - j a p a n ”战略，德国的“制 造2 0 0 0 ”计划、“生产技术”计划、“保护环境的生产集成”计划等。 近几年，我国制造业信息化取得了长足的发展，突破了一批重大关键技术，在我国制造业产 生了巨大的影响和示范带动作用，取得了显著经济效益和社会效益，同时，也带动了制造业信息 化软件产业的发展，涌现出一批具有自主知识产权、处于国内领先水平的支撑软件系统和应用软 件系统，形成了一批企业信息化技术研究、开发、应用、推广的骨干队伍。“十五”期间，国家科 技部启动“制造业信息化工程”，为加速信息技术向传统产业渗透创造了有力条件。 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 第一章前言 1 2 2 网络化制造一一制造业的必然 随着知识经济时代的到来，企业资源共享趋势的发展，以及制造业竞争环境和发展模式的变 化，信息化对传统制造业的影响越来越深远。信息技术的迅猛发展，特别是i n t e r n e t i n t r a n e t 等技 术的发展，极大的促进了信息技术在制造业中的深入应用，制造全球化，制造敏捷化、制造绿色 化、制造网络化，制造虚拟化，是信息改造传统制造业的主要表现模式，而制造全球化、制造敏 捷化、制造虚拟化均离不开制造网络化的支持。可以说制造网络化是制造业的发展的必然趋势。 网络化制造是网络技术和制造技术的高层次的结合，是两者相结合的产物。 网络化制造技术是用信息化带动工业化的重要的有效技术。当前网络化制造涉及的有关技术 在发达国家的应用和发展是相当的快，并且经常有新的技术不断的出现，我国的制造业应当充分 认识现在面l l 缶的情况是，机遇与挑战并存。我们要充分把握现在的机遇，加快发展网络制造技术 和网络制造业。只有这样，才能提高我国的企业的现代管理水平，提高制造能力。 1 3 本论文研究的目的意义和课题来源 1 3 1 本论文研究的目的意义 尽管网络化制造不能代替传统制造业中的许多功能，如产品的创新设计需要人的创造性劳动， 零件加工和装配需要相应的设备，产品的销售需要物流系统等，但网络可以使信息的传递更快、 更准确，使传递的信息更多，因而加快创新的步伐，加快生产过程中的信息流从而使生产过程加 快。传统制造业在因特网的冲击下只有求变一条出路，网络化制造是传统制造业为了适应网络经 济时代需要而作出的变化，在这种背景下研究网络化制造的技术更有其现实的意义。 本文研究的意义在于： f 1 ) 充分利用目前的机遇，提高我国制造业的竞争能力 人们普遍认为，目前看得到的对在2 1 世纪的制造业影响最大的技未将是网络通信技术。因特 网是目前最主要的计算机信息通讯网络。因特网将为我国制造业走出困境带来机遇。通过网络开 展协作可以大大降低交易费用，充分利用网络技术改造传统企业，可以提高我国企业在市场上的 竞争能力。 f 2 1 加速我国制造业敏捷化进程 人们普遍认为，美国提出的敏捷制造模式是2 l 世纪的世界级制造战略。建立在信息高速公路 上的敏捷制造模式通过对社会资源的最优组合，迅速响应市场的需求。通过对网络资源进行适当 的集成，将我们宝贵的信息资源条理化，并通过导航系统支持企业的敏捷化，将大大加快我国制 造企业的敏捷化进程。 ( 3 ) 提高我国网络制造的技术水平，在新一轮的制造业布局中占据重要的一席 随着全球制造产业格局的发展变化，发达国家纷纷将一些附加值低的制造业转到发展中国家， 目前在东南亚一带，成为了世界的加工中心，尤其是中国，现在已经成为了世界工厂，但是我们 应该看到，这些制造业除了附加值低以外，还带来了严重环境污染，比如，现在的日本，本国已 经不再生产一些对环境污染比较严重的产业，而转向了中国，还有发达国家也将一些高新产业的 加工装配，转向了中国，在中国生产，然后再销售往国外，他们这样做除了是在利用中国廉价的 劳动力和资源外，还有一个目的是为了绕开贸易壁垒。发生这样一个现象的主要原因是因为我国 的高新的制造业水平太低，我们要发展高水平的制造业，要生产高新技术产品的从设计到生产的 制造业，网络制造技术涵盖了整个制造的过程，所以说，我们应该抓住这次机遇，为本国的制造 业能够在将来的制造业全球格局中占据重要的位置。 1 3 2 本论文的课题来源 本文作者本科学习的是机械专业，进入贵州大学后成为计算机应用专业的硕士研究生，选定 了网络制造的研究方向，并且以贵州大学实训中心的网络制造建设项目为依托，进行了相关的研 究。 q 按照原来贵州工业大学的规划，贵州工业大学实训中心要做网络制造方面的工作，确立7 研 究题目，根据规划，要实现网络制造的实训体系网络制造的平台。在此基础上，我进行了相应的 研究，完成了一个规划设计，并且完成了现有设备的联网，并且成功实现了与加工中心的对接， 并试车成功。现有的设备还不太完全具备实现网络制造的能力，我实现了一个网络制造规划的设 计，这是一个全新的现代化的网络制造平台，实训中心的规划设计结构图如下： 图l 一3 、贵州大学视训中心的网络制造系统的总体设计图 1 4 本论文的研究内容 作者在广泛阅读相关资料后，针对目前国内、国外的现状，设定了自己的研究内容和研究方 向，并且以贵州大学实训中心的软硬件条件为依托，利用现有的设备和人员，在实训中心的网络 制造项目中，做了多方面的试验和研究，按照作者的意图和导师的安排，圆满完成了自己的研究 预期。本文的主要研究内容如下： ( 1 ) 在第一章中对网络制造的相关基本概念进行了描述，然后进一步对国内外目前的网络制 造情况进行了相关的介绍，并且对本论文的依托项目一贵州大学实训中心的网络制造建设，进行 了相关的说明，并且在实训中心完成了演示部分的工作。 ( 2 ) 在第二章中针对网络制造的需要，介绍了什么是网络制造导航台，并且作者根据自己以 前在发动机、汽车行业的工作的经验，提出了一个网络制造导航台的建设方案。 ( 3 ) 在第三章中，作者对目前在网络制造当中研究比较初步的工作流技术进行了研究和探讨， 并且对在网络制造当中的工作流的实现技术进行了详细的说明，提出了自己工作流架构。 ( 4 ) 针对目前我国网络制造不发达的情况，作者提出了在我国建设网络制造联盟的研究内容， 并且提出并解决了网络联盟伙伴的选择算法问题。 l o 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 第一章前言 1 5 本章小结 本章主要介绍了网络制造的相关基础概念和我国目前的网络制造现状，然后进一步对本文的 研究内容进行了相关说明。 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 第二章网络制造导航台的实现研究 网络制造导航台实现研究 网络化制造导航台要解决的主要是网络化制造中产品和制造资源建模和潜在合作伙伴的搜寻 问题。 2 1 网络化制造导航台的背景 随着制造的全球化，随着信息技术的快速发展和交通便捷性的提高，越来越多的制造企业从 “大而全”或“小而全”的模式中走了出来，在从事零部件的专业化生产企业迅速发展的同时， 企业间的集成正在成为现代集成制造系统( c o n t e m p o r a r yi n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，c i m s ) 。 未来的制造业将具有高度专业化分工的和高度协同的特点。每个企业专注于自己的核心能力和核 心产品( 或零部件) ，而将非核心能力的任务和零部件扩散出去。这样，企业可以集中精力使自己 的核心能力和核心产品( 或零部件) 具有世界的顶尖水平，从而使企业在竞争中取胜，并且降低企 业的风险和投资。因此，越来越多制造企业将提出以下的要求： 、 ( 1 ) 如何在全国或全球范围内迅速找到最佳的零部件设计和制造的合作企业； ( 2 ) 如何在全国或全球范围内迅速找到最适合自己企业的来完成零部件设计和制造任务； 因特网为我们提供了很好的环境。面对网上信息资源，雅虎( y a h o o ) 、搜狐( s o h u ) 等搜索引擎 为我们提供了搜索手段。但在使用这些搜索引擎进行查询时，人们常常发现有如下问题： ( 1 ) 有时信息太多，不知该选哪些。打开页面后，可能不少是与所要搜索的内容无关。如果用 户想将所有的信息作一番详尽的考察，要从中找到自己需要的一点信息，就象是“大海捞针”； ( 2 ) 有时一条信息也没有，因为企业在主页中没有使用该关键词。而事实上是在网上有相关内 容的主页。 因特网所具有的传播能力和使用上的便利本应该以很高的效率使大量的买主和卖主走到一 起。但是，这些信息大多没有整理、核实或标准化。因此，企业寻找和协调交易机会的就非常的 少。 出现这种情况的主要原因是，因特网上的信息资源是以高度分散化和无序化的形式存在，人 们可以在自己企业的主页上任意地设置关键词，在检索主页时所输入的关键词也是任意设置。而 一般的搜索引擎的搜索面很宽，但其搜索深度较浅。这样就容易使因特网上的双方走不到一起， 无法进行合作。 因此，越来越多的专家认为，网站应向专业化方向发展，细分市场，为用户提供个性化的服 务。 随着接入因特网和在因特网上建立网站的企业数量的增多，人们迫切希望制造信息资源从无 序化走向有序化，从分散化走向集成化。显然，网络化制造导航台具有实现的可行性和必要性， 对解决网络制造中的信息问题具有重要意义。 2 2 网络化制造导航台的总体设计 2 2 1 整体需求 网络化制造导航台是一种类似于百度、g o o g l e 的导航台。但具有他们所没有的一些特点，网 络化制造导航台的任务是： ( 1 ) 将散布在因特网中的设计和制造各产品和零部件的企业网站地址信息和关键词信息搜集在一 个核心数据库中，这些信息通常由企业网站的主人提供。 ( 2 ) 该导航台的使用者可以通过关键词及组合迅速找到所需产品及企业的网址。 ( 3 ) 该导航台的使用者可以通过目录服务，按照分类目录逐级向下查找，迅速找到所需产品及企业 的网址。导航台应提供多种形式的目录服务，以满足不同用户的需求和用户在产品生命周期的不 同环节的需求。 ( 4 ) 该导航台的建立和维护应具有自组织性，即通过用户的不断使用，系统将越来越完善。 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 第二章网络制造导航台的实现研究 2 2 2 网络化制造导航台的架构 网络化制造导航台我们采用b s 三层架构，分别是： ( 1 ) 浏览器层； ( 2 ) 业务逻辑层，主要是面向网络化制造的产品和零部件关键词分类系统； ( 3 ) 企业信息层，主要是核心数据库； 2 2 3网络化制造导航台的建立过程 网络化制造导航台的建立包括两个阶段： ( 1 ) 创建：导航台的创建初期要有吸引企业的内容。这方面的内容包括：包含有大量企业信息的核 心数据库( 开始时，这些信息可以利用其它的搜索引擎搜集和整理得到的) ：产品和零部件关键词 分类系统；企业供需信息发布等。 ( 2 ) 提升：在导航台引起了企业的注意后，将形成网络化制造导航台的正反馈的良性循环。 对于导航台来说，数据库中储存的网址信息越丰富和越准确，就越能为查询者提供高质量的服 务，只有这样爿能有高的点击率。 2 2 4 核心数据库的设计 、 核心数据库中存放了各企业核心数据，企业间可以通过它来建立联系，并且进行合作。找到 企业的网址后，就能了解企业的所有信息，因此企业的网址等信息要方便被人找到。关键词检索 是一个不错的方法，并且不能只提供一种途径，要满足不同的需要，适应不同的检索环境。 针对网络制造导航台的设计，作者本人在山东潍坊柴油机厂进行过相应的调研。潍坊柴油机 厂为国家特一级企业，原隶属中国重汽集团，产品包括了世界先进的斯太尔柴油机、捷克斯洛伐 克的1 6 0 系列柴油机、意大利的2 2 6 b 系列柴油机等，在国内柴油机生产厂中，无论在技术上还是 产值上，都属国内第一。下面以潍坊柴油机厂的信息资源为例对核心数据库进行说明。 表2 一i 为该资源库的库结构。表中的产品名和企业名均为关键词。关键字1 为产品分类，关 键字2 为产品或零部件的功能分类，关键字3 为形状分类，关键字4 为基本尺寸分类，等等。将 关键字分类有助于提高搜索速度。如果关键词选择不当，将减少被查询的可能，失去可能的合作 机会。网络化制造导航台的关键词可根据产品的复杂程度作不同的选择。 表2 1 资源库的库结构 名称字段 字段类型 例子 产品序号 i d n u m b e r ( 1 0 ) 1 1 1 产品名称 p a r tn a m e v a r c h a r 2 ( 2 0 )连杆 所属企业 w o r kn a m e v a r c h a r 2 ( 2 0 )潍坊柴油机厂 仓、i p 丰丽m a i np a g e v a r c h a r 2 ( 2 0 ) w w w w e i c h a i c o m 联系电话 t e l e p h o n e n u m b e r ( 2 0 ) 0 5 3 6 8 2 3 4 9 5 1 电子邮件 e m a i l v a r c h a r 2 ( 2 0 ) w e b m a s t e r o w e i c h a i t o m 企业简介 i n t r o d u c t i o nv a r c h a r 2 ( 2 0 0 0 )国有特一级企业，产品占据国内重 型车市场的百分之八十 关键字1 m a i n l v a r c h a r 2 ( 2 0 )发动机一柴油机一传动部件一连杆 关键字2 m a i n 2 v a r c h a r 2 ( 2 0 )往复运动部件 关键字3 矾工n 3v a 肫m r 2 ( 2 0 ) 长杆状一锻造 关键字4 m a i n 4 v a r c h a r 2 ( 2 0 )长度6 0 0 8 0 0 m m 备注r e m a r k v a r c h a r 2 ( 2 0 0 )位于山东潍坊市民生街4 5 号 2 2 5 产品和零部件关键词分类系统设计 产品和零部件关键词分类系统中设计难度最大的是零件关键词分类系统。因为零件数量多 望型奎堂! ! ! ! 旦堡主堂堡堡奎 笙三里塑垡型望量堕鱼塑壅墨里塞 在不同的产品中存在大量的标准件和相似件。所以设计的重点是零件关键词分类系统。网络化制 造方式对零件关键词分类系统的需求主要有： ( 1 ) 适合全国不同企业对零件分类的需要； ( 2 ) 有很好的可扩展性和可维护性； ( 3 ) 简便易用； ( 4 ) 使不同产品中的相似零件能够归类处理。 用户在向核心数据库提交自己的主页地址及简要说明时，必须输入正确的关键词，否则该用 户的主页难以甚而永远不会被人找到；用户在搜索有关主页的地址时，也必须输入正确的关键词， 否则就会找不到自己所要找的东西。因此，需要提供给用户正确的产品和零部件关键词分类系统。 关键词的分类对于核心数据库的搜索十分重要。关键词的分类检索应是多途径的，如表2 2 所示。 表2 - 2 关键词分类方法比较 分类产品一总成一零件层次关 功能结构特征 方法 系 适用知道产品的属于哪类的产确切知道产品的用途知道零件的结构尺寸等特征 情况品 检索 分类树按层检索功能分类检索按照结构特征进行检索 按照已有的分类标准，由企在导航台数据库中按在导航台数据库中按照分类 创建 业建立照分类来建立来建立 1 、从产品一部件一零件的层次关系角度分类 产品分类表目前已有完整的标准，如原机械部1 9 8 4 的产品类型划分标准。产品的零部件 结构表分部套分类表和零件分类表两种。由于每个产品的部套分类表的层次是不一样的，内容又 很专业化，并且经常发生变化，因此产品的部套分类表应由有关企业建立。在部套分类表下面是 零件分类表，一般情况下零件分类表只有一层，但也有两层的情况，即将零件分成几个部分，如 三系列工业汽轮机中的转子和汽缸。 2 、从产品和零部件的功能特征角度分类 在产品、零部件信息分类中，零件信息量最大，不同产品中的零件相似性也最高。因此对零 件的分类最为关键。从零件的功能特征角度分类主要是为了满足人们在产品总体设计时的要求。 一个零件往往有多种功能，可根据零件的主要功能及几个功能的组合对零件进行分类。 3 、从零件的结构特征角度分类 为满足人们在产品结构设计时的需求，可从零件的结构特征角度对零件进行分类。图2 1 描 述了零件形状结构特征的层次结构图。该分类系统可以参照己有的零件分类编码系统对零件进行 分类，如原机械工业部的机械零件分类编码系统( j l b m 一1 ) 。 上述的关键词组合描述方法不同于j l b m 一1 的地方是：( 1 ) 用自然语言而不是用代码表示工程 图中的信息；( 2 ) 关键词组合比较灵活，可多可少，而不是如j l b m 二l 那样，需要将1 6 位码都完 整地表示出来。如下图所示： 1 4 贵州大学2 0 0 6 届硕士学位论文 第二帝网络制造导航台的实现研究 半罕；孝本写征 基本尺寸精 茎! 箜； 位置公差 形状公差 平面度表面粗糙度 图2 - l 零件特征层次结构图 4 、产品和零部件关键词分类系统的建立方法 产品和零部件关键词分类系统的建立方法与网络化制造模式的特点密切相关。网络化制造模 式具有以下特点： ( 1 ) 因特网上的企业是遵循市场规律的； ( 2 ) 因特网上的企业很多，其产品及零部件更是难以计数，对全部零件进行成组分析不可能； ( 3 ) 企业建立网站是为了宣传企业和销售产品： ( 4 ) 企业设计人员、工艺人员、管理人员以及采购人员能够在网上很快地找到自己所要找的 信息。 由以上可见： ( 1 ) 在全国建立一个统一的产品和零部件关键词分类系统不现实，已经被实践证明； ( 2 ) 网络化制造的产品和零部件关键词分类系统的结构是完全柔性的，即是可变的； ( 3 ) 网络化制造的产品和零部件关键词分类系统的要逐步的完善，并且是不段发展的： ( 4 ) 完成分类系统的建立需要大家的共同的努力来完成。 为此，作者的方法是：先提出一个常用关键词的分类表，作为关键词库启动的核心。使用者 可以向关键词库中添加关键词。为了避免关键词数量爆炸，并使常用的关键词能方便地被使用， 系统需要自动地对关键词库进行整理，即按使用频率高低对关键词进行动态排序，使用频率高的 排在分类表的前面，成为人们曹选的关键词，这样它们的使用机会就更多。而使用很少的关键词 则排在分类表的后面；很长时间不使用的关键词将被从库中删除。 2 3 网络化制造导航台的原型设计 2 3 1 网络化制造导航台的功能结构 网络化制造导航台的总体功能树如图2 - 2 所示。从图2 2 可以看出导航台主要可以分为三大 块，分别为“通过有关信息检索企业网址”、“零件特征管理”、“零件、企业信息维护”。 塞型查兰! ! ! ! 星堡主兰垡丝塞 丝三童堕竺型垄量堕鱼塑墨翌里! ! l 图2 - 2 导航台的总体功能树 网络化制造导航台的主界面如图2 - 3 所示。它提供三种检索方式：根据产品分类表按产品一 部件一零件的隶属关系进行检索、按企业信息检索和按零件功能和结构特征捡塞! 图2 3网络化制造导航台的主界面 1 6 塑型查兰! ! 塑星堡主兰垡堡壅 塑三童旦竺塑堕曼堕鱼塑壅型! ! ! l 2 3 2 网络化制造导航台原型的试验分析 网络化制造导航台可以通过企业关键词检索，也可通过产品名称检索，这与一般的检索引擎 类似。除此之外，网络化制造导航台还可以通过零件特征进行检索，用户还可以自己添加零件关 键词，同时关键词库具有自我组织功能。 ( 1 ) 通过企业关键词检索 通过企业关键词检索时，主要时通过核心数据库中的企业网站名，企业摘要和网站关键词等信 息来得到企业相应的网址。需求者可以通过输入企业名或者网站中的关键词来得到相应的回址。 系统实现逻辑功能组合查询、企业网站名搜索的“t ：”查询及前述方式的组合使用等查询方式。 例如，在图2 4 中，分别输入“加工中心”，“西门子”，“8 0 2 c ”，查询结果如图2 - 5 所示： 图2 - 4 组合查询界面 塑塑盔堂! ! 堕旦堡主兰垡丝苎 笙三童 塑竺型堡量垫盆墼赛堡堕壅 l： 一 。 。 降髓合? 守? 黑j 誓：j 、i ? l ：，j ，：，；。童。：j 、 艮。共有2 条记录：”t 。一 。l ? ： - 。：1 j ；：。 1 酉 量生鱼盘醒公司!一一_ 一一世界5 0 0 强，全球一流的技术，一流的企业信 i 酱：犀商网 ；一 ： ：。 i f 南京迈顺有限公司： 一一一采用西门子控制系统生产多种加工中心，- 效控机l i 举，南夸学校办企譬i： ，：二 卜 。 一- - 。1 + “。一。t i _ 、_ “ ： i ， 。 _ ”j 。 。 ( 2 ) 通过产品名称检索 可以通过查询产品名称来得到生产该产品的企业的相关信息。由于产品种类繁多，名称的说 法各地也有不同，为了得到尽量准确的查询信息，根据原机械工业部的划分标准将产品分为1 2 大类，每个大类下面又分为几个小类，小类下面是具体的产品。这种三层产品体系结构分类方法 能够将目前所有的产品包括进去。 由于采取三层分类结构，产品分类页面也是三层结构。现在以第二层分类页面为例( 图2 - 6 ) 来说明，允许直接通过产品名称来查询相关企业的网址信息，查询将在该页面的代表产品下进行。 图2 - 6 第二层分类页面 网络化制造导航台与其它搜索引擎的主要不同点是：网络化制造导航台提供对通过零件特征检索 的强大支持。 重型查兰! ! ! ! 旦堡主堂垡丝苎 蔓三皇翌竺型垄曼堕鱼竺壅里竺塞 通过零件名称的查询是最基本的查询支持。但有时候，这些具有复杂结构或特殊结构的零件往 往分布在不同行业、不同地区生产的产品