1．3制造業系統環境中的集成和互操作性
信息系統和制造系統的集成是企業建模方面的巨大成就之一。然而，一些新的因素(例如信息和通信技術的快速演變，還有為了受益于市場機會需要在不同類型的企業之間快速設立聯盟等)正在企業建模環境中引發出新的問題，如互操作性。于是人們對面向GI認I擴展活動圖和UML活動圖之間的模型轉換的UML Profile(UML概要文件)提出了一個詳細定義，以便解決協作型企業內出現在企業建模方面的互操作性問題。執行這一概要文件的最終目的是為了取得模型導向的互操作性解決方案，該解決方案源自企業模型并指引企業獲得企業軟件應用。基于UML概要文件的方法的主要優點之一是它向企業提供了一種普通的業務建模解決方案，該方案考慮到了互操作性問題。
MES(制造執行系統)解決方案為管理人員(決策層)和直接操作工人(操作層)提供車間狀況的實時信息。同時它也是戰略生產管理(如ERP_企業資源規劃)和制造車間數據采集與監視控制(SCADA)方面采用的規劃系統之間的信息橋梁。它通過對企業基本資源(如人員、存貨和設備)的最新信息實施適當的在線管理和控制，從而將制造信息系統的各個層面(如戰略規劃和直接執行)鏈接在一起。MES的重要性在于其功能性(指人員、存貨和設備)及它們與工廠環境的復合元素之間的交互作用。MES的核心功能包括規劃系統界面、數據采集、異常管理、工作單、工作站、存貨／原料和物料轉移。MES支持的功能包括維護、時間控制、統計過程控制、質量保證、處理數據和文獻管理。而且，如今為制造業軟件和業務應用程序(如ERP系統)之間的互操作性關系提供定義和執行方面的支持已經成為日益增長的需求。
為了支持所要求的B2M(業務至制造)的互操作，IEC62264標準定義了模型并且制定了用于說明企業業務系統和制造控制系統之間的界面的術語(符合語義學)m。它以一種相當詳細的方式描述了與企業、控制領域及這些領域內正常交換的對象有關的功能。它將成為公認的B2M集成和互操作性模型。在這種環境下，主要的建模理念是使產品能交互作為制造業企業資源的“控制器”，以便實現現有的產品系統之間的“快速”互操作性關系，并確保整個產品生命周期內物流和信息流之間的一致性。
為確保定制的產品、貨物和物流服務的可追溯性，可以根據Holonic制造系統(HMs)范例將信息嵌入到實際對象中。這種holonic方法迫切要求集成單獨的對象視圖并參照IEC62264標準，以便對相關的holons領域中缺乏既定標準(有時發生在事后)以及缺少基礎技術的(由于缺少共同支持的全球性戰略)快速但不穩定的增長進行詳細的分析研究。
企業集成可能涉及不同的層面，也可以按不同的方法實現集成。在企業子層，集成應用與系統的功能性限于一個同類區域，通常為單一業主權限下的單一地方站點。例如，柔性制造系統位于集成的企業子層面。單一站點企業層面的完整功能性集成確保可以采用一個通用架構將業務流程、制造過程和產品實現結合在一起，以便實現共同的目標。這通常適用于單一業主權限下的分廠(如一個自動化工廠)。
企業集成系統的最終目標是在各個層面整合不同類型的電子化技術(如電信、因特網，企業內網／企業外網、數據庫、Web應用程序)、電子化應用(如企業資源規劃、制造執行系統、SCI--供應鏈集成、EPS--電子采購系統、CRM--客戶關系管理、SRM--供應商關系管理)和電子化服務(如電子化供應、電子化工程、電子化營銷、電子化中介、電子化生產力、電子化工廠)，從而產生了電子化企業的概念。
2關于制造業企業集成系統互操作性方面的語義問題
由于工業系統目前的集成和互操作性趨勢，使得它們的規格和復雜性不斷增加，由此導致其組織內發生的問題更加難以分析、理解和解決。可持續改善的方法是將用于理解和解決問題、控制變化的影響并最終將與變化和改善有關的知識作為轉化為資本的強大工具。這些工具恰當地介入與關聯系統相關的重要知識，所以對組織而言，知識管理(KM)已經成為日益重要的競爭優勢的來源。尤其是經驗反饋(EF)所得知識的資本化和共享是在工業活動的持續改善方面起關鍵作用的元素。這里論及的語義互操作性以及將經驗信息轉化成顯性知識的經驗反饋過程的結構化和形式化，這類知識的重用已證明對完成公司的使命具有重大影響，但是描述經驗知識對象的方式通常還不正規。可以基于經驗反饋過程的模型和概念圖，采用領域本體作為闡述顯性知識和專有技術的框架，其目的是為了得到重要、正確并可適用的經驗描述。
在制造業企業集成方面，存在兩種架構類型。第一種類型指集成系統(如計算機系統或通信系統)的某一部分的架構或物理結構。第二種類型指物理集成開發項目的架構或結構，即詳細說明集成化企業開發項目的生命周期的那類架構。目前架構概念還未被充分利用，其中一個原因是在企業系統的重大特點描述方面缺乏合適的架構表示形式。通過對過去和新近企業架構方法的回顧，可以清楚的發現第一類架構的開發還很不充分，尤其需要更為抽象的參考架構，這將有助于重用成熟架構解決方案，以便在執行企業集成工程項目時能節省時間和費用。同時還需要協調和映射現有的架構類型，包括企業集成和互操作性框架。
筆者認為以下研究問題將是未來幾年內要面臨的挑戰：
(1)企業架構需要更多的關注經營策略與執行技術的協調，不應僅僅關注于業務或信息技術及其單獨的研發。
(2)必須開發一種更為抽象的企業架構語言以便描述設計初期的企業架構及其特性和特征。
(3)現有的架構設計原則及其形式還未發展到令人滿意的水平，無法給企業架構帶來顯著的改善。這個領域還需要進行更多的研究以便推動良好的規范與理論的重用。
(4)開發出一個能準確說明企業架構領域的概念及其特征的本體也是一項極富有挑戰性的任務。采用這個本體可以清楚的理解該領域內的論域，避免對架構提案的多重甚至是冗余的開發。企業架構本體也涉及不同企業架構提案間的語義互操作性問題。
很顯然，目的就是為了提高特定模型的準確性、完整性、相關性和質量水平。實際上，按照公認的模型驅動工程原則，無論工程項目的目標是什么(如：企業網絡內的軟件開發、集成、風險分析、業務及組織互操作性分析和改善)，都將用到不同性質并涵蓋不同目的的模型。系統工程將在系統的整個生命周期內提供集成、校核、驗證和確認的流程。同樣，信息軟件工程和集成領域的大量工作也都將為執行這些活動提供形式化的技術和工具。
3結束語
語義集成如今已成為大型企業和動態企業內部處理異構性的重要方法。集成問題的現有解決方案主要是基于某些標準件和中間件。這類解決方案通常不太適用，因為它們不能涵蓋大量的應用程序或者說缺乏靈活性。基于語義Web服務的解決方案極有發展前途，目前正被積極的研究。這些技術可以為一些關鍵性挑戰(如語義媒介及其互操作)提供解決方案。信息和通信技術的發展以及市場的動蕩情況已促使中小型企業將業務經營方式從傳統型轉為電子商務型。在這種環境下，涌現了新的協作方式，如協同網絡或虛擬企業。在協同網絡環境中，集成與互操作性增強了協同網絡及其成員組織的競爭優勢，于是這項技術就成了以省時、優質和低成本的方式實現經營目標的關鍵。
未來場景將信息和通信技術視為可持續發展的核心。下列技術領域已被確定為與信息和通信技術有關的下一代制造業成功的關鍵：
①適應性更強的集成設備、工藝及可以重裝配置的系統；
②適用于整個制造過程的系統綜合、建模及模擬；
③能夠將信息轉換成利于有效決策的知識和技術；
④性能更強的人機界面；
⑤使知識能被快速同化的教育和培訓方法；
⑥協作型的智能系統軟件；
⑦涵蓋許多產品要求的產品與工藝設計方法；
⑧設計制造新材料和新部件的創新工藝；
⑨能將廢物產生和能源消耗降低到最小程度的制造工藝。
上述所有領域都與企業集成和互操作性的概念密切相關，因而是支持新的技術解決方案的產生的關鍵。
正是由于企業集成這一思想方法和技術上的發展與廣泛應用，在一定程度上促使企業內部各部門和業務流程集成度的提高，以及企業之間橫向與縱向聯系的強化和深化，從而為網絡化企業的產生及發展創造了必要的條件。從企業集成的角度研究可以認為，網絡化企業或許將成為組織創新的一個必然趨勢；而企業集成系統的提出則為網絡化企業的產生與發展提供了必要的思想方法和工具。
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本文標題：制造業自動化的企業集成系統研究展望（下）
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