1．3制造業(yè)系統(tǒng)環(huán)境中的集成和互操作性

    信息系統(tǒng)和制造系統(tǒng)的集成是企業(yè)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(shù)的快速演變，還有為了受益于市場(chǎng)機(jī)會(huì)需要在不同類型的企業(yè)之間快速設(shè)立聯(lián)盟等)正在企業(yè)建模環(huán)境中引發(fā)出新的問題，如互操作性。于是人們對(duì)面向GI認(rèn)I擴(kuò)展活動(dòng)圖和UML活動(dòng)圖之間的模型轉(zhuǎn)換的UML Profile(UML概要文件)提出了一個(gè)詳細(xì)定義，以便解決協(xié)作型企業(yè)內(nèi)出現(xiàn)在企業(yè)建模方面的互操作性問題。執(zhí)行這一概要文件的最終目的是為了取得模型導(dǎo)向的互操作性解決方案，該解決方案源自企業(yè)模型并指引企業(yè)獲得企業(yè)軟件應(yīng)用。基于UML概要文件的方法的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它向企業(yè)提供了一種普通的業(yè)務(wù)建模解決方案，該方案考慮到了互操作性問題。

    MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))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(shí)時(shí)信息。同時(shí)它也是戰(zhàn)略生產(chǎn)管理(如ERP_企業(yè)資源規(guī)劃)和制造車間數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)方面采用的規(guī)劃系統(tǒng)之間的信息橋梁。它通過對(duì)企業(yè)基本資源(如人員、存貨和設(shè)備)的最新信息實(shí)施適當(dāng)?shù)脑诰�管理和控制，從而將制造信息系統(tǒng)的各個(gè)層面(如戰(zhàn)略規(guī)劃和直接執(zhí)行)鏈接在一起。MES的重要性在于其功能性(指人員、存貨和設(shè)備)及它們與工廠環(huán)境的復(fù)合元素之間的交互作用。MES的核心功能包括規(guī)劃系統(tǒng)界面、數(shù)據(jù)采集、異常管理、工作單、工作站、存貨／原料和物料轉(zhuǎn)移。MES支持的功能包括維護(hù)、時(shí)間控制、統(tǒng)計(jì)過程控制、質(zhì)量保證、處理數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)管理。而且，如今為制造業(yè)軟件和業(yè)務(wù)應(yīng)用程序(如ERP系統(tǒng))之間的互操作性關(guān)系提供定義和執(zhí)行方面的支持已經(jīng)成為日益增長(zhǎng)的需求。

    為了支持所要求的B2M(業(yè)務(wù)至制造)的互操作，IEC62264標(biāo)準(zhǔn)定義了模型并且制定了用于說明企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和制造控制系統(tǒng)之間的界面的術(shù)語(符合語義學(xué))m。它以一種相當(dāng)詳細(xì)的方式描述了與企業(yè)、控制領(lǐng)域及這些領(lǐng)域內(nèi)正常交換的對(duì)象有關(guān)的功能。它將成為公認(rèn)的B2M集成和互操作性模型。在這種環(huán)境下，主要的建模理念是使產(chǎn)品能交互作為制造業(yè)企業(yè)資源的“控制器”，以便實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的產(chǎn)品系統(tǒng)之間的“快速”互操作性關(guān)系，并確保整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)物流和信息流之間的一致性。

    為確保定制的產(chǎn)品、貨物和物流服務(wù)的可追溯性，可以根據(jù)Holonic制造系統(tǒng)(HMs)范例將信息嵌入到實(shí)際對(duì)象中。這種holonic方法迫切要求集成單獨(dú)的對(duì)象視圖并參照IEC62264標(biāo)準(zhǔn)，以便對(duì)相關(guān)的holons領(lǐng)域中缺乏既定標(biāo)準(zhǔn)(有時(shí)發(fā)生在事后)以及缺少基礎(chǔ)技術(shù)的(由于缺少共同支持的全球性戰(zhàn)略)快速但不穩(wěn)定的增長(zhǎng)進(jìn)行詳細(xì)的分析研究。

    企業(yè)集成可能涉及不同的層面，也可以按不同的方法實(shí)現(xiàn)集成。在企業(yè)子層，集成應(yīng)用與系統(tǒng)的功能性限于一個(gè)同類區(qū)域，通常為單一業(yè)主權(quán)限下的單一地方站點(diǎn)。例如，柔性制造系統(tǒng)位于集成的企業(yè)子層面。單一站點(diǎn)企業(yè)層面的完整功能性集成確保可以采用一個(gè)通用架構(gòu)將業(yè)務(wù)流程、制造過程和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)結(jié)合在一起，以便實(shí)現(xiàn)共同的目標(biāo)。這通常適用于單一業(yè)主權(quán)限下的分廠(如一個(gè)自動(dòng)化工廠)。

    企業(yè)集成系統(tǒng)的最終目標(biāo)是在各個(gè)層面整合不同類型的電子化技術(shù)(如電信、因特網(wǎng)，企業(yè)內(nèi)網(wǎng)／企業(yè)外網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、Web應(yīng)用程序)、電子化應(yīng)用(如企業(yè)資源規(guī)劃、制造執(zhí)行系統(tǒng)、SCI--供應(yīng)鏈集成、EPS--電子采購(gòu)系統(tǒng)、CRM--客戶關(guān)系管理、SRM--供應(yīng)商關(guān)系管理)和電子化服務(wù)(如電子化供應(yīng)、電子化工程、電子化營(yíng)銷、電子化中介、電子化生產(chǎn)力、電子化工廠)，從而產(chǎn)生了電子化企業(yè)的概念。

2關(guān)于制造業(yè)企業(yè)集成系統(tǒng)互操作性方面的語義問題

    由于工業(yè)系統(tǒng)目前的集成和互操作性趨勢(shì)，使得它們的規(guī)格和復(fù)雜性不斷增加，由此導(dǎo)致其組織內(nèi)發(fā)生的問題更加難以分析、理解和解決。可持續(xù)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(guān)的知識(shí)作為轉(zhuǎn)化為資本的強(qiáng)大工具。這些工具恰當(dāng)?shù)亟槿肱c關(guān)聯(lián)系統(tǒng)相關(guān)的重要知識(shí)，所以對(duì)組織而言，知識(shí)管理(KM)已經(jīng)成為日益重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的來源。尤其是經(jīng)驗(yàn)反饋(EF)所得知識(shí)的資本化和共享是在工業(yè)活動(dòng)的持續(xù)改善方面起關(guān)鍵作用的元素。這里論及的語義互操作性以及將經(jīng)驗(yàn)信息轉(zhuǎn)化成顯性知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)反饋過程的結(jié)構(gòu)化和形式化，這類知識(shí)的重用已證明對(duì)完成公司的使命具有重大影響，但是描述經(jīng)驗(yàn)知識(shí)對(duì)象的方式通常還不正規(guī)。可以基于經(jīng)驗(yàn)反饋過程的模型和概念圖，采用領(lǐng)域本體作為闡述顯性知識(shí)和專有技術(shù)的框架，其目的是為了得到重要、正確并可適用的經(jīng)驗(yàn)描述。

    在制造業(yè)企業(yè)集成方面，存在兩種架構(gòu)類型。第一種類型指集成系統(tǒng)(如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或通信系統(tǒng))的某一部分的架構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)。第二種類型指物理集成開發(fā)項(xiàng)目的架構(gòu)或結(jié)構(gòu)，即詳細(xì)說明集成化企業(yè)開發(fā)項(xiàng)目的生命周期的那類架構(gòu)。目前架構(gòu)概念還未被充分利用，其中一個(gè)原因是在企業(yè)系統(tǒng)的重大特點(diǎn)描述方面缺乏合適的架構(gòu)表示形式。通過對(duì)過去和新近企業(yè)架構(gòu)方法的回顧，可以清楚的發(fā)現(xiàn)第一類架構(gòu)的開發(fā)還很不充分，尤其需要更為抽象的參考架構(gòu)，這將有助于重用成熟架構(gòu)解決方案，以便在執(zhí)行企業(yè)集成工程項(xiàng)目時(shí)能節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用。同時(shí)還需要協(xié)調(diào)和映射現(xiàn)有的架構(gòu)類型，包括企業(yè)集成和互操作性框架。

    筆者認(rèn)為以下研究問題將是未來幾年內(nèi)要面臨的挑戰(zhàn)：

    (1)企業(yè)架構(gòu)需要更多的關(guān)注經(jīng)營(yíng)策略與執(zhí)行技術(shù)的協(xié)調(diào)，不應(yīng)僅僅關(guān)注于業(yè)務(wù)或信息技術(shù)及其單獨(dú)的研發(fā)。

    (2)必須開發(fā)一種更為抽象的企業(yè)架構(gòu)語言以便描述設(shè)計(jì)初期的企業(yè)架構(gòu)及其特性和特征。

    (3)現(xiàn)有的架構(gòu)設(shè)計(jì)原則及其形式還未發(fā)展到令人滿意的水平，無法給企業(yè)架構(gòu)帶來顯著的改善。這個(gè)領(lǐng)域還需要進(jìn)行更多的研究以便推動(dòng)良好的規(guī)范與理論的重用。

    (4)開發(fā)出一個(gè)能準(zhǔn)確說明企業(yè)架構(gòu)領(lǐng)域的概念及其特征的本體也是一項(xiàng)極富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。采用這個(gè)本體可以清楚的理解該領(lǐng)域內(nèi)的論域，避免對(duì)架構(gòu)提案的多重甚至是冗余的開發(fā)。企業(yè)架構(gòu)本體也涉及不同企業(yè)架構(gòu)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(zhǔn)確性、完整性、相關(guān)性和質(zhì)量水平。實(shí)際上，按照公認(rèn)的模型驅(qū)動(dòng)工程原則，無論工程項(xiàng)目的目標(biāo)是什么(如：企業(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的軟件開發(fā)、集成、風(fēng)險(xiǎn)分析、業(yè)務(wù)及組織互操作性分析和改善)，都將用到不同性質(zhì)并涵蓋不同目的的模型。系統(tǒng)工程將在系統(tǒng)的整個(gè)生命周期內(nèi)提供集成、校核、驗(yàn)證和確認(rèn)的流程。同樣，信息軟件工程和集成領(lǐng)域的大量工作也都將為執(zhí)行這些活動(dòng)提供形式化的技術(shù)和工具。

3結(jié)束語

    語義集成如今已成為大型企業(yè)和動(dòng)態(tài)企業(yè)內(nèi)部處理異構(gòu)性的重要方法。集成問題的現(xiàn)有解決方案主要是基于某些標(biāo)準(zhǔn)件和中間件。這類解決方案通常不太適用，因?yàn)樗鼈儾荒芎�蓋大量的應(yīng)用程序或者說缺乏靈活性。基于語義Web服務(wù)的解決方案極有發(fā)展前途，目前正被積極的研究。這些技術(shù)可以為一些關(guān)鍵性挑戰(zhàn)(如語義媒介及其互操作)提供解決方案。信息和通信技術(shù)的發(fā)展以及市場(chǎng)的動(dòng)蕩情況已促使中小型企業(yè)將業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)方式從傳統(tǒng)型轉(zhuǎn)為電子商務(wù)型。在這種環(huán)境下，涌現(xiàn)了新的協(xié)作方式，如協(xié)同網(wǎng)絡(luò)或虛擬企業(yè)。在協(xié)同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，集成與互操作性增強(qiáng)了協(xié)同網(wǎng)絡(luò)及其成員組織的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，于是這項(xiàng)技術(shù)就成了以省時(shí)、優(yōu)質(zhì)和低成本的方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的關(guān)鍵。

    未來場(chǎng)景將信息和通信技術(shù)視為可持續(xù)發(fā)展的核心。下列技術(shù)領(lǐng)域已被確定為與信息和通信技術(shù)有關(guān)的下一代制造業(yè)成功的關(guān)鍵：

    ①適應(yīng)性更強(qiáng)的集成設(shè)備、工藝及可以重裝配置的系統(tǒng)；

    ②適用于整個(gè)制造過程的系統(tǒng)綜合、建模及模擬；

    ③能夠?qū)⑿畔⑥D(zhuǎn)換成利于有效決策的知識(shí)和技術(shù)；

    ④性能更強(qiáng)的人機(jī)界面；

    ⑤使知識(shí)能被快速同化的教育和培訓(xùn)方法；

    ⑥協(xié)作型的智能系統(tǒng)軟件；

    ⑦涵蓋許多產(chǎn)品要求的產(chǎn)品與工藝設(shè)計(jì)方法；

    ⑧設(shè)計(jì)制造新材料和新部件的創(chuàng)新工藝；

    ⑨能將廢物產(chǎn)生和能源消耗降低到最小程度的制造工藝。

    上述所有領(lǐng)域都與企業(yè)集成和互操作性的概念密切相關(guān)，因而是支持新的技術(shù)解決方案的產(chǎn)生的關(guān)鍵。

    正是由于企業(yè)集成這一思想方法和技術(shù)上的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，在一定程度上促使企業(yè)內(nèi)部各部門和業(yè)務(wù)流程集成度的提高，以及企業(yè)之間橫向與縱向聯(lián)系的強(qiáng)化和深化，從而為網(wǎng)絡(luò)化企業(yè)的產(chǎn)生及發(fā)展創(chuàng)造了必要的條件。從企業(yè)集成的角度研究可以認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)化企業(yè)或許將成為組織創(chuàng)新的一個(gè)必然趨勢(shì)；而企業(yè)集成系統(tǒng)的提出則為網(wǎng)絡(luò)化企業(yè)的產(chǎn)生與發(fā)展提供了必要的思想方法和工具。 

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本文標(biāo)題：制造業(yè)自動(dòng)化的企業(yè)集成系統(tǒng)研究展望（下）

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