網絡化制造企業的信息資源需求探討

北京工業大學經濟與管理學院 王彬

在全球經濟迅速發展的大背景下，現代制造業已經開始朝集成化、敏捷化、數字化、網絡化、智能化的方向發展，網絡化制造[1-2]已經成為了制造業的主要發展趨勢。現代制造企業所面臨的環境和制造模式已經發生了根本的改變：制造企業目前所面臨的環境已經變成了一個需求拉動生產的環境，不再是生產拉動需求的環境，由于用戶的需求呈現出個性化、多樣化的特點，而市場上的競爭日趨激烈，傳統的制造理念已經不再完全適用，所以現代制造業為了謀求長遠的發展，需要探索新的生產和管理理念來迅速響應用戶多樣化、個性化需求的挑戰；從制造模式的角度來看，制造流程中涉及的采購、設計、制造、銷售等環節，已經不可能再局限于某一個企業或者某一個集團，制造企業之間的合作成為了一種必然的發展趨勢。

網絡化制造雖然在一定程度上解決了一些問題，但是仍然存在著一個嚴重的問題，那就是缺乏關于企業供需合作關系的信息。例如，網絡化制造需要判斷哪些產品制造廠家和零部件供應廠家可以進行恰當的生產合作。雖然目前一些網站中展示出了企業的一些基本信息，但是面對網站中成千上萬條信息，有信息需求的企業需要對網站中的企業信息進行整理、對比、分析，才能夠從中發現滿足需求的信息。

1 網絡化制造

清華大學范玉順[3]教授認為：“網絡化制造是企業為應對知識經濟和制造全球化的挑戰，實施以快速響應市場需求和提高企業（企業群體）競爭力為主要目標的一種先進制造模式。通過采用先進的網絡技術、制造技術及其他相關技術，構建面向企業特定需求的基于網絡的制造系統，并在系統的支持下，突破空間地域對企業生產經營范圍和方式的約束，開展覆蓋產品整個生命周期全部或部分環節的企業業務活動（如產品設計、制造、銷售、采購、管理等）實現企業間的協同和各種社會資源的共享與集成，高速度、高質量、低成本地為市場提供所需的產品和服務。”其本質是由多組織組成的動態虛擬組織間協調資源共享并快速響應高度客戶化市場需求[4]。網絡化制造主要優勢包括以下幾方面。

1.1 敏捷性

主要體現在兩個方面：一是通過實施網絡化制造，來提高企業的創新能力，縮短產品的開發周期，快速響應市場和用戶的需求，來提高企業的競爭力；二是網絡化制造系統根據用戶需求的變化，能夠靈活、快速地對系統的運行方式進行快速重構。只有在應對市場變化的過程中，及時迅速地響應這一變化，根據其做出調整的企業，才可能在競爭激烈的市場中站穩。

1.2 網絡化

突破了空間地域的限制，通過網絡化制造突破企業在異地協同上的阻礙，網絡化制造已不再是一個企業的生產經營活動，需要多個企業聯結起來，這些企業有可能不在一個省，甚至是不在一個國家，這就需要打破地域的限制。企業通過利用網絡化制造系統，可以對遠程的資源和過程進行控制和管理，也可以像面對本地用戶一樣，方便地與遠在千萬里之外的客戶、合作伙伴、供應商進行協同工作。

1.3 協同化

這是網絡化制造模式區別于其他先進制造模式的主要特點之一，通過協同來提高企業間合作的效率、縮短產品開發周期、降低制造成本、縮短整個供應鏈的交貨周期。按照網絡化制造系統支持的協同范圍和層次，可以將協同分為企業間協同、供應鏈協同、產品設計協同、產品制造協同、客戶與供應商協同。不同的協同有不同的技術內涵和目標，也有各自的實施技術和支持環境。

2 網絡化制造企業的信息資源需求

2.1 網絡化制造中的制造資源

在網絡化制造背景下，制造資源不再僅僅是指生產設備和人力資源兩部分，它既包括企業生產系統內部資源要素，同時還包括企業生產系統以外的其他要素。根據不同需求或問題對制造資源的分類方法也不同，張大勇、徐小飛等[5]在研究敏捷虛擬企業資源建模時將資源分為物料類資源和支持類資源兩大類。王正成[6]從資源提供者的角度，按照各階段制造資源屬性及其在整個活動過程中發揮的作用將制造資源分為7大類，分別為服務類、軟件類、信息類、設備類、物料類、人力類及知識類。高長云等[7]以產品為核心將制造資源分為9類：產品、物料類、設備、資金、人力資源、知識、軟件、硬件、信息。

由于制造資源的來源和作用不同，導致了它們在描述方式和存儲結構上存在一定的差異。而在網絡化制造中，我們需要將這些分布在不同地理位置的海量異構的制造資源進行整合與集成，形成一個虛擬的集中資源，方便制造資源的共享，這就需要對網絡化制造資源進行建模，主要的建模技術方法是采用面向對象技術或基于本體的方法。面向對象的網絡化制造資源建模基本上是在對資源分類的基礎上，采用統一建模語言進行建模并用可擴展標記語言實現[6-7]。而基于本體的建模是為了解決資源描述語義不一致問題而提出的解決方案[8-9]。

2.2 網絡化制造企業的需求分析

2.2.1 網絡化制造企業的供需合作關系

在網絡化制造的環境下，參與其中的企業是形成制造網絡的主要節點，制造企業之間的合作形成了制造網絡。參與網絡化制造的企業之間的合作具有動態性，存在合作關系的制造企業在完成某一項任務后，其合作關系可能會解散，也可能會快速重組，形成新的聯盟。參與網絡化制造的企業面臨兩重挑戰：一是如何快速找到所有滿足需求的網絡化制造供給方，二是如何高效確定合適的網絡化制造供給方。

以汽車制造商和零部件供應商之間的供需合作關系為例，對于汽車制造商來說，哪些零部件供應商可以滿足它的需求，汽車制造商如何快速地獲得這些零部件供應商的各類信息，從而進一步確定是否可以進行恰當的生產合作；同樣的，對于零部件供應商而言，它供應的零部件可以為哪些汽車制造企業服務，如何快速獲取需要該零部件的企業信息。

2.2.2 制造資源的調度問題

當前的網絡化制造模式（如ASP等）的研究重點是如何使分散的制造資源能夠通過網絡連接起來，強調的是如何匯聚資源，協同完成一個制造任務。網絡化制造主要是強調通過網絡將大量的異構制造資源整合、集成，形成一個虛擬的資源中心，從而為網絡化制造企業提供制造資源的共享。在應用中，網絡化制造強調將一個復雜的制造任務分解成簡單任務，使這些簡單的任務并行運行，最后匯集成企業所要的結果，強調的是“分散資源其中使用[10]”。

由于缺乏對資源服務的集中管理和運營，服務提供者的利益沒有保障，也就沒有動力持續提供高質量的制造服務，而服務需求者由于缺乏連續的高質量服務，無法保障制造任務的質量，導致服務供需雙方對網絡化制造的服務模式都存在不滿。因此，不僅要將分散的資源集中起來使用，還要“集中資源分散使用[10]”，也就是將分散在不同地區的制造資源集中起來，形成虛擬的資源中心，進而為分布在不同地區的用戶提供制造服務。

3 云計算與云服務

3.1 云計算與云服務的概念

云計算是利用分布式處理技術、并行處理技術和網格計算技術形成的一種基于互聯網的新型計算技術。云計算技術將分布在各種服務器、個人電腦、移動電話和所有能夠接入互聯網設備上的軟件資源、硬件資源和應用服務視為計算資源。由于這些計算資源具有動態性、可伸縮性、可擴展性且可實現虛擬化，在學術界和IT業界被稱之為“云”。云計算技術具有強大的并行處理能力，能夠并行處理所有計算資源，并且以服務的方式提供給所需用戶。云計算用戶不必關心其服務的內部結構和現實服務的方式，以此形成的服務被稱為云服務。云服務將分布在不同地區的信息資源進行整合，并重新部署形成云。云服務主要有以下的特點。

3.1.1 實現資源的共享

互聯網將資源集合在一起，而云服務則是進行信息的整合、存儲和共享，在云服務中各種資源被集中在一個虛擬的資源池，便于將所有資源充分利用起來，當有閑置的資源時即將其分配給需要資源的服務器，從而提高了資源的利用率。用戶可以在任何位置、任何時間，使用終端就獲取所需要的資源。

3.1.2 按需提供，按量計費

云服務將各種資源放在了云端，用戶使用時則進行下載，就如同使用水、電一樣方便，不需要重復購買各種軟硬件資源，節省了購買和維護系統的費用。云服務根據不同時間不同客戶所需要的不同資源量進行快速的分配或是回收，這樣既可以保證系統繁忙時對客戶需求的滿足，又保證閑置時資源的回收，而客戶則只需要根據自身的使用量支付相應的費用即可。

3.1.3 具有動態性

云服務是自治的，其管理對客戶來講是透明的，服務器的硬件和存儲是能夠進行自動配置的，以此來滿足客戶的各種需求。云服務可以實現動態部署、動態調度和動態回收各種資源，以此來高效地滿足客戶的資源需求。

3.1.4 實現多對多的服務

云服務提供者可以同時為多個客戶提供服務或是資源，而相對的，一個客戶也可以由多個云服務提供者來提供所需資源或是服務，而不再僅僅局限在一個客戶只能由一個提供商提供所需資源。

3.2 網絡化制造環境下的云服務模式

云服務具有自動搜索功能，能夠對分布在不同地區的制造企業進行分布式搜索，得到有關制造業企業的基本信息資源、研發信息資源、設計信息資源、生產組裝信息資源、產品器件信息資源、運輸倉儲信息資源等信息，并對這些信息進行統一描述，規范化、標準化之后封裝成多種多樣的服務模式，并分類存儲在云中，便于制造企業根據自身的需求調用相應的服務，為參與網絡化制造的有關企業提供自動、快速、便捷的智能服務。

云服務具有自動匹配、智能匹配的功能，能夠有效利用制造網中有關企業的各類信息資源，自動捕捉參與網絡化制造企業的供需信息，智能匹配網絡化制造企業間的供給與需求，自動發現制造企業之間最佳的供需合作關系。使得制造企業能夠快速、準確地在多對多的供需關系中找到最佳的合作對象，能夠調整現有制造網絡中的合作關系，或形成新的制造企業合作網絡。

云服務具有自主推送功能，在分布式搜索和數據挖掘的基礎上，發現制造企業的需求，根據該需求在云中進行智能匹配，發現滿足企業需求的若干制造企業，即該制造企業的潛在合作對象，將其中滿足閾值條件的制造企業信息推送給該制造企業，有利于制造企業之間建立起來更加優化、穩定的合作網絡，有利于制造企業的進一步發展。

4 結語

隨著制造業競爭日益加劇以及用戶需求日益多樣化、個性化的需求，網絡化制造模式開始出現了一些弊端，不能夠很好地滿足參與網絡化制造的企業的各種需求，而云服務的出現恰好為網絡化制造帶來了新的發展機遇，能夠快速滿足制造企業的需求，為網絡化制造企業提供自動化、智能化服務。

[1] 李伯虎,張霖,王時龍.云制造面向服務的網絡化制造新模式[J].計算機集成制造系統,2010,16(1).

[2] Xiong Feng, Zhang Zhongzhen, Liu Yanwu. The Study on Network Collaborative Manufacturing System.Proceedings of the First International Workshop on Knowledge Discovery and Data Mining,2008.

[3] 范玉順,劉飛,祁國寧.網絡化制造系統及其應用實踐[M].北京:機械工業出版社,2003.

[4] 王正成,潘曉弘.網絡化制造資源服務狀態監控研究[J].管理技術,2006(11).

[5] 張大勇,徐曉飛,王剛.UML-XML 集成的敏捷虛擬企業資源建模方法[J].中國機械工程,2003,14(5).

[6] 王正成.網絡化制造資源形式化建模及實現[J].浙江理工大學學報,2009,26(5).

[7] 高長元,祁凱.網絡環境下制造資源建模研究[J].決策與統計,2011(3).

[8] Peng Xin, Zhao Wenyun, Xue Yunjiao, et al.Ontology-Based Feature Modeling and Application-Oriented Tailoring[C]//Proceeding of the 9th International Conference on Software Reuse,Torino:2006.

[9] 張權,姚遠,胡慶夕,等.網絡化制造領域本體知識建模的研究[J].計算機應用,2008, 28(8).

[10] 李伯虎,張霖等.云制造——面向服務的網絡化制造新模式[J].計算機集成制造系統,2010,16(1).