全局性視角下SMIS魯棒性分析及控制策略研究

許方恒 張雯

摘要：當(dāng)前我國制造業(yè)正在轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期，智能制造信息系統(tǒng)SMIS的魯棒性是發(fā)展智能制造的瓶頸問題?；诖耍疚木蚐MIS系統(tǒng)的魯棒性分析和控制策略展開論述，以期找到合適的解決方法，為智能制造系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供一點(diǎn)有意義的參考。

關(guān)鍵詞：智能制造信息系統(tǒng);魯棒性;控制策略

Abstract： At present， China's manufacturing industry is in the critical period of transformation， and the robustness of intelligent manufacturing information system （SMIS） is the bottleneck problem for the development of intelligent manufacturing. Based on this， this paper discusses the robustness analysis and control strategy of SMIS system in order to find a suitable solution and provide a meaningful reference for the transformation and upgrading of intelligent manufacturing system..

Key words： smis; robustness; control strategy

當(dāng)前，SMIS的研究工作尚處于起步摸索階段，缺乏有效的研究理論和研究方法[1]。加之SMIS系統(tǒng)規(guī)模日漸龐大和復(fù)雜，對生產(chǎn)的影響越來越大，如何動(dòng)態(tài)調(diào)配資源，如何良性運(yùn)作，保持系統(tǒng)良好的功能特性，是發(fā)展智能制造的關(guān)鍵所在，對完成智能制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)也至關(guān)重要。因此，在對智能制造系統(tǒng)SMIS進(jìn)行研究，需要摒棄傳統(tǒng)的研究方法和理論，采用復(fù)雜系統(tǒng)研究方法[2]，從本質(zhì)上闡明系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)理、魯棒性分析，并能找出有效的控制策略，以期能為企業(yè)的智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的管理實(shí)踐提供可參考的理論框架和有針對性的指導(dǎo)意見[3]。

1魯棒性分析及其控制策略的研究意義探討

1.1 理論價(jià)值

SMIS，實(shí)質(zhì)上是一種復(fù)雜的綜合信息系統(tǒng)，它包含人、數(shù)據(jù)、過程及軟硬件[4]。本項(xiàng)目是為了適應(yīng)當(dāng)前智能制造升級(jí)轉(zhuǎn)型的產(chǎn)業(yè)需求，嘗試去研究管理視角下的信息系統(tǒng)領(lǐng)域的一些困惑[5]。但由于SMIS的研究尚處于初級(jí)階段，缺乏直接有效的理論指導(dǎo)和方法策略，所以預(yù)期研究困難會(huì)大些。SMIS是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，需要基于復(fù)雜思想研究，有機(jī)結(jié)合各學(xué)科的特長，比如計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制科學(xué)、管理學(xué)、信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等。從管理視角下研究魯棒性及其控制策略對SMIS的影響，是本項(xiàng)目的一個(gè)新穎和獨(dú)特之處。

1.2 實(shí)踐價(jià)值

智能制造系統(tǒng)SMIS的建設(shè)水平直接決定了智能制造產(chǎn)業(yè)的水平，其信息化水平高低尤為關(guān)鍵。就目前的SMIS系統(tǒng)來說，主要還是缺乏良好的魯棒性，不能有效支撐分散化資源的動(dòng)態(tài)整合，在智能制造轉(zhuǎn)型中起到了絆腳石作用。全面地、系統(tǒng)地研究魯棒性勢在必行，研究范疇包含：魯棒性影響因素、魯棒性分析、魯棒性控制策略、魯棒性設(shè)計(jì)、魯棒性管理。以上這些因素的研究成果對于企業(yè)管理者和決策者，科學(xué)判斷、精準(zhǔn)施策有十分重要的指導(dǎo)價(jià)值。

2項(xiàng)目主要研究目標(biāo)、研究內(nèi)容

全局性視角下SMIS魯棒性分析及控制策略研究主要研究以下幾個(gè)方面內(nèi)容。

2.1 研究目標(biāo)

由于SMIS系統(tǒng)的復(fù)雜性，要基于復(fù)雜系統(tǒng)思想去研究魯棒性。本項(xiàng)目嘗試從管理者的角度去研究，以全局性視角來探究SMIS魯棒性問題，主要包括：魯棒性影響因子、動(dòng)態(tài)變化條件、運(yùn)作機(jī)理、閾值、控制等等。其主要目的是從管理者全局性視角去探究SMIS與魯棒性之間的最優(yōu)關(guān)系。

2.2 研究內(nèi)容

主要從以下3個(gè)方面來研究：①SMIS魯棒性跟交互關(guān)系之間的影響探究。EIS間交互關(guān)系式SMIS的運(yùn)行基礎(chǔ)，兩者之間關(guān)系不可分割。交互關(guān)系的好壞直接影響魯棒性的水平，深入探討兩者之間的影響關(guān)系，確定關(guān)系閾值很有必要;②SMIS魯棒性跟資源調(diào)度故障之間的影響探究。當(dāng)前SMIS系統(tǒng)復(fù)雜度日益劇增，資源調(diào)度故障也頻發(fā)，深入研究兩者的影響關(guān)系，減少資源故障對魯棒性的沖擊十分必要;③SMIS魯棒性控制跟海量數(shù)據(jù)質(zhì)量之間的影響探究。SMIS擔(dān)負(fù)海量數(shù)據(jù)的管理，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸、調(diào)度以及質(zhì)量都嚴(yán)重影響著SMIS魯棒性的判斷，深入研究兩者之間的關(guān)系，對提升魯棒性控制的精準(zhǔn)度、準(zhǔn)確度都有很好的幫助。圖1所示為影響魯棒性的因素，也是本項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容。

3 研究方案和進(jìn)度

為了保證項(xiàng)目的順利推進(jìn)，能達(dá)到預(yù)期的研究目標(biāo)，項(xiàng)目組制定了詳實(shí)和科學(xué)的研究計(jì)劃，項(xiàng)目研究時(shí)間計(jì)劃2年，具體研究方案如圖2所示。

①2019年10月-2020年4月，收集和整理資料，完善與細(xì)化研究方案;完成SMIS與復(fù)雜系統(tǒng)研究方法的文獻(xiàn)研究。

②2020年5月-2020年7月，開展SMIS魯棒性影響因素研究;與國內(nèi)相關(guān)研究單位開展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。

③2020年8月-2020年12月，開展交互關(guān)系影響下的SMIS魯棒性分析研究;計(jì)劃安排2人次參加相關(guān)的國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議。通過前期對SMIS和魯棒性做了大量的文獻(xiàn)調(diào)查，并走訪相關(guān)研究單位，開展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，已經(jīng)構(gòu)建了SMIS框架體系模型。至上而下地描述了縱向框架體系，各層分別是數(shù)據(jù)獲取層-數(shù)據(jù)傳輸層-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層-信息層-知識(shí)層-應(yīng)用層，框架模型圖如圖3所示。

④2021年1月-2021年3月，研究資源故障對魯棒性的影響，構(gòu)建有效的網(wǎng)絡(luò)模型。

⑤2021年4月-2021年7月，研究數(shù)據(jù)質(zhì)量對SMIS魯棒性控制的影響，構(gòu)建有效的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，通過實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證有效性。

⑥2021年8月-2021年10月，總結(jié)研究成果，撰寫總結(jié)報(bào)告，準(zhǔn)備結(jié)題。

4 結(jié)束語

本項(xiàng)目從管理者全局視角來探索SMIS魯棒性與交互關(guān)系、魯棒性與資源調(diào)度故障、魯棒性控制與數(shù)據(jù)質(zhì)量三者之間的關(guān)系，試圖克服傳統(tǒng)理論和研究視角的局限，期望找到SMIS魯棒性分析和控制策略，為智能制造系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供一點(diǎn)參考意義，嘗試解決智能制造系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸問題。目前，SMIS研究剛處于初步探索階段，新的理論模型和實(shí)踐方案需要不斷去摸索，結(jié)合復(fù)雜系統(tǒng)思想和管理視角是一種新的嘗試，以期從本質(zhì)上闡述系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)理和魯棒性控制策略，還能助力企業(yè)的管理實(shí)踐。

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【通聯(lián)編輯：王力】