基于Web的異地并行設計與制造系統(tǒng)研究

摘要本文研究了基于虛擬企業(yè)進行機電產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)的過程，開發(fā)了一個支持虛擬企業(yè)組建、運行與解體的異地并行設計與制造系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的基本框架與實現(xiàn)方法。
    關鍵字  虛擬企業(yè) 并行設計 產(chǎn)品設計 合作伙伴選擇 PDM 多代理

    中圖分類號：TH 122文獻標識碼：A

    0 引言

    目前國內很多企業(yè)均已引入CAD、CAM、CAE及各種NC機床或加工中心、FMS，對這些“自動化孤島”的集成——系統(tǒng)級集成已有很多的研究。而隨著信息技術和計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，企業(yè)集成的重心已經(jīng)由系統(tǒng)級集成轉向企業(yè)級集成[1]，異地協(xié)同設計與制造技術是企業(yè)級集成——建立虛擬企業(yè)的支撐技術。因此本文開發(fā)了一個面向機電產(chǎn)品的異地并行設計與制造系統(tǒng)。系統(tǒng)能達到如下三個設計目標：

    （1）支持虛擬企業(yè)的快速組建、優(yōu)化運行與平穩(wěn)解體。
    （2）基于此系統(tǒng)能進行緊密耦合的異地并行設計，用戶間能無阻滯地交流信息和共享知識。
    （3）有效地保護知識產(chǎn)權，系統(tǒng)安全可靠。

    1 基于虛擬企業(yè)的機電產(chǎn)品開發(fā)

    本文根據(jù)機電產(chǎn)品開發(fā)的特點，將機電產(chǎn)品開發(fā)周期劃分為以下三個階段，如圖1所示。在這過程中先后兩次產(chǎn)生了虛擬企業(yè)：面向設計任務的虛擬企業(yè)與面向制造任務的虛擬企業(yè)。每次虛擬企業(yè)的生命周期都可分為市場機遇確認、虛擬企業(yè)組建、運行與解體四個階段[2,3]。

    1.1 虛擬企業(yè)組建階段 

    盟主企業(yè)響應某一市場機遇，根據(jù)用戶需求確定產(chǎn)品功能并完成產(chǎn)品的概念設計[4]。然后對任務進行估計與初步分解，再通過招標/競標的方式挑選合作伙伴組建虛擬企業(yè)。產(chǎn)品的概念設計與選擇合作伙伴這兩個關鍵任務必須是互相適應的。盟主企業(yè)根據(jù)概念設計的結果挑選合作伙伴，同時也要根據(jù)候選企業(yè)的實際情況及各種反饋意見來優(yōu)化概念設計，爭取合作伙伴對此市場機遇的最大認同，成功組建虛擬企業(yè)。這是一個不斷溝通，多次調整的過程。概念設計與合作伙伴的選擇必須同時考慮[5]，以得到最優(yōu)的產(chǎn)品概念設計方案和最佳的企業(yè)組合。

    1.2 產(chǎn)品異地并行設計階段 

    完成虛擬企業(yè)組建后應當根據(jù)新情況對概念設計具體化與優(yōu)化，然后展開設計。對應產(chǎn)品的每一個零/部件都成立一個開發(fā)小組。本文認為機電產(chǎn)品的設計過程實際上是產(chǎn)品結構樹的逐層展開與相應的開發(fā)小組同步成立的過程，如圖2所示。開發(fā)小組是人員組織的最小單位，由有不同專長的企業(yè)成員組成。開發(fā)小組成員在小組中承擔不同的角色，以完成不同的任務。一個成員可以在組內擔任多個角色，或參加多個開發(fā)小組。通常每個開發(fā)小組設置四種角色：小組領導、設計員、審核員與工具分析員（CAE、DFMA等工具的操作者）。如有特殊需要，也可以增減角色（如銷售代表或用戶代表等）。
    典型的文檔流程如圖3所示。設計員將每一階段的設計成果提交給小組其它成員。審核合格后，設計成果可在系統(tǒng)的Web服務器上預發(fā)布。任務總負責人和相關任務的設計員、負責人認可后正式發(fā)布。

    1.3 網(wǎng)絡化制造階段

    這個階段就是一個面向制造任務的虛擬企業(yè)的生命周期。與面向設計任務的虛擬企業(yè)不同的是：它有明確的依據(jù)（即產(chǎn)品的設計結果）來挑選合作伙伴、進行協(xié)同工作。在這個階段中有效的信息交流仍然是主要的問題。制造階段的虛擬企業(yè)包含了原材料供應商、零部件加工者及標準件供應商、最終產(chǎn)品制造者、銷售商等等，他們的活動的集合構成了一條供應鏈。敏捷供應鏈是支持動態(tài)聯(lián)盟優(yōu)化運行的重要使能技術。另外，零部件生產(chǎn)和產(chǎn)品的裝配地點分散化，給產(chǎn)品的質量保證帶來困難。因此有必要開發(fā)敏捷化供應鏈管理系統(tǒng)與遠程制造質量監(jiān)控系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)尚未開發(fā)完成。

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                   圖1基于虛擬企業(yè)的機電產(chǎn)品開發(fā)過程

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    2 系統(tǒng)結構

    相對于客戶機/服務器（C/S）模式而言，瀏覽器/服務器（B/S）模式有跨平臺、低成本、維護與升級方便、具有良好的開放性與可擴充性等優(yōu)點[6,7]，因此本系統(tǒng)采用了三層B/S結構。第一層為Web瀏覽器；第二層（中間層）為各種ActiveX服務對象組件，為瀏覽器的請求服務；第三層為傳統(tǒng)的服務資源，如數(shù)據(jù)庫服務器等。該系統(tǒng)的工作過程如下：
    首先，任務發(fā)布者或盟主企業(yè)通過瀏覽系統(tǒng)的Web頁面，登錄系統(tǒng)，在信息代理的幫助下，表達、發(fā)布其對產(chǎn)品性能、外觀、功能等的個性化需求信息。信息代理處理此需求信息后，訪問需求信息數(shù)據(jù)庫，生成設計任務列表。