2009-10-21 14:25:39 來源：萬方數(shù)據(jù)
首先研究敏捷制造及動(dòng)態(tài)聯(lián)盟等現(xiàn)代制造模式，分析了敏捷制造的內(nèi)涵和面向服務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)，利用面向服務(wù)的架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程管理和Web服務(wù)等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)構(gòu)建了企業(yè)業(yè)務(wù)集成服務(wù)平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上提出面向服務(wù)架構(gòu)敏捷制造的4個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，如企業(yè)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換平臺(tái)、請(qǐng)求服務(wù)平臺(tái)、生產(chǎn)計(jì)劃與動(dòng)態(tài)調(diào)度。
目前企業(yè)內(nèi)和企業(yè)間存在著眾多形式和性質(zhì)的業(yè)務(wù)，例如，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和交付需要企業(yè)各部門、供應(yīng)商、分銷商、零售商和顧客之間的協(xié)作。單項(xiàng)業(yè)務(wù)所涉及到的企業(yè)規(guī)模變得越來越大，經(jīng)常需要跨越多個(gè)管理域邊界，所涉及到的資源數(shù)量和類型也越來越多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)生產(chǎn)的范疇。敏捷制造及動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的實(shí)施為實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)的資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)作提供了戰(zhàn)略手段。
在面向分布協(xié)作環(huán)境下的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面，盡管工作流技術(shù)部分滿足了上述需求，并已廣泛應(yīng)用于企業(yè)業(yè)務(wù)協(xié)作的自動(dòng)化過程中，但是由于其在模型定義、執(zhí)行環(huán)境及接口方面的異構(gòu)性以及應(yīng)用程序接口匱乏等問題，結(jié)果只能滿足企業(yè)的內(nèi)部需求，而不適用于跨企業(yè)的流程互操作[1]。面向服務(wù)的架構(gòu)（Service Oriented Architecture，SOA）和Web服務(wù)形成了面向服務(wù)的業(yè)務(wù)流程新模式，它采用Web服務(wù)作為業(yè)務(wù)流程執(zhí)行平臺(tái)，并將業(yè)務(wù)流程作為Web服務(wù)進(jìn)行注冊(cè)、發(fā)布和使用。面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）以及服務(wù)組合技術(shù)在復(fù)用性、靈活性以及擴(kuò)展性等方面顯示出其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)并逐漸在跨組織的企業(yè)中得到了應(yīng)用，尤其在服務(wù)組合方面更是如此。業(yè)務(wù)流程以Web服務(wù)的形式分布在各協(xié)作企業(yè)[2，3]。
本文借鑒敏捷制造及動(dòng)態(tài)聯(lián)盟等現(xiàn)代制造模式，利用面向服務(wù)的架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程管理（Business Process Management，BPM）和語義Web服務(wù)等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)構(gòu)建企業(yè)間業(yè)務(wù)集成服務(wù)平臺(tái)，從而形成面向服務(wù)架構(gòu)的敏捷制造（Agile Manufacturing based ON SOA，AMSOA）的生產(chǎn)模式，它是敏捷制造及動(dòng)態(tài)聯(lián)盟等現(xiàn)代制造模式在分布式企業(yè)中的綜合實(shí)施。
1 敏捷制造的內(nèi)涵
敏捷制造是指制造業(yè)企業(yè)采用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)手段，通過動(dòng)態(tài)地、有效地協(xié)調(diào)整合各種生產(chǎn)要素，快速配置各種資源（包括技術(shù)、管理和人），響應(yīng)用戶需求，實(shí)現(xiàn)制造敏捷化的一種現(xiàn)代制造模式，其核心是制造業(yè)企業(yè)要在不斷變化、不可預(yù)測的經(jīng)營環(huán)境中，著力提升企業(yè)市場應(yīng)變能力和快速反應(yīng)能力的一種戰(zhàn)略性舉措，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的方向，更是制造業(yè)信息化的必然趨勢(shì)和本質(zhì)要求。
敏捷制造的實(shí)現(xiàn)需要有多個(gè)相關(guān)企業(yè)的協(xié)同工作，它必然促使企業(yè)建立起動(dòng)態(tài)組織架構(gòu)。敏捷制造要求企業(yè)能以最快的反應(yīng)速度，對(duì)市場變化、需求變更做出反應(yīng)，并要以第一反應(yīng)速度對(duì)原有的不適應(yīng)市場需求的組織架構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。調(diào)整的基本原則是要建立動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。動(dòng)態(tài)聯(lián)盟是指為了贏得某一機(jī)遇性的市場競爭，圍繞某種新產(chǎn)品開發(fā)，通過選用不同組織/公司的優(yōu)勢(shì)資源，綜合成單一的靠網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)系的階段性經(jīng)營實(shí)體。動(dòng)態(tài)聯(lián)盟具有集成性和時(shí)效性兩大特點(diǎn)。它實(shí)質(zhì)上是不同組織/企業(yè)問動(dòng)態(tài)集成，隨市場機(jī)遇的存亡而聚散。在具體表現(xiàn)上，結(jié)盟的可以是同一個(gè)大公司的不同組織部門（以互利和信任為基礎(chǔ)，而非上級(jí)意識(shí)），也可以是不同國家的不同公司。動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的思想基礎(chǔ)是共贏。聯(lián)盟體中的各個(gè)組織/企業(yè)互補(bǔ)結(jié)盟，以整體優(yōu)勢(shì)來應(yīng)對(duì)多變的市場，從而共同獲利。
敏捷制造必須依托各種先進(jìn)制造技術(shù)和動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)。敏捷制造其核心就在于，快速地生產(chǎn)出能準(zhǔn)確滿足用戶需求的產(chǎn)品。因此敏捷制造必須在其各個(gè)制造環(huán)節(jié)采用先進(jìn)制造技術(shù)，如柔性制造、計(jì)算機(jī)輔助管理、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量保證、產(chǎn)品數(shù)據(jù)挖掘管理，甚至還包括企業(yè)經(jīng)營過程重構(gòu)技術(shù)。敏捷制造中的敏捷性還體現(xiàn)在：必須要建立動(dòng)態(tài)的、適時(shí)的信息傳輸和決策傳遞的動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)；要廣泛運(yùn)用移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)終端等多維傳輸手段和信息轉(zhuǎn)移傳輸技術(shù)，確保信息及時(shí)獲得、決策及時(shí)到位、變動(dòng)及時(shí)調(diào)整、物流及時(shí)銜接、樣品及時(shí)提供、生產(chǎn)及時(shí)安排。
敏捷制造需要充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮人的作用。敏捷制造提倡以人為中心的管理，強(qiáng)調(diào)用分散決策代替集中控制、用對(duì)話溝通機(jī)制代替遞進(jìn)控制機(jī)制。例如，在中國多數(shù)企業(yè)的底層車間生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的不確定系統(tǒng)，單純依靠計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)車間敏捷制造是不現(xiàn)實(shí)的，必須倡導(dǎo)一種以人為中心的能充分發(fā)揮“人的智能”和“ 機(jī)器智能”的分布式的人機(jī)協(xié)同工作的新模式，在這種模式下，人能隨時(shí)隨地獲取信息并根據(jù)形象思維、直覺和經(jīng)驗(yàn)做出判斷，并與基于長期存儲(chǔ)、精確推理與快速數(shù)據(jù)處理的機(jī)器智能無縫地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)靈活快捷的最佳決策。根據(jù)以上分析，分布協(xié)作環(huán)境下的敏捷制造及動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，除組織和人的因素外，對(duì)技術(shù)平臺(tái)的要求很高。在聯(lián)系現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際情況和當(dāng)前分布式計(jì)算技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，一種以“服務(wù)”為中心的體系結(jié)構(gòu)即面向服務(wù)架構(gòu)能夠很好地滿足分布協(xié)作環(huán)境下的生產(chǎn)要求。
2 SOA是AMSOA的技術(shù)基礎(chǔ)
2.1 SOA模型
SOA是一個(gè)分布式組件模型，將應(yīng)用程序的不同單元封裝成服務(wù)，通過服務(wù)間定義良好的接口和協(xié)議聯(lián)系起來。接口采用中立的方式定義，獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)或編程語言，使得構(gòu)建在系統(tǒng)中的服務(wù)可以使用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)在分布環(huán)境下的軟件組件和系統(tǒng)功能，并為最終用戶提供服務(wù)。
SOA的概念最早由Gartner Group于1996年提出，旨在為企業(yè)級(jí)各種基于不同中間件、操作平臺(tái)、編程語言的異構(gòu)系統(tǒng)之間的集成提供一種面向服務(wù)的解決方案框架。在S0A中，服務(wù)是最基本的單元，提供了服務(wù)提供者的語義特征、接口特征和服務(wù)的各種非功能特征，通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行通信。目前廣泛采用XML作為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換格式。圖1所示為SOA模型，圖中服務(wù)提供者和服務(wù)請(qǐng)求者之間能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)綁定和直接交互，實(shí)現(xiàn)企業(yè)應(yīng)用的邏輯。SOA強(qiáng)調(diào)服務(wù)的封裝、重用以及服務(wù)之間的互操作性，通過“描述-發(fā)布-發(fā)現(xiàn)-交互”的一系列標(biāo)準(zhǔn)操作，為構(gòu)建大規(guī)模、資源可重用、松散耦合的分布式系統(tǒng)提供了一個(gè)開放的體系結(jié)構(gòu)[4-6]。
圖1 SOA模型
2.2 S0A的實(shí)現(xiàn)技術(shù)Web Services
SOA是一種架構(gòu)思想，其實(shí)現(xiàn)與具體技術(shù)無關(guān)。基于sOA的實(shí)現(xiàn)技術(shù)目前主要有Web Services。Web Services作為廣泛應(yīng)用的SOA實(shí)現(xiàn)技術(shù)，是在分布式計(jì)算、XML等技術(shù)相互融合的基礎(chǔ)上，采用HTTP、SOAP等Internet標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與分布式web組件進(jìn)行交互的自包含、自適應(yīng)和自描述的軟件組件。Web Services采用SOA對(duì)資源進(jìn)行統(tǒng)一描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)以及動(dòng)態(tài)綁定與調(diào)用，可以解決Internet環(huán)境下松耦合分布式異構(gòu)問題。Web Services的核心技術(shù)規(guī)范包括：可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML、簡單對(duì)象訪問協(xié)議黜、web服務(wù)描述語言以及統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成機(jī)制UDDI。
Web Services服務(wù)較其他分布應(yīng)用集成方法具有兩大特點(diǎn)：（1）它是完全低耦合的，服務(wù)請(qǐng)求者只要在需要服務(wù)時(shí)，動(dòng)態(tài)地綁定服務(wù)提供者即可；（2）采用 SOAP交互協(xié)議及XML作為消息格式，具有跨平臺(tái)的特性，對(duì)集成的應(yīng)用系統(tǒng)也要求較低，只需能夠支持SOAP協(xié)議和處理XML文檔。
3 實(shí)施AMSOA的關(guān)鍵技術(shù)
3.1 企業(yè)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)
根據(jù)AMSOA的指導(dǎo)原則來構(gòu)建企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，通過強(qiáng)制分開每個(gè)服務(wù)的使用者和該服務(wù)的提供者，增加松耦合的關(guān)鍵特性，從而改變了以往脆弱的、緊耦合的應(yīng)用狀況。為了獲得SOA所帶來的面向未來的長期利益和優(yōu)點(diǎn)，該集成系統(tǒng)需要結(jié)合企業(yè)應(yīng)用集成平臺(tái)（有文獻(xiàn)稱為企業(yè)服務(wù)總線技術(shù)）來組織實(shí)施應(yīng)用。企業(yè)應(yīng)用集成平臺(tái)可提供粒度不等的服務(wù)。一個(gè)采用AMSOA方法進(jìn)行企業(yè)應(yīng)用集成的參考體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 AMSOA的企業(yè)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)
基于AMSOA企業(yè)應(yīng)用集成系統(tǒng)分為3個(gè)層次：數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層。數(shù)據(jù)層在現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提供web服務(wù)支持，將各種原有應(yīng)用系統(tǒng)，如 CAPP/PDM/ERP等用WSDL統(tǒng)一描述，并作為服務(wù)的接口，統(tǒng)一發(fā)布給企業(yè)應(yīng)用集成平臺(tái)即支撐層系統(tǒng)。支撐層包含了統(tǒng)一身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)交換平臺(tái)、請(qǐng)求服務(wù)平臺(tái)、共享數(shù)據(jù)平臺(tái)，其中請(qǐng)求服務(wù)平臺(tái)為服務(wù)請(qǐng)求者和服務(wù)提供者的互操作提供了簡單、可靠的方式。應(yīng)用層是整個(gè)敏捷制造體系的最上層，是 AMSOA體系架構(gòu)中服務(wù)的消費(fèi)者，存企業(yè)應(yīng)用集成平臺(tái)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步構(gòu)建企業(yè)的各種應(yīng)用，支持分布、異地的分布式敏捷制造系統(tǒng)的開發(fā)及評(píng)估工作。
3.2 基于AMSOA的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換平臺(tái)
基于AMSOA的敏捷制造系統(tǒng)建立在以XML為主的、開放的Web規(guī)范技術(shù)基礎(chǔ)上，XML是表示其數(shù)據(jù)的基本格式。如何將現(xiàn)有的異構(gòu)制造資源、信息轉(zhuǎn)化成符合Web規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表示方式是該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵之一。
目前采用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)是STEP（Standard for The Exchange of Product model data），EXPRESS信息建模語言是STEP標(biāo)準(zhǔn)的核心，它為產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型定義提供了強(qiáng)大、靈活的手段，但是由于STEP支持的數(shù)據(jù)交換方式缺乏足夠的靈活性和擴(kuò)展性，在Web環(huán)境下不能很好地得到應(yīng)用，因此提供從EXPRESS到XML文檔的映射方法和標(biāo)準(zhǔn)就顯得十分必要。XML的用法十分靈活，因此有許多途徑可以實(shí)現(xiàn)從EXPRESs數(shù)據(jù)模型向XML映射，常用的途徑有2種：（1）后期綁定，XML標(biāo)記不直接與EXPRESS數(shù)據(jù)類型相對(duì)應(yīng)，而是與EXPRESS的元數(shù)據(jù)對(duì)象（Metadata Objects）相對(duì)應(yīng)；（2）前期綁定，XML標(biāo)記與EXRESS數(shù)據(jù)模型中的數(shù)據(jù)類型以及屬性直接對(duì)應(yīng)。
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