制造业信息化平台研究

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3.0 陈辉 2024-11-20 6 4 3.84MB 77 页 15积分
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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论 ................................................................................................................. 1
§1.1 课题来源 ......................................................................................................1
§1.2 制造业信息化发展特点 ..............................................................................1
§1.3 制造业信息化技术 ......................................................................................2
§1.4 制造业信息化研究 ......................................................................................3
§1.4.1 国外制造业信息化研究 ............................................................................3
§1.4.2 国内制造业信息化研究 ............................................................................3
§1.5 论文内容 ......................................................................................................4
第二章 技术与理论基础 ............................................................................................. 6
§2.1 设计技术基础 ..............................................................................................6
§2.1.1 网络技术 ....................................................................................................6
§2.1.2 数据库技术 ................................................................................................6
§2.1.3 软件工程技术 ............................................................................................7
§2.1.4UML 建模语言 ...........................................................................................7
§2.2 AHP 理论与设计 ............................................................................................ 8
§2.2.1 层次分析法的基本方法和步骤 ................................................................8
§2.2.2 依评估尺度收集衡量值 ............................................................................8
§2.2.3 属性相对比较和建立相对权重 ..............................................................10
§2.2.4 一致化检验和矩阵修正 ..........................................................................12
§2.2.5 方案成对比较和方案衡量 ......................................................................14
§2.3 小结 ............................................................................................................15
第三章 系统需求获取和分析 ................................................................................... 16
§3.1 系统功能分析 ............................................................................................17
§3.2 标识参与者与用例 ....................................................................................18
§3.2.1 标识参与者 ..............................................................................................18
§3.2.2 标识用例 ..................................................................................................18
§3.3 建立分析模型 ............................................................................................26
§3.3.1 分析对象模型 ..........................................................................................27
§3.3.2 动态模型 ..................................................................................................29
§3.4 非功能性需求 ............................................................................................32
§3.5 小结 ............................................................................................................32
第四章 系统设计 ....................................................................................................... 33
§4.1 系统分解 ....................................................................................................33
§4.2 数据库设计 ................................................................................................35
§4.2.1 外部设计 ..................................................................................................35
§4.2.2 逻辑结构设计 ..........................................................................................35
§4.2.3 数据字典设计 ..........................................................................................43
§4.2.4 物理结构设计 ..........................................................................................45
§4.2.5 安全设计 ..................................................................................................46
§4.3 程序设计 ....................................................................................................46
§4.3.1 程序结构模块 ..........................................................................................47
§4.3.2 控制层 ......................................................................................................48
§4.3.3 逻辑层 ......................................................................................................49
§4.4 小结 ............................................................................................................56
第五章 系统实现 ....................................................................................................... 57
§5.1 系统硬件实现 ............................................................................................57
§5.2 系统处理流程和结构 ................................................................................59
§5.3 功能需求与程序的关系 ............................................................................60
§5.4 系统功能模块 ............................................................................................61
§5.5 系统后台实现 ............................................................................................61
§5.5.1 登录模块 ..................................................................................................62
§5.5.2 信息管理模块 ..........................................................................................63
§5.5.3 频道和模型管理模块 ..............................................................................64
§5.5.4 订单管理 ..................................................................................................65
§5.6 小结 ............................................................................................................69
第六章 全文总结 ....................................................................................................... 70
§6.1 工作总结与结论 ........................................................................................70
§6.2 问题与展望 ................................................................................................71
参考文献 .........................................................................................................................72
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .............................................76
致 谢 ...............................................................................................................................77
第一章 绪论
1
第一章 绪论
随着经济全球化的迅猛发展，信息化已成为企业获得竞争优势的必要途径和
增加客户价值的重要途径。信息化的作用是使企业运作的各种信息有序化，以加
快信息的处理和传递速度，形成连续的信息流，改变传统的业务流程和工作方法，
减少环节，提高效率，降低成本。我国要成为新世纪的经济强国，必须在高速发
展信息技术的同时，以信息化带动工业化发展制造业。运用先进的管理理念、信
息技术、网络技术与数字技术改造传统制造业，实施制造业信息化工程是实现我
国制造业由制造大国向制造强国转变的重要途径[1~2]。
§1.1 课题来源
本课题来源于上海市某装备制造集团公司企业信息化项目:“装备制造业共
性技术服务平台”。
本文的目的是研究制造信息服务平台建设的一般方法，并重点研究装备制造
共性技术服务平台在推动该企业集团内部中小制造企业信息化发展过程中所起的
作用，在此基础上开发一个企业集团信息服务平台。具体内容为：在分析信息服
务平台建设的各种工具、方法及过程的基础上，利用装备制造信息服务平台在共
性技术方面的优势，结合集团内部中小企业在生产制造方面的长处来解决信息化
设计开发的问题。并进一步结合平台建设过程的研究，提出了对于平台科研管理
和平台设计方面的优化，即关于平台科研管理的 AHP 项目评价模块和平台基于频
道和模型的后台集总模块管理方式。争取使设计分析和仿真等装备制造共性技术
应用于该企业集团内部的中小企业，帮助内部企业在实力有限的条件下实现设计
技术方面的信息化改造。
§1.2 制造业信息化发展特点
20 世纪 60 年代出现了柔性制造的思想以适应生产规模从大批量到中小批量
的变化，70 年代末到 80 年代中期，柔性制造技术(FMS)得到了蓬勃发展。FMS
的应用推动了信息技术从点到线的发展。20 世纪 90 年代以来，面向 21 世纪的先
进制造技术(AMT)受到重点研究，一些新的制造思想、哲理和方法不断涌现，如
敏捷制造(AM)、并行工程(CE)、产品全周期管理(PLM)、虚拟制造(VM)、电子商
制造业信息化平台研究
2
务(EC)、供应链管理(SCM)、客户关系管理(CRM)等。这些思想推动了 CIMS 中
的信息集成到过程集成、企业集成的变化，推动了制造企业向网络化、敏捷化、
智能化、集成化和虚拟化的方向发展[3]。
随着制造业信息化不断发展及其内涵的逐渐丰富，制造业信息化起源于
CAD/CAM 技术，后逐渐向 CAE、CAPP、FMS 以及各类 DFX 工具延伸。数据库
技术的应用推动了信息化内容从技术领域向管理、供销服务等非技术领域发展，
从最早的物料需求计划(MRP)、制造资源规划(MRPII)到后来的产品数据管理
(PDM)、企业资源规划(ERP)、SCM、CRM 等，信息化内容得到了极大丰富。
制造业信息化外延也不断发展：企业信息化最开始是点的信息化，后通过技
术的集成和局域网的应用，实现了局部(部门)信息化，随着网络技术、分布式数
据库技术的发展和制造过程的集成，实现了企业内部的信息化。20 世纪 90 年代
以来，Web 技术的迅猛发展和 Internet 的广泛应用，企业内部的信息化逐渐向企
业外部延伸，通过企业集成，实现虚拟企业(VE)、SCM、CRM、EC 等新的管理
思想、方法和运销手段的变化[4]。
§1.3 制造业信息化技术
1) 单元信息技术
包括 CAD/CAE/CAM 技术和 PDM/ERP 技术的发展。
CAD/CAE/CAM 技术不
断发展，形成产品设计数据；数字化产品的性能的分析、仿真以及产品加工实施
以前的整个数字化、信息化协作[5-7]。PDM 是对产品开发过程中的大量电子文档、
数字化文件、数据库记录、审批程序、更改过程和工作流程等进行有效管理和控
制，以保证产品开发过程的有序和高效。ERP 是一种企业管理理念，自 20 世纪
90 年代后做了大量研究，包括：资源对象的建模理论、动态资源模型建立、资源
现代管理方法、资源利用决策方法以及 ERP 系统的实现方法等[8]。
2) 单元集成技术
各单元系统的类型和开发商的不同以及发展时期的先后不一，导致了系统间
的相对独立。集成技术的研究领域正是解决单元之间通讯和共享数据，以最大限
度地发挥信息技术的潜能和整体优势[9]。集成技术包括：系统内部集成，从传统
功能单一的小型单元系统向多功能的大型复杂系统发展；同类系统集成，采用完
全相同的数据标准进行系统之间交换和共享数据；异类系统集成，开发工具与各
类管理系统之间也需要集成，以实现企业整体的信息化。
第一章 绪论
3
§1.4 制造业信息化研究
§1.4.1 国外制造业信息化研究
1991 年美国里海大学发表了具有划时代意义的《21 世纪制造企业发展战略》
报告[10]，提出了敏捷制造和虚拟企业的新概念，其核心观点是利用美国信息技术
的优势，夺回制造业的世界领先地位。
1995 年由麻省理工学院的“敏捷性论坛”
和“制造先驱者”两个部门，以及“实施敏捷制造的技术”项目组共同主持“下
一代制造”(next generation manufacturing，NGM)项目。其目标是开发一个能被广
泛接受的制造企业模型，使美国制造业在新的竞争环境中保持领先地位，为 21
世纪的美国制造业勾画蓝图[11]。
Mehmet Savsar 研究了柔性生产模型的生产效率，提出的随机模型和结果计算
公式，可用于分析 FMM(flexible manufacturing module)系统在生产过程中和系统
操作过程中的效率[12] 。Schoop R，Neubert R 和Colombo AW 研究了基于多主体
的(multiagent-based)分布式控制服务平台在柔性制造方面的应用[13]。Ivezic N 和
Potok TE 等研究了多主体模型框架在精益制造方面的应用[14]。Riccardo Manzini，
Mauro Gamberi 等对跨国制造企业供应链领域进行了研究，提出了应用于跨国公
司供应链的概念模型[15]。
制造业信息化技术在企业中的采用程度直接决定了一个企业的制造化先进程
度，因此针对各类信息化技术尤其是 AMT(advanced manufacturing technology)在
企业中应用，众多学者做了大量研究。Sabourin D, Bechstead D 调查了加拿大 4,200
家企业中 AMT 使用状况，采用 AMT 所取得的成果以及 AMT 实施过程中所遇到
的障碍等[16]；Zhao HX 和Henry 调查了 110 家新加坡企业，对企业在 AMT 实施
过程中的因素进行了分析，得出拥有大量资金的企业更容易成功地采用 AMT 技
术，同时分析得出企业的员工数量对 AMT 技术的采用并没有直接关系[17]。
Lakshman S 等调查了印度 154 家企业中的 AMT 的使用情况，并对比分析了印度
企业、中国企业和加拿大企业中 AMT 技术的使用情况[18]。
§1.4.2 国内制造业信息化研究
国内学者在制造业信息化方面做了大量的研究工作。路甬祥论述了制造业在
国家现代化建设中的重要地位和作用，提出了制造业信息化对建设制造业强国的
重要作用[19]。张曙，分析了美国近15年制造战略的轨迹及其对经济发展的重大影
制造业信息化平台研究
4
响，提出了制定我国中长期制造战略的韬略[20]；分析了制造业信息化的内涵并提
出了发展策略[21]；着重对美国21世纪的制造战略——“下一代制造”作了系统的
介绍;最后对我国制造业如何迎接21世纪的机遇和挑战提出建议[22]。王志坚研究了
制造企业信息化系统的发展、系统的体系结构研究、系统的集成问题以及人工智
能技术在其中的应用[23]。刘俊娥等为企业信息化建立评价指标体系，运用模糊理
论简化指标体系，应用未确知理论对制造企业信息化基础进行评价[24]。郭伟等建
立了制造业信息化指标体系分析基础[25]。李建，肖学勤分析了基于Fuzzy AHP的制
造业信息化方案综合评价方法[26]。胥军等提出了改进我国制造业信息化技术服务
体系的思路[27] 。Qingliang Zeng ，Lirong Wan分析了FMS(flexible manufacturing
system)系统的时间控制以及管理，并提出了基于Petri网络的模型和分析方法[28]。
近年对于我国制造业企业 AMT 实施情况也进行了各类调查：Ryke D，Farely
J和Robb D 对上海地区 120 多家制造业企业进行了 AMT 实施情况调查，主要采
用16 项技术指标进行调查分析[29]；Sun H，Tian Y 和Cui H 对我国东北地区 30
个国有企业(SOEs)进行了调查，发现调查企业 AMT 的实施情况远落后于我国东
南沿海地区制造企业[30]。
关于制造业信息化公共服务平台的研究也作了大量工作。秦克对区域制造业
信息化公共技术平台的服务模式进行了研究[31]；李洪智对区域制造业信息化应用
服务平台进行了研究，介绍了ASP(Application Service Provider)平台设计原则，并
对平台的关键技术进行了讨论[32]；陈鑫对机械制造业公共服务平台的特点进行了
分析，并对平台管理模式的优势进行了分析[33]；宋大虎研究了面向制造业ASP应用
服务平台的体系构建以及实施的关键技术[34]；赵韩针对广大中小企业对供应链协
同商务的需求和在实施协同商务过程中存在的困难,构建了基于应用服务提供商的
供应链协同商务平台[35]；谢粤芳分析了ASP运行平台的议购系统集成问题，提出了
利用Web Service技术构建ASP服务平台的解决方案[36]。
C Ou-Yang和S J Hon开发了
基于APS和ERP的联合应用框架，解决了ASP平台和ERP平台的整合问题，并分析
二者的整合程度[37]。
§1.5 论文内容
以建设“装备制造业共性技术服务平台”为背景，全面而系统地介绍了开发
装备制造信息服务平台系统所必需具备的理论知识、技术手段和开发方法，并对
实现装备制造共性技术服务平台的关键技术进行了较为深入的探讨和研究。主要
按照章节顺序展开叙述：
第一章 绪论
5
第二章 技术和基础理论
对平台建设过程中涉及的各种技术进行了论述，说明了基于 AHP 理论的设计
思路和方法，为装备制造业共性技术服务平台的搭建提供了理论支撑。
第三章 系统需求获取和分析
具体分析了装备制造业共性技术服务平台的需求获取和分析，主要论述了如
何准确的获取用户的需求，并将需求规范化文档化，做到用户和程序设计人员的
沟通过渡。
第四章 系统设计
主要对整个平台系统进行了详细设计，分解设计了各个功能模块，论述了各
功能模块的数据库设计方法，最后对平台系统各功能模块程序设计进行了详细论
述。
第五章 系统实现
主要描述了系统后台模块的实现，对系统后台功能模块：登录模块、信息管
理模块、频道和模型管理模块以及订单管理模块的实现进行了论述，包括程序结
构和最终效果图。
第六章 全文总结
对全文所做工作进行了总结，并对“装备制造业共性技术服务平台”的发展
进行了展望。
制造业信息化平台研究
6
第二章 技术与理论基础
“装备制造业共性技术服务平台”采用 B/S 模式，在设计与实现过程中涉及
多项计算机技术：包括网络技术、数据库技术、软件工程技术和 UML 建模语言
等。首先介绍了各类计算机技术的发展状况；接着重点介绍了基于 AHP 理论的项
目评价模块的设计思路。
§2.1 设计技术基础
§2.1.1 网络技术
近年网络技术发展迅速，最主要体现在虚拟专用网(VPN)的快速发展。VPN被
定义为通过一个公用网络(通常是因特网)建立一个临时的、安全的连接，是一条穿
过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。虚拟专用网是对企业内部网的扩展[38]。
虚拟专用网可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的
内部网建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。虚拟专用网还可以保护现
有的网络投资。随着用户的商业服务不断发展，企业的虚拟专用网解决方案可以
使用户将精力集中到自己的生意上，而不是网络上[39]。
现在用于实现VPN的协议主要有IPSec、PPTP、L2TP和L2F等，其中PPTP、
L2TP和L2F适合于远程接入应用以及在Internet上传送非IP流量，而IPSec协议主要
用来保护IP数据。利用IPSec技术能够实现在TCP/IP上的VPN[40]。
§2.1.2 数据库技术
数据库技术从20世纪60年代中期产生以来，无论是理论还是应用方面都已变
得相当成熟，其间经历了二十世纪六十年代的层次数据库和网状数据库的并存，
七十年代与八十年代关系数据库的异军突起和九十年代对象技术的影响[41-42]。层
次数据库的代表是1969年IBM公司研制的层次模型的数据库管理系统IMS和70年
代美国数据库系统语言协商CODASYL下属数据库任务组DBTG提议的网状模型。
层次数据库的数据模型是有根的定向有序树，网状模型对应的是有向图。这两种
数据库奠定了现代数据库发展的基础[43]。
摘要：

目录中文摘要ABSTRACT第一章绪论.................................................................................................................1§1.1课题来源......................................................................................................1§1.2制造业信息化发展特点.............................................

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