摘要:阐述了网络经济时代制造环境的变化和特点，指出网络化制造模式的必然性，研究了基于代理的网络化制造模式和基于利益驱动的动态重组机制。在此基础上，提出了网络环境下企业集成的基本思想和基于agent的网络化企业信息模型。

network manufacturinginderpriseinintegration

杨叔子·吴波·胡春华·程涛

摘要:还讨论了制造环境网络经济模型，该模型被描述为全球化、技术进步和客户化产品的竞争模型。它指出了基于网络的制造模型是一种制造模型。提出了基于网络的制造模型和基于利益驱动的动态配置模型。最后，提出了企业集成基于网络的制造模型的基本概念。
关键词:网络化制造企业集成系统重构企业联盟虚拟企业

1网络经济与网络化制造

随着信息技术和计算机网络技术的发展，世界经济正在经历一场深刻的革命，这场革命极大地改变了世界经济的面貌，塑造了一个“新的世界经济”，即“网络经济”[1]。其特点是信息产业将在世界范围内得到极大的发展，以信息产业为基础的各种服务业将成为越来越多国家的主导产业，这将大大加快世界经济全球化的进程，使任何一个国家的市场变得过于狭窄，进一步发展跨国家、跨行业的企业，并根据网络组织经济活动。
在网络经济时代，各国的经济都离不开与国际市场的信息、技术、资源和产品的交流。从这个意义上说，网络经济是一种跨国的、全球性的经济，生产过程不再局限于一个国家，而是形成一个“无国界的经济实体”。企业集团之间，竞争与合作、沟通与制约并存，形成了复杂的局面，引起了世界经济结构和组织结构的巨大变化。例如，先进电脑的设计可能在美国硅谷进行，芯片在韩国生产，软件在印度编译，整机在泰国组装，营销在香港进行。
网络经济给制造环境带来了根本性的变化，如表1所示。制造业面临着市场、资源、技术和人才的全球性竞争。开放的国际市场使消费者更具选择性，个性化和多样化的消费者需求使市场快速多变、不可预测和不可预测。定制化、小批量、多品种、快速交货的生产要求越来越高。各种新技术的出现和应用加剧了市场的快速变化。市场的动态变化迫使制造企业改变战略，时间因素被提到首位。在下个世纪，制造业的竞争将是适应全球市场动态变化的灵活性和响应速度的竞争。虽然传统的价格和质量仍然是重要的竞争因素，但它们不再是决定性因素。

表1制造环境的变化

传统经济时代

消费者选择的区域和全球

消费者需求是好的和便宜的。个性化和多样化以满足基本的生活需求[br/]
市场相对稳定、快速多变、不可预测

生产需求是低成本、高质量的定制和快速交货

生产方式是标准化、系列化、单件大批量、小批量和多品种[/]
成本效益灵活性和竞争因素的反应速度


面对网络时代制造环境的变化 以区域经济环境为主导、以产品为导向的相对集中的制造资源已经不适应这种环境，因此有必要建立一种以市场需求为驱动、具有快速响应机制的网络化制造模式。 这将是制造业目前乃至今后很长一段时间内面临的最紧迫的任务之一，也是制造企业摆脱困境、赢得市场、在竞争中掌握主动权的关键。
网络化制造的特点是数字化、灵活性和敏捷性。灵活性和敏捷性是快速响应定制需求的先决条件，这表现在结构上的快速重组、性能上的快速响应、并行性和过程上的分布式决策。这意味着系统必须是动态的和可变的，并且能够通过快速重组快速响应市场需求的变化。由于制造资源和市场的全球分布，这种快速重组必须基于全球分布式网络。
在网络环境下，制造企业的组织形式、业务模式和管理机制需要全面创新，以适应网络化制造的要求。制造企业不再是一个孤立的个体，而是一个社会化大系统的成员。作为动态制造环境中可用的制造个体资源，它以企业集成的形式通过合作和竞争参与制造系统的动态重组。

2基于代理的网络化制造模式

市场需求驱动的基于全球分布式网络的网络化制造系统本质上是一个复杂的社会、经济和人文交互系统。市场需求的快速变化和不确定性决定了制造系统的暂时性，其生命周期取决于市场需求的存在。随着市场需求的变化，它可以迅速建立和退出，并迅速进入和退出市场。这就要求采用新的有效的组织形式和运作决策机制，通过简单的控制规则实现复杂制造系统的动态重组和运作控制。这是迄今为止研究成果尚未解决的“瓶颈”之一。研究表明[2 ~ 5]，基于分布式异构agent协同解决方案的制造系统模式有望成为解决这一问题最有效的系统组织形式，是一种具有个体自律和整体自组织基本特征的分布式智能系统模式。许多具有自律行为能力的独立制造个体通过简单的控制规则相互作用，形成系统的整体自组织、自适应和自进化行为能力，从而实现制造系统的快速重组和行为控制。
智能体的概念起源于分布式人工智能领域，用于表示具有推理决策和解决问题能力的智能逻辑单元。代理通过计算机网络连接。智能体作为网络上的智能节点，构成了一个分布式多智能体系统，其特点是开放性、分布式协作和适应环境变化的自组织能力。随着其应用的扩展，agent的含义也得到扩展和延伸:在某些环境中，agent代表一个具有封闭功能和独立决策的功能实体，称为“自agent”或“局部体”；在其他环境中，代理人的角色与其原意相同，它代表职能实体的利益，并负责职能实体的所有外部事务。这种代理称为“代理”，这是本文中代理的一般含义。目前，还没有确切的汉语术语能够准确表达代理人的丰富内涵。我们能把它的声音和意义结合起来翻译成“轭式健身”吗？
本质上，任何规模和任何级别的制造系统都是由几个环节组成的，以完成不同的任务。每一个环节都可以独立完成自己的任务，同时相互配合共同完成制造任务。因此，可以说制造系统实现制造资源向产品转化的整个制造过程是一个典型的多智能体协同解决过程。在制造环境中，代理所代表的功能实体可以是制造组织、生产单元和软件系统。一个工厂、一个制造企业是一个典型的功能实体，一个车间、制造子系统和功能部门具有独立的功能，一个或几个制造设备可以看作一个功能实体，这取决于代理粒度的选择。代理的粒度反映了其功能实体的规模。功能实体规模越小，制造环境中的代理越多，制造系统重组的灵活性和适应性越强，但系统组织和控制的复杂性也随之增加，降低了系统的运行效率。
根据制造环境中各功能实体完成自身任务的方式，可分为三类[5]: ①操作过程中不需要人工干预的自动化系统，如数控设备等。；②通过人机交互工作的人机系统，如cad系统；③制造业中的人或组织，包括完全由人操作的简单制造设备。因此，具有不同功能和结构的三个代理可以用作这三个功能实体的代理，即自动系统代理、人机系统代理和自然代理。
制造环境中的代理通过计算机网络连接起来，形成一个基于代理的分布式网络化制造环境，如图4所示。一般来说，每个代理都是一个自律和独立的组件，但它也可以有几个代理作为自己的“朋友”来建立相对密切的关系。

为了便于系统的组织和控制，可以根据分层设计的思想定义代理的粒度，形成多级制造环境。例如，如果规定每个代理所代表的功能实体是独立的制造企业，将形成一个企业联盟网络环境来实现企业间的集成；如果规定每个代理所代表的功能实体是企业内部的功能子系统，就形成了企业内部的网络环境，实现了企业内部的集成。不同层次具有同构特征。
网络化制造环境只是一个静态的组织结构。为了适应不确定和快速变化的市场需求，必须建立一个有效和快速的动态响应机制，以实现整个系统的灵活性和敏捷性。其中，复杂性和可操作性将变得非常突出。代理人的特性与基于利益驱动的动态重组机制相结合，将使问题相对简单，并增强其可操作性。
在社会经济环境中，利益驱动是导致市场竞争并导致社会分化和融合的核心因素。同样，由于每个代理都是其功能实体利益的代理，在基于代理的网络化制造环境中，也可以引入市场竞争机制，以经济利益为纽带，通过市场竞争中的招投标来驱动代理之间的动态组合，从而实现制造系统的动态重组。例如，当存在市场机会或代理拥有生产订单，并且不可能(或没有必要)承担所有订单时，它将向制造环境中的其他代理发出任务投标。接受投标的代理人将根据获得的收入和支付的价格之间的平衡来决定是否或以什么价格参加投标竞争。在收到代理人的投标后，发包方从能否获得最大利润的角度确定中标人，并与中标人签订合同，明确双方的权益，发出任务订单。其中，与投标发行人联系更密切的“朋友”代理将优先考虑。在获得任务订单后，中标者还可以通过同样的方式邀请其他代理商投标，最终建立一个动态的合同网络。通过这种方式，制造环境中的相关代理通过契约网络形成一个临时的分层组织结构，以实现制造系统的动态和临时重组。随着订单的完成，合同将被终止，并且这个临时系统组织将会死亡。当新的市场机会出现时，这种重组过程又开始了。

3网络环境下的企业整合

基于Agent的网络化制造模式为企业集成的实现提供了一个开放的框架。企业整合的关键是提高快速适应环境的能力，即利用现代信息技术，建立灵活高效的信息处理和反馈系统，提高企业适应市场变化的能力，使企业能够在复杂多变的市场环境中持续生存和发展。企业集成包括系统级集成(企业内部的集成)和企业级集成(企业之间的集成)，但其重点已经从系统级集成转移到企业级集成。企业级集成的实现目标是建立扩散伙伴网络或分布式合作网络。
防扩散伙伴网络由拥有相关利益的独立企业组成，为建立临时集体企业提供支持。会员共享信息，共同应对市场，共同创造商机，相互合作，共同受益。
分布式协同网络是通过对传统企业的组织结构和功能进行破解、分布和虚拟化而形成的企业网络。生产计划和控制的概念(如mrp、mrpii等))面向单个站点转变为多站点协调和自主决策。同时，由于外部产品的增加，严格固定的层级组织结构转化为根据目标和环境的变化动态组合的临时网络结构。其运营和管理不仅需要关注本地和自身的活动，还必须考虑和管理所有网络上的相关流程。自主虚拟单元不仅应该支持通用应用程序(如edi)之间的通信，还应该支持分布式协作。
企业集成的总体组织原则是虚拟企业或动态企业联盟。首先，有必要建立企业联盟的网络环境。企业联盟网络的建立不仅需要联盟行为准则的建立，还需要先进信息技术的支持。联盟内的所有活动都依赖于企业集成基础设施提供的一系列服务，这些服务的实现依赖于信息技术。

在企业联盟网络中，每个独立的企业都是网络上的成员企业节点。一方面，成员企业的节点继续保持自主经营的特点，另一方面，它们与网络上的其他节点合作。联盟网络上的企业在功能上包括企业实体和企业代理。企业实体包括企业的所有自治功能和完整的信息结构，以及企业的内部决策和内部活动。企业代理是企业外部特征的体现，代表企业的利益，负责与其他节点的互动与合作。其功能是抽象和映射企业内部的功能和行为，包括企业描述信息、公共信息、质量信息、合作信息、安全信息等。二是代表企业开展经营活动。成员企业节点可以是一个真正的企业，也可以是一个不完全的企业，能够提供一定的服务，给中小企业带来好处。
为了维护企业联盟的正常运行，联盟网络上的节点还应包括协调节点和公共信息服务节点。协调节点主要提供企业成员申请的审批、成员注册、数据访问权限授予等基础服务。公共信息服务节点为联盟成员提供一些公共信息存储和查询服务，如联盟成员数量、最新消息、联盟组织原则等。

企业集成的基础设施需要为通信基础设施、信息交换和共享、协同应用和过程管理机制提供支持。其中，协同应用支持包括支持地理上分布的多站点生产环境，支持软硬件平台和网络异构性，支持不同企业内部自治系统的集成，支持数据安全。流程管理机制包括支持集成环境下的业务流程和联合管理，管理联盟网络中的信息流和物流，使联盟中的订单管理、任务分配等各项活动能够顺利进行。企业集成的基础架构最终呈现出一系列分布式服务，如业务服务、信息服务和呈现服务。
建立企业联盟网络的第一个条件是通信网络，它可以直接建立在互联网上，也可以建立在专用网络上。在私有网络上建立的联盟是一个相对固定的联盟组织。其次，制定联盟的运作规则，包括企业加入联盟的标准和过程、权限划分、谈判规则、利益分配原则等。从信息处理的角度来看，有必要定义联盟中进行的活动、活动触发的信息流以及活动之间的触发顺序等。
加入联盟的企业必须按照企业联盟网络的组织原则和协议规范对企业信息系统进行封装，建立网络化的企业信息模型。图7示出了基于代理代理的网络化企业信息模型。

企业联盟网络由市场驱动。通过基于商业利益的市场竞争机制，推动企业联盟网络中成员企业之间的动态结合，形成暂时性的动态企业联盟。任务完成后，利益关系终止，动态联盟解散。当新的市场机会出现时，这种重组过程又开始了。

编辑华恒

基金项目:国家自然科学基金重大项目(59990470)
作者简介:杨树子，男，1933年出生。华中科技大学(武汉430074)学术委员会主席、教授，中国科学院院士。吴波，男，1963年出生。华中科技大学机械科学与工程学院教授。胡春华，女，1967年出生。华中科技大学机械科学与工程学院博士。程涛，男，1971年出生。华中科技大学机械科学与工程学院博士生。

参考文献:
[1]陶德言。知识经济的浪潮。北京:中国城市出版社，1998: 33 ~ 138
[2]程涛、胡春华、吴波等。分布式网络化制造系统的概念。中国机械工程，1999，10 (11): 1234 1999，10 (9): 987 ~ 990
[4]胡春华，吴波，杨树子。基于多地方政府的制造系统集成。华中科技大学学报，1996，24 (9): 25 ~ 27
[5]胡春华，吴波