3.1
需求分析

随着互联网技术不断地向工业领域渗透，先进制造技术和新一代信息技术出现了前所未有的深度融合。随着用户个性化需求日益多样，传统制造模式已经很难满足现阶段个性化和多样化的用户需求，单一企业只能提供固有的生产方式和功能，已无法完成复杂产品的生产制造任务。随着云计算、云制造等新兴技术的不断发展，制造企业开始推进向分布式协同制造模式的转型升级。

分布式协同制造是基于敏捷制造、虚拟制造、网络制造的生产模式，它打破了时间和空间限制，通过网络技术将各离散的制造企业和车间整合到一起，促使供应链上下游企业共享生产制造信息，提高离散资源利用率，缩短研制与生产周期，提升设计和生产的柔性，快速响应用户定制化需求。分布式协同制造的参与主体如图3.1所示。

大规模个性化定制生产和服务的出现使得制造模式由集中式向分布式发展。传统的制造模式侧重于集中资源在单一企业中单独生产，采用刚性的自动化和机械化生产线进行大批量生产。虽然这样的生产方式具有工序粒度小、标准化程度高、员工专业技能要求低等优点，但是产品种类单一，无法高效应对生产制造任务的变动。随着大量个性化定制任务的不断涌现，传统的制造模式显然无法适应和满足动态环境下的生产需求，制造模式开始由集中式制造向分布式协同制造发展。

分布式协同制造系统旨在构建一个汇聚各种离散、异构、异能制造资源的网络，借助其庞大的数据感知、传输、挖掘、分析、推理与预测能力，实现产业链上下游企业内外部信息互联互通。根据汇聚的海量实时信息，实现信息与数据及时共享，从而为制造任务分配最优的企业资源服务组合，以达到效率最高、成本最低、生产周期最短的生产效果。分布式协同制造的需求如图3.2所示。

1.企业资源统一管理需求

产业链是建立在产业内部分工和供需关系的基础上的，其围绕企业的核心业务，通过对信息流、物流和资金流的控制，在产品的整个生命周期中形成一个企业群体的关系图谱。分布式协同制造系统要能够感知所有的制造资源，并能够根据订单的不同需求，管理和分配制造资源。只有了解和掌握各个离散企业的资源库存情况，才能合理地制订加工生产计划。因此，分布式协同制造系统要具有统一管理和感知所有的制造资源和企业的能力。

2.制造过程信息交互需求

在协同制造过程中，企业之间的信息交流是无法避免的，如生产计划信息交互、物料信息交互、制造资源信息交互等。传统的信息交互方式有电子邮件、传真、电话等，这些方式受人为因素的影响较大，存在信息传递不及时、无法主动获取信息、信息无法追溯等弊端，造成企业间协同性差、可控性弱等问题。因此，分布式协同制造系统要能够实现企业间无障碍交流沟通，做到信息及时共享，确保企业之间在业务合作上的信息无差别共享，保障协同制造过程的稳定性和加工效率。

3.生产过程监控需求

协同制造任务通常被拆分成多个面向具体制造资源的子任务，整个协同过程通常涉及多个异地的企业与制造资源。在整个生产过程中，任何一个不可预见的动态扰动事件都有可能影响产品质量，因此，迫切需要能够对生产过程与状态、产品质量、任务进度等进行实时反馈和监控，及时了解和整体掌握关键制造资源与产品质量状态，进而及时做出调整，保障产品生产质量。

4.协同订单管理需求

制造企业的订单基本是纸质订单，而在协同制造中，订单数量庞大，并且种类繁多。因此，分布式协同制造系统要能够对不同企业的订单分开管理，并且用户和企业都能够随时查看订单的执行、完成和提交情况，还可以在线上完成订单的结算和支付。同时，协同订单由多种制造任务组成，制造任务之间可能存在工艺路线的先后约束关系。因此，协同订单管理过程中需要关注各制造商承担的制造任务执行进度情况，避免出现某生产环节进度过慢或不符合预期而影响产品的整体生产进度与交货期。 SlKotbhuSCs5hlis1JTGWYmS3xeCCyGJUhb1WZIUIvDHz70M3mE1egIqVV9ZW0TS