4.3
分布式协同制造服务建模

随着工业云平台应用的逐渐成熟和“互联网+”技术的持续发展，跨时空、跨企业、跨学科领域的产品协同生产即分布式协同制造正在成为当前高效的工业组织模式的必然发展趋势。分布式协同制造系统以互联网为载体，业务繁多，主要涉及企业产品信息的管理和发布、协同生产项目的创建、项目的规划、产品的配置、协同关系的建立、任务的分解和发放及任务的评审等。

近年来，随着产品复杂性的增强及外部环境的快速变化，产品设计中各种活动的冲突和协调问题，与产品开发密切相关的组织、资源和人员的规划问题，以及数据和设计活动之间不能互通的问题越来越突出。产品的协同生产随着互联网技术的发展被人们密切关注。在分布式协同制造中，根据协同关注对象的不同，可分为过程协同和数据协同两类活动。过程协同的主要目标是保证开发过程中任务的调度和安排，使产品开发活动有序进行。数据协同则旨在解决各个企业存在的“信息孤岛”问题，使各个企业处于不同开发阶段的人员能够基于统一的产品数据模型进行协同工作。数据协同强调数据对象的信息共享和并发控制，它是分布式协同制造的基础。

在制造服务的过程协同方面，过程建模一直以来都吸引着众多研究者的关注。过程模型是过程协同实现的关键所在。对此，国内外学者提出了众多研究方法。例如，Robert P.Smith等人在研究众多过程模型的基础上，将过程模型分为序列规划模型、分解模型、随机交货模型、设计反馈模型和并行模型五类。从模型的建立形式上看，过程建模方法可以分为基于语言的方法、基于图形的方法和基于知识的方法。但是，这些模型和方法未能很好地满足用户的客观需求，未能在工业界得到普遍认可和应用，过程建模方法仍然值得深入研究。

任务调度和资源分配是保证产品开发过程有序进行的关键。为了加快产品开发过程，工作流技术被用来驱动整个产品开发过程的运行。在当前知识经济的大背景之下，工作流技术已经演变为能够有效管理商业规则的知识库，并且已经作为基于“互联网+”支持的用于协同制造的一种关键使能技术。

目前，在我国众多的生产企业中，中小企业数量占90%以上，大多数中小企业是大型企业的零部件供应商，在产品设计过程中需要与供应链的上游整机厂进行沟通，进而才能协同生产。新产品立项以后，整机厂首先进行项目阶段规划，编制具体的项目计划，然后发布任务，并向配套企业提供与设计相关的技术文档，要求其参照技术文档执行。其间涉及大量的项目协同、技术协同、资源协同需求。整机厂利用网络化协同制造平台与配套企业进行项目的异地协同、技术沟通和资源共享，有效缩短开发周期，降低开发成本，提高产品的市场竞争力。

4.3.1
分布式协同制造服务模型构建

分布式协同制造具有层次性、嵌套性、分布性、动态性等特性。以减速器的生产制造流程为例，可以将协同制造服务细分为资源服务、功能服务和流程服务三个层次，从而更准确地描述服务。如图4.16所示为协同制造任务和服务的多层次特征。

一个企业要想实现与其他企业协同完成项目任务，一个很重要的环节就是在分布式协同制造平台中实时传递信息，共享任务进度。因此，企业及产品信息的发布就显得尤为重要。在跨时空、跨地域、跨企业的协同制造中，复杂产品的研究、开发、设计、制造、管理、营销、服务不再局限于一座城市、一个地区甚至一个国家。同时，企业间的兼并和收购成为激烈竞争的必然结果，这使得企业规模急剧膨胀，异构系统间的信息和知识交换成为瓶颈。

随着现代产品的复杂度和技术含量的提高，单一企业常常受到技术和资源等方面的限制，不能胜任产品开发的全过程。于是，人们利用现代计算机和网络技术，进行企业间的合作，以便充分利用各自的资源和技术优势，取长补短。在这一背景下，面向云定制的分布式协同制造系统应运而生。在这种情况下，产品的开发和生产不再局限于单个企业中，开发过程需要多领域、多学科的人员参与。整机厂通过市场调查，获悉市场最新需求，组织人员开发新产品以满足市场需求，建立协同生产项目。

为了便于在网络环境中管理协同生产项目，需要一套编码系统来对项目中的产品、单据、合同、订单等进行编码。此外，还需要制订完整的项目计划。有了计划，工作就有了明确的目标和具体的步骤，系统就可以协调各企业的制造过程，使制造活动有条不紊地进行。如图4.17所示为多层次服务建模过程。

4.3.2
制造服务规则建模

制造服务规则模型是平台提供的用于保障平台业务模型正常运行的信息模型，主要由规则身份、规则内容、触发条件等信息构成，如图4.18所示。制造服务规则主要包括数据、评价、风险评估和安全等类型。

1.数据

数据是平台提供的统一规范且标准的数据表达原则信息，应包含但不限于下列内容。

（1）规则身份：数据名称、数据说明等信息。

（2）规则内容：数据类型、数据格式等信息。

（3）触发条件：约束条件，数据按照必要性可分为必选类和可选类，按照数据更新频率可分为过程类和非过程类。

2.评价

评价是平台提供的面向业务活动直接相关的需求者、协作者的评价方法，以及与面向云定制的分布式协同制造环境服务相关的评价方法等信息，应包含但不限于下列内容。

（1）规则身份：评价方法名称、评价方法编号、评价方法说明等信息。

（2）规则内容：评价内容、评价流程、计算方法等信息。

（3）触发条件：启动评价必备的条件，如网络协同任务结束后触发评价。

3.风险评估

风险评估是平台提供的重要节点风险评估的信息，应包含但不限于下列内容。

（1）规则身份：风险评估名称、风险评估编号、风险评估说明等信息。

（2）规则内容：风险评估内容、风险评估方法、风险评估流程、风险评估分析、结果预警、应急预案等信息。

（3）触发条件：根据具体任务重要节点的关键数据进行监控，确保风险评估的及时性，如通过生产计划完成情况、支撑资源运行状态等信息进行交期风险评估。

4.安全

安全是平台提供的确保企业信息安全的保障规则信息，应包含但不限于下列内容。

（1）规则身份：安全类型、安全名称、安全类型编号、安全说明等信息。

（2）规则内容：安全目标、安全等级划分、相关角色权限、数据流通场景、数据开放形式、使用披露原则、安全防范措施、知情和伦理审查等信息。

（3）触发条件：数据采集、数据传输、数据存储、数据使用、数据发布和共享等场景下的数据资源利用及申请。 HFe37nXFOkofP2nuMSZ6WxcAhz5vAu2bTKvWpVSpR9Msa3DxE4oAyCiWcKwh9Xw8