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集成是由部分構成整體、由單元構成系統的主要途徑，集成就是通過接口實現不同功能系統之間的數據交換和功能互連，集成意味著將分散的異構部件聯合在一起形成一個協同的整體，從而實現更強的功能，完成各個部分不能獨自完成的任務。企業集成是指通過連接所有必須的系統和異構功能實體來方便跨越組織界限的信息流、控制流和物料流的傳遞，改進企業內的通信、合作與協調，從而將企業組成一個協調的整體，達到提高生產率、柔性和管理水平的目的。 企業集成系統是在企業單元技術和系統得到廣泛應用的基礎上，通過集成形成的支持企業生產經營的集成化系統。相對于單元技術系統，集成系統具有覆蓋范圍廣、功能多、系統結構復雜等特點。 制造業的企業集成是一個系統的將現場以及管理層和企業層的人力和機器作為一個整體組織成協同型企業集成系統的典范�？梢岳脴I務流程軟件和制造執行系統（MES）來滿足全自動化的計算機集成要求。目前主要問題依然是在關于企業層和制造車間層之間的界面，需要根據產品的生命周期、生產工藝和企業內外的人力推動閉環內的管理和經營決策，從而調整生產進度。目前網絡化企業的實現由于缺乏企業系統之間的互操作性遇到了暫時困難。該領域中研究的目的是為技術突破創造上游條件從而避免企業投資被信息技術（IT）要約的遞增變化所牽制，而前景取決于可以在公司、人員和團體之間創建的為生成共享知識和財富的協同網絡。創建成功的協同網絡需要許多重要的基礎條件，如通用參考模型、有效的協同機制和方法、基于開放式架構的配套基礎設施、再現成功案例的設計的工程方法學以及規范化的市場技術和工具。 業務模型和制造模型的無縫集成需要企業工程模型和工具來全面描述一個集成制造系統的信息化方面。然而，時至今日，雖然在企業建模和集成領域已經存在一些高級標準，但是它們卻還未被廣泛認可，也未用于行業中。 1、制造業對企業集成系統解決方案的需求 1.1企業集成和互操作性研究面臨的挑戰 企業集成是從20世紀90年代起開發出來的研究領域，是對計算機集成制造（CIM）的拓展。企業集成研究主要包括兩個不同的研究對象：企業建模和信息技術。企業集成是企業工程的主要組成部分，涉及用于分析、設計和連續將企業保持在整合狀態的成套方法、模型和工具，這一點值得注意。在當前的工業和經濟環境下，企業系統需要經常重構以便適應變化的市場需求和技術進展。被視為企業系統工程基礎的企業架構，已作為幫助股東管理系統工程和變化的一種工具而出現了。它不僅僅是IT問題，更重要的是對戰略決策和組織方面的挑戰。 
表1關于企業集成和互操作性研究面臨的挑戰 一個集成系統系列必須且必然可以相互操作，但是互操作性系統不一定為集成形式。集成處理組織問題時可能以一種不太正式的形式（由于涉及到人），這使集成更難解決一些，而互操作性則更側重于技術問題。兼容性比互操作性更簡單一些。兼容性意味著系統／單元不干涉彼此的運行，但是不具有交換服務的能力。互操作性系統一定是可以兼容的，但是反之則不一定。為了通過魯棒性信息交換實現人際網絡，所有人都必須跳出兼容性范圍。總之，互操作性處于兼容性和完全集成之間。一定要從本質上區分兼容性、互操作性和集成的概念，否則可能會引起混淆。當兼容性明顯為最低要求時，在一套系統或單元內預期的互操作性和集成的程度將由那些系統的底層功能水平所決定。根據制造業自動化系統對企業集成和互操作性的需求，筆者分析了與將來的研究工作有關的趨勢和問題。這些嚴峻的挑戰根據表1的分類可以概括劃分如下：挑戰之1：協同網絡的組織；挑戰之2：企業建模和參考模型：挑戰之3：企業與流程模型的互操作性；挑戰之4：企業模型的校核、驗證和確認；挑戰之5：模型重用與模型庫。 1.2對制造業系統環境中的企業架構選擇 企業應用系統互操作性的問題可以根據不同的觀點和看法來定義。這些方面對應于建�？蚣芎推髽I架構，根據線性尺度的演化觀點來看，如果某個應用系統與其它系統之間的互操作程度越高，它與高級抽象模型及其語義之間的關聯就會越強。因此互操作性發展過程在文獻資料中常被歸類為所謂的“互操作性等級”（見表2）。 一個廣為認可的信息系統互操作性模型是LISI模型（信息系統互操作性等級模型）。LISI主要根據系統互操作性的復雜程度進行分類（包括：隔離系統、對等網絡環境下的連接級互操作性、分布式環境下的功能互操作性、集成環境下的領域級互操作性、通用環境下的企業級互操作性）。LISI關注系統之間的技術互操作性和互操作的復雜性。該模型不涉及與互操作性系統的建造和維護有關的環境和組織問題。于是人們承認這一局限性并提出了OIM模型（組織互操作性成熟度模型），將LISI模型擴展到更為抽象的命令和控制支持層（包括：獨立級、自組織級、協作級、集成級、統一級）。除組織互操作性外，交換流的內容類型也是一個有待解決的問題。為解決該問題，NATOC3面向互操作性的技術體系結構參考模型（NC3TA）主要論及技術互操作性并確定了互操作性等級與子級（包括：非結構化數據交換、結構化數據交換、數據無縫共享和信息無縫共享）。這些等級劃分將用于數據的交換和解釋通過結構化和自動化來提高操作有效性的方法中。 此外在概念領域，文獻4推出了LCIM模型（概念互操作性等級模型），可以對技術模型如LISI范圍外的概念互操作性等級進行評估。系統互操作性不僅僅是技術問題（如LISl或LCIM所述），同時也是組織機構問題（如OIM）�；ゲ僮餍缘倪@些方面與歐洲互操作性框架“，中所述的定義相符，在歐洲互操作性框架（EIF）中討論了互操作性的3個方面（即組織、語義和技術）。
表2成熟度模型 選擇一個適當的框架是推進互操作性工程的必要條件，因為它們代表著互操作系統工程領域的最佳策略。例如，在信息系統設計方法方面，為了解決這一問題，人們提出了一個關鍵問題框架，從而能夠有效的聯系用戶并改進集成企業的模型設計。這項開發是基于企業建模領域和信息系統設計領域中與企業集成相關的工作的交叉分析結果。企業集成系統的最終目標是實現業務集成以便支持企業內部和／或企業間的經營。但是為便于通信和信息交換，業務集成需要物理集成和應用集成的支持。目前許多企業已實現了物理集成，許多公司也己著手實施應用集成。對于業務集成來說，雖然自20世紀80年代起已進行了開發，但至今仍未達到一個令人滿意的水平。 1.3制造業系統環境中的集成和互操作性 信息系統和制造系統的集成是企業建模方面的巨大成就之一。然而，一些新的因素（例如信息和通信技術的快速演變，還有為了受益于市場機會需要在不同類型的企業之間快速設立聯盟等）正在企業建模環境中引發出新的問題，如互操作性。于是人們對面向GI認I擴展活動圖和UML活動圖之間的模型轉換的UMLProfile（UML概要文件）提出了一個詳細定義，以便解決協作型企業內出現在企業建模方面的互操作性問題。執行這一概要文件的最終目的是為了取得模型導向的互操作性解決方案，該解決方案源自企業模型并指引企業獲得企業軟件應用�；赨ML概要文件的方法的主要優點之一是它向企業提供了一種普通的業務建模解決方案，該方案考慮到了互操作性問題。 MES（制造執行系統）解決方案為管理人員（決策層）和直接操作工人（操作層）提供車間狀況的實時信息。同時它也是戰略生產管理（如ERP_企業資源規劃）和制造車間數據采集與監視控制（SCADA）方面采用的規劃系統之間的信息橋梁。它通過對企業基本資源（如人員、存貨和設備）的最新信息實施適當的在線管理和控制，從而將制造信息系統的各個層面（如戰略規劃和直接執行）鏈接在一起。MES的重要性在于其功能性（指人員、存貨和設備）及它們與工廠環境的復合元素之間的交互作用。MES的核心功能包括規劃系統界面、數據采集、異常管理、工作單、工作站、存貨／原料和物料轉移。MES支持的功能包括維護、時間控制、統計過程控制、質量保證、處理數據和文獻管理。而且，如今為制造業軟件和業務應用程序（如ERP系統）之間的互操作性關系提供定義和執行方面的支持已經成為日益增長的需求。 為了支持所要求的B2M（業務至制造）的互操作，IEC62264標準定義了模型并且制定了用于說明企業業務系統和制造控制系統之間的界面的術語（符合語義學）。它以一種相當詳細的方式描述了與企業、控制領域及這些領域內正常交換的對象有關的功能。它將成為公認的B2M集成和互操作性模型。在這種環境下，主要的建模理念是使產品能交互作為制造業企業資源的“控制器”，以便實現現有的產品系統之間的“快速”互操作性關系，并確保整個產品生命周期內物流和信息流之間的一致性。 為確保定制的產品、貨物和物流服務的可追溯性，可以根據Holonic制造系統（HMs）范例將信息嵌入到實際對象中。這種holonic方法迫切要求集成單獨的對象視圖并參照IEC62264標準，以便對相關的holons領域中缺乏既定標準（有時發生在事后）以及缺少基礎技術的（由于缺少共同支持的全球性戰略）快速但不穩定的增長進行詳細的分析研究。 企業集成可能涉及不同的層面，也可以按不同的方法實現集成。在企業子層，集成應用與系統的功能性限于一個同類區域，通常為單一業主權限下的單一地方站點。例如，柔性制造系統位于集成的企業子層面。單一站點企業層面的完整功能性集成確�？梢圆捎靡粋�通用架構將業務流程、制造過程和產品實現結合在一起，以便實現共同的目標。這通常適用于單一業主權限下的分廠（如一個自動化工廠）。 企業集成系統的最終目標是在各個層面整合不同類型的電子化技術（如電信、因特網，企業內網／企業外網、數據庫、Web應用程序）、電子化應用（如企業資源規劃、制造執行系統、SCI--供應鏈集成、EPS--電子采購系統、CRM--客戶關系管理、SRM--供應商關系管理）和電子化服務（如電子化供應、電子化工程、電子化營銷、電子化中介、電子化生產力、電子化工廠），從而產生了電子化企業的概念。 2、關于制造業企業集成系統互操作性方面的語義問題 由于工業系統目前的集成和互操作性趨勢，使得它們的規格和復雜性不斷增加，由此導致其組織內發生的問題更加難以分析、理解和解決�？沙掷m改善的方法是將用于理解和解決問題、控制變化的影響并最終將與變化和改善有關的知識作為轉化為資本的強大工具。這些工具恰當地介入與關聯系統相關的重要知識，所以對組織而言，知識管理（KM）已經成為日益重要的競爭優勢的來源。尤其是經驗反饋（EF）所得知識的資本化和共享是在工業活動的持續改善方面起關鍵作用的元素。這里論及的語義互操作性以及將經驗信息轉化成顯性知識的經驗反饋過程的結構化和形式化，這類知識的重用已證明對完成公司的使命具有重大影響，但是描述經驗知識對象的方式通常還不正規。可以基于經驗反饋過程的模型和概念圖，采用領域本體作為闡述顯性知識和專有技術的框架，其目的是為了得到重要、正確并可適用的經驗描述。 在制造業企業集成方面，存在兩種架構類型。第一種類型指集成系統（如計算機系統或通信系統）的某一部分的架構或物理結構。第二種類型指物理集成開發項目的架構或結構，即詳細說明集成化企業開發項目的生命周期的那類架構。目前架構概念還未被充分利用，其中一個原因是在企業系統的重大特點描述方面缺乏合適的架構表示形式。通過對過去和新近企業架構方法的回顧，可以清楚的發現第一類架構的開發還很不充分，尤其需要更為抽象的參考架構，這將有助于重用成熟架構解決方案，以便在執行企業集成工程項目時能節省時間和費用。同時還需要協調和映射現有的架構類型，包括企業集成和互操作性框架。 筆者認為以下研究問題將是未來幾年內要面臨的挑戰： �。�1）企業架構需要更多的關注經營策略與執行技術的協調，不應僅僅關注于業務或信息技術及其單獨的研發。 �。�2）必須開發一種更為抽象的企業架構語言以便描述設計初期的企業架構及其特性和特征。 �。�3）現有的架構設計原則及其形式還未發展到令人滿意的水平，無法給企業架構帶來顯著的改善。這個領域還需要進行更多的研究以便推動良好的規范與理論的重用。 �。�4）開發出一個能準確說明企業架構領域的概念及其特征的本體也是一項極富有挑戰性的任務。采用這個本體可以清楚的理解該領域內的論域，避免對架構提案的多重甚至是冗余的開發。企業架構本體也涉及不同企業架構提案間的語義互操作性問題。 很顯然，目的就是為了提高特定模型的準確性、完整性、相關性和質量水平。實際上，按照公認的模型驅動工程原則，無論工程項目的目標是什么（如：企業網絡內的軟件開發、集成、風險分析、業務及組織互操作性分析和改善），都將用到不同性質并涵蓋不同目的的模型。系統工程將在系統的整個生命周期內提供集成、校核、驗證和確認的流程。同樣，信息軟件工程和集成領域的大量工作也都將為執行這些活動提供形式化的技術和工具。 3、結束語 語義集成如今已成為大型企業和動態企業內部處理異構性的重要方法。集成問題的現有解決方案主要是基于某些標準件和中間件。這類解決方案通常不太適用，因為它們不能涵蓋大量的應用程序或者說缺乏靈活性。基于語義Web服務的解決方案極有發展前途，目前正被積極的研究。這些技術可以為一些關鍵性挑戰（如語義媒介及其互操作）提供解決方案。信息和通信技術的發展以及市場的動蕩情況已促使中小型企業將業務經營方式從傳統型轉為電子商務型。在這種環境下，涌現了新的協作方式，如協同網絡或虛擬企業。在協同網絡環境中，集成與互操作性增強了協同網絡及其成員組織的競爭優勢，于是這項技術就成了以省時、優質和低成本的方式實現經營目標的關鍵。 未來場景將信息和通信技術視為可持續發展的核心。下列技術領域已被確定為與信息和通信技術有關的下一代制造業成功的關鍵： �、龠m應性更強的集成設備、工藝及可以重裝配置的系統； �、谶m用于整個制造過程的系統綜合、建模及模擬； ③能夠將信息轉換成利于有效決策的知識和技術； ④性能更強的人機界面； �、菔怪R能被快速同化的教育和培訓方法； ⑥協作型的智能系統軟件； �、吆w許多產品要求的產品與工藝設計方法； �、嘣O計制造新材料和新部件的創新工藝； �、崮軐U物產生和能源消耗降低到最小程度的制造工藝。 上述所有領域都與企業集成和互操作性的概念密切相關，因而是支持新的技術解決方案的產生的關鍵。 正是由于企業集成這一思想方法和技術上的發展與廣泛應用，在一定程度上促使企業內部各部門和業務流程集成度的提高，以及企業之間橫向與縱向聯系的強化和深化，從而為網絡化企業的產生及發展創造了必要的條件。從企業集成的角度研究可以認為，網絡化企業或許將成為組織創新的一個必然趨勢；而企業集成系統的提出則為網絡化企業的產生與發展提供了必要的思想方法和工具。 來源：萬方數據 |
