樊文澤

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051）

0 引言

制造網(wǎng)格為制造資源共同分享、高效管理與提供制造資源服務(wù)的集成型平臺(tái)。制造資源是產(chǎn)品生命周期中落實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與服務(wù)等各類活動(dòng)的總稱，異構(gòu)性、多元性與繁雜性是其特征。網(wǎng)格環(huán)境下對(duì)制造資源進(jìn)行優(yōu)化配置，是提升產(chǎn)品全生命周期資源共享率與利用率的有效辦法，而上述目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是在網(wǎng)格環(huán)境下建設(shè)制造資源優(yōu)化配置的區(qū)間規(guī)劃模型。

1 制造網(wǎng)格環(huán)境對(duì)資源模型建設(shè)的要求

（1）完整性，即對(duì)資源的所有屬性均要有一個(gè)完整的定義與闡述。

（2）具備一個(gè)完整統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模式，為制造資源的后續(xù)管理與調(diào)度創(chuàng)造便利條件。

（3）應(yīng)該涉及到制造活動(dòng)的具體資源信息，具體是指模型應(yīng)與資源制造能力以及制造任務(wù)間建設(shè)明確關(guān)系。

（4）模型具備支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)信息交互與共享的功能[1]。

（5）所研究的制造資源模型適用對(duì)象不單是制造信息化中的某一系統(tǒng)，而應(yīng)適用于制造網(wǎng)格平臺(tái)上各類系統(tǒng)。

2 制造資源優(yōu)化模型建設(shè)

2.1 制造資源的物理模型

制造資源的物理模型由軟件資源與硬件資源2大部分構(gòu)成，其實(shí)質(zhì)上是制造資源物質(zhì)要素構(gòu)成的模型。

圖1代表制造資源整體框架，上半部分代表靜態(tài)制造資源，即軟件資源和硬件資源。其中，每一靜態(tài)制造資源都具備自體運(yùn)行狀態(tài)信息，全部的狀態(tài)信息統(tǒng)一被叫做資源狀態(tài)信息，其歸屬于本框架下半部分所呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)制造資源。

圖1 制造資源整體框架

只有在供應(yīng)鏈系統(tǒng)大框架建設(shè)健全基礎(chǔ)上，制造資源組織、規(guī)劃與優(yōu)化目標(biāo)才有可能達(dá)成，網(wǎng)絡(luò)化制造動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟是其運(yùn)行的核心。在企業(yè)內(nèi)部，制造資源分布的層次結(jié)構(gòu)并清晰羅列，其按照制造資源的類型將其細(xì)化為6個(gè)層面，即聯(lián)盟層、企業(yè)層、車間層、制造單元層、工作組層與設(shè)備層。聯(lián)盟層結(jié)構(gòu)為制造資源配置期間關(guān)鍵研究部分之一，也是網(wǎng)絡(luò)化制造資源優(yōu)化配置模型建設(shè)的重點(diǎn)。聯(lián)盟層承擔(dān)的責(zé)任重大，參與到任何任務(wù)配置過(guò)程、管理資源分配速率與效率，同時(shí)也與制造任務(wù)運(yùn)行模式建設(shè)連帶關(guān)系，共同完成對(duì)制造資源重組任務(wù)還能動(dòng)態(tài)化地獲取所有制造單位運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信息。制造企業(yè)為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，管理者就應(yīng)對(duì)聯(lián)盟層所具備的職責(zé)以及資源在其間利用情況有整體性認(rèn)知，和聯(lián)盟層建設(shè)信息實(shí)時(shí)反饋體制。車間層職責(zé)在于明確本車間的加工任務(wù)，以及所應(yīng)用的制造單元或工作組的運(yùn)行狀態(tài)信息。制造單元層應(yīng)明確并落實(shí)本單元的任務(wù)信息與工作組以及設(shè)備信息，為了確保制造資源配置、組織與管理的便利性，夾具、量具、刀具等信息管理均應(yīng)歸屬該層面[2]。

2.2 以UML為基點(diǎn)的制造資源數(shù)據(jù)模型的建設(shè)

本次研究中，采用面向?qū)ο筌浖﨑elphi的設(shè)計(jì)方法以及UML（Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語(yǔ)言或標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言），設(shè)計(jì)并建設(shè)制造資源優(yōu)化配置的區(qū)間規(guī)劃模型、其中，類圖模型被設(shè)為概念數(shù)據(jù)模型的拓展部分，其具備軟件設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)雙重優(yōu)勢(shì)特征。

2.3 評(píng)估指標(biāo)體系的建設(shè)

（1）交貨時(shí)效性。體現(xiàn)出制造資源商對(duì)制造資源任務(wù)的落實(shí)情況，即速率與效率。

（2）預(yù)計(jì)生產(chǎn)能力。一般將年作為時(shí)間單位，去表示企業(yè)的整體生產(chǎn)能力，例如萬(wàn)噸/年、套/年等。對(duì)于制造企業(yè)而言，可將本企業(yè)單位時(shí)間生產(chǎn)批量設(shè)為計(jì)量單位，其是干擾時(shí)間因素的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

（3）制造生產(chǎn)率。即單位時(shí)間中產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)數(shù)目與單位時(shí)間中制造該產(chǎn)品的平均人數(shù)間的比值，其是影響時(shí)間因素的主要指標(biāo)。

（4）設(shè)備生產(chǎn)能力。這也是影響時(shí)間因素的重要指標(biāo)，通常體現(xiàn)在生產(chǎn)批量和生產(chǎn)率2方面，生產(chǎn)批量能呈現(xiàn)出設(shè)備生產(chǎn)能力（下面將設(shè)備生產(chǎn)率設(shè)為評(píng)估設(shè)備生產(chǎn)能力的標(biāo)準(zhǔn)），而設(shè)備生產(chǎn)率即單位時(shí)間中能夠制造出的工件數(shù)目。

（5）工人技術(shù)級(jí)別。這是干擾被制造產(chǎn)品周期、質(zhì)量與成本高低的重要指標(biāo)之一，可分為初級(jí)工、中級(jí)工、高級(jí)工、技師、高級(jí)技師等職稱，在配置過(guò)程中需參照層次分析法標(biāo)度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同級(jí)別工人所占比例按表配置[3]。

（6）制造任務(wù)負(fù)荷度。通常指生產(chǎn)車間、制造單元、工作組等環(huán)節(jié)在運(yùn)行期間所承擔(dān)的職責(zé)與任務(wù)，在其他環(huán)節(jié)制造資源所需量明確情況下，估測(cè)自體運(yùn)營(yíng)期間所需資源量以及所產(chǎn)生的效果。

（7）設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況。主要是傳遞出設(shè)備某一時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信息。

（8）精度能力。它是干擾產(chǎn)品制造質(zhì)量的主要因素之一。精確能力的評(píng)估結(jié)果能夠檢驗(yàn)制造企業(yè)設(shè)備能否符合所規(guī)定的精確度標(biāo)準(zhǔn)，尺寸精度、幾何精度和粗糙度3大指標(biāo)能夠呈現(xiàn)出精度能力。

（9）設(shè)備高端性。設(shè)備的高端性對(duì)機(jī)械制造效率與質(zhì)量均產(chǎn)生影響，數(shù)控機(jī)床的高端度通常高于普通機(jī)床。

（10）質(zhì)量認(rèn)證體系。依照當(dāng)前我國(guó)相關(guān)部門制定與頒發(fā)的質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，施以管控措施，以協(xié)助制造企業(yè)連續(xù)強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量安穩(wěn)性[4]。

（11）環(huán)保措施。環(huán)保能力與產(chǎn)品的環(huán)保性能在制造企業(yè)發(fā)展中體現(xiàn)的價(jià)值是極為重大的。其要求制造企業(yè)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中主動(dòng)落實(shí)回收再利用措施、環(huán)保認(rèn)證與產(chǎn)品的環(huán)保性能3大項(xiàng)內(nèi)容。

3 網(wǎng)格環(huán)境下企業(yè)資源優(yōu)化配置的逆優(yōu)化模型

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，制造企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)是否落實(shí)，決定因素不僅僅是自體，市場(chǎng)需求的作用不容忽視。因此，制造企業(yè)需在分析市場(chǎng)交易運(yùn)行態(tài)勢(shì)下，結(jié)合市場(chǎng)需求設(shè)定產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)，并進(jìn)一步提升制造資源交易數(shù)目的交易數(shù)額。實(shí)質(zhì)上就是采用對(duì)資源數(shù)額整改方式，去確保市場(chǎng)需求的生產(chǎn)任務(wù)成為資源數(shù)額調(diào)整后所對(duì)應(yīng)資源優(yōu)化配置的最佳點(diǎn)。此時(shí)，可以將企業(yè)的資源優(yōu)化配置模型的互補(bǔ)最佳性作為限制條件，將資源數(shù)目作為優(yōu)化變量的逆優(yōu)化模型，去明確每一企業(yè)可提供的資源種類與數(shù)目以及需租賃的資源種類與數(shù)目[5]。

在制造資源交易過(guò)程中，資源需求方持有采用最低價(jià)格獲取所需資源的意念，但需綜合分析網(wǎng)格中其他需求方對(duì)同類資源的需求量與出價(jià)情況。此時(shí)如果企業(yè)給出的采購(gòu)價(jià)格過(guò)低，就有無(wú)法獲得所需資源的可能。當(dāng)然，資源供給方也希望以較高價(jià)格進(jìn)行交易活動(dòng)，只有在科學(xué)評(píng)估需求方的采購(gòu)能力的基礎(chǔ)上，才有可能規(guī)避無(wú)需求方采購(gòu)資源以及資源浪費(fèi)現(xiàn)象。這就需要資源供給方與需求方，在網(wǎng)格中介組織合理提出資源預(yù)租賃價(jià)格，以確保網(wǎng)格上的資源交易活動(dòng)有序有效運(yùn)行[6]。

在制造資源供給與需求共同作用下，資源的交易價(jià)格才會(huì)明確化，這也是資源需求方愿意支付的價(jià)格以及供給方可以接受的單價(jià)。也就是說(shuō)，在制造資源價(jià)格設(shè)定上，需求方與供給方的出價(jià)不能懸殊太大。制造資源是為產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)的，而資源自身價(jià)格對(duì)其交易價(jià)格起決定作用，但是因?yàn)榉?wù)產(chǎn)品的無(wú)形性、客戶參與性以及服務(wù)產(chǎn)生與消費(fèi)的同步性，以致服務(wù)質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品價(jià)值產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。因此，資源服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)劣決定制造資源交易價(jià)格，而制造資源的服務(wù)質(zhì)量可以采用制造資源的影子價(jià)格表示。在供求雙方的使用價(jià)值與技術(shù)水平?jīng)]有顯著差異情況下，制造資源在供求雙方的應(yīng)用環(huán)境中均達(dá)到科學(xué)配置，就不會(huì)對(duì)各方整體效益目標(biāo)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生較大影響，可以采用資源價(jià)格作為優(yōu)化變量的逆優(yōu)化模型，去確定每一企業(yè)可提供資源的出價(jià)與所需租賃資源的進(jìn)價(jià)[7]。

4 結(jié)束語(yǔ)

制造網(wǎng)格中資源的優(yōu)化配置始終是制造網(wǎng)格領(lǐng)域中的重要研討問(wèn)題之一，建設(shè)有效的資源配置方案，在提升制造企業(yè)資源利用率、保證制造任務(wù)在限定期限中保質(zhì)保量完成等方面，有較大現(xiàn)實(shí)價(jià)值。以資源使用量與資源交易參考價(jià)格為參變量的線性規(guī)劃模型，彰顯了網(wǎng)格環(huán)境下制造資源流動(dòng)快速可隨著市場(chǎng)需求變化對(duì)制造資源彈性提出一定需求，闡述了網(wǎng)格環(huán)境下制造資源優(yōu)化配置的區(qū)間規(guī)劃模型建設(shè)與推廣的可行性。