计算机应用研究
APPLICATION RESEARCH OF COMPUTERS
2000 Vol.17 No.3 P.9-11




面向敏捷制造的可视化团队决策系统的设计
武振业　王志兵
摘　要：在对面向敏捷制造的可视化团队决策系统的研究的基础上，提出了该系统具有的功能和特点，给出了系统的初步设计方案，讨论了该系统对敏捷制造的重要意义。
关键词：敏捷制造 团队工作 虚拟企业 可视化团队决策
1　引言
　　随着科学技术的发展和市场竞争的全球化，企业的竞争力将越来越集中体现于生产品种(P)、质量(Q)，成本(C)、上市时间(T)、售后服务(S)、制造环境(E)等各方面都占“优”的产品(即顾客化产品)的能力。适应这种形势发展的需要，多种先进的制造技术和理论，如并行工程(CE)、准时生产(JIT)、精良制造(LP)、CIMS等纷纷出现。1988年，美国黑海大学(Leigh University)的专家们提出了敏捷制造(Agile Manufacture)的概念。由于适应了生产全球化和社会网络化的要求，敏捷制造一诞生起就引起了世界各国的广泛兴趣。敏捷制造作为“面向21世纪的制造模式”，是制造业发展的必然趋势，已经成为人们的共识。
　　敏捷制造企业是以工作团队的方式进行生产的。企业通过组建产品动态工作团队参与产品动态联盟(AVE)来共同完成产品的生产，即盟主企业识别市场机会，确定生产的产品种类；进行经济性和能力评价，决定自己生产的部件；盟主企业组建盟主团队和普通工作团队参与联盟生产；合作伙伴的寻求与评价；动态联盟的组建与产品生产；产品生产任务完成后团队的解散。从上述过程可以看出，团队和团队决策(包括团队组建、团队协作、团队生产和团队解散)是敏捷制造的关键。为有效支持团队工作，帮助企业实施其敏捷化战略以提高企业竞争力，我们对如何开发面向敏捷制造的可视化团队决策系统进行了系统的研究。
2　系统描述
　　本系统力图对在敏捷制造过程中企业可能遇到的从动态联盟(AVE)组建到动态联盟解散的有关团队工作中可能遇到的一系列决策提供支持。最初，盟主企业通过互联网广播(Internet Broadcast)或其它方式获取可能的市场机遇，在获得适合市场需要的产品信息后，就开始了动态联盟的组建。首先，盟主企业在本系统的帮助下，对建立盟主工作团队的整个过程中可能遇到的问题作出恰当的决策，组成盟主工作团队。盟主工作团队既可能负责某些核心部件的生产，也可能不直接参与生产活动。但无论如何，它都担负着一个最重要的任务，那就是指导和支持动态联盟内其它企业的工作。盟主工作团队对整个敏捷制造过程而言具有十分重要的意义，它还保存许多供普通工作团队可能需要使用到的信息，如产品描述及组成、团队资料、生产情况和通信规则等。
　　除盟主工作团队之外，盟主企业一般还会派出一些从事产品某些核心部件生产的普通工作团队参与动态联盟的活动。所谓普通工作团队是相对从事动态联盟管理的盟主工作团队而言的，是指那些在动态联盟内部负责某种(些)部件的生产、设计服务等专业性工作的团队。
　　与此同时，盟主企业将自己不从事的工作通过互联网广播(Internet Broadcast)或其它方式发送出去，以寻找可能的合作伙伴共同组成动态联盟(AVE)。其它企业在得到有关需求信息后，就向盟主企业发出合作意向。之后盟主团队开始评价盟员资格。对盟员评价的方法有很多种，如启发式算法、非线性规划和动态规划等。一旦用户确定了一个企业的盟员资格，就可以通过网上或其它方式与其订立协议。同时用户还可以通过与系统的交互，用一个能代表本企业工作特点的图象来代表该工作团队。通过系统的可视化接口以及向导系统，用户可以完成对组建团队所需数据的输入。在团队构成过程中还有一个约束和接口问题，即企业资源对团队资源的约束，以及联盟数据和信息、团队成员数据与信息和企业内部数据与信息的接口和兼容，这在后面我们还会谈到。
　　在动态联盟组成后，该系统还会对团队工作中有关的决策提供支持。例如，如果普通团队需要产品或其它盟员的全局信息，系统就会自动构建与盟主团队的联系，使用盟主团队提供的服务，获取必要信息。再如对联盟内部信息传递，系统通过特定模块来完成局部数据和全局数据间的相互转换，以保证数据的可识别性。而动态联盟虚拟制造(Virtual Manufacturing)则可以通过Arena仿真来实现。
3　系统设计
3.1　可视化界面设计
　　我们开发的系统是基于Web的可视化系统。系统中工作团队用与产品(或部件)有关的超图形(Hot-image)或超文本(Hypertext)表示。注意系统界面中的一个特别的模块：盟主团队模块，它有着和其它团队不同的使命。
　　用户通过单击其它模块，就能建立对其它工作团队的动态连接。同时就如同你所见到的任何主页一样，每一个团队的主工作界面都把可能用到功能的可视化方法(如超文本、超图形和选项、菜单等)提供给用户。
　　我们将系统界面设计得像网页，以方便用户使用。同时，这样还能够更好地适应敏捷制造系统本身的需要。因为敏捷制造系统是基于网络的制造系统，它是在Internet特别是Web的基础上发展起来的一种新的制造和管理模式。电子数据交换(EDI)、技术数据交换(TDI)、电子商务(E-Commerce)和电子管理(E-Management)等都是其重要的支撑技术。该决策系统只有建立在Web基础上，才能进一步对这些技术提供支持，才能更好地支持敏捷制造团队的决策。
　　用户通过单击超文本、超图形、菜单以及各种各样的命令按钮，就可以实现对各个团队、各种团队资源和系统功能的访问。如我们单击前面图中的盟主团队图标，就可以进入盟主团队主页(当然系统将自动构建与盟主团队的连接，同时从那儿读取必要的数据)。而盟主团队主页提供了对用户可能的对盟主团队数据的访问的提示，用户单击它，就可以获得用户所需数据。用同样的方法，用户还可以完成对其它工作团队的访问。甚至用户还可以像通过IE或Netscape来访问环球网那样，在各个团队之间实现“冲浪(Surf)”。
3.2　系统对团队组建过程决策问题的支持
　　在设计该系统时，可以考虑使用帮助用户组建工作团队的向导。这些向导可以分为两大类。一是帮助组建盟主团队的向导，二是帮助组建普通团队的向导。具体在设计该系统时需注意：应该提供一种机制，使得在盟主团队组建之前禁止普通工作团队的组建。帮助组建盟主团队的向导要求使用者输入一些全局的数据、信息甚至图形文件；同时要求规定动态联盟内部和对外的数据接口和表现方式，制定联盟内部各种标准；规范内部和外部的访问方式；甚至指出是否需要一些供所有工作团队在这里进行交流的空间(如网上会议室、BBS技术讨论区等)。盟主工作团队的构建过程是比较复杂的，需要考虑到许多问题。但是，在向导系统的帮助下，所有这一切都变得简单得多。
　　帮助组建普通团队向导的设计和盟主团队向导的设计不太一样。它首先必须要求构建与盟主团队的动态链接，为以后的工作作准备。因此向导会首先要求知道盟主团队的名称和在网上的位置，然后系统会自动构建与盟主团队的链接。在成功链接之后，再要求用户选择在动态联盟中的角色(也就是，企业希望从事的工作，这些工作机会由盟主团队提供)。然后需要按盟主团队规定的方式填制意向书，编制简要的工作计划和资源配置计划等一系列技术性数据。最后输入有关本企业的有关信息，如联系地址、电话、传真、E-mail地址和网址等。完成上述工作后，系统将会把输入的数据以恰当的方式保存或传送到盟主团队处。但这并不意味着已经完成了普通工作团队的组建，因为用户所在企业还没有真正加入动态联盟。
　　根据用户先前输入的信息和经验，以及对用户所在企业的了解，盟主团队还须(通过前面提到过的各种评价方法)对企业进行评价。在评价过程中可能需要通过电话、传真和信函方式进行。之后双方需要明确权利义务关系，这可能还需要律师公证，最后再签定联盟协定。在协定签定之后，用户所在的企业才算正式加入了产品的动态联盟。在盟主工作团队告知用户将用户有关数据存入联盟的全局数据库中后，普通工作团队的组建过程就正式宣告结束。下一次当用户再运行系统时，一旦打开该产品动态联盟，就会发现用户所在的工作团队已经出现在屏幕上了。因为在每一次启动后，系统都会自动构建与盟主团队的联系，并更新本地数据。
3.3　系统数据结构设计
　　敏捷制造是一种与传统制造(如定货生产)不同的制造模式。它强调企业内部和企业间的高度集成(Integration)，要求企业通过组织复合工作团队参与生产。通过在动态联盟内部积极实施并行工程(Concurrent Engineering)，缩短产品周期，以尽快抢占市场。所有这一切都要求联盟内部团队之间的高度协作，以及联盟内数据的有效传输。这就要求对动态联盟和工作团队内部的数据信息作一个统一的规划。
　　在动态联盟内部的数据可以分为结构化和非结构化的。结构化的包括以各种数据库、电子表格(如Excel工作表)或结构化文档(如Word文档)等形式储存的数据和信息。对于这类信息，盟主工作团队(在组建和以后的工作中)规定了它的接口和传输方式，各个团队按照盟主工作团队规定的方式都可以完成对它们的查询和更新。一般联盟内部的数据特别是那些使用率较高、具有类聚性质的数据都应该尽量使用结构化存储方式。以结构化方式保存的数据包括盟主团队保存的各个工作团队信息、接口信息、产品结构信息以及各个工作团队自己保存的团队资源组成、团队产品技术数据等。
　　非结构化信息包括团队间和团队内部各种日常信息，如电子邮件、产品设计图、加工图、工艺图以及各种多媒体片段等。因为它们变化太大，形式多样，并且可能具有很强的时效性，因此不便于用统一的结构来表示。对于这些非结构化的信息，如果有保存价值，最好系统能够对它们进行分类整理，归档保存，以便以后查询。
　　动态联盟一般通过电子数据交换(EDI)和技术数据交换(TDI)技术来实现联盟内部的信息和数据的传递，这样就可以提高数据的结构化程度。为了保持数据的统一性、完整性和防止数据冗余，应做到数据存储位置的统一。全局数据和其它团队经常使用到的数据尽可能地保存在盟主团队处，各工作团队自己的数据可以放在本地。
3.4　系统的网络设计
　　该系统网络设计遵循敏捷制造企业网络系统的整体要求：网络组织应该满足可重组(Reconfigurable)、可重用(Reusable)和可扩充(Scalable)性，以满足动态联盟的动态特性需要。系统具有标准的对外接口，以使高度模块化封装的复合工作团队在必要时可以直接插入系统。同时要求敏捷企业的网络设施具有足够的带宽，应支持远程多媒体通信的功能，以便团队间可以实时交互传送大量的多媒体信息。此外，系统设计时应该尽可能地考虑到多个团队并行工作的要求(如支持多团队产品异地装配)。
　　基于上述因素和敏捷制造本身的需要，我们将本系统的网络设计为基于Intranet/Internet的分布式网络结构。所谓Intranet是指采用Internet技术建立起来的企业内部网，它的核心技术是Web技术。敏捷制造企业在进行网络设计时可以考虑，内部网通过Intranet技术来构建，而动态联盟内部不同企业各个工作团队之间通过Internet相连(如图1所示)。同时为了安全和保密等因素，系统在工作团队Internet之间设计一道网络防火墙。

图1　系统网络规划图
　　敏捷企业网络应支持异地多媒体实时演播和数据高速传送的功能。在各种网络传输模式中，ATM(异步传输模式)最为适合敏捷企业的要求。ATM是一种全新的高速网络传送技术，用它既可以建立广域网，也可以建立局域网，并能使这两者之间实现无缝连接。ATM的传送带宽相当高，传输速率范围也很广，从1.5Mbps、25Mbps一直到622Mbps不等。更为主要的是它具有良好的集成性，可同时提供文字、声音、图象的传输。由于价格原因没有条件采用ATM的企业，应该尽量选择传输带宽和传输速率都尽量高的网络，如快速以太网。
　　本系统平台在Web基础上，使用CGI(公共网关界面)、JDBC(JAVA与数据库连接技术)以及API(应用程序接口)等，建立HTML页和企业数据库之间的链接，使用户在浏览器中通过SQL语句即可完成数据的查询与更新。从而使系统数据和系统的基于Web的网络平台达到无缝连接。
　　按照上面的理论，结合联盟各企业的实际情况。在实际开发该系统时可以参照ISO/OSI 7层模型，把虚拟企业和系统的网络设施分为网络应用层、网络服务层、操作系统层、网络和传输协议层、网络数据和数据链接层。再分别从这些层次上对虚拟企业和系统的网络进行规划和设计，使系统的网络性能符合整个虚拟企业网络特点的要求。
　　遵从上述原则，我们得出了基于产品模型的工作团队间的网络规划图(如图1所示)。在设计该系统时系统的网络规划可以参照该图。
3.5　团队分权子系统设计
　　团队分权子系统是敏捷制造的一个十分重要的使能系统。动态联盟通过对团队的授权，即使各个工作团队具有高度的自治性，充分发挥各团队的潜力，也使各个团队之间能够责任分明，有利于团队间的协作。在必要时某些团队还可以被授权团队组建下一级的动态联盟。拿一个为用户生产其定制的计算机的动态联盟为例，它包括盟主工作团队、负责主板生产的团队、负责显示器生产的团队、负责硬盘生产的团队和负责芯片生产的团队等。这个专门负责芯片生产的工作团队在动态联盟中是作为一个统一的整体出现。然而这个团队还可能是一个生产芯片的动态联盟，从本质上说，它和其它动态联盟一样，除了这个联盟作为一个团队的形象在另一个联盟内出现。它也包含了许多工作团队，如芯片设计、测试、生产等团队。由于上述因素存在，使得团队分权系统的设计显得有些困难。然而，不难看出，一些面向对象的机制能很好地对这种团队分权机制提供支持。在具体开发时，在对象管理集团(OMG)的COBRA协议或微软的DCOM/ActiveX协议或Sun的JAVA/RMI协议的基础上，通过使用面向对象的分析和建模机制(如继承和封装机制)，来实现对团队分权的计算机表述。
4　结论
　　工作团队是从事敏捷制造的虚拟企业的重要组织形式之一。对于任何面向敏捷制造的集成系统，它只有在有效支持团队工作的情况下，才有可能保障敏捷制造的顺利进行。本文在对基于产品模型的可视化团队决策系统进行初步探讨的基础上，提出了系统的总体设计。这对于企业实施敏捷化战略，促进我国的制造业的进步具有重要意义。
本项目获国家自然科学基金资助(No. 79870035)
武振业(西南交通大学经济管理学院 成都 610031)
王志兵(西南交通大学经济管理学院 成都 610031)
参考文献
1 杨肖鸳编著. 敏捷制造. 昆明: 云南科技出版社, 1997年8月
2 Charles M.Savage著.第5代管理.珠海:珠海出版社, 1998年1月
3 肖田元, 郑会永等. 虚拟制造体系结构研究. 计算机集成制造(CIMS), 1999年1期
4 张志超, 王知衍. 敏捷制造企业网络规划初探. 研究与开发, 1998.11
收稿日期：1999年7月22日
