引言
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。可以利用業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。這些方面對應于建模框架和企業架構，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，NATO C3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)。互操作性的這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。
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本文標題：制造業自動化的企業集成系統研究展望（上）
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