第二章 制造业信息化的建模方法
制造业信息化中很重要的工作是对信息化对象进行建模，包括功能模型、组织模型、过程模型、信息模型和知识模型的建模，其作用是帮助信息化咨询人员、开发人员和用户进行沟通和知识转移，帮助确定信息化的需求，帮助进行信息化系统的总体设计和详细设计等。制造业信息化建模需要一套体系结构的支持。
2.1节将首先讨论制造业信息化建模方法的需求，然后介绍国际上两个著名的制造业信息化建模体系结构，以及制造业信息化的L3型体系结构。
2.2节将介绍若干制造业信息化模型设计方法，包括制造业信息化系统功能模型设计方法、社会-技术系统模型设计方法、面向软件开发的建模方法等。
2.3节将分别介绍一些常用的功能、组织、过程、信息和知识模型。
2.1 制造业信息化建模需求和体系结构
2.1.1 制造业信息化建模方法的需求
制造业信息化建模方法的需求主要是：不同专业技术和知识交流的需要、软件工程的需要、制造企业间信息交流的需要。
1. 不同专业技术和知识交流的需要
制造业信息化需要信息技术、管理技术、产品设计技术和制造技术的深度融合。例如，企业管理信息系统需要熟悉信息技术和管理技术的人员协同开发；产品数据管理系统需要熟悉信息技术和产品设计技术的人员协同开发；计算机辅助工艺设计系统需要熟悉信息技术和产品工艺技术的人员协同开发。如果对整个企业进行信息集成，则需要熟悉信息技术、管理技术、产品设计技术和制造技术。事实上不可能每个人都熟悉各种技术。因此需要建立包括有关方面人员的项目组，在项目开发和实施中，进行各种业务知识的交流。为此，需要有一套能够完整描述业务过程、信息系统等的模型。
2. 软件工程的需要
软件工程就是采用工程的概念、原理、技术和方法来开发与维护计算机软件系统。软件工程是一门指导计算机软件开发和维护的工程学科。软件工程主要包括三个要素，即：方法、工具和过程。
在早期计算机系统的发展过程中，计算机软件纯属一种开发人员个体单干的智力产品。没有标准，没有规范，以致形成了各种各样的软件系统。到了60年代中期和70年代，随着计算机应用的飞速发展，以往靠人工作坊式开发出来的软件产品，所暴露的问题越来越多，耗资几十亿美元，花费几千人力才开发出来的软件系统，由于其所呈现的个体化特性，使得它们很难不断根据用户新的需求，进行修改与维护。并且这种维护工作所需费用，大大超过开发时所消耗的费用，因此，迫使一些软件系统不得不提前报废，造成了大量的人力、物力和资源浪费。这就是所谓的软件危机。
为了解决软件危机，出现了软件工程，其目的是：
（1）控制软件开发进度及其质量；
（2）提高软件的可维护性。
随着计算机技术的发展，人们逐渐认识到软件开发不是一种技巧性个体劳动，而是一个复杂的系统工程，是管理科学和工程技术的结合，需要一套描述软件系统和业务过程的建模方法。
3. 制造企业间信息交流的需要
制造企业之间的协同设计和协同制造已经越来越广泛，因此制造企业间的信息交流越来越频繁。在这种情况下也需要一套描述系统和过程的建模方法。
2.1.2 制造业信息化建模的体系结构研究现状
本节主要介绍制造业信息化方面最著名的两个体系结构。
1. CIM-OSA（计算机集成制造开放系统体系结构，Open System Architecture for Computer Integrated Manufacturing）
CIM-OSA是欧共体ESPRIT计划CIM领域五个重点研究项目中最重要的一个，其目标是为制造业的CIMS开发和实施提供一套适用的参考结构，同时还开发出集成的企业环境和基础结构，以支持CIMS的规划、设计和实施。CIM-OSA的体系结构参见图2-1。
在CIM-OSA中，立方体的三个轴分别表示三个不同的描述方面。
（1）垂直方向（推导过程）描述了按阶段划分的三个描述层次：需求定义层、设计说明层
和实施描述层。
（2）在水平方向（具体化过程），概念被逐步具体化。首先，定义基本需求（通用的需求），然后根据专用的需求（部分通用的需求）对其进行进一步的细化。在第三步中，部分通用的需求被具体化为特定企业的需求（专用的需求）。
（3）第三个方向是“生成过程”，分别从“功能视图”、“信息视图”、“资源视图”和“组织视图”来考察一个企业。“功能视图”主要是关于功能模块的描述；“信息视图”涉及的是信息模型或对象的定义；“资源视图”描述了信息系统和生产资源；“组织视图”则描述了分层的组织结构。建模方法
企业建模是通过这三个过程的共同作用实现的。
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