分布式网络化研究中心及其在敏捷制造中的应用

http://www.GridTeam.com 2008年10月2日网格工场

现在，世界市场逐渐形成，现代制造技术正向柔性化、灵捷化和智能化迅猛发展，企业结构正向扁平化方向转变，计算机技术、网络技术、信息技术的发展十分迅速。计算机的更新换代速度加快，例如：个人计算机工业从486过渡到奔腾只用了8个月【1】；网络结构已从主机－终端型发展到成熟的客户机/服务器体系，最新的Common Object Request Broker Architecture【2】（CORBA公共对象请求代理结构）的诞生，使得异构网络、不同系统间的集成等困难迎刃而解；JAVA的出现使计算机语言第一次独立于计算机类型、操作系统等平台，而且成为网络编程的标准语言；世界性的计算机网络已经基本建成，如：Internet已联系着150个国家和地区近320万台计算机和3200万以上的用户【3】，注册域名已有430多万个，并以每月6万个的速度增加【6】，成为现阶段事实上的国际信息公路，它使世界的距离变短了，而且，Web Servers和网络数据库的出现使Internet充满活力，也创造了无限商机，可以说信息时代的到来为分布式网络化研究中心的建立创造了成熟的技术条件。

当前我国科研工作存在着一些不易解决的问题，如：由于长期在计划经济体制下，科研单位不适应市场经济的需要，缺乏活力；受条块分割的影响，科研力量分散，难以形成拳头力量在关键技术领域产生迅速进展；科研人员流动困难，受到房子、职称、家属等多方面的制约，一些人的才能不能充分施展；由于基础设施薄弱，一些科研人员处于相对封闭的状态，信息不灵、交流渠道不畅；科研成果不易推广应用，主要原因：一是科研成果与市场需求脱节，暂时无人需要，另一个就是缺乏资金，没有形成科技成果推广应用的有效机制。这些问题的存在实际上构成了分布式网络化研究中心诞生的客观需要，即分布式网络化研究中心的建立将解决大部分问题，另外，随着高技术的迅猛发展，使单独的企业和科研机构越来越难以有效地完成研究任务，协同工作走合作之路是必然趋势，分布式网络化研究中心就是一个很好的选择。

1、分布式网络化研究中心的含义与作用

分布式网络化研究中心利用信息技术、网络技术、计算机技术对现实研究活动中的人、物、信息及研究过程进行全面的集成。在一定时期内为了共同的目标以最佳的人员和单位组合来开展科学研究工作，调动各方面的积极性通过协同工作达到研究工作的广泛开展和深入进行，缩短科研周期，增强科技成果的竞争力，也可以说分布式网络化研究中心是将现实的研究机构的职能在网络中的映射，是一种“虚拟”的工作模式，成员之间信息共享，风险共担、盈利和成本分摊。分布式网络化研究中心的建立将会对未来科研工作的开展产生深远影响，它的重大作用主要表现为：

目前，世界上的人才竞争异常激烈，我国人才流失十分严重。为了引进外国智力，尤其是使出国留学人员为国服务，国家出台了不少优惠政策，但是，由于多种因素的影响，其效果仍不十分理想。分布式网络化研究中心的建立恰恰是解决此问题的有效手段，这是因为网络化解决了人员的异地工作问题，尤其对出国在外人员是十分有利的，即不必涉及研究人员的签证、往返及国籍问题，而且可以利用国外信息灵通等有利条件，开展兼职的为国服务活动。

针对国内科研力量分散的弱点，分布式网络化研究中心的建立可以通过网络将全国的技术、人员、资金等科研力量进行集中协调、优化配置，统一进行科技攻关，同时避免了科研人员的工作调动、工资待遇及家属调转等复杂问题，有利于科研工作的顺利开展，推动着生产力的发展。

分布式网络化研究中心的建立对深化科技体制改革有重要作用，它促进了产学研的一体化，改变了科研单位的组织形式和结构，有利于打破条块分割、信息封闭和不利交流的局面。

分布式网络化研究中心的建立将加快我国人才的培养速度并提高人才的使用效率。我们都知道良好的科研条件和环境会对人才培养起到良好作用，分布式网络化研究中心是一种人、财、物的最佳组合，保证了每个人的才能充分发挥，在多出成果、快出成果的同时也会培养人、造就人。

总之，分布式网络化研究中心的建立将从根本上改变现行的科研体制，对相关部门也将产生巨大影响，它既可以作为独立的机构存在又可以与分散网络化生产系统、敏捷制造相结合产生更大的作用，可以说分布式网络化研究中心对我国的科技进步有着重要的战略意义，对此我们必须引起高度重视，加紧开展分布式网络化研究中心的研究及发展策略的制定。

2、CORBA（公共对象请求代理结构）简介

公共对象请求代理结构（CORBA）是对象管理组织（OMG──Object Management Group）对分布对象计算的框架、结构和接口进行标准化后提出的一种规范，为基于对象的分布计算系统的移植和互操作提供了有力的保证【5】，可以说CORBA是传统的分布式处理技术与面向对象技术相结合的产物。OMG为了解决分布计算系统的异构性提出了对象管理框架结构(OMA──Object Management Architecture)，如图1所示。其核心是提供一条软件总线来规范和容纳不同对象之间的通信与协作，这条总线就是对象请求代理(ORB──Object Request Broker)。目前已有许多支持CORBA标准的产品出现。

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图1 对象管理框架结构

CORBA的核心部件是接口定义语言（IDL──Interface Definition Language），它对于对象的作用就象数据描述语言DDL对于数据库的作用一样，人们可以使用它定义对象的接口，其他对象通过该接口与该对象进行交互。IDL的一个重要特点是其语言的独立性，即它是一种描述型语言，而不是一种程序编写语言，这样使得对象接口的定义与对象的实现分开，允许对象用不同的程序设计语言实现但仍能保持其相互之间的通信畅通。目前，ODL到C、C++、Smalltalk、Ada95、JAVA等已经有了映象规范。

图1中的ORB为实现对对象的透明调用，提供了一个通信框架结构，所谓透明是指对象调用独立于对象位置、硬件和操作系统、所用语言和数据表示等因素。CORBA规范中规定了一个ORB核心必须提供的全部功能及其标准接口。

对象服务（Object Services）定义了那些在对象实现中最重要的服务。到目前为止CORBA已定义的服务主要包括命名服务、对象生命周期服务、安全服务、属性服务、时间服务、查询服务和并发控制等。随着应用的发展，还会制定更多的对象服务。

公共设施（Common Facilities）对于开发一个跨越多个应用领域的大型应用系统是十分有价值的。它分为水平方向和垂直方向两种：水平方向的公共设施面向功能，包括用户界面、信息管理、系统管理和任务管理四个部分；垂直方向的公共设施面向应用领域，如：分布式仿真、计算机集成制造系统、会计帐务等。

在分布式网络化研究中心的建立过程中应用CORBA规范进行软件的开发，可以使得软件象硬件一样做到“即插即用”，在此基础上运用网络技术就更加方便、快捷。

3、分布式网络化研究中心的组织形式与体系结构

(1) 分布式网络化研究中心的初级阶段

在这一阶段，可采用目前流行的网络形式建立各地及各单位自己的局域网并与Internet相连，将本单位及本地区的科技优势通过网络进行介绍和宣传，并与网上的公告牌、信息资料检索功能初步结合在一起，以促进科技交流、成果转化为目标，将产学研的信息联系起来，为企业提供科技成果及商业信息，为科研单位提供课题和信息服务，而且可以定期或不定期举行网上的会议交流（通过会议系统或谈话室进行，电子邮件也是一种补充形式），起到一种“桥梁”作用，从而促进科技交流。它实际上是一个网上信息服务中介机构，能够为分布式网络化研究中心的建立奠定基础。

(2) 分布式网络化研究中心的高级阶段

在网络比较普及的条件下，成立专门的分布式网络化研究中心管理机构，负责协调和组织中心内部事物的管理，将不同地区、不同单位的科研资源联系起来，促进研究人员、科研经费和设施的优化组合，解决冲突、协调各方关系，善于将各种优势有机结合，提高科研水平，缩短科研周期，通过建立伙伴关系迅速抓住市场机遇，使大家共同受益。管理机构的职能一般有市场调查、情报研究、法律咨询、计划制定、财务管理、人事及档案管理、成果应用及消解冲突等，与其职能相对也需要有如下的机构：市场部门、情报部门、科研管理部门、财务部门、人事部门、律师及仲裁调节部门等。由于利用了网络，研究中心的财务管理、人事档案管理都可利用现成的软件来实现，其它部分需要开发应用软件。

(3) 分布式网络化研究中心的工作流程和体系结构

分布式网络化研究中心是在计算机网络的基础上，将各地的科研力量结合在一起，本文只讨论技术上的问题，暂时不涉及科研体制和法律、法规方面的问题。分布式网络化研究中心的工作流程其实质是并行工程思想的体现，是一种群体协同工作的模式，即在计算机网络的支持下，利用研究中心的管理机构和协调机制，共同开展科研活动，在迅速取得成果后来获得经济效益，其体系结构如图2所示，管理机构的组成如图3所示。从图中可以看到，研究中心的组成是以中心管理机构为核心，通过网络将科研力量、企业需要连接成一体；其人员组成是异地分布式的，使其具有灵活吸引各地人才，达到取长补短的目的。运用IDEF0功能模型图表示研究中心的科研项目管理机构功能如图4所示，在科研项目管理方面，可以说是研究中心的特色，它利用网络协调各方利益，分配科研经费，制定科研计划并签订电子合同。

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图2 分布式网络化研究中心的体系结构

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图3 分布式网络化研究中心管理机构的组成

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图4 分布式网络化研究中心科研项目管理机构的功能模型图

4、分布式网络化研究中心在敏捷制造中的应用

在市场竞争的推动下，先进制造技术发展十分迅速，新思想、新概念层出不穷，分布式网络化研究中心可以与敏捷制造中的虚拟公司、分散网络化制造等相结合，发挥更大的作用。本文集中论述分布式网络化研究中心在虚拟公司中的应用。

敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。虚拟公司也可以称为动态联盟，它实质就是利用动态的、高度灵活的企业组织结构代替原来静态不变的组织结构。它既可以是企业与供货商、用户组成，也可以是具有一定竞争力的公司之间组成的，但是，虚拟公司的组成是需要一定的条件和机缘的。一般来说，市场中用户对某一产品的需求推动着生产，而一个公司难以进行生产时，对虚拟公司的组成就产生了需求。分布式网络化研究中心与虚拟公司的结合点就在这里。

第一，分布式网络化研究中心的科研成果转化为现实生产力时需要虚拟公司。分布式网络化研究中心是一个科研机构，科技成果的应用和推广一般需要进行实际的生产和制造活动，而与市场适应性最佳的虚拟公司是进行这一转化的必然选择，即一旦出现科研成果需要进行生产和销售时，虚拟公司在分布式网络化研究中心管理机构的协调下即可迅速组成。

第二，分布式网络化研究中心是一种比虚拟公司相对固定的存在形式，为虚拟公司的诞生提供了一定的物质基础。分布式网络化研究中心和虚拟公司两这都是以“虚拟”方式进行运作，分布式网络化研究中心的广泛社会关系和相对固定的存在形式使得它可以成为虚拟公司组成中的中坚力量，可以说分布式网络化研究中心是虚拟公司的潜在组合，是虚拟公司的一种依托形式。

综上所述，分布式网络化研究中心的建立和发展将促进我国的各地区的科研力量的交流与合作，有利于深化科技体制改革，有利于产、学、研一体化的形成，尤其当它与虚拟公司相结合时，将推动科技成果向现实的生产力转化，并同时促进虚拟公司的发展和壮大，可以说建立分布式网络化研究中心是时代提供给我们的机遇。

5、结束语

世界各国之间的竞争日益激烈，根据科学技术是第一生产力的理论，可以认为科研成果的数量与质量决定了各国在竞争中的胜败。因此，为了更好地开展科研工作，本文结合我国国情，分析了分布式网络化研究中心的重大作用，提出了分布式网络化研究中心的体系结构，并论述了分布式网络化研究中心在敏捷制造中的应用，希望为我国科研工作的发展做些有益的探索。

参考文献
[1] Michael Slater，黄国胜译，奔腾及其竞争对手，个人电脑，1996,9 90～99
[2] M.Kromker, K.-D.Thoben,A.Wickner, An infrastructure to concurrent engineering in bid preparation, Computer in industry,1997,33:201-208
[3] 侯晓霞、陈岗，Internet的过去、现在和未来，计算机应用研究，1998,2:10～12
[4]汪应洛，虚拟研究开发中心，中国机械工程，1998,9(1):27～28
[5] 钟玲、彭甫阳，基于CORBA的分布式应用开发，计算机工程与应用，1998,9 : 44～46
[6] 周宏仁，展望21世纪的信息产业，网络与信息，1999,1:8～11
[7] Object Management Group, The Common Object Request Broker: Architecture and Specification. 2.0 ed. July,1995.
[8] IKimura F., Product and Process Modeling as a Kernel for Virtual Manufacturing Environment. Annals of the CIRP,1993,42(1):147～150
[9] Feniosky et al. CAIRO: A system for facilitating communication in a distributed collaborative engineering environment . Computers In Industry,1996,29(1/2):37～50
(作者：陈晓川刘晓冰张暴暴冯辛安)

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