全局性視角下SMIS魯棒性分析及控制策略研究

許方恒 張雯

摘要：當前我國制造業(yè)正在轉型關鍵期，智能制造信息系統SMIS的魯棒性是發(fā)展智能制造的瓶頸問題?；诖?，本文就SMIS系統的魯棒性分析和控制策略展開論述，以期找到合適的解決方法，為智能制造系統轉型升級提供一點有意義的參考。

關鍵詞：智能制造信息系統;魯棒性;控制策略

Abstract： At present， China's manufacturing industry is in the critical period of transformation， and the robustness of intelligent manufacturing information system （SMIS） is the bottleneck problem for the development of intelligent manufacturing. Based on this， this paper discusses the robustness analysis and control strategy of SMIS system in order to find a suitable solution and provide a meaningful reference for the transformation and upgrading of intelligent manufacturing system..

Key words： smis; robustness; control strategy

當前，SMIS的研究工作尚處于起步摸索階段，缺乏有效的研究理論和研究方法[1]。加之SMIS系統規(guī)模日漸龐大和復雜，對生產的影響越來越大，如何動態(tài)調配資源，如何良性運作，保持系統良好的功能特性，是發(fā)展智能制造的關鍵所在，對完成智能制造產業(yè)轉型升級也至關重要。因此，在對智能制造系統SMIS進行研究，需要摒棄傳統的研究方法和理論，采用復雜系統研究方法[2]，從本質上闡明系統的運作機理、魯棒性分析，并能找出有效的控制策略，以期能為企業(yè)的智能制造轉型升級的管理實踐提供可參考的理論框架和有針對性的指導意見[3]。

1魯棒性分析及其控制策略的研究意義探討

1.1 理論價值

SMIS，實質上是一種復雜的綜合信息系統，它包含人、數據、過程及軟硬件[4]。本項目是為了適應當前智能制造升級轉型的產業(yè)需求，嘗試去研究管理視角下的信息系統領域的一些困惑[5]。但由于SMIS的研究尚處于初級階段，缺乏直接有效的理論指導和方法策略，所以預期研究困難會大些。SMIS是一個復雜系統，需要基于復雜思想研究，有機結合各學科的特長，比如計算機科學、控制科學、管理學、信息科學、系統科學等。從管理視角下研究魯棒性及其控制策略對SMIS的影響，是本項目的一個新穎和獨特之處。

1.2 實踐價值

智能制造系統SMIS的建設水平直接決定了智能制造產業(yè)的水平，其信息化水平高低尤為關鍵。就目前的SMIS系統來說，主要還是缺乏良好的魯棒性，不能有效支撐分散化資源的動態(tài)整合，在智能制造轉型中起到了絆腳石作用。全面地、系統地研究魯棒性勢在必行，研究范疇包含：魯棒性影響因素、魯棒性分析、魯棒性控制策略、魯棒性設計、魯棒性管理。以上這些因素的研究成果對于企業(yè)管理者和決策者，科學判斷、精準施策有十分重要的指導價值。

2項目主要研究目標、研究內容

全局性視角下SMIS魯棒性分析及控制策略研究主要研究以下幾個方面內容。

2.1 研究目標

由于SMIS系統的復雜性，要基于復雜系統思想去研究魯棒性。本項目嘗試從管理者的角度去研究，以全局性視角來探究SMIS魯棒性問題，主要包括：魯棒性影響因子、動態(tài)變化條件、運作機理、閾值、控制等等。其主要目的是從管理者全局性視角去探究SMIS與魯棒性之間的最優(yōu)關系。

2.2 研究內容

主要從以下3個方面來研究：①SMIS魯棒性跟交互關系之間的影響探究。EIS間交互關系式SMIS的運行基礎，兩者之間關系不可分割。交互關系的好壞直接影響魯棒性的水平，深入探討兩者之間的影響關系，確定關系閾值很有必要;②SMIS魯棒性跟資源調度故障之間的影響探究。當前SMIS系統復雜度日益劇增，資源調度故障也頻發(fā)，深入研究兩者的影響關系，減少資源故障對魯棒性的沖擊十分必要;③SMIS魯棒性控制跟海量數據質量之間的影響探究。SMIS擔負海量數據的管理，數據的存儲、傳輸、調度以及質量都嚴重影響著SMIS魯棒性的判斷，深入研究兩者之間的關系，對提升魯棒性控制的精準度、準確度都有很好的幫助。圖1所示為影響魯棒性的因素，也是本項目的主要研究內容。

3 研究方案和進度

為了保證項目的順利推進，能達到預期的研究目標，項目組制定了詳實和科學的研究計劃，項目研究時間計劃2年，具體研究方案如圖2所示。

①2019年10月-2020年4月，收集和整理資料，完善與細化研究方案;完成SMIS與復雜系統研究方法的文獻研究。

②2020年5月-2020年7月，開展SMIS魯棒性影響因素研究;與國內相關研究單位開展學術交流活動。

③2020年8月-2020年12月，開展交互關系影響下的SMIS魯棒性分析研究;計劃安排2人次參加相關的國內學術會議。通過前期對SMIS和魯棒性做了大量的文獻調查，并走訪相關研究單位，開展學術交流活動，已經構建了SMIS框架體系模型。至上而下地描述了縱向框架體系，各層分別是數據獲取層-數據傳輸層-數據存儲層-信息層-知識層-應用層，框架模型圖如圖3所示。

④2021年1月-2021年3月，研究資源故障對魯棒性的影響，構建有效的網絡模型。

⑤2021年4月-2021年7月，研究數據質量對SMIS魯棒性控制的影響，構建有效的實驗模型，通過實驗仿真驗證有效性。

⑥2021年8月-2021年10月，總結研究成果，撰寫總結報告，準備結題。

4 結束語

本項目從管理者全局視角來探索SMIS魯棒性與交互關系、魯棒性與資源調度故障、魯棒性控制與數據質量三者之間的關系，試圖克服傳統理論和研究視角的局限，期望找到SMIS魯棒性分析和控制策略，為智能制造系統轉型升級提供一點參考意義，嘗試解決智能制造系統發(fā)展的瓶頸問題。目前，SMIS研究剛處于初步探索階段，新的理論模型和實踐方案需要不斷去摸索，結合復雜系統思想和管理視角是一種新的嘗試，以期從本質上闡述系統的運作機理和魯棒性控制策略，還能助力企業(yè)的管理實踐。

參考文獻：

[1] 李清，唐鴦磷，陳耀棠，等.智能制造體系架構、參考模型與標準化框架研究[J].計算機集成制造系統，2017，23（11）： 1-17.

[2] 侯瑞春，丁香干，陶冶，等.制造物聯及相關技術架構研究[[J].計算機集成制造系統，2014，20（1）： 11-20.

[3] 梁培培.服務型制造信息系統的演化機理與動態(tài)特性分析[D].廣州：華南理工大學，2016.

[4] Tao F.， Qi Q. New IT driven service-oriented smart manufacturing： Framework and characteristics[J]. IEEE Transactions on Systems， Man， and Cybernetics： Systems， 2017.

[5] Gonzalez-Rojas O.， Ochoa-Venegas L. A decision model and system for planning and adapting the configuration of enterprise information systems[J]. Computers in Industry，2017， 92-93：161-177.

【通聯編輯：王力】