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系统集成指南
企业生产特点分析与CIMS分类问题
东北大学控制仿真中心徐心和教授
一、引言
CIMS——puter Integrated Manufacturing System),10年前还是一个鲜为人知的英语词组缩写。10年来,在国家863计划的推动下,CIMS已经唤起越来越多的专家学者和工程技术人员的参与,引起越来越多的企业的关注,一批试点企业已经取得可喜的成果和显著的经济效益,一个CIMS推广开发的热潮正在各行各业悄然兴起。准确地讲,1974年约瑟夫·哈林顿博士提出的CIM(计算机集成制造)是企业组织生产的先进"哲理"(philosophy)。他的基本观点是:
(1) 企业的多个生产环节是不可分割的,需要统一考虑。
(2) 整个制造过程实质上是信息采集、传递和加工处理的过程。
按照CIM哲理构成的企业生产与管理的自动化系统可称之谓CIMS。显然,由于生产企业的不同,CIMS不会具有统一的模式。
值得注意的是,目前出版的有关CIMS的图书资料几乎都属于同一种模式,即CIMS由以下五大分系统组成:
(1) 以MRP-Ⅱ为核心的管理信息系统;
(2) 产品设计与制造工程设计自动化系统(CAD/CAPP/CAM);
(3) 制造自动化或柔性制造系统(FMS);
(4) 质量保证系统;
(5) 计算机网络与数据库系统。
显然,这种CIMS模式比较适合于离散型的机械制造型企业。
CIMS模式的这种局限性有其历史原因和现实原因,从其被提出到实现这10多年时间里,CIMS主要集中在机械制造行业,而我国863计划的示范工厂也是集中在机制行业。这种局限性还有其行业上的原因,那就是机械制造行业比其它行业在信息集成方面要面临更多的困难,即除了有面向管理的数据流外,还有面向几何的数据流。几何图形的表示、存储、转换、控制和检测等过程在设计、制造和管理之间造成了巨大的信息鸿沟,成为信息集成的难点。CIMS的中心议题是"集成",其道理也在于此。
如今,CIMS已经走向各个行业,有人将企业粗略分为离散型、流程型和混合型。显然,其相应的CIMS也将是不同的模式与类别。
二、CIMS分类的本质要素
面对各种各样的企业和形形色色的CIMS方案,目前还缺少一种科学简明的分类方法。有人采用离散型、连续型(流程型)、混合型CIMS的分类方法,但除了使人认识到企业生产的区别外,很难感觉到CIMS的内涵差别。
CIMS分类的本质要素应是实现系统功能集成的技术难点所在,是影响CIMS发挥整体效益的技术关键所在。
前面谈到,CIM是一种哲理。CIMS是在这一哲理指导下,通过物理集成、信息集成和功能集成,将企业的各种生产与经营活动集成起来的一个高度自动化的整体。目的是将质量好、成本低的产品适时地推向市场,从而获得显著的经济效益。
所谓物理集成,是要求各种自动化设备的合理配置与到位。信息集成则要求通过计算机网络与数据库实现信息传递与共享,让各种信息在各种控制、信息管理与决策中发挥其应有的作用。功能集成则是要将企业主要的生产经营活动通过计算机协调实现。显然功能集成是目的,而物理与信息集成是实现功能集成的基础。
一般说来,如果企业具有一定的财力,实现物理集成与信息集成是不困难的,因为世界上各大计算机公司都在开发新产品和抢占各种市场。即使对于某些自动化孤岛难以实现数据交换,那么,这种技术上的障碍也决非是企业本身可以逾越的。
企业面临的最大困难是功能集成的实现,也就是如何设计与开发适合本企业特点的应用系统。即使是世界著名的计算机公司也无法提供普遍适用的应用系统(而不是应用平台),如果可以购得这样的应用系统(主要是软件系统),厂商的开价也将是难以接受的。
三、企业特点与CIMS分类
笔者从实现企业功能集成的难点与关键技术的角度,以很粗的线条勾划出三类企业的特点,并提出三种类型的CIMS。

所谓离散型生产企业主要是指一大类机械加工企业。它们的基本生产特征是机器(机床)对工件外形的加工,再将不同的工件组装成具有某种功能的产品。由于机器和工件都是分立的,故称之为离散型生产方式。如汽车制造、飞机制造、电子企业和服装企业等。为了提高企业产品在市场上的竞争能力,人们早就注意到实现企业生产经营中各个环节的自动化与计算机化。如加工过程采用数控机床(NC)和柔性加工中心(FMC),工件的运送采用自动导引小车(AGV),还有产品设计与编程(CAD/CAPP/CAM)、材料资源规划(MRPⅡ)、企业的生产管理与经营决策(MIS/DSS)也都可用计算机实现。为了提高整个系统的运行效率,取得显著的经济效益,通过计算机网络与数据库将以上这些功能集成起来,便形成了典型的计算机集成制造系统(CIMS),这也是