发展计算机综合自动化制造系统(CIMS)的分析与预测.doc

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1、发展计算机综合自动化制造系统(CIMS)的分析与预测国家863计划CIMS主题在计算机集成制造系统的基础上，通过15年的研究与应用实践，并结合中国国情，提出了CIMS的概念是指“将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，按系统技术的理论与方法应用于企业产品全生命周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段，通过信息集成，过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人（组织、管理）、经营和技术三要素的集成。以加强企业新产品开发的T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）、E(环境)，从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。” 目前，CIMS技术已经应用在国内外很多企业，

2、成为制造企业带动制造业发展的重要推动力。例如： 数字化飞机美国波音公司在波音777的研制中，通过采用“虚拟设计制造”、“全生命周期设计制造PLM”、“并行工程CE”、“全球化的协作平台EXSTAR”等技术，开发周期从过去的8-9年缩短到四年半，缩短了40以上，成本降低了25，出错返工率降低了75，用户满意度也大幅度提高。 数字化轿车美国通用汽车公司利用“数字化设计制造”、“虚拟样机”等技术，将轿车的开发周期由原来的48个月缩短到了现在的24个月，碰撞试验的次数由原来的100多次降到50次，另外“全球采购和分销”、“大规模定制”等新的生产模式也帮助它减少了10的销售成本。 电子商务Cisco公司

3、85的交易在线完成，每天网上销售5000万美元，电子商务使其销售额增长500，而人员仅增加10，交货期由3周降为3天，顾额满意度上升52；Dell公司每天网上销售4000万美元，Web收入超过50；Intel公司每月网上交易10多亿美元，占总收入的42。据Jupiter公司统计和预测，B2B电子商务市场2000年是3360亿美元，占世界交易总额3，到2005年，将达到6.3万亿美元，占世界交易总额42。目前B2B电子商务将朝着与企业信息化融合，面向动态联盟和虚拟企业协作的动态企业电子商务系统方向发展，而XML、Web技术、基于中间件的EAI技术为电子商务的发展提供了强力的支持。 此外，“虚拟企

4、业”、“虚拟设计”、“虚拟制造”、“大规模定制”、“敏捷供应链”等技术也是CIMS研究和应用的热点。 在面向用户，面向产品的竞争和面向信息时代科学技术的发展战略下，CIMS技术的展趋势可概括为：“集成化、数字化、智能化、敏捷化、网络化和绿色化”。 集成化CIMS已从当前的企业内部的成和功能集成，发展到过程集成（以并行工程为代表），并正在步入实现企业间集成的阶段（以敏捷制造为代表）。 数字化基于全数字化产品模型和仿真技术的虚拟制造技术将制造业带入了数字化时代。 智能化智能化是制造系统在柔性化和集成化基础上进一步的发展与延伸，它已从制造设备和单元加工过程智能化、工作站控制智能化发展到集成化智能制造

5、系统和知识化制造。 敏捷化制造敏捷化是指制造企业通过组织动态联盟、重组其企业过程以及在更广泛范围内集成制造资源，以对不断变化的市场需求做出声速响应。 网络化随着“网络全球化”、“市场全球化”、“竞争全球化”、“经营全球化”的出现，许多企业正积极采用“全球制造”和“网络制造”的策略。制造网络化体现在信息高速公路航集成基础设施支持下的网络制造系统。 绿色化绿色制造、环境意识的设计与制造、生态工厂、清洁化生产等概念是全球可持续发展战略在制造业中的体现。绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。2.广阔的发展前景2.1 用CIM技术改造传统制造业有着广阔的前景 经济全球化和信息化使制造业

6、竞争环境、发展模式及运行效率与规模等发生了深刻变化。对于中国企业，加入WTO后，将面临全球范围内的竞争和挑战。众所周知制造企业的产品开发、制造技术和能力的提高是竞争的核心要素，因此用高新技术，特别是信息技术改造我国传统产业有广阔的发展前景。近期启动的国家科技部重大专项“制造业信息化工程”为用信息化提升和改造传统产业指明了努力的方向。制造业的信息化包括：以CAD为代表的设计信息化（数字化设计）、以NC、PCS为代表的制造信息化（数字化制造）、以ERP为代表的管理信息化（数字化管理）、以OA为代表的管理信息化（数字化管理）、以OA为代表的办公管理信息化（数字化办公）、以CIMS为代表的企业信息化（

7、数字化企业）、以eB为代表的企业间协同信息化（数字化商务）。由此可见，CIMS技术是制造业信息化的高级阶段，用CIMS技术改造传统制造业有着广阔的前景：（1）数字化设计与制造系统技术如基于3D数字化模型的产品设计、结构分析、工艺设计、数控编程、产品数据和过程管理管理技术等，将提高生产设备的数字化程度，不仅大幅度提高企业的新产品开发和制造水平，增强企业的产品创新和技术创新能力，而且将大大提高原材料向产品转化的效率，改善产品质量、交货期、成本等主要竞争要素。（2）过程自动化系统是提高流程工业企业效益的关键。流程工业过程优化与执行系统，过程控制软件及新一代现场控制系统的研发与应用将直接决定我国过程工

8、业参与国际竞争的能力。我国流程工业总体劳动生产率只及国外先进水平的20-30，因此“十五”期间将会大量应用高端先进控制技术、过程优化与执行系统软件等。（3）企业管理与电子商务系统如ERP、CRM、SCM等，将帮助企业优化配置各类制造资源，实现集约化运行，并且提高与其它企业的合作能力；又如电子商务务平台系统将成为企业开拓市场的有效手段。在网络上寻找客户、供应商和分销商，成原材料采购、产品销售和交易结算将成为越来越多的国内企业开拓市场和开展商务的主要方式。（4）支持整体解决方案的PLM系统平台和区域制造网络系统将集成企业系统的各个应用，帮助企业实现产品全生命周期内各阶段功能活动和资源的动态集成，支

9、持企业内部与企业之间的协作。企业内部软/硬件资源的集成与优化运行、建立企业动态联盟和企业间协作网络都对PLM和制造网络平台提出了强烈的技术需求。 而基于以上几个软件系统的CIMS技术在重点行业和典型区域的重大集成应用将对我国制造业产生巨大的推动作用： 1.航空、航天、家电、信息、石化、冶金、船舶、汽车、重大装备、模具等重点行业是国民经济的重要支柱。重点行业CIMS的实施，将依靠数字化设计与制造、过程自动化、企业管理与电子商务、CIMS技术、工具和集成平台等技术，形成一套支持重点行业信息化的整体解决方案，促进重点行业企业的产业结构调整、产品创新和管理机制创新，从总体上提高我国企业的制造水平和能力

10、，增强综合国力和行业的际竞争力。 2.我国区域制造业存在小而全、资源重复分散、缺乏群体与规模优势、协作能力差、区域国际竞争力不强等问题。根据区域制造业的特点和国民经济发展的需要，CIMS主题将一方面在其平台等系统开发的基础上，选择若干典型区域，结合区域特色，开发区域设计制造资源库、知识库和相关的应用工具及构件等，形成区域异地协同设计制造应用系统、区域动态联盟与企业协同管理应用系统、区域和区域间资源共享和协作应用系统、区域制造业全球采购和产品销售应用系统、现代物流配送应用系统以基于ASP的网络化制造服务系统等；另一方面结合典型区域进行CIMS的集成应用，实现区域内和区域间的资源共享，提高区域制造

11、业创新能力，发挥区域制造业群体优势，促进产业链的形成。从而促进区域制造业资源空间配置效率的提高、促进区域间制造业的联合与协作、促进具有竞争优势的制造业产业群的形成，提高区域国际竞争能力，同时促进制造业信息化软件产业和咨询服务业发展。 |总之，用CIMS技术改造中国传统制造业有着广阔的前景。在总体发展战略和系统发展模折指导下，以五个专题为核心，通过竞争驱动、系统发展、信息带动、升级跨越，我们必将能够用CIMS技术带动制造业信息化，以信息化带动工业化，最终实现制造业的信息化、工业化，从而增强综合国力和制造业企业的国际竞争力。2.2CIMS对复杂制造系统的求解框架 其中管理层、方法论层、实现技术层、

12、数学等理论工具层面分别是从宏观层面、技术的宏观层面和微观层面提出的。 管理层主要是指先进的管理理念，如集成制造、（推式）计划的生产组织、精良生产与“拉式”生产组织、经营过程重组、协作生产的组织模式。这些理念与计划经济的生产模式和管理方法是对立的。 方法论层 主要是体系结构的概念（系统结构）、开放系统的概念标准化。企业建模的方法论包括如功能模型、信息模型、决策模型、组织模型、资源模型、动态模型等。方法论不在数学层次解决问题，重要的在于将问题纳入一个正确的方向。多数情况下，方法论主要还在定性阶段。 实现技术层主要用于解决如何建立一个现代化的制造企业。CIMS的“现代”是指：数字化、网络化、虚拟化、

13、智能化、绿色化与集成化。“六化”是“现代”的主要技术特征。实现技术主要包括：基础信息化、信息集成、并行工程（过程的重建和优化）、虚拟制造和敏捷制造。2.3 CIMS应用实施中值得注意的问题 CIMS技术作为863高技术计划自动化领域的主要研究目标是开发提高制造业企业竞争力的战略和前沿技术，10多年以来在企业应用中取得了显著的成果，有着广阔的发展前景。如何用CIMS技术实现制造业的跨越发展？在研究和实施CIMS时需要注意以下几个问题：（1）我国企业面临严峻形势系统观点，即“综合治理”和“系统发展模式”，是观察、分析和提高企业竞争力的有效方法。制造业的竞争力问题是个综合性问题，各种有效的办法一起上

14、，不能分散的各行其是。（2）我国企业竞争力的提高既要借鉴发达国家的经验，更应该结合国情和厂情企业生产经营中的瓶颈分析必须做好。（3）在CIMS的需求分析与实施过程中，加强理论和方法上的指导，充分重视对实施过程的管理如充分利用企业建模、诊断技术和工具，对企业的现有业务流程进行建模与分析，并对BPR方案进行仿真优化，为企业管理层的决策提供科学的依据。（4）对我国多数企业新产品开发能力弱，管理粗放是主要问题。因此宜于采用旨在提高产品设计能力和现代管理的各种技术、车间层宜“适度自动化”。提倡针对企业的实际需求和关键瓶颈问题，有选择地应用CAD/CAM、PDM、CE、VM、MRP II、ERP、BPR、

15、AM等先进技术。从整体上说，应用CIMS技术是实现我国传统产业工业化与信息化相结合的良好切入点，也是实现信息化带动工业化的一条有效途径。（5）要转变观念科技界要从国民经济、国家安全的急需去寻找思路，克服计划经济的影响。从技术到技术，解决不好我国制造业的生存和发展问题。领导部门和企业界也要摆脱计划经济模式的影响，要从现代化管理和高技术中寻找企业生存发展的道路。十我863计划的实践，我们在技术与经济的结合中学到并实践了几条最主要的认识，这是观念上的重大进步：基于国情我国企业的瓶颈分析使我们走了一条与美国既有相同之处又有许多不同的创新之路；树立“企业说好，才是真好”的应用技术评价标准；以企业效益、企业竞争力作为技术实施的最终目标。（6）要避免不问市场单纯提高装备及工艺能力，花巨资引进，导致技改“早改早死，晚改晚死，不改等死”传统的技改观念造成的对技术进步的误解；避免“小而全”、“大而全”的生产模式，“肥水不流外人田”；避免只依靠基于“廉价劳动力和批量生产”的价格战，而不依靠产品开发及科技进步；避免制造学科中部分存在的与经济建设脱节，狭隘的门户观念以及保守性，妨碍了学科和技术的渗透、集成。（7）加强产学研的结合充分发挥集成与协作的优势是符合我曙当前现状的有效方法，也是提高企业CIMS实施的成功率和效益的可行方法。