计算机集成制造系统(CIMS)计算机集成制造(CIM)是随着计算机技术在制造领域中广泛应用而产生的一种生产模式CIM是一种概念、一种哲理,而计算机集成制造系统(CIMS)是指在CIM思想指引下,逐渐实现的公司全过程计算机化的综合系统CIM和CIMS在国内外都经历了一定的发展过程,在实践过程中,随着技术的进步,人们的结识也在不断地深化 1.CIM概念的发展 (1)CIM的初始概念 50年代浮现了数字计算机及与其有关的新技术,并将之初步应用于制造业,导致数控机床的产生,接着陆续浮现多种计算机辅助技术,如CAD、CAM等60年代初期随着制造业系统措施、概念的萌生,人们进而结识到计算机不仅可以使整个系统的每个生产环节实现颇具柔性的自动化,并且还具有把制造过程(产品设计、生产筹划与控制、生产过程等等)的每一步集成为一种系统的潜力,以及对整个系统的运营加以优化这样,在60年代后期,制造业的系统措施概念上升为计算机集成制造(CIM)概念1969年,CIM系统的初始概念以模型来描述,如图1所示图1 计算机集成制造系统的初始概念(1969年) (2)以人和管理为核心的CIM概念的发展 从70年代直至90年代初期,工业发达国家付出极大努力,将制造业的系统观点和CIM系统的概念和技术加以发展,并付诸实践,以期获得CIM的潜在效益。
然而,世界上只有少数几种公司在实行中获得示范性的潜在效益,大多数公司几乎失败了人们逐渐结识到,制造公司缺少足够的合格工程师,人们进一步发现,CIMS技术对于忽视人力资源要素导致的影响特别敏感 ISO原则(TC184/SC5/WG1,1992年)提出:CIM是把人及其经营知识和能力与信息技术、制造技术综合应用,以提高制造公司的生产率和灵活性由此,将一种公司所有的人员、功能、信息和组织方面集成为一种整体显然,ISO原则有关CIM的定义,将人及其能力与技术并重 在90年代,人们基于这一新的结识,产生了制造系统运作的新观点,即培养并使用制造业的人的能力,进而开发的提供制造技术,以这样的措施来支持那些人的能力这意味着放弃老式的做法,即先开发的提供制造技术,然后运用人的能力来支持技术这也意味着CIM概念从以技术为中心转向以管理为中心 人力资源要素在制造公司实行CIMS技术的成败起着核心作用,这一结识导致人们对初始的CIM系统概念的再思考,需要将重要在一种公司内进行技术运作的CIM系统概念,扩展到作为集成制造公司的公司,不仅进行技术的运作,也进行管理运作,特别强调面向人力资源的管理运作。
扩展的CIM系统概念由CASA/SME发布的“制造公司轮图”(见图2)来描述该图共分六层,中心第一层为顾客;第二层为人、小组和组织,这表白公司所有活动环绕顾客的需要来进行,而完毕这一目的的核心要素是人、小组和组织,这体现了现代公司管理思想的重大变化图2 制造公司轮图第三版(CASA/SME,1993)2.CIMS的实行效果 如上节所述,在70年代和80年代初期,工业发达国家付出极大努力实践CIM的概念和技术,但世界上只有少数几种公司在实行中获得示范性的潜在效益,表目前如下几种方面: 1)减少成本; 2)提高生产力; 3)提高柔性(灵捷性); 4)提高产品可制造性; 5)提高产品质量; 6)减少生产准备时间; 7)增长员工满足感; 8)增长顾客满意度 然而,在世界范畴,多数公司几乎都不很成功,并没有获得像少数公司获得的那样大的经济效益 为跟踪国外这一先进技术,国内在1987年开始实行“863高技术筹划”的CIMS主题,这一时期国外正强调CIMS的核心是“集成系统体系构造”,国内在实行中不可避免受其影响,通过多的努力实行,有成绩、有教训。
获得的重要成绩可概括如下: 1)以少量的科技投入,鼓励院校科技人员与公司结合,在公司中推广高技术(CIMS及有关单元技术),使公司具有了应用高技术、提高综合竞争能力的意识 2)通过CIMS筹划的实行,推动了公司应用信息技术,提高了生产率和经营管理水平 3)为摸索在国内条件下发展高技术及其产业化的道路,提供了可借鉴的经验和教训 4)通过CIMS筹划的实行,有的公司获得了明显的经济效益 5)在高校、公司培养了大批掌握CIMS技术及有关技术的人才 6)开发建立了若干具有自主版权、且已初步形成商品的软件产品 7)建立了CIMS工程技术研究中心、一批实验网点和培训中心,为CIMS技术的研究、实验、人员培训打下了基本 8)设在清华大学的CIMS工程中心,获得美国SME1994年度“大学领先奖”;北京第一机床厂作为实行CIMS试点单位,获得美国SME1995年度“工业领先奖”,为国家赢得了荣誉3.在国内履行CIMS技术的思考 由于经济因素,在国内科技投入局限性的状况下,可以把CIMS列入“863主题”,无疑对计算机与信息技术在制造业的推广应用起到了极大的推动作用,并提高了制造业的技术水平,国内实行CIMS的确获得了不小的成绩,但不可否认也存在若干值得思考的问题。
1)拟定基本与提高 如上所述,在80年代末90年代初,对国内大多数公司而言,更迫切的是打基本,1990年开始由国家科委主持的CAD推广工作适合于国内国情,是以普及为目的,并获得了很大的成绩执行国家科委制定的“863筹划”CIMS主题的目的是为了追赶世界先进水平,是为了提高,对于国内也是完全必要的2)做好CIMS的试点与推广 从CIMS概念的产生和发展可以看出,CIMS自身属于多学科、多专业知识的高度综合,也是管理科学与技术科学的高度综合,因此,实行CIMS的公司需要具有相称好的技术基本与管理基本,需要有高的经济效益此外,CIMS的实现需要高投入,而国内由于历史因素,绝大多数公司不具有这些条件因此,为跟踪国外先进技术,逐渐缩小与国外的差距,开展CIMS的研究与试点工作是必要的,但大面积的推广尚需要认真研究此外,从国内外有关调查研究,亦可以从不同的角度阐明这一问题 美国调查了不同规模的165家公司应用与计算机有关的制造技术的状况(见图3),从调查成果来看,应用最多的技术依次为:CAD(93.3%)MRPII(80.0%)、CAE(67.3%)、CAM(61.2%)、CNC(58.8%);而用的较少的是那些高度自动化技术:自动引导小车(15.8%)、自动化物料搬运技术(26.7%)、群控技术(27.3%)、自动化妆配技术(29.1%)、机器人技术(37.6%)。
由此看出,工业高度发达的美国也并非普遍采用CIMS所必须的制造技术 (%)图3 美国制造公司应用CIMS单项技术的分布状况 国内状况更是如此,前五项技术在国外应用已较普遍,而国内正处在推广之中,如CAD技术和MRPII,由原国家科委主持的CAD推广工作获得了很大成绩,MRPII引入国内虽然近,但应用效果并不抱负1997年机械科学研究院初次组织了对国内150家制造公司进行MRPII应用现状的调查,被调查公司的71.21%应用MRPII,应用效果不尽人意,应用成功的公司较少,为分析实行MRPII的核心成功因素,研究人员选定了13个指标,经由被调查公司评估,按指标的重要性,前五项依次为“高层领导的支持”、“明确的目的和方向”、“数据的精确性和完整性”、“各部门的互相合伙”、“人员的教育与培训”这些的确反映了实际状况,特别是数据与人员问题不仅制约了MRPII的有效实行,自然也制约了CIMS技术的有效实行,从被调查公司的回答尤能阐明问题,调查成果表白:56.4%的公司实行初期,数据收集非常困难,56.4%的公司在系统运营中,仍不能准时获取必要的精确数据。
调查成果还表白,71.8%的公司在实行过程中,遇到的最大问题是对MRPII的基本原理缺少理解,即公司缺少既懂计算机又懂生产管理的复合型人才这些调查成果表白,国内多数公司基本较差,特别是管理水平低,导致基本数据收集很困难,不仅使MRPII的履行难以进行,也必然使以信息集成为特性的CIMS技术难于推动3)解决好局部集成与公司整体集成的关系 在实行CIMS的公司中,但凡计算机应用基本好,并根据公司实际需要,以CIM为指引思想,将CIMS的单项技术进行局部集成的公司,都得到了较好的经济效果忽视公司原有基本,过度强调节体集成的公司,均遇到了挫折与失败固然,实行CIMS失败的公司,并非完全归于技术自身,尚有市场分析失误、宏观环境等多种因素所致4)CIMS与CIM概念仍在发展 CIMS作为计算机及信息技术在制造业中的一种综合应用将会继续存在发展,CIM概念同样在继续发展并演变为新的概念,本来的CIM概念是限定在一种公司之内,随着虚拟公司以及网络化制造等新概念的浮现,CIM的概念由一种公司扩展到跨公司甚至跨地区对此,学术界有不同的见解,但一种概念总应限定在一定的范畴内,不也许无限制地扩展。