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1、现代集成制造系统 制造业赢得竞争的新切入点 经济竞争已成为当今世界各国竞争的主要内容。其中，占各国生产总值50以上的制 造业的竞争尤为激烈，其竞争核心是以知识为基础的新产品的上市时间(T)、质量(Q)、成本 (C)、服务(S)及环境(E),以满足各类顾客对产品日益增长的需求和社会可持续发展的新要求。 面对激烈的竞争，各国纷纷制定并实施研究开发计划， 先进制造技术便应运而生，而 CIMS 正是其中重要的组成部分。-我国于1986年提出863/CIMS主题计划。12年来，该计划以”发展高科技、实现产业化 为宗旨，在有限目标、突出重点；结合国情、鼓励创新；应用导向、示范带动；市场牵引、 促进产业；加
2、强交流、重视合作；规范管理、精建队伍的工作原则指导下，在国家科技部 的直接领导和各有关部门的大力支持下，经过近 5000名专家、技术人员和管理人员的不懈 努力，从国外的计算机集成制造(Computer Integrated Manufacturing， CIM)概念开始， 经历了信息集成、过程集成和企业间集成的研究与实践，在应用基础研究、重大关键技术、 产品开发、应用示范等层次上取得了重大进展，进而总结提出了现代集成制造(Contemporary Integrated Manufacturing， CIM)的理念、技术、工具与实施途径，走出了一条具有中国特 色的 CIMS 之路，并在国际上取得
3、了一席之地。CIM 是一种组织、管理和运行企业的理念-1973年美国的J.Harrington提出了计算机集成制造(CIM)的概念，并在80年代初开始付 诸应用。近10余年来，在市场竞争的激励与相关技术的推动下，CIM理念与技术得到不断 发展。结合国际上集成制造技术的发展，特别是基于863/CIMS主题的实践，主题组提出了 现代集成制造CIM的概念，它在深度和广度上拓宽了传统CIM的内涵。其中现代的含义 是计算机化、信息化、智能化和绿色化。 集成的含义是信息集成(含功能集成)、过程集 成和企业间集成优化，企业活动中三要素和三流的集成优化，以及CIMS相关技术和各类人 员的集成优化。一目前，我们
4、对CIM及CIMS的内涵表述如下：CIM 是一种组织、管理和运行企业的理念。它将传统的制造技术与现代信息技术、管理 技术、自动化技术、系统工程技术等有机地结合，借助计算机，使企业产品全生命周期，即 市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、生产、支持(包括质量、销售、采购、发送、 服务)及产品最后报废、环境处理等各阶段活动中有关的人/组织、经营管理和技术三要素 及其信息流、物流和价值流(以产品T、Q、C、S、E等价值指标所体现的企业业务过程流， 如成本流等)有机集成，并优化运行，以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁， 进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。-CIMS是
5、一种基于CIM理念构成的计算机化、信息化、智能化、绿色化、集成优化的制 造系统。这里的制造是广义制造的概念，它包括了产品全生命周期各类活动的集合。CIM技术综合发展了与企业产品全生命周期活动有关的技术对于离散型制造，它主要分为五类技术：(1)总体技术系统总体模式包括柔性制造、集成制造、敏捷制造、智能制造及绿色制造等模式；系统集成方法论包括信息集成、过程集成、企业间集成及知识集成等方法论；系统集成技术包括设计、生产、管理及后勤等子系统间的集成技术，企业三要素及三 流的集成技术等；标准化技术包括产品信息标准、过程信息标准、数据交换与格式标准、图形标准及零 件库标准等技术；企业建模和仿真技术包括企业
6、功能、信息、工作流、资源及组织模型等的建立、确认 及其仿真技术；CIMS 系统开发与实施技术。(2)支撑技术-包括网络、数据库、集成平台/框架、计算机辅助软件工程、产品数据管理(PDM)、计 算机支持协同工作及人/机接口等技术。(3)设计自动化技术-包括CAD、CAPP、CAM、CAE、DFX (面向下游工作的设计)及虚拟样机(VP)等。(4)加工生产自动化技术-包括DNC、CNC、FMC、FMS、虚拟制造(VM)及快速成形制造(RPM)技术等。(5)经营管理与决策系统技术-包括 MIS、OA、MRPII、CAQ、供应链、BPR及 ERP 等技术。863/CIMS 主题还将 CIM 技术成功地
7、推广到流程制造业，因此，在流程制造业 CIMS 技术中，除了具有流程行业特点的上述(1)、 (2)、 (5)项技术外，还有：(6)生产过程控制技术过程检测、先进控制、故障诊断和面向生产目标的建模、优化集成控制技术等。值得指出的是，随着敏捷化、网络化、全球化制造模式的发展，电子商务有关技术必将 融合到新一代先进制造技术之中。现代集成制造技术的发展趋势可概括为以下内容：集成化CIMS 已从当前企业内部的信息集成和功能集成，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)。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，当前和未来 的研究重点是
8、具有自律、分布、智能、仿生、敏捷、分形等特点的下一代制造系统。全球化随着网络全球化、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。虚拟化在数字化基础上，虚拟化技术的研究正在迅速发展，虚拟化技术主要包括虚拟 现实(VR)、虚拟产品开发(VPD)、虚拟制造(VM)和虚拟企业(VE)等。标准化在制造业向全球化、网络化、集成化、智能化发展的过程中，标准化技术 (如STEP、EDI和P LIB等)已显得愈来愈重要，它是信息集成、功能集成、过程集成和企业 间集成的基础。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
9、的体现。这是摆在现代制造业面前的一个崭新课题。CIMS 应用是我国企业实现两个根本转变的一条有效途径-自1989年以来，863/CIMS主题已在我国100家企业实施了 CIMS应用示范工程，在19 个省市和 6个行业部门成立了地方、各部委领导的专家组，形成了一支近3000人的骨干队 伍，并计划到2000年底成功地完成150200家应用示范工程。一目前已验收的46家企业CIMS工程的结果表明，采用CIM理念与技术构成局部或全局 的CIMS，能显著提高企业竞争能力。它是我国企业实现两个根本转变的一种有效途径。平 均量化的统计表明，对各类(规模、生产模式、经营机制、生产类型)企业的新产品开发周 期缩
10、短了 3050，生产周期缩短了 2040，流动资金减少了 2030。此外， CIMS应用示范工程的开展也有力地促进了 CIMS技术的发展和相关产业的形成。目前，我 们已总结出一套 CIMS 工程实施的经验、方法、规范与技术，为 CIMS 的推广应用提供了良 好的基础。要有一批面向市场的有识之士和企业成为 CIMS 产业发展的主力军CIMS 产业包括系统集成产业及单元技术产品产业两类。据美国 FrostSullivan 公司的调 查报告，制造系统集成产业市场的年增长率为15，1998 年营业额达到 98.5亿美元；一些 单元技术产品，如CAD/CAM/CAE、FMS、ERP、PDM、RPM、VM
11、等平均年增长率为15% 20%，各自的年营业额达1050亿美元。-我国共有数10万个制造企业，CIMS产业的市场潜力很大。我们在近年的实践中充分认 识到， CIMS 在中国要向深度和广度发展，其产业的壮大与发展已迫在眉睫。目前的情况是 大量的CIMS科研成果未能转化成产品。此外，虽然我国在CIMS单元技术产品方面已取得 了一定的进展，但是，大部分国产CIMS单元技术产品的企业规模较小，产品的面较窄，新 产品开发力量弱，其产品的 T、 Q、 C、 S 较差，因而国内产品只占少量市场；另一方面， CIMS 的系统集成产业仍处于萌芽阶段。目前，示范工程中的服务队还只能以高校、研究 所队伍为主，其机制
12、及工程的 T、 Q、 C、 S 亟待完善。为此，主题组采取了积极的措施， 大力促进国产CIMS产业的发展，提出ERP、PDM、数据库、RPM、CAD、数控、集成框 架、CIMS工具集、并行工程支撑工具等重大产品开发项目和CIMS系统集成公司的发展计 划，并吸引国内数10家公司参加了投标。主题组2000年底的产品开发目标是在几个主要单 元技术产品方面达到1015%的国内市场占有率，并完成15家以国产软件为主的应用示范 工程。但是，更为重要的是必须要有一批面向市场的有识之士和企业成为 CIMS 产业发展的 主力军。? 为此，我们建议，要进一步发挥我国特有的官、产、学、研联合的优势，加速建立 面向市场机制的 CIMS 企业，大力加强新产品研发，积极扶持骨干企业，促进风险投资机制， 培养壮大技术、营销与管理骨干队伍，形成CIMS研究、开发、产品、市场的良性循环，将 我国 CIMS 应用推向新的阶段，为振兴我国制造业做出积极贡献
