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1996年 .第34期 .专题版

企业CIMS开发框架浅析

冶金部自动化研究院网络技术中心 张予东

一、引言

CIMS是一个典型的复杂大系统,它的成败不仅决定于技术因素,社会、环境、人和组织等都对其有着重要的作用。因此,CIMS不能像计算机设备那样买来就用,必须针对企业的具体特点并综合各种因素进行开发。鉴于多种因素的影响及企业本身的特殊性,国内CIMS的发展表现为一个个互无联系的离散点,缺乏统一的规范和评价标准。为了提高效率,保证质量,增加可比性,研究具有一般性指导意义的方法论来指导CIMS具体的开发工作是非常重要的。

在国外,CIM主要指一种哲理、一种思想、一种从集成观点对生产制造的新的认识,而国内则具体化为CIMS,在概念上范围有所缩小,侧重于具体系统。因而,方法论的研究也应该面向系统工程,不能泛泛探讨理论,纠缠于概念和术语而脱离企业实际。这也是国外广泛流行的CIM体系结构和方法论不能完全适合中国CIMS实践的主要原因。两者的侧重不同,不能照搬照抄。

因此,针对国内企业的具体特点,结合国内传统工程经验,研究能够正确指导企业CIMS开发建设的方法论,是当前计算机应用领域的重要课题。

二、企业CIMS开发框架

1.企业CIMS发展模型

任何企业实现CIMS都不是一蹴而就,而是一个一个子系统地进行分析、设计、开发,循序渐进,逐步实现。整个系统的发展变化表现为从简单制造阶段发展到局部用计算机进行信息处理和控制的制造阶段,继而再至计算机集成制造,经历了一个从简单到复杂的过程。这个过程,构成企业CIMS发展的正常途径。如图1所示。@@TB34125000.GIF;

从宏观看,企业CIMS的发展是一个扩展意义上的原型化发展过程:通过P0过程,以满足生产制造快速建立企业原型;通过P1过程增加计算机信息处理和控制,使信息和制造相互渗透,从而使对生产制造的控制及制造过程信息形式的管理成为可能;再通过P2过程,形成人、信息和制造设备集成的系统,即CIMS雏形系统。由于集成目标的无限性特征,集成在实践上表现为无限循环逼近过程,通过这样的P3过程,系统一步步趋于完善、先进、合理和高效。

对于制造,人类已经积累了较多的经验和技术,对于信息与控制也有一定的有益实践,而对于集成,相对来说,认识较浅,经验较少,从理论到技术都不成熟。因此,从原始制造出发,逐步走向集成,这种由浅入深,由熟悉到未知的建模方式,符合人类认识发展的一般规律。

2.过渡过程的开发方法

我们把Pn(n为0,1,2,3)定义为过渡开发过程。从图1可以看出,CIMS的发展由Pn(n为0,1,2,3)过程的活动推动,Pn(n为0,1,2,3)过程的活动映射到实践,即是一个个CIMS工程,研究这些过程的实现机制,即是研究CIMS工程的开发方法。

由P0到P3是顺序复杂的过程。举例来说,P1在CIMS工程中可量化为实施企业MIS和过程级控制,即是一个很大的工程,推之到过程P2、P3,对应于企业级集成,其复杂性更不必言。另外,每个过渡过程的终极目标是确定的,随着企业的发展,会不断提出新的需求。

由于过程的复杂性和过程目标的不确定性,其实施难度和风险是很大的。在工程实施中,可依据需求分析、效益预估、投资强度和风险的考虑,把Pn分解为优先级不同的一个个子过程Pn1,Pn2,…,Pnm,分步实施。其中:

优先级 = F(需求,效益,投资,风险)

效益 = F1(质量,成本,产量,响应时间,库存,灵活性)

依据此方法,可得出与优先级数有关的其它因素的数学形式的模型。

该分解过程如图2所示。其中条件L指确定优先级所需要考虑的各种因素。@@TB34125001.GIF;

图中的子过程Pnm,可看做一个CIMS项目,包括系统设计、系统实施、系统维护几个阶段,见图3。@@TB34125002.GIF;

各个子过程完成以后,将再次针对企业新的情况、新的需求,根据条件L鉴别出CIMS项目,开始新一轮开发工作,完成新的目标。

我们把这种方法命名为改进生命周期法。

3.CIMS项目开发支持模型

在改进生命周期法的开发过程中,尤其是在其子项目Pnm的开发过程中,必须注意与CIMS参考模型相适应、相衔接,多线索、分体系协调实施。

CIMS是人、制造设备和信息的综合体,因而CIMS参考模型是多侧面、多层次的。根据美国普渡大学CIM研究室的观点,贯穿CIMS设计、实施及维护各阶段,应分为人与组织、信息、制造三个体系框架分别进行,并定义了它们间的接口关系。为此,企业CIMS项目Pnm开发各阶段也支持这种分体系实施,以期更好地应用CIMS参考模型的研究成果。见图4。@@TB34125003.GIF;

三、结论

在企业CIMS发展模型的基础上抽取过渡过程,提出开发方法。这种观点使企业建设成为CIMS的一部分,并使CIMS工程在企业发展中找到了合适的位置,较好地解决了企业建设和CIMS工程项目的开发相结合的问题。

我们把这种大范围应用扩展原型法,小阶段应用改进生命周期法的方法论定义为大原型小周期的开发框架。该开发框架对正确理解企业CIMS发展、项目开发及开发过程的模型支持提供了直观的视图。

鉴于CIMS体系结构、模型和方法论的研究是一个长期、复杂和艰巨的任务,尚有许多问题亟待解决,本文仅起抛砖引玉之作用,期待着更多、更深入的研究探讨。