CIMS:是一种按照CIM理念组成的组织、管理、运行、制造类企业的系统。这里的制造是"大制造"的含义,它包括企业产品的全生命周期(从产品市场需求分析到产品最终报废),其中,制造类企业包含传统制造业及新兴制造业。863/CIMS主题提出的CIM理念是:"将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合,并应用于企业产品(P)全生命周期的各阶段。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、经营管理和技术三要素的集成优化,以改进企业产品(P)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"。
CIMS是基于CIM理念构成的一种数字化、虚拟化、网络化、智能化、绿色化、集成优化的先进制造系统。它通常由工程分析/设计子系统、加工生产子系统、经营管理与决策子系统、支撑平台子系统组成。CIMS技术群包括总体技术、设计自动化技术、加工自动化技术、经营管理与决策系统技术、支撑平台技术与流程工业CIMS中生产过程控制技术。其中,经营管理与决策系统有关的技术包括MIS,OA,MRP,MRPⅡ,CAD,BPR,ERP,DEM(动态企业建模)、CRM(客户关系管理)、SCM(供应链管理)、电子商务等。
企业特点与CIMS分类
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。
Ⅰ、离散型企业与CAD/CAM型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),这也是多年来人们取得统一认识的CIMS模式。
鉴于此,可以将这类传统的CIMS称之为CAD/CAM型CIMS,以便与其它类型的CIMS相区别。
Ⅱ、流程型企业与过程数模型CIMS
所谓流程型生产企业是指被加工对像不间断地通过生产设备,如化工厂、炼油厂、水泥厂、发电厂等,这里基本的生产特征是通过一系列的加工装置使原材料进行规定的化学反应或物理变化,最终得到满意的产品。由于生产过程是24小时连续不断的,人们也称此类生产为过程型或连续型。
不难看出,许多流程型企业都是重要的能源和原材料工业,产品品种稳定,生产量大。它们的产品常常不是以新取胜,而是以质和价取胜。因此,企业的自动化目标是如何有效地监测和控制生产过程,使生产过程处于最佳状态,节省原材料,降低能耗与其它消耗,提高产品的收得率与优质品率,提高设备的寿命等。由于全线设备的启动过程复杂,因此,除大中修外,很少中断生产过程。对于原材料等外部条件的随机变化,系统应有良好的抗干扰能力和性能鲁棒性。
流程型系统的控制管理已经有了大量成功的典型,普遍采用的是集散控制系统(DCS),由3~4级(测量执行级、回路控制级、单元控制级及过程控制级)实现全过程的自动控制。显然,此系统正常而高质量的运行要借助于完好的过程模型,其中多数为数学模型,有时也可以是图模型、网络模型或非结构化模型。一般说来,只要有了良好的过程数模型,便可以实现系统的优化控制。
鉴于此,可以将此类CIMS称之为过程数模型CIMS。显然,产品的设计(CAD)在这里并不主要。企业为了获取更好的经济效益,根据市场价格的变化及时调整产品结构是完全必要的。为此,建立企业的最优产品结构模型也应是功能集成的重要内容。有人也将这类CIMS称之为CIPS(Computer Integrated Processing System)。
Ⅲ、混合型企业与计划调度型CIMS
所谓混合型企业是指其生产活动中既有流程型特征,又有离散型特征,如钢铁企业等。在这里,高炉炼铁或转(电)炉炼钢、连续铸造、热带连轧或冷带连轧等每道工序本身都可以看作是一个连续生产过程,但在各个工序间的衔接是靠分离的铁(钢)水罐、铸坯、铸锭、钢卷等实现的。作为企业的宏观运行不仅存在物流平衡和资源(设备等)平衡问题,而且由于是高温作业,还存在温度平衡和时间平衡(列车时刻表)问题。因此,这类企业实现CIMS时,不仅要解决好每道工序的自动化问题,而且要解决好各工序间的所有平衡问题。
钢铁生产的产品一般是规范化的。根据用户的订货规格,只需从已有的工艺档案中找出其加工工艺方案即可,一般不需要CAD系统。如果各工序自动化系统稳定可靠,产品质量可以保证,那在系统功能集成中遇到的最大难题便是如何面向多品种小批量的大量订货合同而组织生产。这里包括按钢种、规格和交货期的聚类组批;轧制计划、连铸计划与炼钢计划的各种平衡;如何将几个不同的工序视为一个整体,实现一体化管理,做到前后工序计划同步化,物流运行准时化;充分运用高温坯的潜热,取消或减少再加热过程,降低能耗,减少烧损,缩短生产周期,增加企业效益和市场竞争力。
由此可见,工序的过程控制是系统功能集成的基础与前提。而系统功能集成的技术难点与关键是如何取代或基本取代人的计划与调度功能,这一点已经引起世界各国钢铁行业的关注。鉴于此,可以称此类CIMS为计划调度型CIMS。
大型企业的CIMS分类问题
大型企业常常是综合性企业。总厂下面设有若干分厂,分厂中又有许多车间。随着功能的分工,一般都有不同类型的生产工艺,也必然遇到不同的技术难点与关键。这时,如果把一个总的CIMS分解成几个局部的CIMS,那就可能在上层的计划调度型CIMS中含有下层的过程数模型或CAD/CAM型CIMS。随着企业的千变万化,CIMS的属性也会错综复杂。