企业信息化工程的系统集成.ppt

第七章 企业信息化工程的系统集成,企业信息化工程的集成系统CIMS 企业信息化工程中的集成问题 信息集成/过程集成/企业集成/人的集成 集成平台与集成框架,CIM(Computer Integrated Manufacturing)即计算机集成制造或计算机综合制造是由美国的约瑟夫哈林顿(Joseph Harrington)于1973年首先提出的。哈林顿提出的CIM概念中有两个基本观点：(1)企业生产的各个环节，即从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务的全部生产活动是一个不可分割的整体，要紧密连接，统一考虑。(2)整个制造过程实质是一个数据的采集、传递和加工处理的过程，最终形成的产品可看作是数据的物质表现。这两个观点至今仍是CIM的核心部分，其实质内容就是信息(数据)的集成。虽然哈林顿根据计算机技术在制造业中的应用预见其必然发展趋势而提出CIM的概念，但由于当时计算机的应用尚不普遍，市场竞争还未达到必须迫切发展CIMS的地步，因此这一概念并没有引起人们足够的重视，直到80年代初，它才逐渐被广泛接受。,(1)什么是CIM和CIMS,1.CIMS,CIMS(Computer Integrated Manufacturing Systems)即计算机集成制造系统是基于CIM思想的现代制造系统。近年来，人们把CIMS更多地看成一种哲理，看成是一种企业经营管理和技术集成模式，同时特别强调人的作用。例如美国制造工程师学会(SME)1993年提出CIMS新轮图就体现了上述思想。实施CIMS的目的是为了提高企业在激烈的市场竞争中的竞争能力，赢得竞争的胜利。要赢得竞争的胜利即要占领市场，就必须满足用户不断增长的需要。所以可以说满足用户的需求是成功实施CIMS的关键，用户是CIMS的核心。,1997年5月，国家科委对CIMS的最新定义为：CIMS是企业组织、管理和运行的新模式。它综合运用现代制造技术、信息技术、自动化技术和管理技术，将企业各项活动中的人、技术和经营管理，以及信息流、物料流和资金流有机集成，并实现企业整体优化，从而达到产品上市快、质量高、成本低和服务好，使企业赢得市场竞争。CIMS的核心是“集成”，包括企业各种经营活动的集成、企业各个生产系统与环节的集成、各种生产技术的集成、企业部门组织间的集成和各类人员之间的集成。,CIMS的集成思想,CIMS有3个要素经营、技术及人/机构，如图所示。这3个要素互相作用，互相支持，使制造企业达到优化。根据这3个要素相互的关系可以看出有4类集成问题需要加以解决：,CIMS的三要素,(1)利用计算机技术、自动化技术、制造技术和信息技术等来支持企业达到预期的经营目标，如缩短产品设计与开发周期，提高产品质量，减少库存量等。即经营目标是企业建立CIMS的目的，技术是一种手段。,(2)利用技术来支持企业中各种人员的工作，使之能互相配合，并协调一致，例如通过共享数据库，使产品设计人员能及时了解产品制造的可能性。(3)通过改进组织机构、培训人员及提高人员素质，支持企业达到经营目标，即人/机构和技术一样也是实现CIMS的一个重要手段。(4)统一管理并实现经营、人/机构及技术三者的集成。,从计算机集成制造到现代集成制造系统,从国外的计算机集成制造系统概念开始，经过信息集成、过程集成和企业集成的研究和实践，CIMS专家组于1998年提出了现代集成制造系统(Contemporary Integrated Manufacturing System)的新概念，这已大大超过了国外早期对CIMS的认识。最初CIMS的含义侧重于信息集成，信息集成是早期CIMS的基本内容。而现代集成制造系统强调的是系统集成，它包含了信息集成和系统优化两方面的含义。而过程集成和企业集成，不仅在信息集成的深度和范围上有所扩展，更多的是从系统优化的角度提出来。所以现代集成制造系统可以更好地反映CIMS丰富的内涵。因为它可以涵盖信息集成、过程集成和企业集成以及后续的新发展，也可以用“现代”一词来包含当代在系统论、信息化、集成化、网络化、虚拟化、智能化等方面促进制造系统更快发展的新技术、新方法。,Computer Integrated Manufacturing System,(2),863计划是86年3月由四位全国著名院士“王大珩”、“王淦昌”、“陈芳允”、“杨嘉墀”倡导发起的“高技术计划”，故命名为国家863计划。863计划下分多个研究领域，自动化领域是其中的1个。自动化领域又下分两个主题：CIMS和机器人。“国家863/CIMS主题”的写法由此而来。最近，国家天文台将以863计划四位倡议人“王大珩”、“王淦昌”、“陈芳允”、“杨嘉墀”命名发现的四颗小行星。,国家863计划：1986-2000“十.五”863:2001-2005,(3)863/CIMS简介,“九五”期间863“自动化领域”分：CIMS和机器人两个主题。,“十五”期间863“先进制造与自动化技术领域”分：现代集成制造系统和机器人两个主题。,现代集成制造系统：数字化设计与制造系统、过程自动化系统、企业管理与电子商务系统、现代集成制造系统平台和行业/区域现代集成制造系统5个专题。,机器人：制造工艺与装备、特种机器人、基础部件及系统和机群智能化工程机械4个专题。,1994年，清华大学国家CIMS工程研究中心获得美国SME(制造工程师学会)的CIMS“大学领先奖”，这标志着我国CIMS的研究水平进入国际先进行列。1995年，北京第一机床厂荣获SME的CIMS“工业领先奖”，这标志着我国一些试点企业的CIMS应用达到国际先进水平。“大学领先奖”和“工业领先奖”一般每年在世界范围内各评选一名。中国已经成为除美国外唯一获得此两项大奖的国家。2000年，华中理工大学CIMS中心又荣获了SME颁发的大学领先奖，这是继1994年清华大学之后我国大学再次获奖，使我国成为目前世界上除美国之外唯一两次以上获大学领先奖的国家。,建成一批国内领先的高水平研究开发基地l 1个国家级CIMS工程中心(ERC),9个配套的国内领先的CIMS工程实验室，7个国家863成果产业化基地；l 10个配套的国内领先的CIMS培训中心。,培养一支跨世纪的研究、开发、应用骨干队伍（10000人）CIMS主题在十几年的研究、开发和应用过程中，培养锻炼了一支上万人的优秀的技术和管理人才队伍，涉及电子、通信、计算机、机械、精仪、管理、营销、财务、会计等近20个专业。其中博士后180人，博士1067人，硕士1596人。通过CIMS培训中心完成针对企业管理人员、技术人员等不同层次的培训达200万人时。,863十五周年成果展,按计算机应用的规模，企业信息化大致可分为如下几个阶段：(1)单机的计算机应用 如采用CAD提高工程设计及绘图的效率和质量，采用计算机进行财务、工资或合同等单项管理。(2)局域网支持下的计算机应用 用计算机网络技术实现跨部门的计算机应用，如产品设计部门基于网络和数据库的CAD、CAPP、CAE以及各管理部门的MRPII应用。其技术水平和效益比以前提高了一步。(3)网络数据库支持下全企业范围的计算机应用综合系统 这是CIMS的信息集成阶段。这一阶段把企业各个单元的计算机应用如CAD、CAE、CAPP、CAM、MRPII车间管理与控制、质量保证以及办公、辅助决策等集成起来，实现信息资源共享、优化运行，使企业产品上市时间(T)更快、质量(Q)更好、成本(C)更低、服务(S)更好，使企业有更强的竞争能力。(4)广域网、因特网支持下的企业间信息集成和资源优化 这一阶段企业的信息化突破了企业的界限，这是敏捷制造阶段的企业信息化。863/CIMS主题提出的现代集成制造系统，包含了企业信息化的第三、第四两个阶段。,可以说，CIMS是一体化的企业信息化，是企业信息化的高级阶段。企业信息化的第一、第二阶段为CIMS的实施创造了技术和人才的基础。需要指出，企业信息化是企业从经营、生产、管理需求出发，量力而行的实现过程，一切以是否对提高企业竞争能力有利为依据。而今天，企业信息化不一定从第一阶段开始，因为单机计算机应用的一些软件和资源软件在第二、第三阶段可能是不能用的。比较好的办法是企业在需求和经营战略目标的指导下，按CIM哲理，做一体化的企业信息化总体设计，然后分步实施。,企业信息化的目标在于企业的总体效益，而企业能否获得最大的效益，很大程度上又取决于企业各种功能的协调。一般来说，企业集成的程度越高，这些功能就越协调，竞争取胜的机会就越大。因为只有各种功能有机的集成在一起才可能共享信息，才能在较短的时间里做出高质量的经营决策，才能提高产品质量，降低成本，缩短交货期。单纯的使用计算机，提高自动化程度，而不考虑各种功能的集成，则不可能使企业整体优化，也不可能有效的提高企业对市场的快速响应能力。只有集成才能使“正确的信息在正确的时候以正确的方式传到正确的地方”。显然，系统集成是企业信息化工程中的重要问题。,2.企业信息化工程中的集成问题,信息集成是指企业信息化工程中不同应用系统之间实现数据共享，这些应用系统分布在网络环境下异构计算机系统中，它们所管理和操作的数据格式和存储方式各异，实现信息集成就是要实现数据的转换(不同数据格式和存储之间的转换)、数据源的统一(同一个数据仅有一个数据入口)、数据一致性的维护、异构环境下不同应用系统之间的数据传送。信息集成的理想目标是五个“正确”的实现，即“在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传送给正确的人(或机器)以做出正确的决策或操作。”在企业实施信息化的早期阶段，应用系统的集成首先是信息集成。企业CAD/CAPP/CAM系统的信息集成，提高了企业的设计自动化程度和水平，车间控制器和底层制造设备的信息集成，则大大提高了企业的制造自动化水平。企业的信息集成还解决了企业由于各部门之间信息不共享、信息反馈速度慢、信息不全等造成的企业决策因难、计划不正确、库存量大、产品制造周期长、资金积压等问题，提高了企业的现代化管理水平和整体经济效益。我国许多实施信息化的企业通过信息集成，都取得了显著的成果和经济效益。,(1)信息集成,3.信息集成/过程集成/企业集成/人的集成,分系统之间的信息集成通常有以下一些方法：(1)各分系统的应用之间通过开发一对一的专用集成接口实现数据交互和集成，这种方法的缺点是开发量大，系统可维护性差，任何一个应用系统的修改都会导致一大批相关应用系统的修改；(2)采用独立于任何具体应用系统的共享信息库的方式实现信息共享，这种方式可以避免重复开发功能相同的集成接口；(3)采用集成平台支持的中间件的方式进行信息共享，这种方式可以实现应用对数据的透明访问，解决应用对于操作系统和数据存储方式的依赖性，是当今最先进的应用系统集成方式之一。自CIMS概念出现以来，信息集成一直是国内外的研究热点。ODBC、OLE DB、IGES、STEP、分布式对象技术、CORBA、COM、DCOM、Java RMI、SGML、XML、中间件技术、SOA（面向服务的开放式体系架构）、ESB（企业服务总线）等在信息集成中都有应用。,信息集成在很大程度上提高了生产率，但是传统的串行设计、开发方法往往造成产品开发过程的经常反复，这无疑使产品开发周期延长，成本增加。在此背景下，产生了过程集成，其内涵是：以并行的思想综合考虑产品全生命周期中的所有活动，实现企业产品全周期中各业务过程的整体优化。过程集成是信息集成在广度和深度上的扩展和延伸，更多的考虑了系统的优化。并行工程正是体现过程集成的一种先进制造模式，它将产品开发设计中的各个串行过程尽可能多的转变为并行过程，在设计时考虑到下游工作中的可制造性、可装配以及质量问题，从而减少反复过程的发生。,(2)过程集成,企业要提高市场竞争能力，不能走“小而全”、“大而全”的模式，必须要面对市场竞争全球化的新形势，充分利用全球的制造资源，以更快、更好、更省的方式响应市场，这客观上要求企业要走出“家门”，同其他企业结成“动态联盟”，实现优势互补、资源共享，从而提高企业的竞争能力，企业间集成就在这种要求下产生了。其内涵是：企业在综合运用先进信息技术、制造技术等的基础上，实现同其他优势企业的联合，形成以产品为中心的“虚拟企业”，以求最大优化企业内、外部资源。,(3)企业间的集成,上述集成问题中更重要的问题是人的集成。企业的经营思想能否正确贯彻，最根本的是要通过人来实现；上述技术工具也只是一种辅助手段，能否用好这些工具，真正改善经营，取得经济效益，归根结蒂也取决于人。近年来的实践显示，在所有实施企业信息化工程的企业中，成功的比例远远小于理想目标的比例，为此，不少咨询公司投入了很大的力量进行调研，分析其原因。据美国AMRC(先进制造研究公司)统计，实施信息化的障碍70%来自于人，11%由于对成本的评估准确度，9%是技术原因，还有其他如资金限制等。美国Yankee Group Study也对实施信息化的障碍提出了如图7.6的分析结果，其中与人员有关的为75%。这充分说明了如果把企业信息化的实施，单纯看作一个技术问题，很可能造成巨额投资收效甚微。,(4)人的集成,企业信息化实施的阻力分布,信息集成是企业引入先进的设计、生产和管理技术，改善企业三要素、三流的集成状况，提高企业整体效益的基本技术手段。是其它集成的基础。过程集成是企业实现产品全生命周期中各种业务过程的集成和整体优化，是信息集成在广度和深度上的扩展和延伸。过程集成不但要采用信息集成这一技术手段，还必须通过对企业经营过程进行重构，应用并行工程等技术将传统串行过程变为并行过程，使上游环节尽可能多地考虑下游环节的可行性，达到缩短产品研制开发周期，提高质量、降低成本，提高企业效益的目的。随着全球经济一体化进程的加快，企业要想适应市场、制造资源的全球化形势，在动态多变、不可预测、日趋激烈的市场竞争中获得胜利，仅依靠企业内部的集成是远远不够的，必须借助多方优势力量，充分利用全球的制造资源(包括智力资源)，以更快、更好、更经济地响应市场需求，提高企业竞争力。这种优势互补、资源共享、动态联盟的企业间集成方式将制造系统从企业内扩展到企业外，将制造系统的集成优化推向了一个新的台阶。上述所有集成都要通过人来实现，人的集成贯穿上述所有集成过程。,(5)几种集成的相互关系,无论是信息集成、过程集成，还是企业间的集成，都离不开软件工具的支持。企业集成的水平在很大程度上取决于软件系统的集成水平，良好的软件支持工具可以帮助企业快速实现应用集成。集成平台与集成框架是先进的企业应用集成支持工具。集成平台是一个支持复杂信息环境下应用开发和系统集成运行的软件平台。它基于制造业信息特征，在异构分布环境(操作系统、网络、数据库)下提供透明、一致的信息访问和交互手段，对其上运行的应用进行管理，为应用提供服务，并支持各特定领域应用系统的集成。集成框架提供了支持多厂商、多平台、异构网络、不同操作系统和已有传统应用软件的集成和即插即用的环境。它不仅要把企业的计算机辅助设计、制造、管理和质量保证等技术子系统有机地集成在一起，实现信息共享和集成，还要充分考虑人在企业中的作用，实现人、组织、经营管理和技术的集成，以及产品全生命周期中信息流和物流的集成优化，使企业由信息集成发展到过程集成，进而发展到企业间集成。,4.集成平台与集成框架,从技术上看，集成平台重点解决企业的信息集成问题，而集成框架则重点解决企业的过程集成问题。集成框架在现有系统的集成上采用面向对象的包装方式实现集成，而集成平台则更多地采用集成接口的方式实现应用的集成。集成框架采用软件总线的概念和即插即用的接口，使用多层次的集成框架与领域框架的概念和方法，提供应用系统，特别是传统应用系统的封装集成方法，为快速、高效地实施具有良好可重用性的企业信息系统提供了有力的支持。公共对象请求代理体系结构(common object request broker architecture,CORBA)标准是目前大部分集成框架系统设计与开发遵循的技术标准。,