1、企业一体化信息工程及管理现代化,CIMS的昨天、今天和明天,1. 企业竞争、产品竞争的演变 2. CIMS的早期含义及发展 3. 863/CIMS的发展历程及特点 4. 863/CIMS的实施框架及效果 5. 关于CIMS的疑问和讨论 6. 当前及2000年后的发展：企业一体化信 息工程及管理现代化(CIMS-2) 7. 我国制造业能否走跨越发展的路,1. 制造业竞争的焦点,早期70年代80年代90年代21世纪初,降低产品成本的竞争 提高企业整体效率及产品质量的竞争 全面满足顾客在交货期（T）、质量（Q）、价格（C）和服务（S）等方面要求的竞争 可持续发展条件下（E）快速开发出高质量及性能价格
2、能被用户接受的新产品 以知识为基础的新产品的竞争,标准化、流水线,SPC，,JIT，CIMS-1 (信息集成),CE，AM,一体化信息工程， CIMS-2,相应的技术,管理对策,时间作为竞争的决定性因素,来源: Bullinger,78,80,82,84,86,88,90,92,94 96,2,时间,4,6,8,10,平均产品寿命 TL,平均开发时间 TD,TD TL,年数,0,25,50,75,100,低,高,扰动程度,80年代,90年代,54,50,30,27,25,22,36,39,54,60,45,38,28,36,55,46,51,41,53,63,53,52,51,63,64,64
3、,41,54,62,76,40,55,56,74,/,/,/,市场影响因素的变化,信息时代造成了21世纪的“无国界经济”,跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的跨国公司的贸易占世界贸易总值的跨国公司的工业研制费占世界总值的跨国公司操纵了世界技术转让的跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的,40% 50% 80% 75% 90%,经济和社会 的发展,科学和技术 的发展,全球化制造,以知识为基础 的新产品竞争,敏捷制造 , 下一代制造,敏捷制造是支持新产品竞争的主要模式,企业的竞争优势,产品和服务,组织原则,价值观和企业文化,供应商和顾客,产品开发能力 和制造过程,竞争 优势,创新能力,时间,20
4、世纪90年代制造业的标志性进展 波音777的设计和制造,全数字化定义无纸生产数字化预装配无金属样机的生产 （虚拟制造的一部分）广域网上的异地设计、异地制造基于STEP的数据交换 协同工作小组Team work 238个 设计制造周期大大缩短：4年 （而波音757、767约9-10年） 更大的利润，每架777，$1.4亿,我国的例子：航天并行工程，纺织机械,以纺织机械为例： 我国现有织机120万台，无梭织机10.5万台，无梭化率 9%欧美70%，日本50%，东南亚20% 国家纺织工业局，95规划无梭化率每年1%增长，即每年新增1.2万台，其中剑杆织机占50%以上 国家统计局，98年1-9月进口1
5、760台，每台40万，总共7亿 2000年形成500-1000台的生产能力 关键技术：剑杆运动及共轭凸轮设计。引进每对8万，自制0.6万用虚拟制造突破了关键技术，经济效益巨大,虚拟制造与实际制造,具体实例-剑杆织机,运动学、动力学分析,运动学、动力学分析,数控编程,虚拟装配,结构有限元分析,虚拟加工,加工过程仿真,2. 关于CIMS的早期含义,1973年美国Dr. JosephHarrington提出CIM哲理（Computer Integrated Manufacturing)，2个要点：,企业的各个生产环节是不可分割的，需要统一考虑整个制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。 我
6、们把此提升为：系统（整体）观点和信息观点 因此，通俗解释为 用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益,70年代美国过份贬低了制造业的作用：“夕阳工业”、“生了锈的皮带” 80年代初，石油危机显示出了美国制造业竞争力的衰退。优势为日本占有： 从钢铁、汽车、机械、化工到电子、计算机等 提出 “CIMS，no longer a choice”,美国SME对CIMS的定义的第一个轮图（85年）,设计,管 理,加工制造,技术信息,市场信息,原材料、外购件,产品,网络、数据库,85年德国经济生产委员会（AWF）提出CIM的推荐定义： “CIM是指在所有与生产有关的企业部门中集成地采用电
7、子数据处理。CIM包括了在生产计划与控制（PPC）、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助质量管理（CAQ）之间信息技术上的协同工作，其中为生产产品所必需的各种技术功能和管理功能应实现集成。”,88年-89年863/CIMS专家组认为： “CIM是未来工厂自动化的一种模式。它把以往企业内相互分离的技术（如CAD、CAM、FMC、MRP）和人员（各部门、各级别），通过计算机有机地综合起来，使企业内部各种活动高速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以提高企业对多变竞争环境的适应能力，使企业经济效益取得持续稳步的发展”,863/CIMS主题项目技
8、术研究纲要89.6（第一稿）,90年IBM： “应用信息技术提高组织的生产率和响应能力”,91年日本能率协会提出： “为实现企业适应今后企业环境的经营战略，有必要从销售市场开始，对开发、生产、物流、服务进行整体优化组合，CIMS是以信息作为媒介，用计算机把企业活动中多种业务领域及其职能集成起来，追求整体效益的新型生产系统”。,欧共体CIM/OSA： “CIM是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应能力，由此，企业的所有功能、信息和组织管理方面都是集成起来的整体的各个部分”。,863/CIMS的定义 “将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期（
9、从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段。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、管理）、经营和技术三要素的集成。以加强企业新产品开发的T、Q、C、S、E（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。”,“整体”和“单元”的关系，日本生产自动化的发展,3. 863/CIMS的发展历程及特点 三阶段，系统论,技术发展三阶段：,工作重心三阶段：,信息集成（1987-） 过程重组、优化并行工程（1995-） 企业集成敏捷制造（1997-）,技术攻关（1987-） 典型应用示范（1993-） 产业化（1995-）,发展动因： 88年形成:“企业说好，才
10、是真好”。Autofact 的最新发展信息,3-1 信息集成解决企业中各个自动化孤岛之间的信息交换与共享技术：CIMS的建模、设计方法及软件工具异构信息集成 协议共存和过度 异构数据库 应用软件接口实现方法：87-95年 局域网数据库95- PDM、广域网、企业网、平台和框架管理：MRP-的应用，带动企业管理制度的变革(Manufacturing Resource Planning),集成平台发展过程,通信系统,全局信息系统(GIS),GIS-ODBC接口,全局共享信息 定义维护工具,平台管理 与应用 协调系统,系 统 服 务,车间管理与控制 集成开发系统,工具,接口,CAx信息管理 与集成系
11、统,工具,接口,管理信息 集成系统,工具,接口,Internet 应用 开发工具,应 用 服 务,操作系统、网络、分布式数据库,应用 系统,3-2 过程集成解决产品设计过程的重建，过程优化技术： 过程重建及建模 DFX (虚拟制造技术的一部分)Virtual Manufacturing 广域网下的CSCW支持Team work管理：BPR的引入(Business Process Reengineering)MRP-与JIT（Just in Time)的结合。推、拉结合的生产管理模式,并行工程异地设计网络环境,传统的产品开发模式,缺乏数字化产品定义、DFA/DFM 工具、产品数据管理串行产品开发
12、流程设计与制造是两个独立的功能部门 缺乏支持群组协同工作的计算机与网络环境,全数字化产品定义、 DFA/DFM、产品数据管理框架 (PDM)集成化、并行化产品 开发过程集成产品开发团队群组协同工作环境,并行工程采用的改进产品开发模式,3-3 企业集成企业外部资源的优化利用，适应知识经济、全球经济、全球制造的新形势 目标：新产品开发的T、Q、C、S，强调知识产权 技术： 使能技术 Enabling Technology 网络平台Internet/Intranet/Extranet 资源优化如 Supply Chain Modelling & Management 管理： 企业动态联盟 Virtu
13、al enterprise 扁平式企业的组织管理结构 “哑铃型企业” 克服“小而全”、“大而全”,CIMSNET,Information Dissemination,Resource DB,Platform Tools,Services based on CIMS,Remote Training,Applications, R & D（Agile Engineering Laboratory）,Architecture of CIMSNET,CIMS,CIMS,Primary Functions of AE,Clients,Information sharing and searching,R
14、emote training and consultation,Remote resource sharing,Remote agile design and manufacture,Browser,PC Server,Resource DB,Keywords,CIMSNET WWW Service,CIMS,就方法、技术而言： 信息集成较多的是从实现的角度谈的，强调了信息技术 过程集成、企业集成不仅包括了信息技术的支持，而且更多的是从优化角度出发的，即系统科学是思考问题的基础。,CIMS-2的理论基础：系统科学。建模与优化是系统科学的核心。贯穿于CIMS的各个方面 技术特征：飞速发展的信息技
15、术是CIMS-2的主要技术特征,这也决定了CIMS-2的生命力。 集成化 信息集成过程集成企业集成 网络化 局域网广域网internet/intranet /extranet 数字化 零件的数字化模型部件产品的全数字化的模型 虚拟化 2D，3D仿真基于仿真的VM基于VR的VM 智能化 由专家系统等分布人工智能DAI（分布问题求解，多智能体系统MAS）,4. 863/CIMS实施框架及效果,实施框架四个层次，不同的目标及评价要求 应用基础研究学术创新，开发原型 关键技术攻关多学科的“团队”，解决应用工程及产品化中的重大关键技术如：信息集成CIMS实验工程基于STEP的CAD/CAM集成系统 目标
16、产品及产业化以市场占有率为目标如： CAD/CAMMRPERP 应用示范企业以企业竞争力、效益为目标,投入：前10年约2亿 产出： (1) 应用示范企业取得明显效益目前实施150家，验收近50家 地域上：覆盖了除藏、青以外的省 行业上：覆盖了我国的主要的制造业,成都飞机公司麦道机头生产周期从 12个月6个月复杂结构件从 16000工时160工时库存减少 10%Boeing 专家考察的评分；成都飞机公司获得$1亿多美元的波音757尾段订单,沈阳鼓风机厂产品交货期 18个月 10-12个月报价 6周2周设计生产能力 29台 54台质量成本下降 79.7%95年从世界同行排名十几位上升到第6位（96
17、年保持）准备将国外同行在中国的市场占有率夺回50%,北京第一机床厂新产品的开发能力大大提高超重型数控龙门铣从 36个月18个月加工中心 12个月6个月机床行业疲软形势下，96年仍取得2200万的利税,经纬纺织机械有限公司流动资金下降 60%细纱机交货期从 102天72天甩掉了全部台账的计算机管理 华宝空调器厂人均产值 202万/人 .年百元销售占用资金下降了 51%以上,杭州三联电子PCB试制从 20多天3天批生产减少 18天 绍兴第一涤纶厂新增产值 6000万税收 1000万利润 720万流动资金下降 19.1%,诸暨电动工具厂在不增人的情况, 300多人的小企业产值 6300万上升到1.2
18、亿出口 4581万流动资金 5642万3758万人均产值 32.1万/人,无锡威孚集团 计划编制 1-2天15分钟 新品开发周期 缩短30- 50% 生产准备周期 缩短50- 60% 96年压缩库存 1000万 97年降低生产成本 1300万 机构扁平化压缩人员 400人,福建炼油化工有限公司 可比综合商品率 89%91.14% 轻质油收率 71.53%77.13% 能耗(千克标油/吨原料) 119.4%90.01% 损失 1.39%1.34% 年增效 2632万元,(2)目标产品CAD/CAM软件 高华、大天、红地等 10%市场MRP，ERP 利玛、开思、经纬等二大三小 20%以上华中数控
19、(3)国际奖，使我国成为除美国以外唯一获得过CIMS的“大学领先奖”和“工业领先奖”二个奖的国家,2000年的主要成果,(1) 150-200家企业实施CIMS应用示范工程 企业本身取得的效益 对地方、行业的示范带动作用 促进系统集成产业的形成 (2) 促进3-4家企业集团成为国际同行的知名企业 (3) 15-20家企业应用国产软件实施应用示范对国产CIMS有关软件的产业化起推动作用,(4) 航空行业CIMS工程建立航空产品的四厂、四所五地的异地设计、制造系统：企业动态联盟管理技术、异地无纸设计技术、企业产品建模、过程建模与重组技术等使我国航空工业的制造技术水平及部件级设计水平上一台阶 (5)
20、 航天并行工程KKV、总体、电控及机械的并行工程显著提高产品设计的能力和水平，缩短设计和开发周期，降低成本,(6) 民用产品并行工程机车车辆、摩托车等产品的并行工程加快产品的设计，提高质量、降低成本，更快进入市场，提高竞争能力 (7) 开放式、智能化数控系统的工程化和产业化2000年达到 2 亿产值 (8) CAD及CAD/CAM集成系统占有市场份额的1015%高华、大天、红地等,(9) MRP和ERP二大（利玛、开思）三小（经纬、并捷、金航联）占有市场30-40% (10)数据库管理系统销售500套，与MRP或PDM捆绑销售30套，至少10家企业采用国产DB实施CIMS (11)PDM占有市
21、场的10%，年销售至少1000万（华中软件、清华 、南京同创）,(12)重大产品开发中虚拟制造技术的应用纺织行业的产品结构调整 (13)快速成型制造技术及模具制造建成世界最大的双激光快速成型设备，并在模具制造中取得重大效益 (14)供应链管理的支持软件和示范应用 (15)基于CIMSNET的敏捷化工程10-15个重大应用 3-5项技术攻关 (16)虚拟轴机床“自数控以来机床工业最重大的进展”,5. 有关CIMS的疑问和讨论,早期： “CIMS是指无人工厂，不适合中国国情” “CIMS是高技术，离我们还很遥远” “CIMS需要大量投资，企业承受能力不够” “当前企业的主要问题是管理，CIMS还谈
22、不上”（不要把管理和技术，特别是现代管理和信息技术的进步和支持割列开来）,系统观点指导下的宏观有机调控 应用强调实用，强调效益驱动 与企业的体制改革，建立企业现代管理制度紧密结合 强调开放的体系结构及计算机环境，强调标准化 强调通过信息集成取得效益，车间层适度自动化 总体规划下的分步实施，分阶段取得效益 强调集成、技术的集成、人的集成、官产学研的集成 提法相对稳定、内涵不断充实,在“八六三”十周年的大会发言“面向应用，立足创新，坚定走符合国情的CIMS研究、开发的道路”对“符合国情的CIMS研究、开发道路”提出了八条：,近几年： “过时了” “名词不好” “太先进了，不符合中国当前的需要” “
23、企业需要的是单元技术，而不是CIMS” 狭义理解CIMS是车间设备全部联网的GM模式，是“过时”了，但即使按各国最早的理解，这一哲理并未过时。“见仁见智”，德国全国几十个CIMS中心，还在扩大。美国“未来学家”认为：在2030年80%的美国企业实现CIM。 单元技术和CIMS各有各的作用，没有单元也就没有系统。以系统去设计、应用单元，单元可以发挥更好的作用。也更有利于单元技术本身的发展,“名词不好”是一定程度存在的生产许多总是的背后有一个共性问题，即 信息技术在改造传统制造业中到底可以起什么作用？信息技术是否可以带动传统制造业的发展？CIMS主题对我国企业的技术、管理进步的“牵引”“导向”作用
24、是否说过头了？ 联合国“OEDC”的“观察家”杂志98年8-9月号指出：“信息系统改变了生产方式”、“信息技术和以信息技术为基础的先进制造技术（AMT），已渗透到各个传统工业部门，改进了产品设计、加工、生产管理乃至产品销售”。,我们的观点：信息技术和现代管理技术（它也需要信息技术的支持）是改造传统产业，支持新兴产业提高企业竞争能力的有效手段。花钱少、风险小、收效显著，应该支持、提倡和逐步推广。 “产品是龙头、工艺是基础、信息是保证”。,6. CIMS的进一步发展,作为一种对我国企业竞争力有重要作用的综合性技术，在信息时代、知识经济即将到来的时候，越显得重要。,德国教育、科学、研究和技术部(BM
25、BF)的“生产技术”计划,“重点支持计算机集成制造(CIM)在新的地区的迅速发展和应用。为此需要一个完整的方法，不仅考虑技术的也考虑面向人的和组织方面的创新问题。采用CIM可以实现生产过程的整体优化、减少成本和通过时间，同步提高生产率、质量和柔性。.将CIM导入原东德地区大约400家企业” 。Foederfibel 1997 bmb+f ISSN 0949-6688,“CIM在PCB制造过程中得到应用，使关键信息得以共享，并可迅捷在整个制造过程中得到利用”。Marsh, Michael CIM: integration into the next century, Circuits Assem
26、bly v 8 n 9 Sep 1997. p 60, 62, 64-65,“CIM在造船工业中得到广泛应用是必然的。正确的集成是将所有的计算机系统集成起来，直接支持船舶的设计和制造。这包括CAD和管理系统如计划和物流控制”。Pedersen, Einar; Hatling, John Fredrik Computer integrated ship production, Journal of Ship Production v 13 n 3 Aug 1997. p 215-223,“CIM技术发展很快。许多以前不能承担CIM实施费用的企业，现在发现实施CIM已是企业在财政上可承受的。此外，
27、CIM正在变得更加用户友好。技术壁垒迅速地被打破，使CIM对更多的企业来讲变得更容易实现。” Attaran, Mohsen CIM: Getting set for implementation，Industrial Management and Data Systems v 97 n 1-2 1997. p 3-9,作者探讨了CIM是否对所有制造中的问题都是适用的。其结论是：对于绝大多数美国企业, CIM是一种有用的战略手段。Gupta, Mahesh Operations effectiveness for a successful implementation of CIM， Tech
28、novation v 16 n 10 Oct 1996. p 589-594,由于军费减少，美国国防部（DoD）正在寻找有效的方法改进关键的军事设施的可负担性（ affordability ）和可使用性（availability），CIM和柔性制造是低成本（ cost effective ）制造的合适的选择。CIM是通过有效的利用计算机和制造业中的自动化来改进生产（质量、效益和交货期）和减少单位生产成本。 Habayeb, A.R System engineering of computer integrated manufacturing,Naval Engineers Journal v
29、108 n 6 Nov 1996. p 59-71,“调查表明，流程工业也能从CIM 中得到好处”。Ashayeri, Jalal; Teelen, Annelies; Selen, Willem Computer-integrated manufacturing in the chemical industry，Production and Inventory Management Journal v 37 n 1 First Quarte 1996. p 52-57,CIM不是一个快速的过程，而是一个长期的战略，需要克服一些障碍。Attaran, Mohsen Gaining CIMs b
30、enefits， Computers in Industry v 29 n 3 Aug 1 1996. p 225-227,为了使实际产品生产适合于追求人的幸福和世界和平的需要，同时消除由于传统的大量生产、大量消费和大量丢弃方式导致有价值的自然资源的巨大浪费。CIM导引的企业自动化，以人为中心的柔性制造，使顾客满意的生产，环境优化的绿色制造，高增值生产，对社会适宜的制造等都是21世纪的制造业发展方向。Hitomi, Katsundo Manufacturing excellence for 21st century production， Technovation v 16 n 1 Jan 1
31、996. p 33-41,结果 美入围世界“TOP500” 日本 通用、福特取代三菱、三井，居一、二位 今天，带动美国经济300家芯片公司，3万家软件公司,美日竞争力变化的一个例证 80年代初，日本竞争力大于美国 80年代初起，美国强调信息技术和“企业重组”,中国制造业要自立于世界之林，路还很长。 对其支持的一体化信息工程（即现代集成制造系统CIMS-2），路也还很长。 即使对应用示范工程，其内容也不断深入。,信息集成 PDM、并行工程 虚拟制造、供应链 企业动态联盟 ,关于未来CIMS发展的几个重点,这些研究和应用重点，有的已在CIMS主题的项目中进行着，有的正在立项，它们将对我国在CIMS
32、的研究和与经济的紧密结合上产生明显的效益（经济效益和技术进步的价值）。 1)基于网络的设计和制造 2)协同工作技术 3)基于虚拟现实的虚拟制造 4)敏捷制造的使能技术,5)各种新的制造模式和管理模式（如大批量定制生产模式等） 6)多代理系统、分布人工智能技术 7)快速原型制造技术 8)PDM技术及应用集成平台和框架 9)企业建模和优化运行技术（动态企业建模、敏捷企业建模等） 10)可持续发展的产品设计、制造及回收技术 11)新型数控和工业机器人系统及其产业化 12)CAD/CAM、ERP的产业化,高技术的R&D要落实到产业化，这是863计划实施以来在思想上的一个重大共识。对我国科技和经济的紧密
33、结合具有重要的、深远的意义。 CIMS的产业化: 系统集成产业，为企业的信息化提供信息服务。（从咨询、设计到系统实现、培训） CIMS相关的软硬件产业如集成平台、框架、CAD/CAM、 MRP 、ERP、数控、快速原型制造设备,企业竞争力实质上是企业的创新能力的表现技术创新应包括管理创新（含市场开拓） 我国企业面临着市场竞争的巨大压力 1)世情：制造业竞争：早期 降低产品成本70年代 整体效率及质量80年代 T、Q、C、S90年代 创新产品（P）+T、Q、C、S + E,7. 我国制造业能否走跨越发展的路 1)世情,特点：知识技术产品的更新周期 更短产品批量 更小顾客对产品功能、性能、质量的要
34、求 更高能参与全球竞争的企业 更多一般水平的产品及制造能力 严重过剩人口老龄化 更严重环保意识、绿色制造呼声 更强国外专家估计今后15年制造业的发展将超过以往的75年跨国公司的垄断趋势：对民族产业的压力,7. 我国制造业能否走跨越发展的路1)世情 （续）,2）国情几个统计数字（世界经济黄皮书等） 我国机械工业主导产品达到90年代国际水平的占30%，达到80年代国际水平的占40%，达到6070年代国际水平的占30%。,7. 我国制造业能否走跨越发展的路 2）国情 （续）,大中型企业生产的2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年，是美国机械工业产品生命周期的3.5倍。 美国制造业的新产品贡献
35、率已达到国内生产总值的52%左右（1995年），而我国仅为5.9%（1997年），严重影响了企业的国际竞争能力。,7. 我国制造业能否走跨越发展的路 2）国情 （续）,美国、西欧诸国、日本机械工业企业的专业化水平为75-95%，而中国仅为15-30%。按市场份额计算的机械工业市场集中化指数CR10，美国为58.4%，日本为53.4%，而中国仅为7.5%。,7. 我国制造业能否走跨越发展的路 2）国情 （续）,我国技术来源主要依赖国外技术，根据对“七五“期间开发成功的53种典型产品技术来源的分析，3/4来自于国外。1994年对近几年开发成功的92种典型产品技术来源的分析表明，57%仍来源于国外。
36、企业技术创新能力低下，是把“引进”作为长期依靠的必然恶果。,7. 我国制造业能否走跨越发展的路 2）国情 （续）,我国制造企业总体上存在20年左右的差距。为了保证我国国民经济的持续发展，缩小或消除与工业发达国家的差距，必须采用跨越式发展的方式，采用高起点的示范带动和由点到面的模式，大力采用信息技术和现代管理技术。,7. 我国制造业能否走跨越发展的路 2）国情 （续）,不跨越似乎没有出路，但能否跨越？怎样跨越？ 能否跨越？ 后发展效应 改变世界的信息技术 发挥优势,7. 我国制造业能否走跨越发展的路 （续）,我国制造业的问题是系统问题，解决的办法是“综合治理”、“系统发展模式”。 我国制造业的瓶颈、多数企业是新产品设计开发能力弱和管理粗放,怎样跨越？,7. 我国制造业能否走跨越发展的路 （续）,和工艺装备落后相比,前二者对多数企业仍然是重要的。 不少企业传统的技术进步是传统技改 主要放在更新设备上， 但若无市场 技改 “早改早死，晚改晚死，不改等死”。,7. 我国制造业能否走跨越发展的路 （续）,对多数企业,以管理入手是普遍有效的,学邯钢 一旦管理问题初步解决，技术创新、技术进步便更突出了 结合国情，用高技术CAD/ERP/CIMS提高我国企业的技术创新能力和市场竞争能力：一条有效途径,7. 我国制造业能否走跨越发展的路 （续）,
