計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
一、制造技術(shù)的發(fā)展過程
人類的文明進(jìn)步與制造技術(shù)的發(fā)展是分不開的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界發(fā)達(dá)國(guó)家60%的社會(huì)財(cái)富和45%的國(guó)民收入，都是由制造業(yè)創(chuàng)造的。世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)，主要是制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。在各國(guó)企業(yè)生產(chǎn)力的構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占55%～65%。制造技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱。回顧制造技術(shù)的發(fā)展，從蒸汽機(jī)出現(xiàn)到今天，主要經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。
1．用機(jī)器代替手工，以作坊形成工廠
20世紀(jì)初，各種金屬切削加工工藝方法陸續(xù)形成，近代制造技術(shù)已成體系。但是機(jī)器(包括汽車)的生產(chǎn)方式是作坊式的單件生產(chǎn)。它產(chǎn)生于英國(guó)，在19世紀(jì)先后傳到法國(guó)、德國(guó)和美國(guó)。并在美國(guó)首先形成了小型的機(jī)械工廠，使這些國(guó)家的經(jīng)濟(jì)得到了發(fā)展，國(guó)力大大增強(qiáng)。
2．從單件生產(chǎn)方式發(fā)展成大量生產(chǎn)方式
推動(dòng)這種根本變革的是兩位美國(guó)人——泰勒和福特。泰勒首先提出了以勞動(dòng)分工和計(jì)件工資制為基礎(chǔ)的科學(xué)管理，成為制造工程科學(xué)的奠基人。福特首先推行所有零件都按照一定的公差要求來加工。1913年建立了具有劃時(shí)代意義的汽車裝配流水線，實(shí)現(xiàn)了以剛性自動(dòng)化為特征的大量生產(chǎn)方式，它對(duì)社會(huì)結(jié)構(gòu)、勞動(dòng)分工、教育制度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都產(chǎn)生了不可想象的作用，50年代發(fā)展到了頂峰。生產(chǎn)力發(fā)生了飛躍，社會(huì)物質(zhì)財(cái)富迅速增長(zhǎng)。面對(duì)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，大量生產(chǎn)方式，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的更新?lián)Q代，妨礙采用高新技術(shù)，產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。因此，必須尋求新的制造模式。
3．制造的柔性化、集成化和智能化
現(xiàn)代制造技術(shù)沿著4個(gè)方向發(fā)展、傳統(tǒng)制造技術(shù)的革新、拓展；精密工程；非傳統(tǒng)加工方法；制造系統(tǒng)的柔性化、集成化、智能化。本世紀(jì)末，機(jī)械產(chǎn)品將向大型化、高參數(shù)和高可靠性發(fā)展，技術(shù)密集度及附加值將有大幅度提高。產(chǎn)品更換新代加快，用戶的各種需求不斷增加。質(zhì)量、價(jià)格、交貨期這市場(chǎng)三要素的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，制造企業(yè)為了增強(qiáng)自身的應(yīng)變能力，必須建立柔性化、集成化和智能化的生產(chǎn)模式。
二、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)產(chǎn)生的背景
計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的產(chǎn)生與當(dāng)代科技的發(fā)展和市場(chǎng)的需求是分不開的。第三次科技革命出現(xiàn)的機(jī)器，不僅是人類手臂的科學(xué)延長(zhǎng)，而且是人類智慧的科學(xué)延伸。
1．當(dāng)代高新技術(shù)的特點(diǎn)
從技術(shù)方面看有三個(gè)突出的特點(diǎn)：
(1)人類的活動(dòng)領(lǐng)域大大擴(kuò)展。
(2)工業(yè)產(chǎn)品日益趨向復(fù)雜、精密、高可靠性、高安全性和高度自動(dòng)控制。
(3)工業(yè)生產(chǎn)日益向高速、高精度、高質(zhì)量加工方向發(fā)展，生產(chǎn)條件也越來越嚴(yán)格和嚴(yán)峻。
2．當(dāng)代市場(chǎng)的特點(diǎn)
(1)產(chǎn)品的生命周期越來越短、更新?lián)Q代越來越快。
(2)加劇了縮短從科學(xué)發(fā)展到技術(shù)應(yīng)用的周期競(jìng)爭(zhēng)。
(3)產(chǎn)品的型號(hào)和規(guī)格日益增多，即使汽車，也成了一種多品種、小批量生產(chǎn)的行業(yè)。
(4)市場(chǎng)五要素，品種、質(zhì)量、價(jià)格、交貨、售后服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)激烈。
3．問題的提出
總結(jié)1870年到1970年這一百年中，制造技術(shù)發(fā)展的歷史，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，加工過程的效率提高了20倍，而生產(chǎn)管理的效率提高了0.8012倍，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率僅提高了0.2倍。因此，整個(gè)工業(yè)，特別是離散型制造工業(yè)(約占全部工業(yè)的50%)，必須尋求一種技術(shù)與管理高度結(jié)合，又能快速反應(yīng)的新的生產(chǎn)方式，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性地繼續(xù)發(fā)展。
4．計(jì)算機(jī)集成制造思想的提出
1974年美國(guó)人約瑟夫·哈林頓博士根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)，首先提出了計(jì)算機(jī)集成制造的概念，即CIM概念。其基本觀點(diǎn)有兩個(gè)：
(1)企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理到售后服務(wù)的全部活動(dòng)是一個(gè)不可分割的整體。需緊密聯(lián)接、統(tǒng)一考慮。
(2)整個(gè)制造生產(chǎn)過程，實(shí)際上是一個(gè)數(shù)據(jù)的采集、傳遞和加工處理的過程。最終形成的產(chǎn)品，可以看作是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。
三、我國(guó)企業(yè)CIMS信息集成的主要障礙
從八十年代中期開始，我國(guó)的十幾家先進(jìn)企業(yè)如沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠、沈陽第一機(jī)床廠、北京第一機(jī)床廠、上海二紡機(jī)、杭州汽輪廠、洛陽礦山機(jī)械廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠、成都飛機(jī)制造公司等，率先進(jìn)行CIMS系統(tǒng)的建設(shè)。
這些企業(yè)在CIMS實(shí)踐過程中，遇到一個(gè)共同的難題，即企業(yè)環(huán)境現(xiàn)狀和管理現(xiàn)狀給CIMS信息集成所帶來的巨大難度。原因是CIMS的信息集成不僅要實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)內(nèi)部信息資源的集成化管理，而且要實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部信息與企業(yè)環(huán)境信息的集成化管理，所以CIMS建設(shè)中實(shí)現(xiàn)信息集成，不僅要求企業(yè)內(nèi)部具備較高的整體管理素質(zhì)(或者說實(shí)現(xiàn)高水平的管理集成)，而且要求企業(yè)具備相應(yīng)的外部環(huán)境，如穩(wěn)定的供應(yīng)商、相對(duì)穩(wěn)定的宏觀環(huán)境、良好的信用關(guān)系等。而目前我國(guó)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)環(huán)境正處于重大變革之中，所以為企業(yè)CIMS中信息集成的實(shí)現(xiàn)帶來了客觀上的困難。
站在具體的角度，可以把CIMS信息集成中遇到的主要障礙歸納為以下幾個(gè)方面：
1．不穩(wěn)定的企業(yè)組織戰(zhàn)略和組織結(jié)構(gòu)
我國(guó)的企業(yè)改革目前正在從擴(kuò)權(quán)讓利的政策調(diào)整階段向制度創(chuàng)新階段轉(zhuǎn)化，現(xiàn)代企業(yè)制度的建設(shè)不僅牽扯到企業(yè)所處的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境，而且深入到企業(yè)內(nèi)部組織管理體制的變革。這對(duì)于大多數(shù)企業(yè)來講是一個(gè)巨大的沖擊，要求企業(yè)必須將現(xiàn)有的組織戰(zhàn)略與組織結(jié)構(gòu)做出相應(yīng)的調(diào)整與變動(dòng)。而這種調(diào)整變動(dòng)的過程，往往需要3-5年的時(shí)間才能完成。如果組織戰(zhàn)略不定、組織結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，將使信息接口難以確定，或嚴(yán)重影響接口的適用性和工作效率，無法實(shí)現(xiàn)CIMS的總體規(guī)劃。CIMS的框架結(jié)構(gòu)將處于模糊狀態(tài)，導(dǎo)致信息接口不明，當(dāng)然信息集成也就難以達(dá)到。
2．不均衡的企業(yè)整體管理素質(zhì)和管理水平
企業(yè)的整體管理素質(zhì)和管理水平，可以具體體現(xiàn)為下述幾個(gè)方面：
完整、科學(xué)、現(xiàn)代的管理思想和理論；
規(guī)范化的業(yè)務(wù)流程；
明確的職能分工；
統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化的報(bào)表格式和信息載體；
清晰的業(yè)務(wù)接口；
現(xiàn)代的、綜合管理方法和手段等。
在我國(guó)的多數(shù)企業(yè)中，由于缺乏整體、系統(tǒng)的管理戰(zhàn)略，因而體現(xiàn)管理素質(zhì)和水平的上述諸項(xiàng)目在企業(yè)中的體現(xiàn)很不均衡，由此導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)管理的集成，對(duì)信息集成實(shí)現(xiàn)也是巨大障礙。即使在這種不均衡的管理水平上建設(shè)CIMS并取得了局部成功，但是整個(gè)CIM系統(tǒng)最終要么失敗要么低效益運(yùn)轉(zhuǎn)。
3．具有最大制約性的人的因素
正如國(guó)外的調(diào)查結(jié)果所表明的，人的因素在CIMS實(shí)施的困難中占到80%以上，我國(guó)企業(yè)的CIMS實(shí)踐同樣證明了這個(gè)結(jié)果。因?yàn)镃IMS的實(shí)施工程是一種高新技術(shù)的匯集工程，當(dāng)然也就是匯集技術(shù)人才的工程，人這一因素的客觀約束必然成為CIMS實(shí)施中的障礙。具體來講，人員因素對(duì)信息集成的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面：
(1)人的素質(zhì)，包括領(lǐng)導(dǎo)的素質(zhì)、技術(shù)人員素質(zhì)、普通員工的素質(zhì)。
CIMS建設(shè)的目的是增強(qiáng)企業(yè)的整體實(shí)力、提高企業(yè)管理水平、實(shí)現(xiàn)高效益。所以CIMS的實(shí)施對(duì)象是面向企業(yè)的全體員工的，這就決定了CIMS的實(shí)施要依靠全體員工的參與。但我國(guó)多數(shù)企業(yè)的員工對(duì)計(jì)算機(jī)和集成管理缺乏了解，對(duì)CIMS導(dǎo)致的企業(yè)內(nèi)部變革具有心理障礙。在CIMS實(shí)施中又大量需要他們提供信息接口和所傳遞的有關(guān)信息，如果缺乏較高的人員素質(zhì)為依托，往往使信息集成效果和水平受到重大影響。
CIMS的實(shí)施設(shè)計(jì)需要技術(shù)專家，在不少企業(yè)中，技術(shù)人員往往專業(yè)單一，如信息技術(shù)人員對(duì)具體管理業(yè)務(wù)缺乏廣泛的了解，這樣必然影響信息接口設(shè)計(jì)、功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、信息流程設(shè)計(jì)等方面的可行性和合理性，影響信息集成。
領(lǐng)導(dǎo)者的素質(zhì)對(duì)信息集成具有關(guān)鍵性的影響?！耙话咽衷瓌t”是中外企業(yè)CIMS實(shí)踐中共同總結(jié)出的成功關(guān)鍵之一。如果領(lǐng)導(dǎo)對(duì)CIMS缺乏了解，或是領(lǐng)導(dǎo)沒有給CIMS項(xiàng)目以強(qiáng)大的支持，就會(huì)使集成的實(shí)施面臨破產(chǎn)的危險(xiǎn)。
總體業(yè)講，人的素質(zhì)水平，即領(lǐng)導(dǎo)者素質(zhì)、員工素質(zhì)、技術(shù)人員素質(zhì)決定了CIMS建設(shè)的水平和信息集成的水平。
(2)人員的協(xié)作
CIMS的實(shí)施過程往往需要計(jì)算機(jī)專業(yè)與管理專業(yè)人員相互配合，其配合的效果如何也決定了信息集成的水平。在我國(guó)企業(yè)里，兩種人員之間長(zhǎng)期缺乏配合，技術(shù)專業(yè)人員往往從技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度分析問題，而管理人員由于考慮業(yè)務(wù)需要而提出技術(shù)上不合理的要求。而CIMS實(shí)施又必須以他們的協(xié)作為基礎(chǔ)，因此計(jì)算機(jī)專業(yè)人員與管理專業(yè)人員配合工作中產(chǎn)生的矛盾，也將嚴(yán)重影響信息集成效果。
(3)復(fù)合型人才的培養(yǎng)
CIMS的實(shí)施要求必須具備一定數(shù)量的既懂管理、又懂計(jì)算機(jī)的復(fù)合知識(shí)結(jié)構(gòu)的人才，復(fù)合人才有助于通過較小的知識(shí)壁壘而易于實(shí)現(xiàn)集成。但這類人才在我國(guó)企業(yè)中是十分匱乏的，從而復(fù)合型人才的培養(yǎng)是提高CIMS信息集成效果的必要性工作。
4．資金與技術(shù)的約束
CIMS的建設(shè)工程具有資金密集和技術(shù)密集的特點(diǎn)。CIMS的巨額投資對(duì)一般企業(yè)來講是難以承受的，因此我國(guó)的企業(yè)很難依靠自身的實(shí)力全面實(shí)施CIMS；同時(shí)，CIMS所需具備的技術(shù)基礎(chǔ)也使一般企業(yè)望塵莫及，而CIMS構(gòu)成子系統(tǒng)功能放大產(chǎn)生的顯著效益，又離不開高技術(shù)這一依托。技術(shù)和資金又往往聯(lián)系在一起，資金不足會(huì)使技術(shù)的投入受到約束，一旦技術(shù)出現(xiàn)問題，CIMS的建設(shè)質(zhì)量必然受到影響，信息集成的效果也將受損。
對(duì)我國(guó)大多數(shù)企業(yè)來說，資金和技術(shù)問題確實(shí)是CIMS建設(shè)中的一大約束。從而影響到CIMS建設(shè)技術(shù)和信息集成技術(shù)的先進(jìn)性。
本文標(biāo)簽：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
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