（工商管理专业论文）东滩选煤厂CIMS工程实施研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进干 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他1 或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人；f 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：塑塑左殖日期：迎z 垒垒旦幽 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子r 允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部多 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论3 汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：塑笪鱼导师签名：日期： o 口，耘4 a 妒同 山东大学硕士学位论文 摘要 我国是主要的产煤国，产量居世界首位，我国又是世界上不多的以煤 炭为第一能源的国家。在我国能源生产与消费比例中，煤炭均占7 0 以上。 但煤炭的开采与加工状况一直是制约我国国民经济发展的一个主要瓶颈。 c i m s 的提出已经有二十多年的时间，c i m s 在我国的发展也已经将近二 十年的时间，c i m s 作为组织现代化生产的一种管理模式，最早在机械行业 得到广泛的应用，而后扩展到其它行业，并取得良好的效果。但是在煤炭 行业却没有得到很好的应用。 选煤厂是煤炭企业的组成部分，是以洗选过程为核心的多种工艺与技 术的组合。生产集中，机械化、自动化程度高。充分利用先进的c i u s 技术， 在选煤厂实施c i m s 工程，提高原煤入洗比例，已经成为中国煤炭企业提高 经济效益和社会效益，保持煤炭工业可持续发展的必然选择。 东滩选煤厂是兖矿集团最大的选煤厂，经过十几年的发展，建设了多 套自动化系统，形成了相应的管理模式。但自动化系统问缺少或者没有联 系，形成各自独立的信息化孤岛，造成设备资源的浪费。企业的生产管理 与生产的控制是分别运作的，技术优势得不到充分发挥，很难实现企业的 全局优化。 本文针对c i m s 在选煤厂的应用进行了深入的分析和研究，提出了东滩 选煤厂c i m s 工程实施方案。本文共分六部分，第一部分闸述了在煤炭企业 引入c i m s 技术的重要意义，并对东滩选煤厂的情况作了简单介绍；第二部 分对c i m s 的基本思想、c i m s 的六大组成部分、c i m s 的体系结构作了详细 的介绍；第三部分详细介绍了c i l 4 s 工程开发的特点和各阶段的任务；第四 部分介绍了东滩选煤厂实旋c i m s 前四个主要自动化系统的基本情况及存 在的问题；第五部分详细介绍了东滩选煤厂实篪c i m s 工程的总体思路、方 案和实施措施；第六部分简要介绍了东滩选煤厂实施c i m s 工程后初步取得 的经济效益和社会效益。 5 山东大学硕士学位论文 本文的创新与贡献主要在于对c i m s 工程在煤炭行业的实施与应用提 出了可行的方案，对其他选煤厂及煤炭企业实施c i m s 工程提供了一定的借 鉴价值。 关键词：c i m s 选煤厂集中控制管理信息 6 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t o u rc o u n t r yi st h em a i nc o u n t r yt op r o d u c ec o a l ，t h eo u t p u to c c u p i e st h e w o r l df i r s tp l a c e ，o u rc o u n t r yi nt h ew o r l di sn o tm a n ya l s ot a k et h ec o a la st h e f i r s te n e r g yc o u n t r y i no u rc o u n t r ye n e r g yp r o d u c t i o na n dt h ee x p e n s ep r o p o r t i o n ， t h ec o a la c c o u n t sf o ra b o v e7 0 b u tc o a lm i n i n ga n dt h ep r o c e s s i n gc o n d i t i o n a l w a y si sam a i nb o r l e n e c kr e s t r i c t so u rc o u n t r yn a t i o n a le c o n o m yd e v e l o p m e n t c i m sp r o p o s e dh a da l r e a d ym o r et h a n2 0y e a r s ，c i m sd e v e l o p m e n ti n o u rc o u n t r yh a sn e a r l y2 0y e a r s ，c i m si so n em a n a g e m e n tp a t t e r nt ot a k et h e o r g a n i z a t i o n m o d e r n i z a t i o n p r o d u c t i o n ，m o s t a s e a r l y a so b t a i n e dt h e w i d e s p r e a da p p l i c a t i o ni nt h em e c h a n i c a lp r o f e s s i o n ，a f t e re x p a n d e dt o o t h e r p r o f e s s i o n s ，a n do b t a i n e dt h eg o o de f f e c t i th a s n o ta c t u a l l yo b t a i n e dt h ev e r y g o o da p p l i c a t i o ni nt h ec o a lp r o f e s s i o n t h ec o a lp r e p a r a t i o n p l a n ti st h ec o a le n t e r p r i s e sc o n s t i t u e n t ，i tt a k e w a s ho u tt h ep r o c e s sa st h ec o r em a n yk i n d so fc r a f t sa n dt h et e c h n i c a l c o m b i n a t i o n ，t h ep r o d u c t i o nc e n t r a l i s m ，t h em e c h a n i z a t i o na n d t h ea u t o m a t i o n i sh i g h ，t h ef u l lu s ea d v a n c e dc i m st e c h n o l o g y ，i m p l e m e n t st h ec i m sp r o j e c t i nt h ec o a lp r e p a r a t i o np l a n t ，e n h a n c e st h er a wc o a lt oe n t e rw a s h e sp r o p o r t i o n ， h a sa l r e a d yb e c a m et h ec h i n e s ec o a le n t e r p r i s ei n e v i t a b l yc h o i c et oe n h a n c e t h ee c o n o m i ce f f i c i e n c ya n dt h es o c i a le f f i c i e n c y ，t om a i n t e n a n c ec o a l i n d u s t r ys u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t d o n gt a nc o a lp r e p a r a t i o np l a n ti st h eb i g g e s tc o a lp r e p a r a t i o np l a n ti n y a n z h o uc o a lg r o u p ，p a s s e st h r o u g hs e v e r a ly e a r s d e v e l o p m e n t ，h a s c o n s t r u c t e ds e v e r a ls e t sa u t o m a t e ds y s t e m ，a n df o r m e dt h em a t u r e m a n a g e m e n tp a t t e r n b u tb e t w e e nt h ea u t o m a t e ds y s t e ml a c k so rd o e sn o th a v e t h er e l a t i o n ，f o r m se a c ho n ei n d e p e n d e n ti n f o r m a t i o ni s o l a t e di s l a n d ，t h e e q u i p m e n tr e s o u r c e sw a sw a s t e d e n t e r p r i s e sp r o d u c t i o nm a n a g e m e n ta n d 7 山东大学硕士学位论文 p r o d u c t i o nc o n t r o l i ss e p a r a t e l yo p e r a t i o n ，t h et e c h n i c a ls u p e r i o r i t yc a n n o t o b t a i nt h ef u l ld i s p l a y ，a n dv e r yd i f f i c u l tt or e a l i z ee n t e r p r i s e sg l o b a lo p t i m i z a t i o n t h i sa r t i c l eh a sc a r r i e do nt h et h o r o u g ha n a l y s i sa n dt h er e s e a r c hi nv i e w o fc i m si nt h ec o a lp r e p a r a t i o np l a n ta p p l i c a t i o n ，p r o p o s e dd o n gt a nc o a l p r e p a r a t i o np l a n tc i m sp r o j e c ti m p l e m e n t a t i o np l a n t h i sa r t i c l ea l t o g e t h e ri s d i v i d e ds i xp a r t s ，t h ef i r s tp a r th a si n t r o d u c e dt h ev i t a ls i g n i f i c a n c eo fc i m s t e c h n o l o g yi nt h ec o a le n t e r p r i s e ，a n dh a sm a d et h es i m p l ei n t r o d u c t i o n t o d o n gt a nc o a lp r e p a r a t i o np l a n ts i t u a t i o n ；t h es e c o n dp a r ti nd e t a i li n t r o d u c e t h ec i m sb a s i ct h o u g h t ，t h ec i m ss i xb i gc o n s t i t u e n t ，t h ec 1 m ss y s t e m s t r u c t u r e ；t h et h i r dp a r ti nd e t a i li n t r o d u c e dt h ec i m sp r o j e c td e v e l o p m e n t c h a r a c t e r i s t i ca n dv a r i o u ss t a g e sd u t y ；t h ef o u r t hp a r ti n t r o d u c et h eb a s i c s i t u a t i o na n dt h ee x i s t e n c eq u e s t i o no ft h ef o u rm a i na u t o m a t e ds y s t e mb e f o r e d o n gt a nc o a lp r e p a r a t i o np l a n ti m p l e m e n t i n gt h ec i m s ；t h ef i f t hp a r t i n d e t a i li n t r o d u c e dt h eo v e r a l lm e n t a l i t yo fd o n gt a nc o a lp r e p a r a t i o np l a n t i m p l e m e n t i n gt h ec i m sp r o j e c t ，t h ep l a na n dt h ei m p l e m e n t a t i o nm e a s u r e ； t h es i x t hp a r tb r i e f l yi n t r o d u c e dt h ee c o n o m i ce f f i c i e n c ya n dt h es o c i a l e f f i c i e n c yw h i c ht h ec i m sp r o j e c ti n i t i a l l yo b t a i n sa f t e rt h ed o n gt a n c o a l p r e p a r a t i o np l a n ti m p l e m e n t a t i o n t h i sa r t i c l ei n n o v a t i o na n dt h ec o n t r i b u t i o nm a i n l yl a yi nt h ec i m sp r o j e c t p r o p o s e di m p l e m e n t a t i o na n dt h ef e a s i b l ea p p l i c a t i o np l a n i nt h ec o a l p r o f e s s i o n ；p r o v i d et h ec e r t a i nm o d e lv a l u et o o t h e rc o a lp r e p a r a t i o np l a n t s a n dt h ec o a le n t er p r is et o i m p l e m e n tt h e c i m sp r o j e c t k e yw o r d ：c 1 m s ，c o a lp r e p a r a t i o np l a n t ，c o m m o nc o n t r o l ，m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n 8 山东大学硕士学位论文 1 1 背景介绍 1 引言 作为人类智慧活动的结晶和当代高科技的一个重要领域一自动化，已 经渗透到人类活动的方方面面，与我们的生活息息相关，它的发展不仅推 动着人类生产、生活方式的变革和进步，而且也直接影响到人们的思维方 式。因此它对科技和生产的进步发挥着越来越重要的作用。作为一项技术， 现代自动化发展的一个显著趋势就是综合化，即综合自动化，它具有一体 化或集成化、整体优化和智能化的特点。上世纪8 0 年代起兴起的，首先在 机械制造业实施的计算机集成制造( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r e s y s t e m ：c i m s ) 技术，就是一项代表性的成果，c i m s 的出现，给企业带 来了一种新的生产模式，增强了企业参与市场竞争的能力，因此c i m s 不仅 在机械制造业得到发展，而且迅速扩展到其它行业。 我国是主要产煤国，煤炭产量居世界首位，同时在我国的能源生产与 消费的比例中，煤炭均占7 0 以上同时，煤炭的开采与加工状况一直是 制约我国国民经济发展的一个主要瓶颈。所以，在煤炭行业实施c i m s 应用 工程，不仅可以提高企业本身的整体效益和竞争能力，而且对于保证我国 国民经济的长期、稳定、高速发展也有重大意义，是国民经济持续发展的 重要保证。 煤炭行业总体劳动生产率低，加之煤矿基本建设周期长，投资大，历 史欠账多，尽管近年随着煤炭企业效益的不断提井。煤矿的现代化改造已 经取得很大成绩，煤矿的形象有所改善，但至今仍未完全摆脱“脏、累、 危险”的不良行业形象。所有这些，都与建设现代化企业的要求不相适应。 我国煤炭资源分布很不均衡，在需要大量煤炭的工业发达的沿海地区， 其南部缺少煤炭资源，东部和北部由于长期开采，资源已逐渐枯竭，从而 形成全国范围内的北煤南运和西煤东调，煤炭的长距离运输，是铁路的沉 重负担，特别是未经洗选的原煤，其含矸量约为1 1 ，即每运输1 亿吨原 9 山东大学硕士学位论文 煤就伴随有1 1 0 0 万吨矸石的运输，更会造成铁路运能的浪费和煤炭成本的 增加。此外，敞开式车厢长途运输方式，沿途煤粉散落又可造成环境污染， 原煤经洗选后可减少矸石运输量及煤粉对沿线的污染，同时降低灰分提高 煤炭质量和煤炭企业的经济效益。目前我国原煤年入洗量占总产量不到 3 0 ，美国、德国、英国、澳大利亚、加拿大等主要的产煤国国的原煤入洗 率都比较高，分别为5 5 ，9 5 ，7 5 ，7 5 ，6 0 ，发展选煤业在我国有很 大的潜力。 在选煤厂实施c i m s 工程，充分利用先进的选煤技术，提高原煤入洗比 例，已经成为中国煤炭工业进行产业结构调整和优化升级、提高煤炭企业 经济效益和社会效益、保持煤炭工业可持续发展的必然选择。 选煤厂作为煤炭企业的重要组成部分，它是以洗选过程( 如跳汰、重 介、浮选) 为核心的多种工艺与技术的组合，其特点是一环扣一环的机械 化、自动化的短流程生产过程，生产维修、储运并重，交互进行。生产集 中、连续；设备多，设备故障对生产影响大；巡检与维修工作量大，工艺 和质量指标多，实时性要求高，影响生产流程的参数和外部因素多；产品 的品种与配比具有多样性和生产灵活性；产品的数量，质量与效益受到多 种因素的制约。 1 2 东滩选煤厂简介 东滩选煤厂是与兖矿集团东滩矿井配套设计年入洗能力4 0 0 万吨的特 大型现代化选煤厂，1 9 9 3 年1 2 月建成投产，该厂位于山东兖州矿区中部， 邹城市境内，南依微山湖，北靠泰山，西l 临京杭大运河、京九铁路，东傍 京沪，兖石铁路、京沪、京福高速公路和1 0 4 国道，交通条件便利，地理 位置得天独厚。 东滩选煤厂生产工艺为：原煤预先筛分，重介斜轮排矸5 0 o m m 混合 跳汰粗选，跳汰粗精煤经重介旋流器精选，煤泥由筛网沉降离心机和压滤 机回收，洗水一级闭路循环，大于5 0 m m 原煤由重介斜轮分选，生产优质 动力煤和精大块。选煤厂工艺流程灵活，可根据市场需求安捧生产 1 0 山东大学硕士学位论文 东滩选煤厂工艺系统装备了引进国外技术制造的和中国自行研制的 大型设备。储装运系统设有两个总容量1 3 万吨的原煤仓和1 2 万吨的落地 储煤场，选后产品分别装入八个总容量2 万吨的产品仓，装车能力为2 5 0 0 吨小时 ( 1 ) 主要设备 具有国际先进水平的3 5 m 2 筛下空气室跳汰机；2 7 m 2 直线振动精煤脱水 分级筛；t c l 一1 4 1 8 沉降离心机；t z - 1 4 离心脱水机；l z x - 2 6 斜轮分选机， s s 一3 0 6 0 块精煤脱介筛；d z s 2 4 6 0 等厚筛；美国艺利公司的s e 7 8 3 0 大功率 除铁器。该厂技术装备，洗选工艺代表了我国现代化选煤厂先进水平。经 过多次技术改造，目前已年达到年入洗6 5 0 万吨的生产能力。 ( 2 ) 产品品种 东滩井田地质储量为8 亿吨，可采储量4 4 亿吨，煤质属中变质气煤， 代灰，低硫、低磷，高发执业量，是优质动力用煤和炼焦配煤。 主要产品质量规格如下： 指标 灰分全水分全硫分挥发分粒度高位发热量 糯 ( a d )( m t )( s t )( v d )( m m ) ( m j k g ) 二号精煤 8 - 98 o o 63 5 - 3 7 5 02 9 三号精煤9 1 0 8 0 o 63 4 - 3 6 5 02 8 - 2 9 一号动力煤 1 0 1 28 0 o 63 4 - 3 6 5 02 6 2 8 二号动力煤1 2 - 1 58 o o 63 4 - 3 6 5 02 5 - 2 7 三号动力煤 1 5 一1 88 0 o 63 3 - 3 5 5 02 5 - 2 7 洗中块 1 2 8 o o 63 5 - 3 7 5 02 9 东滩选煤厂自1 9 9 3 年投产以来，1 9 9 6 年实现洗水一级闭路循环，1 9 9 7 年建成了部级质量标准化选煤厂，2 0 0 0 年获得全国优质高效选煤厂称号。 1 3 论文的主要内容 c i m s 的提出已经有二十多年的时间，c i m s 在我国的发展也已经将近二 十年，作为一种先进的生产方式和经营管理模式在煤炭行业却没有得到很 1 1 山东大学硕士学位论文 好的应用。选煤厂作为煤炭企业相对独立的一个部门，生产集中，自动化 程度较高，比较适于引入c i m s 技术。 本文共分六部分，第一部分闸述了在煤炭企业引入c i m s 技术的重要意 义，并对东滩选煤厂的情况作了简单介绍；第二部分对c i m s 的基本思想、 c i m s 的六大组成部分、c i m s 的体系结构作了详细的介绍；第三部分详细介 绍了c i m st 程开发的特点和各阶段的任务；第四部分介绍东滩选煤厂在实 施c i m s 前四个主要自动化系统的基本情况及存在的问题；第五部分详细介 绍了东滩选煤厂实施c i m s 工程的总体思路及三大工程的具体实旋措施：第 六部分简要介绍了东滩选煤厂实旅c i m s 工程后初步取得的经济效益和社 会效益。 山东大学硕士学位论文 2 1c i m s 的基本思想 2c i m s 理论综述 c i m s 这一概念最早由美国的约瑟夫哈林顿博士于1 9 7 3 年提出。哈 林顿认为，企业的生产组织和管理应该强调两个观点，即：企业的各种生 产经营活动是不可分割的，需要统一考虑；整个生产制造过程实质上是信 息的采集、传递和加工处理的过程。 c i m s 作为一种先进的思想与先进的技术相结合而产生和发展起来的， 在其实现的过程中，思想不断完善和进步，而新技术也不断地涌现。不同 类型的企业，其特征不完全一样，需求也不尽一致，实现c i m s 的方法和形 式也有差别，因而至今没有一个公认的、统一的定义。它的一个比较通俗 的说法是：“c i m s 综合应用信息、自动化、管理等技术，将人、技术、经 营管理以及信息流和物流有机结合，使企业实现科学管理，以优质、低耗、 高效生产，快速响应市场变化，提高企业的竞争力。” 对从事c i m s 的人员来说，将c i m ( c o m p u t e ri n t e g r a t e d m a n u f a c t u r i n g ：c i m ) 看做是组织现代化生产的一种哲理或指导思想，而 c i m s 则是这种哲理的实现。这种认识有助于人们加深对c i m s 的理解，也 有利于c i m s 在实际应用中的实现。所谓哲理或思想，应该说它是属于哲学 范畴的概念，是人们对客观世界规律性认识的科学总结，因此，就成为人 们认识客观世界和变革客观世界的思想方法。c i w 正是人们对组织现代化 生产规律性的科学概括和总结。为了加深对这一问题的理解，不妨再看一 看首先提出c i w 概念的约瑟夫哈林顿博士在1 9 7 4 年所定的专著计算 机集成制造( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ) 中所提出的两个基本 观点： 企业生产的各个环节，即从市场分析、产品设计、加工制造、 经营管理至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。 1 3 山东大学硕士学位论文 整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过 程。最终形成的产品可以看做是数据的物质表现。 显然，哈林顿是从认识论的高度上，对企业的一切生产活动做了深 刻的、科学的分析，揭示了企业全部生产活动的内在规律。对这一问题宋 健曾做过一个很好的论述。他提出“十九世纪人类主要解决能源和电机驱 动问题，十九世纪下半叶，电的发明使这一问题得到了圆满的解决。动力 问题解决后人们开始追求机械化。二十世纪初，先是把人变为机器，那时， 只有把人变为机器，才能大幅度提高经济效益。后来人们又想把机器变为 人，从3 0 年代起，开始搞个别工序自动化，到4 0 和5 0 年代，实现综合自 动化后，每道工序都需要一个单独的设备才能实现，造价高、设备笨重， 只适用于大批量重复生产，随着微电子技术、计算机技术的出现和通信技 术的发展，综合自动化水平达到了一个较高的层次，因此，人类在追求自 动化这一问题上取得了辉煌的成就。”显然，从社会发展历史的观点来看， c i g s 是作为一种新型的生产方式出现的，它顺应了现代化生产以及人类生 产的需求，是社会进步与技术发展的具体体现。 从企业的角度如何看待社会变革对生产方式的进步所产生的催化作 用，具体地说就是c i m s 出现的历史背景如何，为此首先要考查一下当代社 会变革都表现在哪些方面，这些变革可归纳如下：消费者的需求多样化、 企业间的竞争激烈化、经济的全球化、社会的高度信息化、社会的高学历 化、地球环保问题的尖锐化。 面对社会的这些变革，企业必须采取相应的对策才能求得生存与发展， 这些对策可归纳为以下几个方面；缩短产品开发周期、多品种柔性生产、 提高生产率，提高产品质量、提高服务质量、改变劳动作业的形象( 从脏、 累、危险的环境中解脱出来) 、执行国家环保政策。显然，这些对策就是 企业为顺应社会变革进行自身改造的目标，可以将它们概括为t 、q 、c 、s 或p 、q 、c 、d 。其中t ( t i m e ) 表示缩短交货时间；q ( q u a l i t y ) 表示提 高产品质量；c ( c o s t ) 表示降低生产成本；s ( s e r v i c e ) 表示傲好售前、售后 服务而p ( p r o d u c t i v i t y ) 为提高生产率，d ( d e l i v e r y ) 的意义与t 相同。 现代微电子技术、计算机技术和自动化技术的发展为这些目标的实现提供 了技术条件，这就是c i m s 出现与发展的历史背景 1 4 山东大学硕士学位论文 在对c i m s 有了基本认识之后，对一个具体企业而言，在考虑是否要实 施c i m s 和要什么样的c i h s 问题上，除了在技术上需要迸行认真论证外， 还有两个问题需要解决，一个问题是不少企业在技改工作和推进企业现代 化管理过程中已经建立起不少用于各种目的计算机系统和自动化系统，再 搞c i m s 是否还有必要，这些已经实现的系统与c i m s 有什么样的不同。另 一个问题是我们不少企业设备、工艺条件并不先进，人员素质并不高，管 理状况也不尽人意，经营上还受到很多外来因素的制约，是否会赞成发达 的头脑和落后的躯干这种不相协调的矛盾状态，从而限制c i m s 优势的发 展。下面结合煤炭工业中的选煤厂讨论这两个问题。 对于第一个问题，自上世纪未以来，我国的各个选煤厂根据自身的需 要开发出了不少满足不同目的和具有不同组成的计算机系统，如各种功能 的计算机管理系统、不同对象的计算机监控、监测系统以及各种自动化系 统。但是这些系统基本都是为单一目标设计和分别开发的，它们之间往往 缺少或者没有联系从而形成各自独立的自动化孤岛。这不仅使各自系统的 一 计算机装置的功能得不到充分利用而造成设备资源的浪费，而且各个计算 机系统没有统一的数据格式、统一规范和统一的协议，使得信息难以沟通， 信息得不到充分利用而造成信息资源的浪费。在这种情况下，企业的经营 与生产的控制是分别运作的，生产中的物流和信息流不能很好的结合，必 然使得技术的优势得不到充分发挥，人的主观能动作用受到限制，很难实 现企业的全局优化和在全局优化指导下的局部优化。c i m s 的目标是将正确 的信息以正确的形式传递给正确的人，辅助人做出正确的决策，它将上自 企业领导的决策下至基层设备、工艺的控制当做一个整体使之有机地结合 起来，充分利用了信息资源的效能，实现以经营过程为对象、人为主导、 技术为手段的三者集成，将企业的经营管理与生产集成起来，从而达到企 业的整体优化。 对于第二个问题，二十年c i m s 在我国发展的历程已经证明了落后的工 艺装备完全可以采用先进的管理和设计方法、手段，使企业在激烈的竞争 中求得生存与发展只要在c i m s 的发展过程中采取适合我国国情和厂情的 正确的技术路线，突出强调效益驱动原则，强调信息集成这个核心，而不 1 5 山东大学硕士学位论文 是片面的追求自动化，c i m s 可以极大地提高企业的经营管理水平和效能， 同时在充分发挥信息效能的条件下，老设备的潜力可以得到进一步的发挥。 2 2c i m s 的组成 c i m s 并没有一个统一的模式，它是由具体企业的实际需求来确定。目 前所建立的模式是以制造业作为先导产业发展起来的，而c i m s 的应用已经 从制造业扩展到非制造业。从生产类型上看，制造业是属于离散型生产的， 而非制造业虽然也有离散型生产的，但更多的是连续生产或者二者兼有的 混合型生产。它们与制造业相比有其自身的特征。但是不论是哪种类型的 生产企业其生产经营的总目标是一致的。所有企业组成c i m s 的基本要素是 相同的，即人机构、经营和技术这三个要素( 见图2 1 ) ，解决四类集成问 题： 使用技术以支持经营； 使用技术以支持人员工作； 设置机构人员协调工作以支持经营活动； 统一管理并实现经营、人员、技术的集成优化运行。 c i m s 的组成是为实现其功能需求服务的，一般它是由6 个分系统组织 1 6 图2ic i 髂三要素 山东大学硕士学位论文 市场信息 铺售服务信息 圈2 2c i m s 组成框图 起来的，即管理信息系统、产品设计与制造工程设计自动化系统、制造自 动化系统、质量保证系统、计算机网络系统和数据库系统( 见图2 2 ) 。其 中，前4 个是功能分系统，由它们来执行c i m s 的功能，后2 个是计算机支 持分系统，它们为c i 髑提供必要的支撑环境( 见图2 3 所示) 下面逐一 详细介绍各个分系统。 稠2 3 功能分系统和支捧分系统之间的逻辑关系 1 7 售后服务信息 山东大学硕士学位论文 2 2 1 管理信息系统 管理信息系统( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ：m i s ) 的发展已经 有五十多年的历史，早期的m i s 叫做管理报告系统，其主要功能是从企业 各部分获取与决策有关的原始数据，为管理人员的决策提供原始资料，以 后进一步演化成多种专业分析系统，如决策支持系统和办公自动化系统等。 众所周知，计算机技术的发展促进了管理方法的现代化。因此可以说，管 理信息系统是以计算机为基础的信息处理系统，并称管理信息系统在制造 业的应用为计算机辅助管理。在市场竞争日益激烈、产品制造与市场需求 关系日益复杂化的情况下，用计算机辅助管理技术改造传统的企业管理体 系就成为紧迫的任务。管理信息系统的根本目的和作用，就在于对企业生 产经营诸要素( 经营管理、生产管理、财务管理、人力资源管理、质量管 理等等) 进行优化组合和合理配置，使生产和经营活动过程中的人流、物 流、资金流和信息流处于最佳状态，达到以最少投入获得最多产出。 6 0 年代在美国出现了一种新的库存计划与控制方法，称为计算机辅助 编制物料需求计划( m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ：m r p ) ，它使用 产品结构表，或称物料单( b j1 1o fm a t e r i a l ：b o m ) 、库存数据和上一 级下达的产品计划，计算零件的总需求量和净需求量，以便能正确控制下 达给制造车间的加工单和下达给供应部门的采购单因此，可以说m r p 是 将库存管理与生产计划进度结合为一体的计算机辅助生产与管理系统。后 来，又发展到制造资源计划( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n g ：m r p ) 它是以m r p 为核心，从制造资源出发，并且考虑到企业进行经营决 策的战略层、中短期生产计划编制的战术层以及车间作业计划与生产活动 控制的操作层。因此，其功能更加完善，覆盖了市场销售、物料供应、各 级生产计划与控制、财务管理、成本、库存和技术管理等部分的活动，成 为以经营生产计划、主生产计划、物料需要计划、能力需要计划、车间作 业计划、车间调度与控制为主体的、形成闭环的一体生产经营与管理信息 系统 1 8 山东大学硕士学位论文 经营与管理信息系统( b u s i n e s sa n dm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ：b m i s ) 是一个一体化系统，它将企业中各个子系统有机地结合起 来，它的所有数据都来源于企业的中央数据库，各子系统在统一的数据环 境下工作，经营与管理信息系统是由许多不同功能且相互关系的子系统组 成。为了便于对这些子系统的协调与管理，可以按照子系统间的关联程度 以及子系统的信息与功能目标，将它们划分为几个职能子系统集合，即生 产体系、经营体系、生产经营保证体系、技术体系、人事劳资体系、综合 决策体系，由综合决策体系协调其它五个体系在各自目标优化中为争取资 源而引起的冲突，管理层横向协调，每个职能子系统又分为执行层、管理 层和预测决策层三级管理，各层次间的互相联系表现在：高层管理指导低 层管理，低层管理为高层管理提供信息依据。管理层的横向协调主要是在 子系统管理问的协调，并由m r p i i 来进行。 e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) ，即企业资源计划系统，是 m r p i i 的进一步发展，它是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想， 为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。e r p 系统集中信息技 术与先进的管理思想于一身，成为现代企业的运行模式，反映时代对企业 合理调配资源，最大化地创造社会财富的要求，成为企业在信息时代生存、 发展的基石。进一步地，我们可以从管理思想、软件产品、管理系统三个 层次给出它的定义： 图2 4c l m m i s 的基本子集 1 9 山东大学硕士学位论文 是由美国著名的计算机技术咨询和评估集团g a r t e rg r o u pi n c 提出 的一整套企业管理系统体系标准，其实质是在m r pi i 基础上进一步发展而 成的面向供应链( s u p p l yc h a i n ) 的管理思想： 是综合应用了客户机服务器体系、关系数据库结构、面向对象技 术、图形用户界面、第四代语言( 4 g l ) 、网络通讯等信息产业成果，以 e r p 管理思想为灵魂的软件产品；是整合了企业管理理念、业务流程、基 础数据、人力物力、计算机硬件和软件于一体的企业资源管理系统。图2 4 给出了c i i 4 m i s 的基本子集，图中将销售管理作为系统的初始点，它的输 入是生产定货量，输出是经分类整理的定货，该定货可以经过经营规划输 出到主生产计划，也可以直接送到主生产计划。主生产计划( m a s t e r p r o d u c t i o np l a n n i n g ) 是根据定单的要求，季度或月度的生产计划，而后 者就是物料需求计划( m r p ) 的输入。m r p 是c i m m i s 的核心，它将主生 产计划生产数据经分解后对零部件进行分类，进行不同方法的排序，在经 过与库存比较之后，分别输出到生产作业调模块和采购模块。典型的物料 需求计划( m r p ) 就包含如下数据：物料代码、提前期、标准成本、a b c 分 类码、按时间段的总需求量、库存量和计划量。m r p 是m r p i i 微观计划的开 始和h r p i i 的核心，它是主生产计划的展开，也是实现主生产计划的保证 和支持。生产作业计划接收l i r p 模块输出后进行生产排序。显然。在生产 作业计划以前的计划层次都属于制定计划阶段，而生产作业计划则是执行 计划阶段因此，它只执行计划，而不再生成计划，只控制工序的优先顺 序，而不变动加工单的优先顺序，只能妥善利用已有的车间资源，而不能 再取得新资源。采购作业在淞p l l 逻辑图中和车间作业管理并行，同属于 计划执行层，是物料管理的一项主要内容。运行m r p 的结果，一方面生成 计划的加工单，另一方面生产建议的采购单。库存管理是m r p 制定作业生 产调度计划和采购计划的依据库存是对生产的支持，又是生产结果，通 常将库存分为安全库存、预测库存，存量库存等库存费用要考虑物料本 身的价值、订购费用、保管费用以及由于储备的物辩短缺所造成停工物科 的损失等四个方面 图2 5 给出了c i m h i s 全集，与基本集相比，它扩充了如下子系统： 企业经营计划子系统、生产预测子系统、生产成本核算子系统、财务管理 2 0 山东大学硕士学位论文 子系统、人事管理子系统、车间作业控制子系统和设备管理子系统。c i m m i s 与一般m i s 不同的是，它与c i m 的其它部分，如c a d c a p p c a m 等 有统一的接口。 图2 5c i m m i s 全集 2 2 2 工程设计自动化系统 一个产品的开发起始于用户和市场的需求，包括产品的概念设计、工 程与结构分析、详细设计、工艺设计与数控编程。工程设计自动化系统就 是在产品开发过程中引入计算机技术，从而使产品开发活动可借助于计算 机辅助系统更高效、更优质、更自动地进行通常将它划分为计算机辅助 设计( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ：c a d ) 、计算机辅助工艺过程计划( c o m p u t e r a i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ：c a p p ) 和计算机辅助制造( c o m p u t e ra i d e d m a n u f a c t u r i n g ：c a w ) 三个部分。应当指出c a d 、c a p p 和c a m 是先于c i m 发展起来的，但是c i m s 的出现与发展使得c a d c a p p c a m 的集成化成为重 要的性能指标，使产品数据格式实现标准化及相互之间数据具有可交换性 2 1 山东大学硕士学位论文 与共享性，从而使基于产品模型的c a d c a p p c a m 集成化系统取代基于工程 图纸的c a d 、c a p p 、c a w 分离式系统。 ( 1 ) c a d c a d 即计算机辅助设计( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ；c a d ) ，其概念 和内涵正在不断地发展中。1 9 7 2 年1 0 月，国际信息处理联合会( i f i p ) 在荷兰召开的! 关于c a d 原理的工作会议”上给出如下定义：c a d 是一 种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所 长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了 可能。c a d 是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘 图、分析和编写技术文档等设计活动的总称 根据模型的不同，c a d 系统一般分为二维c a d 和三维c a d 系统。二 维c a d 系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本” 等几何元素的集合，系统内表达的任何设计都变成了几何图形，所依赖的 数学模型是几何模型，系统记录了这些图素的几何特征。二维c a d 系统 一般由图形的输入与编辑、硬件接口、数据接口和二次开发工具等几部分 组成。 三维c a d 系统的核心是产品的三维模型。三维模型是在计算机中将 产品的实际形状表示成为三维的模型，模型中包括了产品几何结构的有关 点、线、面、体的各种信息。计算机三维模型的描述经历了从线框模型、 表面模型到实体模型的发展，所表达的几何体信息越来越完整和准确，能 解决“设计”的范围越广。 随着c a d 技术的发展和人们需求的不断提高，人工智能等各类技术 逐渐融入到c a d 系统中，形成了各种基于知识的c a d 系统( 或智能c a d 系统) 。知识的应用使c a d 系统的。设计”功能和设计自动化水平大大 提高，对产品设计全过程的支持程度大大加强，促进了产品和工程的创新 开发。 ( 2 ) c a p p c a p p 是利用计算机生