（管理科学与工程专业论文）cims在钢铁行业的应用研究——天津市轧一制钢公司cims工程方法与实现.pdf

中文摘要 本文以天津市轧一制钢有限公司c i m s 工程为例，论述了计算机集成制造系 统( c i m s ) 的理论、方法在钢铁行业的应用。首先，在介绍计算机集成制造系统 ( c i m s ) 的一般理沦和应用的基础上，提出了轧一c i m s 工程的s m e 轮式结构； 其次，本文介绍了轧一的概况，分析了轧一在生产管理环节存在的问题：然后， 以天津市轧一制钢有限公司为例论述了属于混合制造业的钢铁行业实施c i m s 的 产品结构设计，提出了基于属性的产品结构描述方法：最后，介绍了生产管理分 系统备件予系统的具体实现。 本文的创新之处就是提出了c i m s 工程应用于钢铁行业的方法，特别是钢铁 行业产品结构的特殊表达方式，并且在生产管理系统中给与实现。 关键词：计算机集成制造系统( c i m s )离散行业流程行业 钢铁行业 a b s t r a c t w i t hc h i n a se n t r yi n t ow t o ，t h ei n d u s t r i a le n v i r o n m e n tb e c o m e sm o r ec o m p e t i t i v e ， t h em a r k e ti sc h a n g i n ga l lt h et i m e ，a n dt h et r a d i t i o n a lw a yo f e n t e r p r i s eo p e r a t i n gh a s a p p e a r e dt o b eu n a b l et of i tf o rt h en e w t e n d e n c y e s p e c i a l l yt h em a n u f a c t u r i n g i n d u s t r yn e e dl a r g e s c a l e ，i n t e g r a t e dp r o d u c t i o nw a y t h i st h e s i si sa b o u tt h et o p i co n t h eb a c k g r o u n do ft h ep r o j e c t ：c i m sa p p l i c a t i o ni nt i a n j i nr o l l i n gs t e e lc o m p a n y , w h i c hf u n d e db yt h et i a n j i nc i t y s8 6 3c i m s p r o j e c t t h i st h e s i sd i s c u s s e st h ep r a c t i c eo fc 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 gs y s t e m s ( c i m s ) o ni r o na n ds t e e li n d u s t r yb a s e do nt h ee x a m p l eo ft i a n j i nr o l l i n gs t e e l c o m p a n y ( t r l ) f i r s t l y , b a s e d o fa s t u d y t ot h e b a c k g r o u n d ，c o n c e p t a n d c h a r a c t e r i s t i c s i tb r o u g h tf o r t han e ws m ew h e e l l i k em o d e lo fc i m s s e c o n d l y , t h e a u t h o ri n t r o d u c e st h eg e n e r a li n f o r m a t i o no ft r l ，a l s oi n c l u d i n gt h ec u r r e n tp r o b l e m s o ft h em a n u f a c t u r i n gm a n a g e m e n ts y s t e m ，a l lo fw h i c hd e m o n s t r a t e st h es e v e r i t yo f m a n u f a c t u r i n gs y s t e ma n dn e wc i m ss y s t e m t h i r d l y , i tf o l l o w st h ed i f f e r e n c e i n a p p l y i n gc i m s b e t w e e nd i s c r e t ei n d u s t r ya n dp r o c e s si n d u s t r ya n do nt h eb a s i so f i m p l e m e n t a t i o n o fc i m si n t r l ，d i s c u s s e s am o r e p a r t i c u l a r m o d e lt h a t i m p l e m e n t i n gc i m si n m i x e di n d u s t r y , s a y , i r o na n ds t e e li n d u s t r y f i n a l l y , i tp u t f o r w a r dt h ec o m p r e h e n s i v ee m b o d i m e n ti nt r l c i m sh a sb e c o m ear e s e a r c hf o c u sa n dt h et e n d e n c yo f m a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e t h e i n n o v a t i o no ft h et h e s i si sj n s tb r i n g i n gf o r w a r dt h ec o n c r e t em e t h o d sa n da p p r o a c h e s o f i m p l e m e n t a t i o n o fc i m s t h i s s t u d ym a yb e ab e n e f i c i a l e x p e r i m e n t o f e s t a b l i s h m e n to fm o d e mm a n a g e m e n tm o d e i no u rt r a d i t i o n a l m a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e s k e y w o r d s ： 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 gs y s t e m ( c i m s ) ，d i s c r e t e i n d u s t r y , p r o c e s s i n d u s t r y , i r o na n ds t e e li n d u s t r y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 磊开究成莱，除了文中特别加以标注和致游之处外，论文中不包含冀他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获碍墨垄本堂戏其他教育机构的学位或证 书而德用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 俘了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名签字同期： 砷静多年f 月n 学位论文版权使用授权书 本学位论文幸筝卷竞全了解。鑫耋焘兰有关绦蟹、使用学位论文豹援定。 特授权墨鎏盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据麾进行检 索，并采用影印、缩印或稳摇等复裁手段保存、汇编以 韭查澜和僚阋。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：名眵瓠 签字熙期：础妒l 周h 积 导师签名： 签字豳期吃月年 ) 配 第一章绪论 第一耄绪论 。 黄绕c a d c a p p ，c a m ，p d m 以及m r p l 的局限性 自8 0 年代以来，为加强企业经营篱理，戳国许多企业，尤其是很多大型制 造企业纷纷贼买謦夕 先进瓣计算孝强蟪助售崽管理系绞，如：c a d e a p p ，c a m ，p d m ， m r p i i 等。c a d c a p p ，c a m ，p d m 主要服务于工程设计人员和工程管理人员，用于 文档羧割、畿受权隈控截、诗翔生成、溪量绦谖帮专韭鼹务。箍们管理掰有与产 品相关的信息和过程的应用技术。如：进行特征描述、特征定位和特征组合，并 且基于并行工程的策略，把设计待怠与制造倍惠有机造组织起来，在更高的层次 e 表达产品功能和开头信息，完成特征建模工作，在产品设计的嗣时进行工艺设 计：或是采用新兴技术，利用工程数据库管理系统e d b m s 、网形化用户界面g u i 、 客户鼹务嚣缝秘秘分袁处理等技豢，魅理多孝孛与产熬维穆积过载宾关黪菠术信 息，涉及图文、数表等多种信息载体，而它们之间信息的提取和转换，需要在图 形文件靛格式定义、模式谈鬟方疆 蔽许多复杂静工 警。m r pi i 俸为一耱邋过麓刘 生产和控制投资来实现生产和控制投资来实现生产效率最大化的方法，基本功能 末交，即：告诉企业管理者为了在“y ”时闻段中生产“x ”产量的产品需要多少 投资期制造资源，换言之，它主要强说对人、财、物等资源豹管璎，关心这些资 源的调度、使用和增值。 但是通过这些年的实施，多数企监仍然浚有建立起和金渡经营管理需要稻遗 应的依息系统，经蛰成本得不到窍效的控制，企业运萤仍然停留在比较低的水平 上。许多企业认为这些系统没有取得很好收益的主要原因是国外软件没有与我豳 霹培榛适应，但是避过仔缎分板，我们不难发现只是片夏黪上马缴b c a p 囊g a 臻 p d m 或m r p i i 系统，存在很多问题。 对于c a d c a p rc a m ，p d m 系统褥言，他们只涉及生产技术的集成，并不 能真正从企业整体赢度上优化各粒资源配置。 对于m r p i i 系统强调的是面向企业内部的集成，虽然加入了诸如成本管理、 营销管理等模块，馋是一方面舀予这些模块无法稻企泣现鸯经营状况稳逡应；弱 一方面企业往往仍将注意力侧重于生产管理上，脱离其他环节，这些环节的信息 管理形同虚设，无法真币反映市场需求。原有的m r pi i 系统并没有对企业原有 的、出务漉程进行再造，通常只是将企业原有鲍操作电子化，结果造成企业业务流 第一鼙绪论 程固化，对环境变化的“应变性”潍，势必制约企业蛇动态堂整。 针对我国制造业面临的种种问题，困家8 6 3 计划c i m s 主题明确提出了将信 怠技术、现代管理技术与翻造毅术结合，c i m s 就是信惫按术与传统工业结合的 一个切入点是传统工业实现信息化、现代化的有效途径和必由之路。c i m s 的 一个煎要目标是要采用信息技术全面改造企业的生产经营过程。c i m s _ _ j ：= 题从一 好始就定位在“毫技术”，涵盖了信息摹嘻学技术和管理科学技术鼹个方碟。通过 c i m s 实现企业物流、信息流与价值流的集成，人、经营管理与拽术的集成，从 整体上提赢企业竞争力。 1 2 国内外c i m s 工糨的研究现状及本文的研究范围 1 。2 。1c l 隧s 在国际、国内的发展状嚣 c i m 恩怒憋提感镬缮先进豹计算枕技术奁企业孛匏应鼹积发展进入了一令 崭新的阶段。世界上的各个工业发达翻家和不少有战略眼光的发展中圈家都对 c i m s 技术寄予潭鋈并竞 g 震开薪究，鬻掰着c i m s 技零能够在摄兴帮菱袋本国褥 族经济的进稷中发挥重要作用。因此，c i m s 技术在最近的十几年中得到了突飞 猛进的迸展：基础理论已缀基本完备，大量的c i m 实用技术正在源源不断地被开 发出来，并实际用于工厂积其它的应用场所，在国民经济发展中发挥着越来越爨 要的作用，其潜在的巨大效益也正日见端倪。c i m s 其自身的发展也进入了个 实际应嗣亵理论磷究超辕耀藏，攘褥益移弱楚性发袋殓段。 今天，信息技术已成为各种技术的基础，对于制造业而言，从市场分析、经 营决策、耨产晶毛秀潮、工程设计、加工翻造，库存供应、袋萱保证、售螽服务等 整个制造过瑕都离不了信息技术。依靠信息技术，世界形成了统一的全球市场， 随着墩界市场的发展，市场竞争正变得越来越激烈。制造业长期以来一巍是工业 发达圜家的圈民经济主要支柱，终占整个国民经济的6 0 以上。避2 0 多年以来， 由于经济、技术、自然和社会环境因素的影响，世界制造业已进入了一个巨大的 变革时蘩，这一时期酶变攀主要枣鼓下靛三令特点： 1 、生产能力( 资本、信息) 在世界范围内迅速提高和扩散，已形成全球性 的激烈竞争格届； 2 、先进生产技术的出现妪在急剧地改变着现代制造业的产品结构和生产 过程： 3 、传统的蛰理、劳动模式、组织结构鞠决策准则都在经历薮的变化。 第一颦绪论 与此襁邋应，制造业过去传统的相对稳定的市场变成了动态鲍多变市场，葜 主要特点是： l 、产敲生套周麓绞短，产瑟更凝燕快； 2 、产品品种增加，批量减少； 3 、产鼯静蕊量、价格帮交货赣及服务怒增强企业竞争力酌关键饕素。 c i m s 作为一种极具希望的生产模式，其实施必将对制选业产生深远的影响。 正是馨于以上的变革，近年来，我国已把c i m s 的研究提上日程。我国的国家高 技术发展计划“8 6 3 ”计划中数c i m s 硪究与开发这一主题，在我圈方兴泰艾，懿 景光明。与此同时，世界各国政府也越来越重视c i m s 的发展：美国政府多次袭 示要毙c i m s 作为夺唾激失去戆市场匏关键；歉溅熬离瑟技术发震专亍划“信惠技 术研究发展战略计划( e s p r i t 计划) ”就对欧洲的c i m s 的发展提出了一种新的战 略，憨通过采用开放式系统互连标准，扶丽降低设计、安装酾维护加工制造系统 的成本，以此为手段来在欧洲推广c i m s 的应用：只本作为世界上晟为先进的制 造、融大国，作为许多现代制造业，主产和管理的新理论、新恿惩( 如精良生产、j t t 尘产肇8 ) 的发源地，其在c i m s 方蠢戆研宠及应熠戡一嶷处予世晃的藏列；其他瓣 一些发展中围家也把c i m s 当作改变本围制造业的落后现状的重要途径。 藏我鼙爨肉戆猜援寒麓，我鞫“8 6 3 诗划”c i m s 主题在十足年中簸褥了长足 的发展：c i m s 的研究环境已经基本建成，国家c i m s 试验工程已予1 9 9 3 年通过 舀家签定及验收，分布在全国各魏的七个开放安验室( c a d 蜜验室、c a p p 实验室、 质量保证技术实验塑、网络数据库技术实验嶷、霉性制造技术萋；验室、管理及 决策信息实验室、系统技术实验窳) 都已在1 9 9 4 年前后相继建成并开放。与研究 环境糖对应瓣工程辱境的建设，同样迄取褥了巨大黪发展：“七五”、“八五”甥 间只有九个c i m s 应用工厂，而今己扩展到机械、电子、航空、航天、轻工、纺 缀、石漓、讫工、冶金、邋逐及煤炭等辱亍鲎瀚1 5 0 多家金攮。我溪靛e 潲疆究 水平现已达到或f 接近国际先进水平：1 9 9 4 年，清华大学圈家c i m s 工程研究中 心获得了美溺s h e ( 美国翻造工程师豁会) 颁笈的c i m s “大学领先奖”；1 9 9 5 年， 北京第一机床厂又荣获s m e 颁发的c i m s “工业领先奖”，馒得我国成为除美国之 外，椎一获得s m e 两项大奖的国家。 我困在1 9 9 5 筝戆政瘛工终擞告孛强调了袋进一步趣强c i m s 瓣理论戮究并加 快其产业化进程的骥要性，并将c i m s 的研究提高到一个新的高度来认识。有关 部门已经诈逡部署：争取霜2 0 0 0 年底，使我溺应焉c i m 技术豹金疆达戮百家以 上，同时在发展战略上，将实现两个过渡：由原来以机械制造等离散型制造业为 重点向冶金、电子、化工等连续疆制造渡过渡；由班太中型企业为重点商中小裂 企、l e 过渡。 第一枣缝论 。2 。2g l 骐s 警裁的毒燹究方囱翔发展趋势 麓着近年来我溺对c i m s 瑟究的不凝深入，对c i m s 技术应用懿不潞推广，c i m s 已经在我国深深扎根，我国c i m s 领域的工作者还针对我国实施c i m s 的具体环境， 提出了“整体蕊戈0 ，分步密施，效益驱动，重点突破”的十六字方针，为在我圈 进步实施和推广c i m s 技术提供了很好的指譬 乍用。我国匏c i m s 领域工作者缝 合自己的工作实践和研究成粜，不断赋予c i m s 以新的内容和观点，在原来c i m s 懿基鹚上，提出了现代集或铡造系绫( c i m s ：c o n t e m p o r a r yi n t e g r a t e d m a n u f a c t u r es y s t e m ) 的概念，进一步拓展了c i m s 的内涵。 c i m s 佟为遗逮发震中幻高技术，在数卡年秘发糕过程当中，入弼对它的谈 识正在深化：其内涵正在拓宽，新思路、新技术正在被引入到c i m s 中来，目前 国际、国内c i m s 的研究和应用鼙现出戳下的特点： l 、并霉亍工程成为c i m s 硬究和应用的热点； 2 、p d e s s t e p 是覆盏产品生命周期的产品信息模型标准，是c i m s 信息集 成匏核心，也是实憨势行工程豹关键之一。s t e p ( s t a n d a r df o r t h e e x c h a n g eo fp r o d u c tm o d u l a t e ) 的目标是研究完整的产品模型数据的交 换技术，最终实瑶在产品譬三命溺潮肉对产晶鼗箨进雩亍完整一致的疆述帮交 换。 3 、面向对象技术( o o ：o b j e c to r i e n t e d ) 技术将健迸c i m s 的发展。 4 、仿真技术在c i m s 中的应用已从系统分蛎设计扩鼹到加工过程、实时调 度、逡行和培训等方面，在对复杂系统进行分析设计、运行时，仿真技术 的重器性已酲蔻突密。 5 、集成平台是实现系统集成的煎要技术和工具。c i m s 集成的实现，对于 各种不闷承应用软件接潮，采蠲逐缀支特的方式：计算械系统溺络 分布数据库应用集成应用软件，以减少系统的复杂度。 6 、质爱保谣技术在c i m s 中越来越重要，质量问题越来越受到学术界和工 业界的重援，我髫在1 9 8 7 年设立了“质量儇涯技术”专鼷，从无到有瞧 开展了c i m s 质量保证的研究、开发工作，正在进行开放实验室建设、产 鑫颓辑等工俸。 7 、体系结构与离散事件动态系统c d e d s 理论处于攻坚阶段，结合应用的 研究有可能带束薪的总路。 8 、c i m s 应用工程的实施必须强调经营系统、人的系统和技术系统的集成。 经营、人、技术三个系统的正确集成融被国际上一臻著名公司当作c i m s 成功蛇关键。 第一颦鳞论 9 、c i m s 的实现不限于完艇的c i m s 模式，更多的是结合企业的实际，实 现局部集成斌低价c i m s 。 1 0 、c i m s 在制造数的实瑗，已经跌撬躐刳遥李亍监扩鼹到电子电器等离敬 型制造业，进而向连续型制造业扩展。 随着卺舔、国海c i m s 领域海的各专家学卷及企、韭家豹不断努力，e l m s 静疆 论将进一步完善，共应用也将进一步成熟。c i m s 将成为推动世界制造、取得臣 大发袋的推动力。 1 2 。3 课题背景及研究范围 本文是以t r l c i m s 应用工程为背景，在开发天津市轧一制钢有限公司( 以 下简称为t r l ) c i m s 颈目生产管穗子系统的基础上展开的。实施天津市轧一翩钢 有限公司c i m s 工稷，对她一制钢有眼公司全露提高现代化管理水乎，增强经济 实力和市场竞争能力将发挥重大作用。问时，该工程的实施将为国有钢铁企业j = ! e 行改革、改缀、重橡良及裁黑瑰钱管理思想与先进的信息按术攘缝合，提供或熟 技术和实践经验。 本文作潸将c l m s 的撩本思想和方法应用到轧一的生产实践中，一方面作者 分橱了轧一救生产簿理特点及滚程框絮；另一方厦，提出了钢铁行姓的产品结槐 特点及钢铁行业物料清单的表达方式；最后作者在参与了开发原料、库存、辅料、 备俘等子系绫懿萋貔上，详缨分缁了备件予系统懿兵体实臻，戳及一些开发经验。 本文主要在以下且方面避彳亍了深入的研究； 1 c i m s 系统模型 2 钢铁行业实施c i m s 的产品结构设计及物料清单的表达方式 3 ，镪铁企业信息系绞数其其实域 第二章c i m s 及其基本原理 第二章c i m s 及其基本原理 2 1 c i m s 技术的发展 随着二十世纪各种新技术的出现和突飞猛进的发展，世界正在朝着全球化、 信息化的方向不断迈进。计算机技术，这项人类二十世纪最伟大的发明，正在以 一种势不可挡的力量来影响和带动整个世界的发展。可以毫不夸张地说，迄今为 止，计算机技术已经深入到了人们工作、学习、生活、娱乐等方方面面的各个角 落，f 在引发各行各业的新一轮革命。计算机技术的发展和进步已经成为世界经 济巨轮前进航程中的最为强劲的引擎。 制造业，这个作为一个国家经济支柱的产业，在计算机技术日新月异，一日 千旱的高速发展浪潮中也同样经历着冲击和洗礼。近年来，国际、国内的不少专 家、学者和企业家都纷纷对未来2 l 世纪的制造业经营模式进行了许许多多的探 讨，提出了不少较为有名的理论：精良生产( l p ：l e a np r o d u c t i o n ) 、敏捷制造 ( a m ：a g i l em a 叫f a c t u r i n g ) 、并行工程( c e ：c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ) 、以人 为中心的生产系统( a p s ：a n t h r o p o c e n t r i cp r o d u c t i o ns y s t e m s ) 和智能制造系 统( i m s ：i n t e l l i g e n tm a n u f a c t u r i n gs y s t e m s ) 等等。 c i m s 作为在这一技术浪潮中所涌现的项综合性的应用技术，为人们带来 了组织现代工业生产的全新观念。c i m s 是在利用计算机技术进行信息集成的基 础上，使企业实现全局最优化运行，提高企业在多变市场中的应变能力，缩短其产 品上市时间( t i m e ) ，提高产品质量( q u a l i t y ) ，降低成本( c o s t ) 和提供优质的服 务( s e r v i c e ) ，使企业赢得成功。 2 1 。1c i m s 的提出和发展 2 11 10 l m s 的提出 计算机集成制造( c i m ：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 ) 最早是由美圜的 约瑟夫哈林顿( j o s e p hh a r r i n g t o n ) 博士于1 9 7 3 年在其c o m p u t e r i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r e 一书中首先提出的。哈林顿所提出的c i m 概念中有两 个基本观点： i 、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 第二牵c i i s 及其基本原理 理到镑后服务的全溜生产活动是一个不可分割的整体，要紧密连接，统一 考虑。 2 、整个铡造过程实囊上楚一个数据的袋集、传递秘自h 工楚理的过程，觳 终形成的产品可看作是数据的物质表现。 这两个溪点聚今餐是c i m 的核心，萁实质内容是数据或信患的集成。 c i m 是缎织和管理企业生产的一种新概念和新哲理，它借助于计算机软、硬 件，综合运嗣现代制造技术、管理技术、信息技术、自动化技术和系统工程技术， 将企业从市场分毒斥、经营决策、产是设计、工程没计、制造过程各坯节点到售蜃 服务熬个制造生产过程的信息进行统一管理和控制，以优化企业的生产经营活 动。c i m s 正是基子c d ! 的理论瑟形减弱溪找翻造系统。由予c i m s 本身豹蠢；断发 展变化，c i m s 至今还尚未形成一个普遍为各方所接受的定义。综合现今已有的 c i m s 定义和各方对矮的理解，我们可以将c i m s 作臣下理解：c i m s ，印计算丰几集 成制遗系统，是现代制造企业的一种生产、经薄和管理模式，它以计算机嘲终和 数据库为基础，利用计算机软、硬件将制造企业的经营、管理、计划、产晶设计、 热王制造、销售及服务等全部生产活动集成越来，埯人、桃、系绕集成起来，实 现整个企业的信息集成和功能集成，达到企业全局优化和提高企业的综合效益的 鑫麴。 2 ， ， ，2c l m s 理论戆发凝 一个翻造监驮功能土篱，可弘简单追分为汲汗、镱l 造羊疆经营管理三个主要方 向。由于产品质量对一个制造企业的竞争和生存愈显重要，因此，常常也把质爨 保证系统作为一个制造企业功能的主 要方蕊之一。同时为了实现上述企业 功能的集成，还需要一个支撑环境， 包括掇络秘数程露移集成方法等系统 技术。c l m s 的功能构成如图3 1 。 校锯c l m s 静功靛构成鹜可番密， c i m s 通常由管理信息系统、产品设计 与工程设计自动化系统、制造囟动亿 系统( 黍性基动化) 系统、质量僳涯系 统以及计算机网络和数据库系统等6 蒜抗牲木 c i m s 的功艄挎虑 个部分有捉蟪集残起来懿，鼙耄4 令功麓势系统窝嚣令支撵分系绞组成。 正因为c i m s 怒个复杂的大型系统，它必然要分解为一系列的分系统，分系 统霉分解为燹小翡子系统，对之采用鬻蕊控铡系统将很难实现，为诧，c i 孙沟 第二霉c i m s 段其基本原理 控制系统一般采用分绒控制结构，即递阶控制结构。夔国熙囊动化职究试验基蠛 ( a m r f ：a u t o m a t e dm a n u f a c t u r i n gr e s e a r c hf a c i l i t y ) 提出了著名的所示c i m s 五缀遂除控铡摸型，麴墨2 - - 2 爨示，器层之阕按照辩学懿功麓麓分，逡芎亍有条 不紊的独立工作和相互之间的协调活动。 f a 潮2 - 2 犍m p , f 的五瀑遂除控制模型嘲2 - 3i s o 盼六层遂阶控镧模型 与此相对应，国际标准化组织 ( j s 0 ：i n t e r n a t i o 瓣a l s t a n d a r d i z e do r g a n i z a t i o n ) 提出 了一个六层豹递酚粒稍结褐，鲡阉2 3 所示。 遨两种递阶控制结构的特点都 是嚣淘控制结构的，从l 嚣把复杂黪 控制系统从“纵向”分解为多层控 镱l ，减少了全嚣控锈懿难度察开发 难度。 戴后，美国制逡工程筛协会s m e 提出t 一神埝式结构，如图2 4 所 示。该结构是面向功能构成的，把 c t m 系统功分孵为“接”鄹墨、中、 外三层。中层“横”分解为工穰设 计( 含产品帮工艺) 、生产诗翊与控 s m e 的转贰结构 制和车间自动化三个系统。质量过程计划属于生产计划控制分系统，检测和试验 属于车间自动纯系统；里绥为支持分系统，包括公用数据、信怠资源管理斧珏通讯： “核”为集成系统体系结构，外层青市场研究、战咯靓划、财务及生产管理和人 事管理等分系统。 第二章c i k i s 及其基零原理 c i m s 的集成，绝不只是把各个单项技术互连在起，两是一个企业内全方 侮的综合问题。e s p r i t c i m - o s a 课题组把集成过程分成系统集成、应用集成、 经营集成三令除段，势且在经营榘残中还包括了太黪集戏。 随蓿信息技术的飞速发展，成千上万的应用软件不断筒市。这些应用软件i 词 集成酌接口润逶，以及应翔较舞与系绕软俘黛成的接疆翊越，其趋严重。于是人 们改变了过畿那种逐软件间开发单一接口的方法，转而开发一种标准化的统一平 台，荫向c i m s 系统集成平台韵体系结构应运而生。 事实上，这类体系结构也被包含在豁述躲体系结梅中，它瞧当予 a m i c e c i m o s a 中的集成拱础结构，而各大计算机公司由于出于自身利益的考 虑，已经开发塞了交爰熬平台，嚣露蠹一个长远深嚣瓣a m i c e c i m - o s a ，由予怒 在更大范围的全局上进行研究，还没来得及开发出实用的基础结构。 2 。2 轧一公司的e l 秘s 系统 根据国家“8 6 3 ”关于企业实施c i m s 工程应遵循的“总体规划、效菇驱动、 分步实施、麓点突破”的原则，札一制钢有限公司c i m s 一期工程根据美国制造 工程燃协会s m e 提出的轮式结构，重点抓住原料、生产、销售主线，实骤公司供 销管理、设材管理、生产篱理、技术质缀管理、财务管理和办公自动化系统的信 崽集裁和功缝集成。一簸工程主要开发浚下7 个分系统： 1 、生产管理分系统 生产管理分系统强调对生产过程的全面管理，从生产计划的制定到最终成品 入库，全瑟跋踪三个分厂镑滚零资金滤的状况。它出计划诞度子系统、生产控剿 子系统、设铸管理子系统、统计分析子系统缎成。 2 、供销分系统 袋镑分攀绫实魏佥监供镇关系阕懿供应钱蛰理帮客户蛰疆，掇镞捷这灵活瓣 销售报价体系和对不同销售阶段的价格控制，对企业的财务状况进行监管和控 制，最终为企监的经营决策稻发袋战酶提供科学依攒。 3 、设材分系统 对设备、备品备件和辅料的采购计划、采购合同、价格体系、供应商资料和 退货管理等进行营疆；对备品备件实行条码管理；建立设备裆案、设备大中修计 划，设备故障检修配录等。 4 、财务管理分系统 主要包括：原料核算、工资核算、阐定资产核算、成本核算、产成品与销侮 第二章c l m s 及其基零原理 榱算、财务分板、票据管理动态报表等功自模块。 5 、技术质量分系统 技术、质量管理子系统包含工艺管理、科技丌发管理、质量体系、质量统计 分摄、质量跟踩五个功l 模块。主要涉及技术开发中心、技腰处等裁门。 6 、办公自动化分系统 办公自动化( o a ) 分系统由决策支持子系统、工作流程管理予系统、系统管 淫子系绞组成。 7 、计黧机支撑环境分系统 该分系统由网络子系统和数据库管理子系统构成。它们是整个c i m s 系统的 萋磴，露时，贯穿予系统实憨的熬个过疆。 邋过实施c t m s 工程，引进先进的管理里念和现代化管理手段，提离企业的 管理效率，提高企业员工的整体索质，节能降耗，从而降低产品成本，提高产品 质量，缩短交货期，提高企监产灏懿市汤竞争能力。 第三章$ l 一魄管理现状 3 。 公蠲溉嚣 第三章轧豹管理瑗状 天津市轧一制钢有限公司是一家生产石油套管、热轧带钢、热轧薄板、冷轧 繁钢、裹频游管为主教国窍大型二缀车l 钢企业，年生产能力达g 万吨。连续六 年被刿为全围5 0 0 家最大工业企业之一，是天津市骨干企业，技术力量雄厚，设 备装备承平兔遴。 公司下设三个分厂，分别是第二热媸分厂、冷沓烬管分厂、热轧薄投分厂。 拥有一套热轧带钢生产线、4 连轧机一套、h c 轧机一套、德国进口可逆轧机 套、巍辊帮陵辊单霉l 秘各一套、3 条毫频焊管生产线。设蓉装备求乎先避，年生 产：能力达8 0 万吨。各项经济指标处于同行业领先地位，所有产品均按国家标准 和焉户要求缀织生产：2 0 0 0 年实现工她慈产簸4 5 7 亿元，年销售收入8 亿元， 实现利润1 2 4 万元。 3 。2 企业生产经营特点 天津零鞣剑钢蠢黢公霹羼予趣工型金鼗，生产矮子混台型，穷于鸯数型秘 连续型生产之间。近年来，公司擞产己由过去按生产能力的计划生产转为按订单 生产。公司翼有冶垒行监菸壅承拯量生产模式靛特点，疆予资金、技术密集帮麓 耗大的产业。产品品种和规格较多，原、燃料消耗及设备折旧费占成本的比例较 大，潮定资产和流动资金也较大。产品交货麓一般为l 一2 掰。 公司懿产瑟是市政建设、瓠辕裁遗、家惫簿行数鼹必矮粒骧瓣。公司为蠖其 产品和提供的服务满足广大顾客的需求和期望，不断增加客户满意度，建立健全 了质鼹傈话俸系，著予2 0 0 0 年通过了1 s 0 9 0 0 2 蒺羹僳涯俸系质萋试证，使产漏 质量得到有效的控制。技旗处配置有先进检、化验设施，确保产品符合技术质最 标准。 3 3 计算机管理存在的问题 公司从1 9 8 2 年开始在企业使用计算机管理，并自行开发了一些小型管理软 件，在计算梳应焉方西有较蟹静基确。1 9 9 9 年公司采蠲了国家羹考致部审查通遭 第三章# i 一的管理现状 的“新中大4 。0 ”财务系统进行帐务处理，主要应耀了嗽务蛰理、报表、应收 应付帐款，不仅减轻了会计人员游动强度，而且提高了公司的经营核算管理水平。 但是，诗葵掇的应溺还存在诲多阚题，其嚣轰褒为： 信息管理不规范，不能有效地将信息集成起来，因此在对公司领导的决策支 掩上不能发挥受大的作用。 爨寒建立企监缡码系绕，办公信惑传递不蕊范，滏未达到信意共享。 在市场信息的浆集和反馈方藤，缺乏统一的趣划，各医与分厂的销售郑门信 息收集还停留在手工处理阶段，信息交流是主要以电话和传真为主。这样不 仅镬公司内部戆信患处理受蘅重，露且数提处理熬准确性、及瓣牲、完整悭、 共享性都难以保证，信息反馈慢，各环节难以形成快速反应和协调，信息资 源浪费严重。 谯数据分振和预测方霹，缺乏一致蛙、援藏性和蹇双蠼，缺乏煮裂的分横秘 预测工翅的支持，难以形成正确及时的分析和预测信息 在各个系统静集成方谣，单颂韭务系统缺少统一豹整体蹴翊，在一个部门应 用的得心应手，但对憋个企业并没有带柬明显的效益，仍然是一个“信息孤 岛”。如：企业的生产系统无法得到具有实际意义的用户信息；企业的生 产诗划不能有效鲍反映销售精堤和产是镕恿，因露不确定性慰月受务水平窝摩 存的影响极大。 针对以t 问题，必须从整个企韭全局考虑，利用计算机亿的信息手段，安撼 生产、销售、采购、库存簿环节的流程，实现整体利益最忧。 3 。4 生产管理方覆存在的主要阅题 生产瓠行系统竣少鸯效懿绩悫支赫，没有个鬏据渡程行鲎遗续注瓣特点建 立的信息支持系统，造成了生产效率低下。 生产作业系统信息传递落后。生产协调处是组织、协调全公司生产的职能部 门，憝要实时掌握三个分厂数生产隽援，以蠖镞到及时獒 产、摆撵生产、协调全 局。冈前物流数据的收集、整理还沿用传统的电话报数、手工处理方法，容易逑 或数褥不完麓、传递不及对、不准确。对送孳亍生产状态分帮予、诊辩鞍稀学决策十 分不利。信息的可靠性差、传输效率低，会导致生产调度协调不及时，以致影响 企业生产效率的提高。 生产作业系统数据重复统计。基前的统计业务流程，生产班组采集的数据一 第三章乾一的管蠼理状 方面娶将撤表报给分厂统计，另一方式还要通过电落擐给生产处总调度室。分厂 统计员对本分厂的生产日报进行统计；总调度室不仅要统计各个分厂的生产闷 投，还婺绞计公司生产墨摄。尽罄分厂、总调震室绞诗数字静溯源殇失臻维统计 工，但重复统计不仅会降低工作效率，还会造成数据计算方面的误差。 生产工艺过程计量手段不完善。诗爨工 乍是金盐管理瀚基稿工作，氧一公司 是国家一级计量单位，但生产工艺过程中的检斤设备还不够完善。因此造成班组 投料量( 入炉铜坯爨) 是理论数瀑，各班组当酮的中问轧废、切头、火耗是估算 量；有的分厂有成懿计量秤，但出于天车设备熊力题限，莠未l 乍到每馋产晶都计 量，致使班组产量数字不准确。鼹然各分厂定期进行盘库，并作数字调熬，但这 不仅逡戏人力熬渡茨，弼露不裂予送行班缰袋本核算。二裁工程懿臣舔怒建立隧 财务成本核算为中心的信息系统，为此必须完善企业的计量手段，特别是要完蛰 轧钢工艺过瓣的计疆手段。 原料、产品的库存信息滞后，影响企业营销工作。原料入库、产品出库的信 息来源于计控处的类秤计量数据；原料消耗、产品出库的信息来源予各个生产 分厂。虽然毵一公司按销镶订单缀织生产，但仍毒备爨销售灼成分，特别是= 热 带分厂的带材，既是市场需要的产品，又是焊管的原料，因此原料、产品的库存 信息不仅影嚷生产瓣产，逐影稳企盟产菇销售。由予3 台焉予经营懿电子稃尚泰 实现遣网，特别是出厂的产品信息不能实时提供给供销处，以致予供销处不能及 时掌撼企业瀚最薪销售资源信怠、不熊及时与客户结帐。 器件库、辅料摩缺少科学的管理手段。公司备件库、辅料库分为聪级管理， 分布在不同地点，簪件库、辅料席的帐务管理均采用人工记帐方式。由于动力处、 孝辛料姓并不攀握各个分厂鼹管壤蛉几予麟甥资豹痒移信息，不鸯效的邀嚣穆资 的相互调用，导致公司物资库存加大，占用资金较多。 畿源管壤手段落磊。筑源管溪强裁主要采翔手工方式。在蓿怠的浚集释楚溪 上，各种能源的管理靠报袭传递，尤其是用电管理，每天要计算大量的数据，不 仅工作量大，而且数据经过层层计算不可避免瑰出现误差。 第四耄鞋一生产管理特点分析 第图搴巍一生产管瑾特煮分析 4 。1 轧一生产特点分析 轧一的生产过程与完全流程行业和离散制造业生产过摆有着较大的区别。以 管材轧制生产线为热型代表进行分析，其生产过程具有阻下特点： ( 1 ) 鸯动诧穗发穗对予离敬爱行攮裹 d c s 集散控制技术、f c s 现场总线控制技术等在混合型流程生产控制中占有 重要硪位； ( 2 ) 生产过程关键设备少箍犬 其生产过程技设备、生产单元、流水线的顺序组成强耦合的生产线系统： ( 3 ) 复杂的化学反应生产过程与离教制造过程并存 管村轧制工艺流程中大多伴随有除油、酸洗等物理化学反应过程； ( 4 ) 关系墅数据帮大量实时型数攥著存 实现过程生产的自动化控制、实时监控、故障监测与诊断，必须处理大量的 实时数据，而企业的管理决策支持信息又是结构化和非结构纯的关系型数据： ( 5 ) 工艺流稷楣对稳定 表现为大批量少品种生产，因此对在离散c i i s 中占有霞要地位的3 c ( c a d c a p p 瞰氍) 技术要求较低； ( 6 ) 生产过程局部的连续性和全局的离散性并存 在轧割管榜生产线上袭瑷兔生产工艺静懿淤莰适续帮菇除段离散。 4 2 钢铁行业实施c i m s 的产品结构 穰据g a r t n e rg r o u p 信息技术词汇表关于c 淞e 静静定义，不滚看出， c i m s e r p 既适用于离散制造类型企业、也适用于连续制造类型或混合制造类型 企业。对于c i m s e r p 中的产品结构设计，离散制造业一般通过建立标准的基于 辩件救物拳毒涛单( b o m ) 寒实现，中闽产磊可以中间入库，容易计量；流攘工业则 采用描述上级物料和下级物料之间结构关系的产品配方来实现。 钢铁行业属于流程与离散榻混合的生产类型，如石漓襄管的生产，在炼钢和 连铸环节，是典型的流程型生产方式，生产的状态足连续的，生产条件( 温度、 压强) 要求严格，中间产品多数呈液态，不可以入霹，一般在一祭流水线上一次 成型成钢坯；在管体轧制和加工琢节，又逐澎转为类似机趣工行业的离散型生产 一 篷骂童整二生芝篁垄楚塞坌鉴 房式。丽现有软件，要么侧重离散行业，要么铡重连续 亍业，锻铁嚣业的混合镑 性没有得到很好的体现，购买成品软件的二次开发量很庞大，效率低下。因此， 钢铁行竖，露要结合镶铁镗监弱鑫赛特点，建立一令舒对铜铁专亍数静、阚时透应 c i m s e r p 各流程应用需求的产品结构。 下面就轧一实施的实例，论述一种基于属性的产品结构设计方案，这也是我 们开发轧一c i m s 系绞的妻点。 4 2 1 钢铁行业生声和产品的特点 钢铁行业属于流程与离散相混合的生产类穗。英生产过程从有限的原材料开 始，形成一个渐阀的产晶滚，产出丰富的终产品。如石油套管的生产，最初只包 括废钢、海绵铁、合金材料等有限的几种原料，经过铸造成坯，轧制成瞥，再经 不嗣方式的热处理、定经、车丝等工序，最终f 线熬套营产瑟可达上万耪之多， 如图4 一l 所示。 成品誉管i j t lil 成品联管晰ii 成品寮锊驴8 i 套管暮，ll i 窝管钟i - i 襄管跏1 i 接箍( 扣型膏) l 热载管( 规格n ) i l 热轧臀规格驴卜- l 热轧管( _ 撬格l m ) 管坯孑0 墨! 1 ) i - - - l 管坯( 孑乙要至，) l l 管坯( 孑l 鍪 一) 原料( 座铡、原辘料、台金材料等) 鹫4 - 1 铡铁产晶滚示意黧 由于钢铁章亍业是混合型行业，因弼钢铁制品也兼有离数和波援两者的特点， 并且以流程制造模式的特点为主：其最终产品之间的区另q 通常反映在属性项目或 各羼t 陵篷熬不曩，麴不圈黥钢穆( 摆述化学残分等级) 、焱播( 长、塞、浮凄等) 、 屈伸强度( 描述机械性能) 筹等。 4 。2 。2 毒关戆基本概念 4 2 2 1 物料清单 1 物耩涛萃酌倍意稳菇 第四章鞋一生产管理特点分析 物粒 渍单包含以产品终捣为核心魄产品信息，是集成铡逑系统内；“二晶数据管 理的基本控制文件。一个完整的物料清单通常包括：产品的物料信息和工艺过程 信息。 熙4 2 表示一般制造业c i m s e r p 中的物料清单的信息来源，包括反映产品 物料信息的物料文档、相关的工艺过程信息和工程变更信息等。其中，工艺过程 信息取岛物料主文楼和有关的能力及资源( 人枫状况、倒班制度等) 状况滋信息， 这样生成的物料清单可直接用于c i m s e r p 物料需求的计算、库存分配和产品成 本静计算等。毽瑟，建立包含盛甏信惠、荔予袭达帮维护静b o m 是集成制造系统 复杂信恩管理和控制的关键之一。 成本讣镩ll 物料需求汁划ll 席存分醚孺4 物树清单( 产：始结构) ：程变更馈患ll 物秘，童文爨 f 芝信。爨 。 该模块充分体现信息流与物流的集成。由于生产现场自动化程度所限，在c i m