（管理科学与工程专业论文）有色企业实施cims的管理模式和集成技术研究.pdf

摘要 有色金属工业属于大型综合性工业部门之一在国家基本建设中 占有举足轻重的地位但目前我国有色企业缺乏竞争优势，决定了我 们必须依靠先进的管理和技术进步来提高企业效率和效益。c i m s 作 为信息时代的一种先进制造模式。正好适应了这一需求。 本文受原国家有色金属局重点科技项目有色金属矿山企业与 c i m s 相适应的管理模式和集成技术研究 ( 国色规科字【2 0 0 0 】8 9 号 文) 资助拟对有色企业c l m s 的发展现状及前景进行论述，提出有 色企业实施c i m s 的思路。认为首先应建立与c i m s 相适应的先进管 理模式，对传统的经营理念进行改造，将e r p 与s c m 、c r m 整合， 提高企业内外部的运行效率，为电子商务奠定基础，使管理体制适应 企业生存发展的需求。分析了有色企业的生产特点，并与钢铁企业比 较，给出有色企业c i m s 体系结构的参考模型。在实旆技术上。我们 认为主要包括实时数据库技术、数据仓库技术、并行工程、敏捷制造、 绿色制造技术等。最后，以湖南省科委重点立项项目水口山矿务局 c i m s 系统开发为例，具体阐述了有色企业c i m s 的分析、设计与 实施过程。 关键词：c i m s ，有色企业，管理模式集成技术 a b s t r ac t n o n f e r r o u sm e t a li n d u s t r y i so n eo ft h e l a r g e s t a n dm o s t c o m p r e h c n s i v ci n d u s t r i a ld e p a r t i n e n t sa n dp l a y sad e c i s i v er o l ei no u r f h n d a m e n t a lc o n s t r u c t i o n b u tn o wn o n f c r r o u sm e t a ic n t e r d r i s c si no u r c o u n t r yi a c kc o m p e t i t i v ea d v a n t a g e ，w h i c hu r g c su st oi m p r o v et h e i r e f f i c i e n c ya n db e n e f i t sw i t ha d v a n c e dm a n a g e m e n ta n dt e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o n s t h et h e s i si ss u b s i d i z e db yak e ys c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c a l p r o j e c t o ff o r m e rs t a t en o n f e r r o u sm e t a lb u r e a u ， “r e s e a r c ho n m a n a g e m e n tm o d ea n di n t e g r a t i o nt e c h n o i o g yf o rc i m si nn o n f e r r o u s m c t a lm i n i n ge n t e r p r i s e ”t h ep a p e rd i s c u s s e st h ec u r r e n ts i t u a t i o n sa n d p r o s p e c t so fn o n f e r r o u sc n t e r p r i s e s c i m s ， a n db r i n g so u th o wt o i m p l c m e n tc i m si nn o n f 色r r o u se n t e r p r i s e s i t ss u g g e s t e dt h a ta d v a n c e d m a n a g e m e n tm o d e f o rc i m sb ee s t a b i i s h e dt o c h a n g e t r a d i t i o n a l o p e r a t i o n a li d e a sa n di t sm a n a g e m e n ts y s t e ma d a p ti t s e l ft ot h en e e d so f e n t e r p r i s e s s u r v i v a la n dd e v e l o p m e n t i ta l s oa n a l y z e st h ep r o d u c t i o n c h a r a c t e r i s t i c so fn o n f e r r o u se n t e r p r i s e sa n dc o m p a r e st h e mw i t ht h o s e o fs t e e li n d u s t r i e s ，t h e n p r o v i d e s r e f e r e t i a lm o d e io fc i m si n n o n f e r r o u se n t e r p r i s e s t h ei m p l e m e n t a t i o nt e c h n o i o g i e sm a i n l yc o n s i s t o fr e a l t i m ed a t a b a s e t e c h n o l o g y ， d a t aw a r e h o u s e t e c h n 0 1 0 9 y ， c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ，a g i l em a n u f a c t u r i n g ，g r e e nm a n u f a c t u r i n ge t c f i n a l l y ，t h ea u t h o rt a k e se x a m p l eo f “s y s t e md e v e l o p m e n to fc i m sf o r s h u i k o u s h a n m i n i n gb u r c a u ”， w h i c hw a sm a n d a t e d b y h u n a n p r o v i n c i a ls c i e n t i f i cc o m m i t t e ea s k e yp r o j e c t ， a n d s p e c i n c a l i y e x p o u n d st h ec o u r s eo fa n a l y z i n g ，d e s i g n i n ga n di m p l e m e n t j n gc i m si n n o n f e r r o u se n t e r p r i s e s k c yw o r d s ： c i m s ， n o n f e r r o u se n t e r p r i s c ， m a n a g e m e n tm o d e ， i n t e g r a t e dt e c h n o l o g y 中龠夫掌工育蕾毫掌院i 翼j e 文 第l 章c i m s 综述 1 1c i m 哲理和c i m s 1 c i m 内涵 19 7 3 年美国约瑟夫哈林顿( j o s e p hh a r r i n g t o n ) 博士在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 i n g 一书中首次提出计算机集成制造( 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 i n g ，c i m ) 概念。它的内涵是借助计算机，将 企业中各种与制造有关的技术系统集成起来。进而提高企业的竞争能 力。其中，强调两点i ij ： ( 1 ) 企业各个生产环节是不可分割的。需要统一安排与组织一一 “系统的观点”。 ( 2 ) 产品制造过程实质上是信息采集、传递、加工处理的过程一 一“信息化的观点”。 c i m 是一种先进的理念，但由于当时技术条件的限制，直到8 0 年代初，才逐渐在制造领域受到重视并被采用。 今天，c i m c i m s 的理念与技术有了很大发展。自l9 8 6 年c i m s 主题确立以来，我国正走着一条具有中国特色的c i m s 之路。 8 6 3 ，c i m s 主题结合国际上先进制造技术的发展，提出了“现代 集成制造”( c o n t e m p o r a r yi n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ) 理念1 2 j 它在广 度和深度上拓宽了传统c 1 m 的内涵。8 6 3 ，c 1 m s 主题提出： “c i m 是一种组织、管理和运行现代制造企业的理念。它将传统 的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术 等有机结合，使企业产品全生命周期各阶段活动中有关的人，组织、 经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流三流有机集成并优 化运行，以达到产品( p ) 上市快( t ) 、高质( q ) 、低耗( c ) 、服务 好( s ) 、环境清洁( e ) ，进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使 中南大掌工r 蕾鼍l 掌啊灌士叶e 文 企业赢得市场竞争。” c i m s 是一种基于c i m 理念构成的数字化、信息化、智能化、绿 色化、集成优化的制造系统，是信息时代的一种新型生产制造模式。 我国“现代集成制造系统”拓展了传统“计算机集成制造系统” 的要点，细化了现代市场竞争内容( p 、t 、q 、c 、s 、e ) ；提出了 c i m s 的特征是数字化、信息化、智能化、集成优化、绿色化：强调 了系统的观点，拓展了系统集成优化的内容，包括信息集成、过程集 成和企业间集成优化、企业活动中三要素和三流的集成优化，以及 c i m s 相关技术和各类人员的集成优化：突出了管理与技术的结合， 以及人在系统中的重要作用：指出了c i m s 技术是基于传统制造技术、 信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术的一门发展中的综 合性技术，其中特别突出了信息技术的主导作用：扩展了c i m s 应 用范围，包括离散型制造业、流程及混合型制造业。此外，这种提法 更具广义性、开放性和持久性。 尤其应指出，c i m 理念及有关技术不仅适用于离散型制造业，而 且适用于流程及混合型制造业“j 。这点在我国企业中己得到了充分 证明。国内外采用c i m s 技术的事实表明不仅机械制造业如汽车、 飞机、机床等行业可以应用c i m s ，在流程企业和混合生产企业，如 家电、冶金、化工等行业应用c i m s 也是卓有成效的。 2 c i m s 技术体系 ( 1 ) 总体技术 系统总体模式包括柔性制造、集成制造、并行工程、敏捷制造、 智能制造、绿色制造、全能制造等。 系统集成方法论包括信息集成、过程集成、企业间集成及知识集 成等。 系统集成技术包括设计、生产、管理及后勤等子系统间的集成技 术，企业三要素( 人组织、经营管理和技术) 及三流( 信息流、物 流和价值流) 的集成技术等。 标准化技术包括产品信息标准、过程信息标准、数据交换与格式 标准、图形标准及零件库标准等。 中南大掌工，r 誓- 曩掌巴| t 叶奇文 企业建模和仿真技术包括企业功能、信息、工作流、资源及组织 模型等的建立、确认及仿真技术。 c i m s 系统开发与实施技术包括企业诊断、需求分析、系统设计、 组织实施、质量保证及效益评价等。 ( 2 ) 支撑平台技术 包括网络、数据库、集成平台框架、计算机辅助软件工程、产 品数据管理( p d m ) 、计算机支持协同工作( c s c w ) 及人，机接口等 技术。 ( 3 ) 设计自动化技术 包括c a d 、c a p p 、c a m 、c a e 、基于仿真的设计( s b d ) 、面向 下游工作的设计( d f x ) 及虚拟样机( v p ) 等。 ( 4 ) 加工生产自动化技术 包括d n c 、c n c 、f m c 、f m s 、虚拟加工及快速成形制造( r p m ) 技术等。 ( 5 ) 经营管理与决策系统技术 包括m i s 、o a 、制造资源规划( m r p i i ) 、准时生产( 儿t ) 、c a 0 、 业务流程重组( b p r ) 、企业资源规划( e r p ) 、动态企业建模( d e m ) 、 供应链及电子商务等。 ( 6 ) 流程c i m s 中生产过程控制技术 包括过程检测、先进控制、故障诊断和面向生产目标的建模、优 化集成控制技术等。 3 典型c i m s 的构成 通常c i m s 分为若干子系统，如生产经营管理分系统、工程 设计分系统、车间自动化分系统以及计算机支撑分系统( 如网络数 据库集成框架) 等。 生产经营管理分系统包括经营计划、销售管理、财务成本、生产 管理、物料管理、设备管理、人事、质量管理等子系统。 工程设计分系统包括产品设计、工程分析、工艺设计、工装设计 等子系统，它们不仅支持变形产品的各项设计活动，也应支持新产品 的研发活动。 中南大掌工商管理掌院司e j 增文 车间自动化分系统支持制造现场的各种活动，包括车间管理、单 元调度、工作站及设备的控制：人、财、物的管理等。 计算机支撑分系统主要包括计算机网络通信和数据库管理两个 子系统，也包括支持系统集成运行的集成平台。 4 c i m s 发展阶段 系统集成优化是c i m s 技术与应用的核心因此，可将c i m s 技 术的发展划分为三个阶段：信息集成( 以早期计算机集成制造为代 表) 、过程集成( 以并行工程为代表) 和企业间集成( 以敏捷制造为 代表) 。前者是后者的基础，同时，三类集成优化技术仍在不断发展。 我国8 6 3 c i m s 主题分别于19 8 7 年、19 9 3 年和1 9 9 7 年启动了这三个 方面的工作。 ( 1 ) 信息集成 信息集成主要解决企业中各自动化孤岛之间的信息交换与哄享 其主要内容有：企业建模、系统设计方法、软件工具和规范。 异构环境和子系统的信息集成。早期信息集成的实现方法主要通 过局域网和数据库来实现，近期采用企业网、外联网、产品数据管理 ( p d m ) 、集成平台和框架技术来实施。值得指出的是，基于面向对 象技术、软构件技术和w e b 技术的集成框架已成为信息集成的重要 支撑工具。 相应地，在企业管理上应用了m r pi i 、儿t 等，进而带动了企业 文化和管理的优化。 ( 2 ) 过程集成 传统的产品开发模式采用串行产品开发流程，设计与加工生产是 两个独立的功能部门，缺乏数字化产品定义、d f a d f m 工具和产品 数据管理，缺乏支持群组协同工作的计算机与网络环境。但是并行 工程较好地解决了这些问题，它组成多学科团队，尽可能多地将产品 设计中的各串行过程转变为并行过程，在早期设计阶段采用c a x 、 d f x 工具考虑可制造性( d f m ) 、可装配性( d f a ) 、质量( d f 0 ) ， 以减少返工缩短开发时间。并行工程的关键技术有：信息集成技术； 过程建模及重组；面向并行工程的计算机辅助工具，如c a x 、d f x ( 虚 中南大掌工商，曩l 掌院硕士论文 拟制造技术的一部分) ：支持并行作业的多学科协同工作小组以及计 算机网络支持下c s c w 和集成框架等。 此阶段中，在管理上引入b p r ，项目管理采取扁平组织，将m r p i i 与儿t 结合，形成推、拉结合的生产管理模式，吸收精益制造思想 等。这些都进一步优化了企业文化和管理。 ( 3 ) 企业间集成 企业间集成是企业内外部资源的优化利用，实现敏捷制造，以适 应知识经济、全球经济、全球制造的新形势。 从管理角度看企业间实现动态联盟或虚拟企业( v ir t u a l e n t e r p r i s e ) ，形成扁平式组织管理结构和“哑铃型企业”，克服“小 而全”、“大而全”，实现产品型企业，增强新产品的设计开发能力和 市场开拓能力，发挥人在系统中的重要作用等。 企业问集成的关键技术包括信息集成技术、并行工程技术、虚拟 制造、支持敏捷工程的使能技术系统、基于网络( 如 i n t e r n e t i n t r a n e t e x t r a n e t ) 的敏捷制造以及资源优化( 如e r p 、供应 链、电子商务) 。 5 c i m s 发展总趋势 集成化从当前企业内部的信息集成和功能集成，发展到过程集成 ( 以并行工程为代表) ，并正在步入实现企业间集成的阶段( 以敏捷 制造为代表) 。 数字化虚拟化从产品的数字化设计开始，发展到产品全生命周 期中各类活动、设备及实体的数字化。在数字化基础上，虚拟化技术 正在迅速发展，主要包括虚拟现实( v r ) 应用、虚拟产品开发( v p d ) 和虚拟制造( v m ) 。 网络化从基于局域网发展到基于i n t r a n e t i n t e r n e t e x t r a n e t 的分 布网络制造，以支持全球制造策略的实现。 柔性化正积极研究发展企业问动态联盟技术、敏捷设计生产技 术、柔性可重组机器技术等，以实现敏捷制造。 智能化是制造系统在柔性化和集成化基础上进一步的发展与延 伸，引入各类人工智能和智能控制技术，实现具有自律、分布、智能、 中南大掌工商蕾习l 掌院硕士沦文 仿生、敏捷、分形等特点的新一代制造系统。 绿色化包括绿色制造、环境意识设计与制造、生态工厂、清沽化 生产等。它是全球可持续发展战略在制造业中的体现，是摆在现代制 造业面前的个崭新课题。 1 2c i m s 在国外的发展 c i m s 作为一种先进生产模式，不少发达国家以此作为本国制造 业的发展战略【6 。j 。在欧美各国和日本的各项高新技术发展计划中， c i m s 已成为关键项目之一。世界上一些著名的大公司，从7 0 年代末 8 0 年代初开始制定本公司实现c i m s 的规划，建立c i m s 工厂或车问， 攻克c i m s 技术难关并且不断取得重大进展。 8 0 年代初，美国和日本关于i m 的定义基本围绕制造和产品开 发这一范围。德国白8 0 年代初期开始关注c i m 这一主题，出现了各 种定义，直到l9 8 5 年( 联邦) 德国经济和平委员会( a w f ) 提出了 c i m 的推荐性定义，从而取得了一定程度的统一。其推荐定义是： c i m 是指在所有与生产有关的企业部门中集成地采用电子数据处理， c i m 包括了在生产计划和控制、计算机辅助设计、计算机辅助工艺规 划、计算机辅助制造、计算机辅助质量管理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。 1 9 9 0 年美国i b m 公司对c i m 的定义是应用信息技术提高组织的生产 率和响应能力。1 9 9 1 年日本能率协会提出c i m 的定义为：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。c i m 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功能集成起来，追求整体效率的新 型生产系统。而欧共体c i m 0 s a ( 开放系统结构) 课题委员会，即 2 1 个欧洲自动化公司和研究机构，包括i b m 、d e c 、h p 公司在欧洲 的分公司，概括了上述各国c i m 定义的基本要点，其一是企业的各 6 中南大掌工育蕾理掌院硪士论文 生产环节是不可分割的，需要统一考虑；二是整个制造生产过程实质 上是信息的采集、传递和加工处理的过程。它对c i m 的定义是：“c i m 是信息技术和生产技术的综合应用，其目的是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、组织管理方面都是一 个集成起来的整体的各个部分”。 近年来，国际上在c i m s 的研究与实践上有进一步发展。提出了 一些新概念，如并行工程( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ，c e ) 、精良生产 1 4 l ( l e a np r o d u c t i o n ) 和敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) 。 1 9 8 7 年美国防御分析研究所提出并行工程的定义是：“并行工程 是对产品设计及其相关过程( 包括制造过程和支持过程) 进行并行、 一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发者从 一开始就考虑到产品全生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进 度与用户需求。”可见，c e 与c i m s 的目的是相同的，二者都是通过 加速新产品的开发周期、提高产品质量、压缩成本、提供优质服务， 即t 、o 、c 、s 来赢得竞争。c i m s 着重信息集成及信息共享。而并 行工程则是为了减少开发过程中的“反复改动”，要求开发组内协调 工作( t e a m i n gw o r k ) ，过程交互地并行进行。为适应多专业的协调 工作，必须建立一个环境，从而对集成提出更高要求，即建立一个内 部可以交互操作的c e 支持环境，包括信息交换平台和数据交换标准， 这个环境并行地支持产品开发全过程。由此，c i m s 从信息集成进入 功能集成和优化，这也必将涉及人与组织体制。 1 9 8 5 年美国麻省理工( m i t ) 成立了“国际汽车计划( i m v p ) ” 专门机构，通过5 年对美国、日本及一些欧洲国家汽车工业全面、深 入的调研，于19 9 0 年写了“改变世界的机器( t h em a c h i n et h a t c h a n g e dt h ew o r l d ) ”一书，该书作者詹姆斯沃麦克、丹尼尔琼 斯、丹尼尔鲁斯总结了日本制造业几十年来的成功经验首先提出 了“精良生产”的概念，以日本汽车工业为例说明了精良生产方式的 要素和对整个工业未来发展将产生深远影响，并预言，这种生产方式 必将在各工业领域中取代大批量生产方式及单件生产方式。精良生产 的特点是强调人的作用和以“人”为中心，以“尽善尽美”为最终目 中龠大掌工商蕾理掌院硬t 曲文 标。它的核心是“精简”，即精简产品开发、设计、生产、管理过程 中一切不产生附加值的环节。 敏捷制造是美国里海大学( l e h i g hu n i v e r s i t y ) 亚科卡研究所于 19 9 1 年提出的一种新的制造模式。8 0 年代以来，随着市场变化越来 越快，竞争日益激烈，美国产品在世界市场中所占份额急剧下降，美 国人清楚地认识到：“美国在世界事务中的威望不仅取决于强大的国 防态势而且取决于强大的制造能力。为了保持其领导地位，美国应 实施各种策略，重振其制造能力”：“制造业是一个国家国民经济的支 柱”。美国国会在1 9 9 1 年国防授权法案会议报告中提出，要为国防部 拟定一个更长期的制造技术规划，其基本结构要同时体现工业界和国 防部的共同利益，要体现协作，而不是工业伙伴间的竞争。为达到这 个目的，国防部根据国会指令，委托亚科卡研究所提出一种能包括更 长期的各种制造目标的概念，这就是既能体现国防部与工业界各自的 特殊利益，又能获得他们共同利益的一种新的制造模式一一敏捷制 造。它的目的是适应生产用户定做的数量很少的高质量产品，并使单 件成本相当低，要能迅速改变生产设备和程序。敏捷制造的实质是改 变企业多层次递阶的复杂结构为平面式结构，从优化角度形成虚拟企 业，即企业集成：其技术基础是网络化的工厂以及便于在网络上交换 的符合数据交换标准的信息。敏捷制造是一种技术与管理相结合的更 深层次的集成。 随着并行工程、精良生产和敏捷制造的思想逐步充实到c i m s 中， 从而使c i m s 发展到了一个新阶段。 1 3c i m s 在我国的发展与应用 1 c i m s 在我国研究与应用的阶段 我国c i m s 的研究从计算机集成制造发展到现代集成制造，经历 了“七五”、“八五”、“九五”三个时期，分别在技术攻关和应用工程 中南大掌工商蕾霸l 掌院砸士论文 方面取得了很大进展，其发展阶段可由图1 1 表示。 我国自1 9 8 9 年开始实施c i m s 应用示范工程按照工程实施的 深度和广度，可将工作分为三个阶段【9 】。 ( 1 ) 19 8 9 1 9 9 2 年是典型应用工厂的选点、可行性论证、初步设 计和详细设计阶段： ( 2 ) 1 9 9 3 1 9 9 5 年是典型应用企业实施的突破性进展阶段；特别 是北京第一机床厂、沈阳鼓风机厂、成都飞机工业公司等第一批典型 应用企业取得了突破性进展，获得明显的经济效益和社会效益，为推 广应用产生了积极影响和示范作用，为19 9 4 年开始设立的“推广应 用企业”拉开了小面积推广c i m s 应用的帷幕。 ( 3 ) 1 9 9 7 年4 月，国家科委召丌全国c i m s 工作会议决定加快 运用c i m s 推动我国制造产业高技术化和实现c i m s 相关高技术产业 化。会上制定了发挥省( 市) 及行业科委和专家组作用的一系列措旆。 从此，c i m s 应用示范工程实践的深度、广度步入了更高、更新的阶 段。 制 造 系 统 图1 1c i m s 在我国研究与应用的阶段 现 代 集 成 制 造 系 统 2 c i m s 在我国的研究进展 十五年来，8 6 3 c i m s 主题在应用示范工程、目标产品开发、重 计算机集成 中- r 大掌工商蕾稿e 掌院硕士论文 大关键技术攻关和应用基础研究层次取得重大进展【8 】：建立了4 个国 家级研究开发基地，1 0 个c i m s 培训中心，7 个产业化基地，获1 0 余项国家级科技进步奖、5 0 余项省部级科技进步奖和3 项国际s m e 领先奖；攻克了异构信息集成、并行工程、虚拟制造、网络化制造等 十大关键技术；在全国2 0 0 余家企业成功实施c i m s 应用示范工程， 提高了企业的市场竞争能力和应变能力：形成了中国c i m s 产业；锻 炼和造就近5 0 0 0 名骨干人才。创立了一套适合中国国情的c i m s 理 念、方法和技术，走出了一条以信息化带动工业化的跨越式发展道路。 3 c i m s 在我国企业的应用情况 自第一批成功应用c i m s 的典型企业之后，c i m s 应用示范工程 的范围不断拓宽。现在，我国许多企业，尤其是大中型企业，已接受 和认识到c i m s 在企业改造和发展中的重要作用【扎1 0 】。在九五期间 已有一批大中型企业实现了c i m s 的一期和二期工程。如： 石化行业：福建石化公司、长岭石化公司、金陵石化公司炼油厂、 北京炼油设计院、大连石化总厂等。 钢铁行业：宝山钢铁公司、天津无缝钢管厂、涟源钢铁公司等。 化工行业：沈阳永新化工厂、四川化工厂、沧州化肥厂。 制药行业：华北制药倍达公司、中原制药厂等。 造纸行业：福建青州造纸厂等。 实践表明，c i m s 的成功运行为我国企业带来了显著的效益】， 报价周期缩短2 3 左右，生产准备周期缩短l 3 1 2 制造加工周期 缩短1 0 3 0 ，生产管理人员减少2 0 左右，废品损失减少3 0 左右， 在制品资金降低1o 5 5 ，缩短产品变型设计时间l 3 l ，2 ，流动资金 减少2 0 左右。 另外，成功实施c i m s 还给企业带来了许多难以量化的经济效益， 如增强市场应变能力，优化产品结构，促进技术进步，提高管理水平， 充分挖掘设备生产能力，激发人的积极性和创造性，增进技术、管理 和生产部门间以及各类人员间的配合与协作等。 中南大掌工商管理学院硕士论文 1 4本文研究内容与思路 1 研究内容 本文总体介绍了c i m 哲理和c i m s 内涵，以及c i m s 在国内外的 研究与应用。然后，对有色企业c i m s 的发展现状及前景进行论述， 提出有色企业实施c i m s 的思路。认为首先应解决采取与c i m s 相适 应的先进管理模式，对传统的经营理念进行改造，使现行管理体制适 应企业生存发展的需求。分析了有色企业的生产特点，并与其他制造 业比较，根据混合生产企业实施c i m s 经验，给出有色企业c i m s 体 系结构的参考模型。在实施技术上，主要适用技术包括数据仓库技术、 实时数据库技术、并行工程、资源集成技术等。最后，以水口山c i m s 的开发为例，具体阐述了有色企业c i m s 的分析、设计与实施过程。 2 有色企业实施c i m s 的复杂性 作者在调查了几家大型有色企业的实际情况并查阅大量资料 【1 2 14 】之后，对有色企业实施c i m s 的复杂性总结为以下几点： ( 1 ) 生产流程复杂 有色企业的生产流程比较复杂，既包括离散加工，也包括流程工 艺。按照生产流程划分为有色矿山企业、有色冶炼企业、有色加工企 业。有色矿山企业的生产受矿产资源制约，采矿条件同益变差，经营 效果受自然条件影响大。有色冶炼企业的技术控制指标多，能耗大、 物耗高，工艺流程长，反应机理复杂腐蚀性强设备寿命短，污染 严重。有色加工企业的规模不大，生产组织复杂，工模具种类繁多， 消耗量大。 ( 2 ) 有色企业管理模式陈旧 当前部分有色企业的管理依旧停留在过去粗放作业的传统方式 上，难以达到高效率和高效益。企业基础设施薄弱信息传递速度慢， 管理手段较落后。 ( 3 ) 成功实施c i m s 的案例少 目前，较好地实施c i m s c i p s 的有色企业主要有江西铜业公司、 中南大掌工商蕾理掌院硕士论文 平果铝业公司、金川公司、自贡硬质合金有限责任公司等，只占有色 企业很小的比例。 ( 4 ) 有色企业多为中小企业 有色企业的大型企业较少，中小企业多。仅就有色加工企业而言， 我国现有有色金属加工企业约2 5 0 0 余家，其中生产能力在1 万t ，a 以上的不足1 0 0 家。因而生产规模、资金、人才有限，这些关键因素 对实施c i m s 工程造成一定难度。 ( 5 ) 环境污染严重 有色金属工业是我国重要的国民经济基础产业，也是高能耗、重 污染的粗放型工业部门。其环境治理与发展极不协调，随着有色工业 产值的快速增长，而环保投入不足，每年用于环保治理的资金尚不到 工业总产值的1 【i 引。另外，我国有色工业的生产工艺和污染控制技 术总体水平落后，仅相当于发达国家同行业6 0 7 0 年代的水平。 3 研究方法 鉴于上述复杂性，作者认为有色企业在实施c i m s 时可借鉴吴澄 提出的复杂系统求解框架【。6 】，如图1 2 所示。 基于企业诊断和需求分析，企业可从已有技术中选取适合企业需 要的先进产品设计技术，如c a d 等，以及现代管理技术，如m r pj i 、 e r p 等，同时，也可提出企业自身的创新管理理念。通过企业建模等 方法论及工具，建立功能模型、信息模型，并考虑各功能模块之间的 接口。这样，就可以用网络、数据库和软件等技术，开发相应的信息 系统。根据企业需求，选用相应的信息集成、并行工程、虚拟制造和 敏捷制造等，即可构成一个现代化企业的信息系统。在此基础上，进 一步采用优化算法，以提高企业的运行水平。优化算法可以体现在某 个软件模块中。这就是解决复杂制造系统实现综合集成和管理控制的 过程。 中r 大掌工葺r 理掌院砸士诗文 复杂制造系统的解决方案 经营管理理念 c a x 、e r p 等 方法论指导 实现技术优化算法 直销模式 供需链 人人都做经营者 图1 2解决复杂制造系统的求解框架 1 3 中南犬掌 工商管理掌院硕士论文 第2 章有色企业实施c i m s 的需求分析 2 1有色金属工业的行业特点 1 有色金属工业的性质 有色金属工业属于大型综合性工业部门之一，它在国家基本建设 中起着举足轻重的作用【1 8 叫9 1 。有色金属工业门类较多，包括铜工业、 铝工业、铅锌工业、镍钴工业、钛镁工业、钨锡锕工业、锑工业、汞 工业、稀有金属和半导体材料工业、有色金属加工工业、再生有色金 属工业等等。既有原料采选、金属冶炼、加工制造等专业化生产企业 又有大型采选冶联合企业。 有色金属工业的生产性质是向国民经济其他部门提供劳动对象 也提供个人消费品。有色金属工业产品的产量、质量、品种对整个国 民经济的技术进步有重大影响，如机械制造、电力、汽车制造、电子、 航天航空、火箭原子能技术、仪器仪表制造等部门的技术进步，都与 有色金属、高纯有色金属、稀有金属及其化合物、半导体材料的开发 与应用启、息相关。根据原有色金属总公司的统计资料，我国2 0 0 0 年 主要有色金属的消费去向见图2 1 。 图2 12 0 0 0 年我国主要有色金属消费去向图 中南大掌 工商蕾理学院硕士论文 2 有色金属工业的特点 有色金属工业作为独立的产业部门，具有独特的经济技术特征。 有色金属矿物原料多为复合原料，常共生或伴生多种有价元素，从而 决定了金属冶炼技术的复杂性；有色金属工业自身具有综合性，包括 从矿石采选到金属成品的生产全过程：有色金属矿山多分布在边远地 区、待开发地区建设难度大：有色金属冶炼的复杂性和多阶段性， 导致了某些生产部门的高度资金密集性：有色金属生产过程的材料消 耗量、电能和热能的消耗量较大：有色金属的副产烟气和渣，用好了 可作为其他工业部门的原料，否则将会对生态和环境造成严重污染。 具体来讲，有色金属工业表现为以下特点： ( 1 ) 它是原材料产业部门，属于国民经济的基础行业。它向其他 部门提供各种有色金属材料和制品。其产品基本属于原材料。该行业 的发展程度直接制约和影响其他产业部门的发展，影响国防建设和科 学技术的发展。 ( 2 ) 建设投资大，周期长，产品品种多，工艺复杂，生产流程长， 资金周转缓慢。如建设座大型冶炼企业需要5 7 年，投资几亿元， 这往往是一个地方的财力难以承担的。现在全国有色金属工业企业固 定资产约占整个资产总数的5 0 以上。目前，世界上己被发现的有色 金属我国均能生产，产品品种达2 0 0 0 余个，规格几万个。 f 3 ) 矿产资源丰富，但品位低，开发利用难度大。我国有色金属 资源十分丰富，许多金属名列世界前位，而且矿床相对集中，成群成 带分布，伴生成分多，综合利用价值大。但品位偏低，必须选矿、富 集。有相当多的矿床仍未被开采。在已探明的近8 0 0 个大中型有色金 属矿床的储量中，尚未丌采的矿床储量所占比例为：铜、锑、锡、钨 4 0 6 0 ：铅、锌、钛、钴及稀土6 0 7 0 ；铝、钼和稀有金属7 0 以上。所以我国有色金属资源丰富可以说具有潜在的自然优势。 ( 4 ) 消耗量大废弃物多。污染严重。有色金属是消耗量极大的 原材料工业，在采矿、选矿、冶炼和加工过程中。需要处理大量矿石 和精矿，消耗大量燃料和辅助材料。每年生产2 0 0 多万吨金属，处理 中南大掌工商蕾理掌院硕士论文 矿石达几亿吨。而且万吨采掘比大，投入的掘进量和剥离量是黑色金 属和煤炭的几倍，因此消耗也大。全行业物耗占成本的比重约为 7 0 8 0 ，有的甚至更高。在生产过程中排出的废渣、废水、废气和 粉尘等的数量很大，对环境污染严重。据统计有色金属工业企业每 年排入大气的二氧化硫( s 0 2 ) 约4 5 万吨：全行业排废渣7 5 亿吨： 重金属废水排放量也很大，仅从原料经废水带走的砷约3 0 0 0 吨。 ( 5 ) 设备大型化、综合化。有色金属工业装备中，无论是露天矿 山开采的大型电铲矿山井下开采的天井钻机、电动爬罐、通风机， 选矿厂的球磨机、破碎机、浮选机、全自动压滤机，还是冶炼企业的 各种型号的炉、罐、机、槽，加工企业的连续铸轧机、冷轧机、热轧 机、铝箔轧机等，都是大型化、综合化的设备，而且连动装置多，正 向设备系列化和配套化发展。从而对企业进行现代集成制造提出了更 高要求。 ( 6 ) 有色企业布局分散，星罗棋布，边远居多。我国有色金属企 业几乎遍布全国各地，但大多数企业尤其是重点企业，地处边远山区， 建设生产困难，生活艰苦。因此许多实际问题往往难以统一考虑和及 时解决。不少企业仍使用6 0 7 0 年代的老设备，工艺陈旧，技术落后。 许多老矿山交通不畅、通讯落后、消息闭塞。这为企业管理增加了难 度，另一方面也为加强管理、提高经济效益提供了机遇。 3 发展有色金属工业的重要性 一方面，有色金属工业为其他部门提供原材料，直接影响我国国 防建设和科学技术的发展。同时，我国有色金属矿源丰富在世界上 不论技术还是储量，都有着潜在的优势。另一方面，目前有色企业信 息技术应用与信息资源开发利用水平不高，技术、装备、管理落后 处于传统经济模式。产品结构不台理，高投入、高能耗、低产出产 品技术含量不高，缺乏竞争优势。加之工艺流程复杂、建设难度大、 资金周转缓慢、污染严重，决定了我们必须摸清有色金属的生产特点 建立与之相适应的管理方式，研究开发新产品和适用技术依靠先进 的管理和技术进步来提高企业的效率和效益。 中龠大掌工商管理掌院硬士论文 2 2有色企业c i m s 的发展 我国许多有色企业属于混合型生产企业既包括离散制造过程， 如机械加工又包括流程工艺，如选矿、冶炼过程因此有色企业的 c i m s 起步较晚，发展也较缓慢。 1 有色企业c i m s 的发展现状 目前，大型有色企业已从单项开发应用向集成化、综合化发展， 向管控一体化、c i m s 方向推进i j 。具体来讲，按照c i m s 构成的层 次和内容，有色企业c i m s 的应用现状可从以下几方面阐述： ( 1 ) 计算机辅助设计与制造 近几年，有色企业c a d c a m 普及率和覆盖率有了很大提高。主 要的生产加工企业普遍应用c a d c a m 进行产品设计与加工主要的 设计研究院所抛掉了图板，在网络基础上用c a d 进行工程设计。如 北京有色设计院、洛阳有色加工设计院、沈阳铝镁设计院、贵阳铝镁 设计院、南昌有色设计院等，都投入大量资金建设了先进的c a d m i s 系统和p d m ( 产品数据、工程图档) 数据库管理系统，大大加快了 工程设计进度，提高了工程质量与市场竞争力。 例如，南昌有色设计院应用c a d m i s 系统很好地完成了对伊朗 铜厂工程的设计工作。贵阳铝镁设计院用c a d ，m i s ，出色完成了平 果铝厂工程设计工作，该工程在全国第八届优秀工程设计评选中荣获 金奖。 ( 2 ) 生产过程控制 有色企业生产过程的自动控制近几年有了很大发展，尤其是大型 企业，已从开始阶段的单元控制、单体设备控制发展到整个生产线的 过程控制。p l c 、d c s 在过程控制中得到了广泛应用，一些企业的二 级厂矿工控系统d c s 与全公司主网联接，生产技术状况可直接传递 到公司领导部门。网络互连为企业信息共享提供了方便使之成为公 司生产经营不可缺少的一部分。许多大型联合企业具有较高的自动化 中龠夫掌 工寓譬理掌院硕士论文 和现代化管理水平，计算机应用及自动化技术处于同行业前列，如江 西铜业公司的铜冶炼，金川公司的镍冶炼，长城铝及平果铝的铝冶炼 等均如此。由于对主要生产过程实现了自动控制，为安全、稳定、优 化生产发挥了重要作用。 ( 3 ) m i s 及网络建设 大中型有色企业已建立起不同层次的管理信息系统，随着企业体 制与机制的改革，由传统m i s 向现代企业的m i s 转型。计算机网络 由共享式基带网络建设向交换式综合信息应用的高速网发展，由局域 网向i n t e r n e t 转型。如金川、平果铝厂均投巨资建立了a t m 网达 到了国内外先进水平。铜陵公司的“三网合一”综合信息网的建成及 运行，给企业带来了显著的效益，代表了目前网络建设的方向。 但是也存在不足：有的企业虽然建立了局域网，但没有实现资源 共享，仍是单机操作；有的企业则只重开发不重维护。 总的来说，有色企业的m i s 建设，取得了一定进展，部分企业 实现了部门间的信息交换及共享，信息资源得到了充分利用，为企业 带来了效益。 2 c i m s 在有色企业的典型应用 目前，较好地实施c i m s 的有色企业主要有江西铜业公司、平果 铝业公司、金川公司、自贡硬质合金有限责任公司等。 其中，江铜的信息基础设施建设己形成规模，信息技术应用取得 丰硕成果。多年来，该公司开发应用软件3 0 多套，有多项通过省部 级鉴定，一项获部级科技进步奖。所属的贵溪冶炼厂是我国第一家采 用世界先进的实时计算机控制闪速炉冶炼技术的企业，主要生产过程 实现了计算机在线控制和监测，局部实现了从过程驱动级到生产过程 控制级的贵冶c i m s 框架。 广西平果铝被评为“国家8 6 3 计划c i m s 应用示范企业”。金川 公司与中南大学联合完成了公司计算机集成过程系统( c i p s ) 的初步 规划，为该公司计算机应用发展奠定了基本方向。自贡硬质合金有限 责任公司已建成覆盖公司生产经营全过程的m l s 系统，并实现销售、 采购、生产、财务的初步集成，为c i m s 建设打下了坚实的基础。 中南 掌工商 理掌院硕士论文 3 有色企业c i m s 的应用前景 各种新技术的发展，为有色企业实施c i m s 提供了保障。 ( 1 ) 自动控制技术 d c s ( d is t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ) 新发展：系统开放性和互连性 有显著进步；系统小型化和功能增强化，如实现各类先进控制和实时 闭环优化控制；控制网络光纤化：d c s 与p l c 在功能上互相渗透等。 p l c 新发展：以p l c 为基础构成综合自动化系统：改进结构， 仿效d c s ：加强通讯功能：增强运算与回路控制功能等。 现场总线技术：现场总线( f i e l db u s ) 是用于过程自动化最底层 的现场设备或现场仪