信息化系統(tǒng)中信息集成模式研究

［摘 要］ 本文在分析系統(tǒng)內(nèi)部各個子系統(tǒng)之間信息關(guān)系的基礎(chǔ)上，討論了系統(tǒng)中信息集成模式的問題，包括MRP和JIT相結(jié)合的物料信息集成、CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)信息集成和以成本信息集成為中心的信息集成模式。

［關(guān)鍵詞］ 企業(yè)信息化系統(tǒng)；信息集成；集成制造系統(tǒng)

［中圖分類號］F270.7［文獻標(biāo)識碼］A［文章編號］1673-0194（2008）14-0075-03

0 引 言

企業(yè)系統(tǒng)集成可以看作企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的兩條鏈的集成，這兩條鏈就是工程鏈和管理鏈。工程鏈?zhǔn)瞧髽I(yè)系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成的主要內(nèi)容。對集成制造系統(tǒng)（CIMS）而言，工程鏈主要由產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、數(shù)控（NC）編程、加工控制、物料搬運、質(zhì)量檢測等活動組成，從事由產(chǎn)品設(shè)計到產(chǎn)品實現(xiàn)過程中的工程制造活動。流程業(yè)集成制造系統(tǒng)（CIPS）有柔性組織生產(chǎn)的一面，但更多地根據(jù)固定的工藝和產(chǎn)品，追求使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)狀態(tài)，因此CIPS中監(jiān)測系統(tǒng)對生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)非常重要，流程業(yè)提高效益主要依靠生產(chǎn)工藝條件的優(yōu)化而達(dá)到。管理鏈主要由市場預(yù)測、生產(chǎn)計劃、能力平衡、投料控制、作業(yè)調(diào)整、工況收集與統(tǒng)計、任務(wù)分配等活動組成，從事由產(chǎn)品構(gòu)思到產(chǎn)品實現(xiàn)過程中的生產(chǎn)指揮活動，是企業(yè)系統(tǒng)組織構(gòu)成的主要內(nèi)容。企業(yè)系統(tǒng)的整體柔性和效率由這兩條鏈的運行效率所決定。

1 系統(tǒng)中的信息聯(lián)系

一般來說，信息化系統(tǒng)都包括管理信息系統(tǒng)、產(chǎn)品與工程設(shè)計系統(tǒng)、制造自動化系統(tǒng)和質(zhì)量保證系統(tǒng)等，它們之間的信息聯(lián)系如圖1所示。

管理信息子系統(tǒng)以MRPⅡ為核心，從制造資源出發(fā)，考慮了企業(yè)進行經(jīng)營決策的戰(zhàn)略層、中短期生產(chǎn)計劃編制的戰(zhàn)術(shù)層以及車間作業(yè)計劃與生產(chǎn)活動控制的操作層，其功能覆蓋了市場銷售、物料供應(yīng)、各級生產(chǎn)計劃與控制、財物管理、成本、庫存和技術(shù)管理等部分的活動，是以經(jīng)營生產(chǎn)計劃、主生產(chǎn)計劃、物料需求計劃、能力需求計劃、車間計劃、車間調(diào)度與控制為主體形成閉環(huán)的一體化生產(chǎn)經(jīng)營與信息管理系統(tǒng)。它在系統(tǒng)中是神經(jīng)中樞，指揮與控制著各個部分有條不紊地工作。它要求工程設(shè)計系統(tǒng)提供物料清單（BOM）和工藝規(guī)程信息，將加工計劃和設(shè)計要求傳遞給制造自動化子系統(tǒng)和工程設(shè)計子系統(tǒng)。

工程設(shè)計子系統(tǒng)是在產(chǎn)品開發(fā)過程中引入的計算機技術(shù)，包括產(chǎn)品的概要設(shè)計、工程與結(jié)構(gòu)分析、詳細(xì)設(shè)計、工程設(shè)計與數(shù)控編程，通常劃分為CAD、CAPP、CAM三大部分。工程設(shè)計子系統(tǒng)在CIMS中是主要信息源，為管理信息系統(tǒng)和制造自動化系統(tǒng)提供BOM表和工藝規(guī)程等信息。

制造自動化子系統(tǒng)是在計算機的控制與調(diào)度下加工或裝配，并將生產(chǎn)現(xiàn)場信息實時反饋到相應(yīng)部門。制造自動化系統(tǒng)主要生成作業(yè)計劃，優(yōu)化調(diào)度控制，生成物料需求計劃，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)和采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。

質(zhì)量保證子系統(tǒng)主要采集、存儲與處理存在于設(shè)計、制造過程中與質(zhì)量有關(guān)的大量數(shù)據(jù)，從而獲得一系列的控制環(huán)，并用這些控制環(huán)有效地促進質(zhì)量的提高。

2 信息集成模式

(1) MRP和JIT相結(jié)合的物料信息集成

MRP即物料需求計劃是根據(jù)何時主生產(chǎn)計劃表上需要物料來決定訂貨和生產(chǎn)，制造資源規(guī)劃（MRP Ⅱ）則是在MRP基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種更為完善的先進管理思想和方法，以MRP為中心建立一個生產(chǎn)活動的信息處理體系。借助物料清單、工藝數(shù)據(jù)和設(shè)備狀況數(shù)據(jù)，將市場對產(chǎn)品的需求轉(zhuǎn)換為對加工過程和外購原材料、零部件的需求。這樣對企業(yè)復(fù)雜的生產(chǎn)過程實現(xiàn)了一定意義上的優(yōu)化和科學(xué)的管理，用計算機完成主生產(chǎn)計劃、物料需求計劃、能力平衡計劃、庫存控制、生產(chǎn)成本核實等，使計劃調(diào)整和優(yōu)化成為可能。

JIT又稱看樣板生產(chǎn)或精益生產(chǎn)，它的含義是不必投入過多的生產(chǎn)要素，只在適當(dāng)?shù)臅r候生產(chǎn)必要數(shù)量的市場急需產(chǎn)品或下道工序急需的物料。JIT是一種用來生成產(chǎn)品、組裝配件、外購和自制零件的補充量的執(zhí)行技術(shù)，其基本思想是杜絕在生產(chǎn)等工、多余勞動、不必要搬運、加工不合理、庫存不良品返修等方面的浪費，以降低生產(chǎn)成本，達(dá)到零故障、零缺陷、零庫存。JIT的原理是將需要的零件在需要的時刻按需要的數(shù)量及時供給每道工序，由后一道工序向上一道工序依次傳遞信息。JIT打破了傳統(tǒng)的金字塔式的分層管理模式，將產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和銷售結(jié)合起來，使松散脫節(jié)的生產(chǎn)部門緊密聯(lián)系在一起。

沒有信息技術(shù)的支持，不通過信息集成，MRPⅡ和JIT思想是無法實現(xiàn)的。MRPⅡ和JIT思想本質(zhì)上是對物料的管理，采用這兩種方式，事實上是對一個物料信息進行采集、加工和處理的集成過程。但是，MRPⅡ和JIT的應(yīng)用情況是不一樣的，因為存在資源和自然條件的差別、面向的市場和顧客需求的不一致以及原材料供應(yīng)的差別等。同時，MRPⅡ和JIT也不是完善的，MRPⅡ方式中的計劃總是跟不上企業(yè)內(nèi)外部許多實際因素的變化，JIT用增加能力的方法來消除生產(chǎn)線中的不平衡，從而導(dǎo)致生產(chǎn)線能力總是過剩的。目前出現(xiàn)的MRPⅢ包括了MRPⅡ和JIT，以及專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和人，兼顧MRPⅡ和JIT原理，是一種較好的模式。

在這樣一種模式中，MRPⅡ主要起計劃作用，根據(jù)主生產(chǎn)計劃和作業(yè)計劃、中長期物料需求和各種作業(yè)計劃物料需求，由物流管理和監(jiān)控系統(tǒng)按JIT原則組織、總裝生產(chǎn)，中長期物料和外部環(huán)境不滿足的物料按MRPⅡ方式備料，短線物料和外部環(huán)境允許的物料則按JIT方式送到生產(chǎn)線。采用MRPⅡ和JIT相結(jié)合的方式進行物料信息集成，是一種更適合企業(yè)信息集成需要的集成方法。

(2)CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)信息集成

現(xiàn)行的CAD、CAPP、CAM、CAE系統(tǒng)長期處于獨立發(fā)展?fàn)顟B(tài)，它們只是在各自的領(lǐng)域發(fā)揮部分或全部的功能。在CIMS環(huán)境下，這些系統(tǒng)必須集成，產(chǎn)品數(shù)據(jù)格式需要標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)使得相互之間的數(shù)據(jù)具有可交換性。如何建立這些系統(tǒng)之間的信息集成，正確而快速地交換數(shù)據(jù)，從而進一步加快產(chǎn)品開發(fā)進度，這是各國企業(yè)正在努力研究的一個方向。

在CAD環(huán)境下最重要的是支持圖形數(shù)據(jù)的表示。在一般圖形系統(tǒng)中，圖形以原語的形式表示，是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，無法以表格形式表示。在現(xiàn)行的CAD系統(tǒng)中，圖形數(shù)據(jù)的存儲不是建立在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，而是采用專門的文件格式表示。工程數(shù)據(jù)要求支持的數(shù)據(jù)類型繁多，數(shù)據(jù)間具有復(fù)雜的語義關(guān)聯(lián)，對數(shù)據(jù)要求有很高的存取速度、數(shù)據(jù)更新頻繁等特點。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）為產(chǎn)品數(shù)據(jù)交流制定了STEP(Standard for The Exchange of Product model data)規(guī)范［２］，如果CAD/CAM系統(tǒng)遵循STEP規(guī)范產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，它們之間可以直接進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換和共享。工藝文件可以以結(jié)構(gòu)化的表格形式存放，但要支持?jǐn)?shù)據(jù)共享，工藝規(guī)程也需要規(guī)范化。CAM系統(tǒng)所生成的NC代碼只能以文件形式表示。

從信息集成的觀點來看，要采用統(tǒng)一機制實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享管理，難點在于CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)之間如何集成和共享。

(3) 以成本信息集成為中心的信息集成模式

成本控制的對象是企業(yè)資金運作的全過程，從資金的投入、資金的使用、資金的耗費到資金的收回全過程，都應(yīng)作為成本控制的對象。在資金的投入階段為成本投資控制，在產(chǎn)品的設(shè)計階段為產(chǎn)品設(shè)計成本控制，在工藝方案確定階段為工藝方案成本控制，在產(chǎn)品的試制階段為物資儲存成本控制，在產(chǎn)品的生產(chǎn)階段為產(chǎn)品成本控制和質(zhì)量成本控制，在產(chǎn)品的銷售階段為產(chǎn)品銷售成本控制和產(chǎn)品壽命周期成本控制。因此，成本控制的范圍，從生產(chǎn)向前可延伸到投資、設(shè)計，向后又可延伸到用戶使用等整個過程。企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營全過程的信息，都可以反映為成本信息，可以通過成本信息的集成來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的信息集成。利用信息化技術(shù)，制訂合理的成本計劃，利用信息反饋進行成本計算與控制，通過計算機輔助生產(chǎn)管理縮短生產(chǎn)周期，實現(xiàn)計算機庫存管理，減少資金占用量，從而達(dá)到降低產(chǎn)品成本的目的。

成本控制信息一部分由外部的社會經(jīng)濟活動產(chǎn)生，即外源信息流，該部分信息涉及市場行情，如產(chǎn)品需求、資源狀況、價格動向、發(fā)展趨勢、新材料、新工藝、新技術(shù)等，是企業(yè)進行預(yù)測和決策的重要信息；另一部分是由企業(yè)本身的生產(chǎn)經(jīng)營活動產(chǎn)生的，即內(nèi)源信息流。以成本信息集成為中心的信息集成包括與生產(chǎn)子系統(tǒng)信息的集成、與輔助生產(chǎn)子系統(tǒng)信息的集成、與職能部門子系統(tǒng)信息的集成、與國內(nèi)外市場信息子系統(tǒng)信息的集成。

在以成本信息為中心的信息集成中，可以按照作業(yè)成本計算與成本控制方法實現(xiàn)成本信息集成。將每一分廠作為一個作業(yè)區(qū)域，嚴(yán)格以物料的入口到產(chǎn)成品的出口劃分并確認(rèn)作業(yè)中心即成本中心，將各個專業(yè)子系統(tǒng)分別作為各個成本歸集中心即專業(yè)成本中心。

在系統(tǒng)的功能集成上，實現(xiàn)所有費用的歸口管理，使費用管理單一化，各作業(yè)中心的控制計量統(tǒng)一化，為分工序歸集費用提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。在系統(tǒng)的信息集成上，由各物料投入點直接采集數(shù)據(jù)，分別由各作業(yè)成本中心和企業(yè)成本中心對各種費用按作業(yè)成本中心歸集。成本報表由企業(yè)級成本中心直接產(chǎn)生，各作業(yè)成本中心產(chǎn)生各自的成本報表，使信息的集成由作業(yè)層直接送入企業(yè)成本中心，保證信息的真實性和計算結(jié)果的可靠性。

企業(yè)級的信息集成應(yīng)包括物流、資金流兩類相應(yīng)信息流的集成。對于企業(yè)級領(lǐng)導(dǎo)來說，最關(guān)心的是企業(yè)的獲利，即現(xiàn)金的流入量和生產(chǎn)消耗及成本。要做到隨時掌握企業(yè)的投入、產(chǎn)出信息，必須以暢通的網(wǎng)絡(luò)信息作為支撐，以物流管理和資金流管理為網(wǎng)絡(luò)，提供科學(xué)的、真實的、實時的動態(tài)信息。

信息是成本決策的基礎(chǔ)，在成本決策制定和執(zhí)行過程中，存在著大量不確定的隨機因素，需要進行成本信息集成，通過不斷地進行信息反饋、控制和調(diào)整，使之成為最佳成本決策。

3 結(jié) 論

生產(chǎn)過程控制與生產(chǎn)管理朝著一體化的方向發(fā)展，在企業(yè)管理方面，以企業(yè)資源計劃系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)和客戶關(guān)系管理系統(tǒng)為代表的管理信息系統(tǒng)正在得到廣泛應(yīng)用，提高了管理效率；在生產(chǎn)過程自動化方面，自動化裝備得到了廣泛的應(yīng)用，極大地提高了生產(chǎn)過程控制水平和產(chǎn)品質(zhì)量。過程控制層與管理層之間的信息脫節(jié)問題已經(jīng)突顯，制約了生產(chǎn)與管理水平的提高。企業(yè)需要在經(jīng)營管理和生產(chǎn)過程控制之間能夠進行雙向信息流交互、對生產(chǎn)過程進行直接管理，即實現(xiàn)企業(yè)信息化。本文通過分析系統(tǒng)內(nèi)部各個子系統(tǒng)之間的信息關(guān)系，討論了系統(tǒng)中信息集成模式的問題，有助于企業(yè)信息化系統(tǒng)的研究與發(fā)展。

主要參考文獻

[1] 高媛. 論企業(yè)信息化與電子商務(wù)[J]. 中國管理信息化:會計版，2006，9(12):9-11.

[2] 杜娟，田錫天，朱名銓，等. 基于STEP和STEP-NC的CAD/CAPP/CAM/CNC系統(tǒng)集成技術(shù)研究[J]. 計算機集成制造系統(tǒng)，2005，11(4):487-491.

[3] Grabowik C，Kalinowski K，Monica Z. Integration of the CAD/CAPP/PPC Systems[J]. Journal of Materials Processing Technology，2005，Volumes 164-165:1358-1368.