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)內部各個子系統(tǒng)之間信息關系的基礎上，討論了系統(tǒng)中信息集成模式的問題，包括MRP和JIT相結合的物料信息集成、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)生產經營活動的兩條鏈的集成，這兩條鏈就是工程鏈和管理鏈。工程鏈是企業(yè)系統(tǒng)技術構成的主要內容。對集成制造系統(tǒng)（CIMS）而言，工程鏈主要由產品設計、工藝規(guī)劃、數控（NC）編程、加工控制、物料搬運、質量檢測等活動組成，從事由產品設計到產品實現(xiàn)過程中的工程制造活動。流程業(yè)集成制造系統(tǒng)（CIPS）有柔性組織生產的一面，但更多地根據固定的工藝和產品，追求使生產過程處于最優(yōu)狀態(tài)，因此CIPS中監(jiān)測系統(tǒng)對生產的正常運轉非常重要，流程業(yè)提高效益主要依靠生產工藝條件的優(yōu)化而達到。管理鏈主要由市場預測、生產計劃、能力平衡、投料控制、作業(yè)調整、工況收集與統(tǒng)計、任務分配等活動組成，從事由產品構思到產品實現(xiàn)過程中的生產指揮活動，是企業(yè)系統(tǒng)組織構成的主要內容。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)、產品與工程設計系統(tǒng)、制造自動化系統(tǒng)和質量保證系統(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)進行經營決策的戰(zhàn)略層、中短期生產計劃編制的戰(zhàn)術層以及車間作業(yè)計劃與生產活動控制的操作層，其功能覆蓋了市場銷售、物料供應、各級生產計劃與控制、財物管理、成本、庫存和技術管理等部分的活動，是以經營生產計劃、主生產計劃、物料需求計劃、能力需求計劃、車間計劃、車間調度與控制為主體形成閉環(huán)的一體化生產經營與信息管理系統(tǒng)。它在系統(tǒng)中是神經中樞，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，將加工計劃和設計要求傳遞給制造自動化子系統(tǒng)和工程設計子系統(tǒng)。

工程設計子系統(tǒng)是在產品開發(fā)過程中引入的計算機技術，包括產品的概要設計、工程與結構分析、詳細設計、工程設計與數控編程，通常劃分為CAD、CAPP、CAM三大部分。工程設計子系統(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度下加工或裝配，并將生產現(xiàn)場信息實時反饋到相應部門。制造自動化系統(tǒng)主要生成作業(yè)計劃，優(yōu)化調度控制，生成物料需求計劃，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)和采集生產數據等。

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

2 信息集成模式

(1) MRP和JIT相結合的物料信息集成

MRP即物料需求計劃是根據何時主生產計劃表上需要物料來決定訂貨和生產，制造資源規(guī)劃（MRP Ⅱ）則是在MRP基礎上發(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活動的信息處理體系。借助物料清單、工藝數據和設備狀況數據，將市場對產品的需求轉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)復雜的生產過程實現(xiàn)了一定意義上的優(yōu)化和科學的管理，用計算機完成主生產計劃、物料需求計劃、能力平衡計劃、庫存控制、生產成本核實等，使計劃調整和優(yōu)化成為可能。

JIT又稱看樣板生產或精益生產，它的含義是不必投入過多的生產要素，只在適當的時候生產必要數量的市場急需產品或下道工序急需的物料。JIT是一種用來生成產品、組裝配件、外購和自制零件的補充量的執(zhí)行技術，其基本思想是杜絕在生產等工、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，以降低生產成本，達到零故障、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，將產品開發(fā)、生產和銷售結合起來，使松散脫節(jié)的生產部門緊密聯(lián)系在一起。

沒有信息技術的支持，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線中的不平衡，從而導致生產線能力總是過剩的。目前出現(xiàn)的MRPⅢ包括了MRPⅡ和JIT，以及專家系統(tǒng)、數據庫和人，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，根據主生產計劃和作業(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，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方式送到生產線。采用MRPⅡ和JIT相結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)展狀態(tài)，它們只是在各自的領域發(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，產品數據格式需要標準化，應使得相互之間的數據具有可交換性。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據，從而進一步加快產品開發(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據的表示。在一般圖形系統(tǒng)中，圖形以原語的形式表示，是非結構化數據，無法以表格形式表示。在現(xiàn)行的CAD系統(tǒng)中，圖形數據的存儲不是建立在數據庫的基礎上，而是采用專門的文件格式表示。工程數據要求支持的數據類型繁多，數據間具有復雜的語義關聯(lián)，對數據要求有很高的存取速度、數據更新頻繁等特點。國際標準化組織（ISO）為產品數據交流制定了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)范產品數據模型，它們之間可以直接進行產品數據交換和共享。工藝文件可以以結構化的表格形式存放，但要支持數據共享，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)數據共享管理，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，在產品的設計階段為產品設計成本控制，在工藝方案確定階段為工藝方案成本控制，在產品的試制階段為物資儲存成本控制，在產品的生產階段為產品成本控制和質量成本控制，在產品的銷售階段為產品銷售成本控制和產品壽命周期成本控制。因此，成本控制的范圍，從生產向前可延伸到投資、設計，向后又可延伸到用戶使用等整個過程。企業(yè)生產經營全過程的信息，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，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管理縮短生產周期，實現(xiàn)計算機庫存管理，減少資金占用量，從而達到降低產品成本的目的。

成本控制信息一部分由外部的社會經濟活動產生，即外源信息流，該部分信息涉及市場行情，如產品需求、資源狀況、價格動向、發(fā)展趨勢、新材料、新工藝、新技術等，是企業(yè)進行預測和決策的重要信息；另一部分是由企業(yè)本身的生產經營活動產生的，即內源信息流。以成本信息集成為中心的信息集成包括與生產子系統(tǒng)信息的集成、與輔助生產子系統(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，嚴格以物料的入口到產成品的出口劃分并確認作業(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確的數據依據。在系統(tǒng)的信息集成上，由各物料投入點直接采集數據，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)級成本中心直接產生，各作業(yè)成本中心產生各自的成本報表，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果的可靠性。

企業(yè)級的信息集成應包括物流、資金流兩類相應信息流的集成。對于企業(yè)級領導來說，最關心的是企業(yè)的獲利，即現(xiàn)金的流入量和生產消耗及成本。要做到隨時掌握企業(yè)的投入、產出信息，必須以暢通的網絡信息作為支撐，以物流管理和資金流管理為網絡，提供科學的、真實的、實時的動態(tài)信息。

信息是成本決策的基礎，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、控制和調整，使之成為最佳成本決策。

3 結 論

生產過程控制與生產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)、供應鏈管理系統(tǒng)和客戶關系管理系統(tǒng)為代表的管理信息系統(tǒng)正在得到廣泛應用，提高了管理效率；在生產過程自動化方面，自動化裝備得到了廣泛的應用，極大地提高了生產過程控制水平和產品質量。過程控制層與管理層之間的信息脫節(jié)問題已經突顯，制約了生產與管理水平的提高。企業(yè)需要在經營管理和生產過程控制之間能夠進行雙向信息流交互、對生產過程進行直接管理，即實現(xiàn)企業(yè)信息化。本文通過分析系統(tǒng)內部各個子系統(tǒng)之間的信息關系，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[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.