信息与控制
INFORMATION AND CONTROL
1999年 第28卷 第6期 Vol.28 No.6 1999



CIMS实施过程中存在的问题及几点经验

孙玉全 史海波
　　摘　要：在介绍CIM/CIMS在我国取得的重大进展的基础上，探讨了CIMS推广应用过程中存在的问题，分析了原因并介绍了解决问题的几点经验．
　　关键词：CIM, CIMS, 集成
　　中图分类号：TP14　　　　　　文献标识码：B
MISUNDERSTANDINGS EXIST IN CIMS APPLIED PROCESS
AND SEVERAL EXPERIENCES
SUN Yu-quan SHI Hai-bo
(Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110015)
Abstract: Based on the introduction of the great development of CIM/CIMS in China, this paper discusses the misunderstandings, causes and several experiences that can clarify the misunderstandings, which exist in the CIMS applied process.
　　Key words: CIM/CIMS, applied demonstration engineering, integration
1　引言
　　21世纪的企业面临着日益激烈的全球化市场竞争，竞争的核心是以知识为基础的新产品的竞争．为在竞争中求得生存和发展，制造企业必须不断缩短产品的开发周期（T）、提高产品的质量（Q）、不断降低产品成本（C）、改善服务（S）、并不断加强环境意识（E）．为了实现上述目标，企业必须实施诸如CIMS等先进制造技术，以不断提高企业的敏捷性、柔性、健壮性，增强制造企业的集成化、自动化、信息化、智能化和敏捷化的程度．
　　CIMS（计算机集成制造系统）用集成的观点、信息的观点来对待制造业，它把整个制造业信息系统推进到一个新的发展阶段．
　　1974年，美国哈林顿博士首先提出了计算机集成制造的概念，其内涵是借助于信息技术（包括计算机通讯、自动化等）来改善设计过程、管理决策过程和加工制造过程，并在网络和数据库的支持下实现信息集成，进而优化生产、改善其T、Q、C、S，以提高企业的市场应变能力和竞争能力[1]．
　　863/CIMS主题于1986年提出了CIMS计划，并走出了一条有中国特色的CIMS道路．在推广应用的实践过程中，将原有的CIM/CIMS概念进一步拓展为“现代集成制造（Contemporary Integrated Manufacturing）/现代集成制造系统(Contemporary Integrated Manufacturing System)”．在广度和深度上拓展了原有CIM/CIMS的内涵，其中“现代”的含义包含信息化、智能化、计算机化；“集成”包括制造企业产品生命周期活动中三要素（人/组织、技术和经营管理）、三流（信息流、价值流、物流）的集成优化；集成的三阶段（信息集成、过程集成和企业间集成）；多种技术的集成；各类人员的集成优化等[2]．
2　CIMS应用工程在我国取得的重大进展
　　我国实施CIMS的10多年来，在国家科委的领导下，在有关部门的支持下，在自动化领域科学家及CIMS主题专家组与全国所有从事CIMS研究、开发应用的科技人员、管理人员的共同努力下，我国CIMS的研究、开发和应用都取得了很大的进展．
从1989年至今，我国先后有成都飞机工业公司、沈阳鼓风机厂等多家企业被选为863/CIMS主题的典型应用企业，这些企业覆盖了机械制造、飞机、汽车、石化等多种行业，在应用过程中取得了许多进展，明显增强了这些企业的竞争能力．
　　实践表明，成功地实施CIMS可以给我国企业带来许多收益[1]：
　　●报价周期缩短2/3左右；
　　●生产准备周期缩短1/3～1/2；
　　●制造加工周期缩短10～30%；
　　●生产管理人员减少20%左右；
　　●废品损失减少30%左右；
　　●在制品资金降低10～55%；
　　●缩短产品变型设计时间1/3～1/2；
　　●流动资金减少20%左右．
　　以沈阳鼓风机厂为例，该厂在实施CIMS工程之后，采用分布式环境下的产品报价系统，报价从6周缩短到2周，已经达到国际API标准的技术报价、财务报价及商务报价（中、英文格式）水平，产品的设计制造周期也从18个月缩短到10～12个月，达到国际先进水平，个别产品甚至可以达到9个月，大大提高了产品的设计制造能力（从1992年的29台/套到1994年的54台/套）．与1993年相比，工业总产值翻一番多，产品成本下降了79.7%，其在世界同行中排名也从过去的十几位上升到第6位．
　　另外，成功地实施CIMS还给企业带来了许多难以量化的经济效益，如：增强了市场应变能力；优化了产品结构，促进了技术进步；提高了管理水平，充分挖掘生产设备能力，激发了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．
3　CIMS应用工程中存在的问题及解决方案
3.1 CIMS的特点
　　CIM是一种组织管理与运行企业的理念，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，借助计算机使企业产品生命周期――市场需求分析、产品定义、研究开发设计、以及制造支持（包括质量、销售、采购、发送、服务）、环境处理等个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、物流和价值流有机集成并优化运行．实现企业制造活动的计算机化、信息化、智能化、集成优化，以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争．“CIMS则是一种基于CIM理念构成的计算机化、信息化、智能化、集成优化的制造系统．”
　　CIM/CIMS有以下特点：
　　●CIMS不仅是一个技术系统，还是一个企业整体集成优化的系统．它涉及企业生产经营全过程中的三要素――人/组织、经营管理、技术的集成优化和三个流的信息流、物流、价值流的集成优化；
　　●CIM技术是一门基于信息技术，综合运用系统工程技术、自动化技术、制造技术、管理技术的综合性工程应用技术；
　　●CIMS是在CIM技术与企业实践相结合的产物，具有不同特点的企业对CIMS的实施有不同的要求，同时CIMS实施效果与企业各类人员的支持程度密切相关．
3.2 CIMS实施过程中存在一些问题
　　激烈的全球化竞争增强了制造企业的T、Q、C、S、E意识，为了在市场竞争中取胜，企业迫切需要实施CIMS等先进制造技术，以组织重构和采用新技术来获得最快的市场反应速度和最强的市场适应能力．
　　尽管成功地实施CIMS可以带来许多好处，但是由于一些企业在实施CIMS的过程中，存在着许多问题，导致这些企业的CIMS应用工程未达到预期效果．这些问题及其原因主要表现在：
　　●实施重点不明确 CIMS强调的重点是集成，包括：信息集成、过程集成、企业集成，目前我国CIMS还主要处于信息集成阶段．
　　信息集成是针对设计、管理和加工制造中大量存在的自动化孤岛，解决其信息的正确、高效共享和交换；过程集成是实现企业产品全生命周期中各种业务过程整体优化，是信息集成在广度和深度上的扩展和延伸，而且更多地考虑系统优化．
　　我国现阶段CIMS强调的是信息集成技术，而不能过分地强调底层自动化的程度，而目前某些企业实施CIMS的问题之一就是企业过分强调底层自动化程度，过分强调单元技术的实现，而不是从集成管理的角度、从系统的观点来实施CIMS，使得大量的资金投入没有取得相应的回报；
　　●实施周期过长 CIMS实施周期过长是国内CIMS实施过程中普遍存在的一个问题，这导致企业管理人员对CIMS的实施失去了耐心和信心，从而影响了他们在政策、资金和其它各方面给予CIMS实施的必要的支持力度，给CIMS的成功带来了障碍．
　　造成CIMS实施周期过长的原因主要是企业经费困难，导致CIMS实施所需要的资金不能及时到位，使得某些CIMS工程不得不停工待料；由于经费紧张，企业需要选择既便宜，又能满足需要的设备，工程的软硬件选型困难；为节约经费，企业不得不自行开发许多软硬件，增加了CIMS实施的工作量；
　　●总体设计经费不足 CIMS实施的一个非常严重的问题是企业领导对于CIMS总体方案设计不够重视，他们通常认为CIMS的总体方案设计周期长，而且没有明显的投资回报，进行总体设计的意义不大，从而减少了在总体设计上的经费投入，进而严重影响了总体设计的质量．
　　总体设计质量的好坏直接关系到整个CIMS实施的效果，CIMS的成功实施是在高质量的总体设计方案指导下实现的，没有好的总体方案，就不可能获得高质量的CIMS实施．由于一些制造企业在没有进行足够的战略分析并形成高质量的总体设计方案的情况下，就仓促地实施CIMS，使得实施的成功率下降．
　　●不合理的投资分配方案 快速实施CIMS的另一个重要的障碍是投资分配方案不合理．CIMS是一项需要大量资金投入的项目，可以取得许多不可预见的收益，如改进产品质量、加强生产控制、加快对市场变化的反应速度等．因为CIMS的开发是一项影响制造企业的市场地位和市场占有率的战略决策，在第2-7年后才能够获得回报，因此其实施的着眼点不应该只放在短期的投资回报上．
　　企业的决策人员通常不愿意在其投资没有明确的预期收益的情况下进行长期的CIMS实施，而更多地是着眼于短期的投资效果，如企业的季度财务汇总以及股票市场的收益情况．
　　●短期行为 为了尽快地取得投资回报，造成了企业主要管理人员实施CIMS的短期行为．CIMS不是能在一夜之间就能快速地成功安装的应用程序，CIMS是一项长期的发展战略，需要大量艰苦的工作．CIMS的实施过程不是一蹴而就的，是一个长期的过程，一般需要3～5年时间；
　　●缺乏管理层支持 CIMS的实施应该从企业全局着手，需要企业管理人员的全力支持，调查表明，尽管制造企业行政管理人员十分关心如何能够采用新的制造技术以增强企业的竞争能力，但是企业顶层管理人员和行政领导的支持力度不够，仍然是CIMS实施的主要障碍，企业主要管理人员的急燥情绪是CIMS成功的一大阻力．企业管理人员对于实施CIMS带来的长远的潜在效益认识不够，没有以战略眼光来对待CIMS，以短期行为来对待CIMS，在不能马上取得投资回报的情况下失去了对CIMS的信心；
　　●组织间缺乏有效的沟通 CIM集成环境要求必须实现在IS（信息系统）、设计、制造、生产、财务和市场等各部门之间的信息共享．专家们普遍认为在CIMS实施以前需要解决的一个重要的问题就是必须在这些高度专业化的部门之间建立良好的便于通讯的机制．
　　然而，在需要建立上述部门之间良好的通讯机制时，却遇到了阻力．因为由于各种原因造成的象IS和工程部门之间的不合作而很难建立起来．
　　在某种程度上，信息系统部门经常受到其它部门的排斥，因为传统的信息系统主要面向管理信息（例如，财务、市场和工作人员的管理）的存储，还没有能够从公司层一直集成到车间层管理；
　　●组织结构不够灵活 最近的研究表明，组织结构不够灵活也是造成不能取得先进制造技术应取得的预期效益的一个主要障碍[3]，CIM需要柔性的组织结构，但是大多数制造企业的组织结构是针对某种特定需求而设计的，而不能很好地支持集成．
　　为了便于在高度专业化的职能部门间的通信，需要一个扁平状的组织结构，这样的结构具有明确的职责划分，各部门之间有良好的反应性和一个方便快捷的决策链，支持部门间更快和更有效地信息的获取，来自于顶层决策机构的信息不是武断的决策，而是引导．
　　调查表明，国外许多成功的企业围绕着提高企业柔性，采用了不同的制造和组织结构．在这些制造企业中，“其组织结构，更多的倾向于联邦式或群组业务单元，各单元在关键技术和知识上既相互独立，又互相依赖（信息共享）．”[4]
　　许多制造企业需要重新组织它们的内部结构和反应性能，以支持CIMS的应用实施．信息系统通常是连接各个独立的部门以实现集成需要的最好的方式；
　　●缺少合适的信息系统支持 据国外的一项调查结果表明，在企业各个生产环节间传递数据的过程占企业整个运行时间的70%和产品成本的40%．尽管企业的自动化也加快了加工的速度，但是同时也增加了需要管理、控制和在组织中集成的数据量．企业要取得突破性的改善，其设计、生产、销售等各个环节必须在适当的时间和地点接收到适当的信息．
　　CIM的一个最显著的优点是能够提高制造企业收集、分配数据和信息的能力．然而，许多制造企业还没有完全意识到在CIMS实施过程中需要处理的巨大的信息量，其信息系统的设计必须满足各部门的不同的信息需求、打破部门之间的信息封锁、并将这些相对独立的信息王国集成为一个统一的整体．
　　集成信息系统要求必须重新训练工作人员，以使之了解数据和计算机在管理中的作用．CIMS实施的要求用扁平状的信息系统结构取代中心化的信息系统层次结构，而在不增加雇员的基础上，如何在CIMS的各个部分与人之间如何进行交互以生产出来高质量、低成本的产品将是CIMS信息系统面临的最大挑战；
　　●成本核算系统过旧 由于一些制造企业现有的成本核算系统开发时间较早，已经不能适应企业中现有的生产环境的变化，它们已经不能真实地反映产品的制造加工成本，因为直接劳动者的工作量和工作强度不断下降，劳动者的直接劳动已经不再是确定生产成本的决定因素之一，其结果是导致产品的间接成本（如企业的一般管理费用）的确定基础已经不再是劳动者的直接劳动．产品成本的控制的重点应重新放在诸如维护、材料处理和质量控制这样的直接成本上．
　　而且传统的财务制度不能准确地量化和追踪从增强柔性、提高生产效率和生产能力的过程中获得的企业生产水平的提高．投资收益的计算只可以估计出有着明确产出的项目，却无法估计出实施CIMS给制造企业带来的巨大的潜在收益，这给准确地估计实施CIMS给企业带来的潜在收益带来了很大困难，导致企业无法以明确的开发成本方案来评价CIMS开发的可行性；
　　●CIMS开发商选择不当 选择恰当的CIMS系统开发商是CIMS取得成功的关键．对于CIMS这种巨型复杂系统来说，特别是在国产软硬件不够成熟，产品供应商缺少系统集成经验的情况下，凭借单个开发商的力量很难取得成功，因为CIMS不是一个可以在短时间内可以安装运行的系统工具．CIMS需要一个开发队伍来共同开发，开发队伍应该由在控制、系统集成、系统分析设计、计算机和其它一些软硬件应用领域的专家们组成，所有的专家共同合作、协调开发才能使得CIMS成功实施．
　　开发队伍的选择和各种构件（如计算机、机器人、各种复杂的机器和软件工具等）的集成过程中存在着许多困难．制造企业CIMS的成功实施不仅需要开发队伍提供的各种应用构件，更重要的是他们所能提供的各种应用服务和长期的指导．因此对开发队伍的选择应该格外注意开发队伍所能够提供的服务、开发队伍成员的信誉、开发记录、对于企业CIMS所能够承担的责任、所能够提供的通信技术以及他们将现有的系统与所提供的设备连接在一起的能力等．
3.3 CIMS开发应用中的几点经验
　　通过对CIMS推广应用实践过程中存在问题的分析，可以得出以下几点经验：
　　●应强调企业顶层管理人员的参与，即企业第一把手挂帅
　　企业第一把手挂帅是CIMS工程成功的首要条件，CIMS的实施是一项复杂的系统工程，是企业为提高自身竞争力的一项长期战略，涉及到经营管理、工程管理、制造管理活动中的人、技术、组织结构、企业制度的重组；涉及到企业中各部门间活动的协调配合，从根本上影响企业文化，因此它需要各级领导取得共识，进而动员、组织企业职工的积极参与．换句话说，企业CIMS工程成功的先决条件是企业第一把手的决心、决策和亲自领导参与，CIMS多年的实践已经完全证明了这一点．
　　●应注意协调好自动化和CIMS间的关系
　　CIMS强调的是集成化组织、管理、生产，在实施CIMS的过程中需要实现部分自动化，以促进CIMS的实施．但是在CIMS实施过程中不应过分强调自动化的程度，而忽视了其它方面的作用．因为CIMS是现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等各种与制造企业经营过程有关的技术的有机结合，自动化技术只是其中的一种技术，所以不要简单地将CIMS与自动化的概念等同起来．而应该从国情出发，强调集成化，在车间层可以适当提高自动化的程度，强调开发的体系及计算机环境，强调标准化及其作用．
　　●对CIMS总体设计予以足够的重视
　　我国863/CIMS强调以系统的观点进行CIMS设计，而不过分强调单元技术，CIMS总体设计正是对CIMS实施的一个系统的规划、指导方案．只有在高质量的总体方案指导下，才能顺利地实施CIMS．为此应注重总体设计对于整个CIMS实施的长远作用，而不能以短期行为来看待总体设计，应加强CIMS总体设计对于CIMS成功的重要性的宣传工作，以引起企业领导足够的重视，加大总体设计的投资力度，为获得高质量的CIMS总体设计方案，进而指导CIMS的顺利实施提供保障．
　　●作好各部门间的协调工作
　　应尽量避免来自于部门之间各种原因造成的通信不畅，应加强企业机智改革，包括改革落后的管理模式、组织机构、设计/工艺/制造的生产方式等，加强部门间的协调合作，充分发挥个部门的积极作用，共同服务于CIMS的成功实施．实践表明，将CIMS工程列为专项，建立行政指挥系统和总师系统，在领导小组的统一领导下，各司其职，可以较好地协调部门间的关系，保证CIMS的顺利实施．
　　●制定切实可行的战略目标和实施计划
　　运用各种有效的系统分析、设计工具，在对企业情况进行充分分析以后，制定符合企业实际的战略决策和实施规划，为CIMS的成功实施提供一个切实可行的实施方案、技术和总体规划．
　　先进合理的总体规划的特点是：以市场为牵引，从企业的实际出发，根据企业的经营战略目标，根据CIM哲理，对制造企业进行认真分析得出的总目标和阶段目标，和针对目标制定的先进合理的包括组织机制和技术方面的集成优化方案、可行的投资和实施计划、可信的效益分析等．它是CIMS实施的基础．好的总体规划的好处是可以保证个分系统的有机集成、协调发展；使技术方案更合理并可获得最大的投资收益；可以减少实施风险、便于CIMS的顺利实施．
　　●充分发挥信息系统的作用，以信息集成带动企业全面集成
　　充分发挥信息系统的优势，实现以信息集成带动过程集成优化（如并行工程等）和企业间集成（如敏捷制造等）；实现信息传递的及时、可靠，为及时作出正确的决策提供支持．
　　●制定合理的投资分配方案，准确估计投资收益
　　合理的投资分配方案是建立在先进、合理的总体规划基础上的．根据“效益驱动、总体规划、分步实施、重点突破”的十六字方针，投资应以“效益驱动”为原则，以促进各类人员的集成和人/组织、经营管理与技术的集成；加强研究与应用相结合；指导CIMS工程应用目标与突破口的选择；降低投资风险，为CIMS的成功实施奠定坚实的基础．在总体规划指导下，投资应首先放在分系统的实施上，因为分系统是系统集成的基础，而且也有利于尽快取得效益．要正确评估投资收益，包括CIMS实施可以给企业带来的各种潜在的好处，以增强企业领导实施CIMS的决心和信息．
　　●选择合适的系统开发商和开发工具
　　系统开发商的选择是CIMS成功的关键，在选择开发商时，应注意开发商的信誉、产品功能、所能够提供的售后服务类型、以及其产品能否与现有系统很好地集成在一起等一系列问题，以保证CIMS的成功运行和维护．
4　总结
　　从1986年开始，许多企业管理人员开始认识到CIMS实施对于在日益激烈的全球化市场竞争中取得成功的重要性．许多企业开始实施CIMS并取得了远远超过原定目标的效益，如交付的产品增长了50-90%，库存减少40%左右，产品的生产周期缩短了近50%．但是也有一些企业由于对上述问题重视不够，导致实施CIMS后收益不大，甚至是不如实施以前，浪费了大量资金、人力和物力．
　　CIMS实施的成功与否并不取决于企业的现有规模、资源，而在于所采用的规划和实施的方法．CIM是一个哲理，而不能理解为一项技术．它是一种集成和使用各种先进技术的方法．实施CIMS需要大量艰苦的工作．
　　CIMS需要一种新的管理理念，在实施的第一天开始就需要慎重而仔细地规划每一个技术要素，并对人员进行必要的培训，才能取得成功．
本文总结了CIMS推广应用过程中存在的一些问题，在分析这些问题产生的原因的基础上，总结了CIMS实践过程中的几点经验，为成功地实施CIMS提供参考．
基金项目:国家自然科学基金(69884005)及99年重大项目(59990470),863/CIMS,863-511-944-007
作者简介
　　孙玉全(1973-)，男，博士研究生．研究领域为CIMS，复杂大系统建模、仿真、优化方法研究等．
　　史海波(1966-)，男，副研究员，硕士．研究领域为CIMS相关理论及技术研究．
作者单位：中科院沈阳自动化研究所 沈阳 110015
参考文献
1　薛劲松，宋宏等．CIMS的总体设计．北京：机械工业出版社．1997
2　李伯虎，吴澄等．现代集成制造的发展与863/CIMS主题的实施策略．计算机集成制造系统，1998,5:7～15
3　R F Zammuto, E J Oconner. Gaining Advanced Manufacturing Technologies Benefits: The Role of Organizational Design and Culture, Academy of Management Review 17, 1992：710～728
4　H Bahrami. The Emerging Flexible Organization: Perspective from Silicon Valley, California Management Review 34，1992：34
5　K Mathicson, T J Wharton. Are Information Systems a Barrier to total Quality Management? Journal of Systems Management 44，1993：34～38
收稿日期:1999-04-28
