潘 虎

(襄樊學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)管理中心，湖北 襄樊 441053)

中小型企業(yè)CIMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究

潘 虎

(襄樊學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)管理中心，湖北 襄樊 441053)

以中小型企業(yè)的信息化方法為研究對(duì)象，提出了符合企業(yè)特點(diǎn)的CIMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)這一結(jié)構(gòu)的中小企業(yè)CIMS系統(tǒng)各個(gè)組成部分，包括控制系統(tǒng)、組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等，分析指出它們的構(gòu)建原則和選取方法及軟件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)方法.

CIMS系統(tǒng)；PCS/MES/ERP/DSS；IDEF方法

CIMS技術(shù)是一項(xiàng)大型綜合性現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)，目前我國(guó)中小企業(yè)由于各種限制，實(shí)現(xiàn)CIMS相對(duì)困難. 但是，中小型企業(yè)可根據(jù)自身的現(xiàn)有條件，研究構(gòu)造適合自身特點(diǎn)的CIMS系統(tǒng)，成功構(gòu)建眾多中小型企業(yè)的CIMS系統(tǒng)可以極大地提升競(jìng)爭(zhēng)力. CIMS工程是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，文章從對(duì)中小型企業(yè)CIMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究和分析入手，就如何采用相應(yīng)的技術(shù)方法和具體產(chǎn)品來(lái)構(gòu)建實(shí)際系統(tǒng)，給出了中小型企業(yè)CIMS系統(tǒng)架構(gòu)以及迅速有效構(gòu)建中小型企業(yè)CIMS系統(tǒng)的技術(shù)方法.

1 CIM技術(shù)和CIMS系統(tǒng)

CIM(Computer Integrated Manufacturing)即計(jì)算機(jī)集成制造是信息時(shí)代的一種組織、管理企業(yè)生產(chǎn)的理念，它以實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息集成為主要標(biāo)志，以部門(mén)間計(jì)算機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行為基礎(chǔ)，以增強(qiáng)企業(yè)包括產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量保證及管理體制等多方面在內(nèi)的企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)和對(duì)市場(chǎng)變化的反應(yīng)能力為目標(biāo)，最終目的是提高企業(yè)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的綜合實(shí)力. 它表達(dá)了一種符合信息化社會(huì)特征的思維方式，代表了當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì). CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)即計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)則是按照CIM的原理構(gòu)造的物理實(shí)體或技術(shù)的總稱(chēng)，它將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期(從市場(chǎng)需求分析到最終報(bào)廢處理)的各個(gè)階段. 通過(guò)信息集成、過(guò)程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物流、信息流、價(jià)值流的集成和優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到人(組織、管理)、經(jīng)營(yíng)和技術(shù)三要素的集成，以加強(qiáng)企業(yè)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間、質(zhì)量、成本、服務(wù)、環(huán)境管理，從而提高企業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力. CIMS系統(tǒng)包括與企業(yè)各部門(mén)相對(duì)應(yīng)的各個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如CAD、CAM、MIS等，這些系統(tǒng)所涉及的技術(shù)幾乎達(dá)到所有制造業(yè)中各種傳統(tǒng)技術(shù)的信息技術(shù)的總和. CIM是組織管理企業(yè)生產(chǎn)的理念，CIM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)理念的各種技術(shù)總稱(chēng)，CIMS則是以CIM為理念的一種企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng).

2 中小型企業(yè)CIMS的結(jié)構(gòu)和組成

我國(guó)中小型企業(yè)是指工人數(shù)2000以下，或銷(xiāo)售額30000萬(wàn)以下，或資產(chǎn)總額40000萬(wàn)以下的企業(yè). 中小型企業(yè)是襄樊及其它地區(qū)制造企業(yè)中的絕大多數(shù)，從數(shù)量上講是企業(yè)的主體. 當(dāng)前襄樊地區(qū)中小型企業(yè)面臨很多困難：生產(chǎn)規(guī)模小，市場(chǎng)信息不靈，新產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)且不符合市場(chǎng)需求，專(zhuān)業(yè)分工不明確、小而全，庫(kù)存太大導(dǎo)致占用資金多，采購(gòu)不及時(shí)導(dǎo)致生產(chǎn)線(xiàn)停工，成本核算不細(xì)，缺少高效靈活的銷(xiāo)售網(wǎng)等等. 為更好的適應(yīng)市場(chǎng)需求，提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，中小型企業(yè)應(yīng)當(dāng)構(gòu)建內(nèi)部信息化管理和外部網(wǎng)絡(luò)化營(yíng)銷(xiāo)體系，加強(qiáng)信息應(yīng)用能力，控制成本，提高效率，縮短響應(yīng)客戶(hù)的時(shí)間，創(chuàng)造和維持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì). 這就需要實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化，CIMS技術(shù)正是其所需. 中小型企業(yè)對(duì)信息化的要求是投資少，見(jiàn)效快，在較短的時(shí)間內(nèi)帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益. 可見(jiàn)，中小型企業(yè)的信息化是循序漸進(jìn)的過(guò)程. 中小型企業(yè) CIMS應(yīng)以企業(yè)生產(chǎn)和管理中的主要部門(mén)和關(guān)鍵部分為對(duì)象，開(kāi)發(fā)和建設(shè)能迅速提高企業(yè)生產(chǎn)和管理水平，能取得顯著效益的CIMS系統(tǒng).

從襄樊地區(qū)及其它地區(qū)中小型企業(yè)的實(shí)際情況出發(fā)，CIMS系統(tǒng)可分為四層，即 PCS/MES/ERP/DSS四層結(jié)構(gòu)模型.[1]第一層是生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)(Process Control System，PCS)，它由生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成. 生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)完成生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ). 它面向車(chē)間的生產(chǎn)制造設(shè)備、生產(chǎn)工藝和流程的自動(dòng)化系統(tǒng)，處于CIMS最低層，是中小型CIMS的核心部分. 第二層是生產(chǎn)管理系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)，該系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)ERP層制定的生產(chǎn)計(jì)劃，利用生產(chǎn)資源，生產(chǎn)方法和實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)信息快速低成本地制造高質(zhì)量產(chǎn)品. 其生產(chǎn)活動(dòng)包括訂單管理、設(shè)備管理、庫(kù)存跟蹤、物流、數(shù)據(jù)采集以及維護(hù)管理、質(zhì)量控制、生產(chǎn)成本核算與分析、性能分析等. 系統(tǒng)匯集車(chē)間中生產(chǎn)活動(dòng)全過(guò)程的相關(guān)設(shè)備，是ERP和PCS之間的橋梁. 由于MES與生產(chǎn)直接相關(guān)，所以不同企業(yè)，MES的結(jié)構(gòu)和組成大不相同，因此，MES必須根據(jù)企業(yè)具體需求和實(shí)際情況設(shè)計(jì)建設(shè)開(kāi)發(fā)方案. MES的開(kāi)發(fā)建設(shè)是企業(yè) CIMS軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容. 第三層是企業(yè)資源管理系統(tǒng)(Enterprise Resource Plan，ERP).[2]該系統(tǒng)完成產(chǎn)品銷(xiāo)售，原材料進(jìn)銷(xiāo)，財(cái)務(wù)、人力資源和庫(kù)存管理. 它實(shí)現(xiàn)資金、物流和人力資源一體化，其核心管理思想是實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈的有效管理，主要體現(xiàn)在：1)對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈資源進(jìn)行管理；2)精益生產(chǎn)、同步工程和敏捷制造；3)實(shí)現(xiàn)事先計(jì)劃和事中控制. ERP系統(tǒng)是面向企業(yè)管理部門(mén)的信息系統(tǒng).第四層是企業(yè)決策支持系統(tǒng)(Decision Support System，DSS). 用于對(duì)企業(yè)整體的生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)、庫(kù)存數(shù)據(jù)、銷(xiāo)售數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)部門(mén)和管理部門(mén)人力資源使用數(shù)據(jù)，以及市場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，挖掘和分析，幫助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)做出合理科學(xué)的決策.

網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)組成了CIMS支持系統(tǒng)，它們是實(shí)現(xiàn)信息集成的關(guān)鍵技術(shù). 網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互連，提供了信息通信能力，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將物理上分布的CIMS各功能分系統(tǒng)連起來(lái)，達(dá)到信息共享. 網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)是由支持CIMS各分系統(tǒng)的開(kāi)放型網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組成，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持資源共享、分布處理、分布數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)控制. CIMS網(wǎng)絡(luò)主要由生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成. 生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)主要由各種自動(dòng)化設(shè)備、檢測(cè)和顯示儀表組成. 網(wǎng)絡(luò)中有 RS485/232，又有各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)及設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相連，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備之間通過(guò)OPC(OLE for Process Control)實(shí)現(xiàn)互操作. 生產(chǎn)管理、ERP和決策支持系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就是企業(yè)管理使用的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng).局域網(wǎng)采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換機(jī)、網(wǎng)卡、網(wǎng)線(xiàn)等)采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備.

CIMS環(huán)境下各功能分系統(tǒng)的信息都在一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中進(jìn)行存儲(chǔ)和訪(fǎng)問(wèn)，滿(mǎn)足各系統(tǒng)間的信息交互和共享. 數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)支持CIMS各分系統(tǒng)，覆蓋企業(yè)全部信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，包括管理實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程直接相關(guān)聯(lián)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；管理MES中的控制信息和BPS中事務(wù)處理信息的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；還可能包括公文管理系統(tǒng)的文檔數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；企業(yè)決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng).

3 中小型企業(yè)CIMS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方法

3.1 控制系統(tǒng)的選取

控制系統(tǒng)是面向生產(chǎn)過(guò)程的各種設(shè)備和作業(yè)流程，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是當(dāng)今自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)的主流，即自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng). 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多點(diǎn)數(shù)字通信，是開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò). 它將專(zhuān)用微處理器置入傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使其具有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線(xiàn)等介質(zhì)作總線(xiàn)，把多個(gè)測(cè)量控制儀表聯(lián)接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并按公開(kāi)、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間以及現(xiàn)場(chǎng)儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統(tǒng). 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)既是一個(gè)開(kāi)放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng). 它作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，把掛在總線(xiàn)上、作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備聯(lián)接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并進(jìn)一步構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本控制、補(bǔ)償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、監(jiān)控、優(yōu)化及管理控制一體化的綜合自動(dòng)化功能. 基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的自動(dòng)化監(jiān)控和信息集成系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：1)現(xiàn)場(chǎng)信息采集能力強(qiáng)；2)開(kāi)放式，互換性、互超操作性、可集成性好；3)系統(tǒng)可靠性好、可維護(hù)性高；4)降低了系統(tǒng)及工程成本.

目前具有一定影響的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)有PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，F(xiàn)F現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，LONWORK總線(xiàn)，CANBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，World FIP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，P-NET現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等多種. 當(dāng)前，PROFIBUS逐漸占據(jù)了市場(chǎng)，其優(yōu)點(diǎn)在于具有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，技術(shù)開(kāi)放，不依賴(lài)具體廠(chǎng)商.

3.2 組態(tài)監(jiān)控軟件

組態(tài)軟件是一個(gè)集成軟件平臺(tái)，由若干程序組件構(gòu)成.[3]其中必備的典型組件包括：應(yīng)用程序管理器；圖形界面開(kāi)發(fā)程序；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組態(tài)程序；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行程序； I/O驅(qū)動(dòng)程序；擴(kuò)展可選組件；實(shí)用通信程序組件. 在組態(tài)軟件中，通過(guò)組態(tài)生成的一個(gè)目標(biāo)應(yīng)用項(xiàng)目在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)中占據(jù)唯一的物理空間和邏輯空間，可以用唯一的一個(gè)名稱(chēng)來(lái)標(biāo)識(shí)，被稱(chēng)為一個(gè)應(yīng)用程序. 在同一計(jì)算機(jī)中可以存儲(chǔ)多個(gè)應(yīng)用程序，組態(tài)軟件通過(guò)應(yīng)用程序的名稱(chēng)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)組態(tài)內(nèi)容，打開(kāi)這個(gè)組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行修改后將這個(gè)應(yīng)用程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存投入實(shí)時(shí)運(yùn)行. 組態(tài)軟件最突出的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)多任務(wù)，主要目的是讓使用者在生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)不修改軟件程序的源代碼，需要解決以下幾個(gè)主要方面的問(wèn)題：1)如何與采集，控制設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；2)使來(lái)自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)圖形畫(huà)面上的各元素關(guān)聯(lián)起來(lái)；3)處理數(shù)據(jù)報(bào)警及系統(tǒng)報(bào)警；4)各類(lèi)報(bào)表的生成和打印輸出；5)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)；6)為使用者提供靈活、多變的組態(tài)工具以適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求；7)最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠；8)具有與第三方程序通信的接口，方便數(shù)據(jù)共享.

目前組態(tài)軟件有多種成熟產(chǎn)品，國(guó)外有Intellution公司的iFIX、GE公司的Cimplicity、Wonderware公司的InTouch以及Siemens公司的WinCC(其中Intellution公司和Wonderware公司是專(zhuān)門(mén)從事監(jiān)控軟件工作的，在市場(chǎng)占領(lǐng)絕大一部分份額；Cimplicity和WinCC 是GE和Siemens公司自動(dòng)化產(chǎn)品的配套產(chǎn)品)，國(guó)內(nèi)的有組態(tài)王、力控等產(chǎn)品. 應(yīng)選擇一套符合企業(yè)特點(diǎn)的實(shí)用組態(tài)監(jiān)控軟件對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控.

3.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的主要功能：1)實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)的集成. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可通過(guò)各類(lèi)通用或?qū)Ｓ媒涌谂c DCS、PLC、工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)的集成. 2)提高直接基礎(chǔ)控制層的操作水平. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可以提供長(zhǎng)周期歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與查詢(xún)功能，供工藝技術(shù)人員、操作人員進(jìn)行事故分析、質(zhì)量分析與裝置運(yùn)行狀況分析. 3)支持先進(jìn)控制和優(yōu)化應(yīng)用軟件. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)成熟、穩(wěn)定的先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件的運(yùn)行與開(kāi)發(fā)平臺(tái)，既可支持商品化軟件包，也可支持用戶(hù)的定制開(kāi)發(fā). 4)支持流程模擬、計(jì)劃、調(diào)度應(yīng)用軟件. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)了大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，流程模擬、計(jì)劃和調(diào)度等應(yīng)用軟件利用這些數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)裝置模型的校驗(yàn)、裝置運(yùn)行狀態(tài)的分析及調(diào)度滾動(dòng)作業(yè)計(jì)劃的制定等功能. 5)構(gòu)成CIMS系統(tǒng)的信息集成環(huán)境. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)廠(chǎng)商提供的接口或用戶(hù)自己開(kāi)發(fā)的接口與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)相互連通，共同構(gòu)成CIMS系統(tǒng)的信息集成環(huán)境，實(shí)現(xiàn)整個(gè)CIMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享.[4]

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立是CIMS工程的基礎(chǔ)工作之一. 因此，應(yīng)當(dāng)在CIMS總體設(shè)計(jì)方案的約束下，合理地確定實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本架構(gòu)，使其適合CIMS工程的硬、軟件平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)集成與開(kāi)發(fā)應(yīng)用的需求. 實(shí)施實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng). 如何正確把生產(chǎn)裝置或其它各種裝置控制采集系統(tǒng)、能源消耗監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)等連接起來(lái)，集成這些信息，進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)視和生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)全廠(chǎng)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)共享，是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所解決的問(wèn)題. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，它通過(guò)完成生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)化，為企業(yè)管理信息系統(tǒng)提供最基本的管理和控制依據(jù). 同時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接為生產(chǎn)監(jiān)視系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，在每個(gè)操作室或車(chē)間辦公室直接發(fā)揮作用，指導(dǎo)操作. 生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理，保證其實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性、一致性和完整性之后，充實(shí)到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)之中，以便實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控及其它的高級(jí)應(yīng)用.

3.4 軟件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)方法

企業(yè)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)由以ERP為代表的企業(yè)管理軟件、SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))，HMI為代表的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控軟件和以實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程自動(dòng)化，支持企業(yè)全面集成的制造執(zhí)行系統(tǒng) MES組成. 在CIMS建設(shè)過(guò)程中，軟件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)方法的選擇直接決定了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成功與否，MES層和ERP層的開(kāi)發(fā)應(yīng)采用軟件工程的方法. 軟件工程研究與軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)相關(guān)的四個(gè)方面的內(nèi)容為：過(guò)程與模型、方法與技術(shù)、工具與環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范.

所有的軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)都是由一系列過(guò)程構(gòu)成，它將方法與技術(shù)、工具與環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等結(jié)合起來(lái)，合理及時(shí)地進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù). 軟件生存周期模型將軟件工程過(guò)程有機(jī)結(jié)合，提供一個(gè)結(jié)構(gòu)框架，明確主要活動(dòng)和任務(wù)，也稱(chēng)過(guò)程模型(如瀑布模型). 過(guò)程強(qiáng)調(diào)具體活動(dòng)和任務(wù)，模型突出的是過(guò)程的有機(jī)結(jié)合. 軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)方法體現(xiàn)了開(kāi)發(fā)和維護(hù)人員看待系統(tǒng)的立場(chǎng)和觀點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)化方法. 技術(shù)則是方法的具體實(shí)現(xiàn)，如 SA/SD(System Analysis/System Design)方法是一種結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)技術(shù)，OMT(Object Modeling Technique)方法是一種面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)技術(shù). 工具為軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的方法、技術(shù)提供了軟件支持，如編譯系統(tǒng). 各種工具結(jié)合起來(lái)形成開(kāi)發(fā)環(huán)境. 而標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化可使各種工作有章可循進(jìn)而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量.[5]

軟件開(kāi)發(fā)的方法必須在三個(gè)方面做出規(guī)定：1)開(kāi)發(fā)步驟；2)軟件文檔格式；3)開(kāi)發(fā)方案評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn). 常見(jiàn)方法包括結(jié)構(gòu)化方法，面向?qū)ο蠓椒ê托问交椒? 其中，結(jié)構(gòu)化方法是基于軟件工程生存周期的概念，總的思想是自頂向下、逐步求精、單入口、單出口，基本原則是抽象和功能分解. 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化方法的技術(shù)有面向數(shù)據(jù)流圖的方法、IDEF方法、Jackson方法等. 結(jié)構(gòu)化方法簡(jiǎn)單實(shí)用、技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛. 其中IDEF(Integration Definition method)方法是一套對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模分析和設(shè)計(jì)的方法，是在結(jié)構(gòu)化分析方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的. 在 IDEF中，IDEF0用于建設(shè)系統(tǒng)功能模型、IDEF1用于建設(shè)數(shù)據(jù)模型、IDEF2用于建設(shè)系統(tǒng)的仿真模型、IDEF4用于面向?qū)ο笤O(shè)計(jì). 使用IDEF建模方法構(gòu)建企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模型既迅速又真實(shí)有效，因此，這是一個(gè)值得選用的軟件模型構(gòu)建方法.

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)中小型企業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)中小型企業(yè)CIMS的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了探討，研究了符合中小型企業(yè)特點(diǎn)的CIMS結(jié)構(gòu)，探討了中小型企業(yè)CIMS的支持系統(tǒng)和它的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方法，提出了對(duì)中小型企業(yè)信息化的建設(shè)意見(jiàn). 適合我國(guó)中小型企業(yè)特點(diǎn)的CIMS系統(tǒng)，會(huì)更加系統(tǒng)和全面的覆蓋企業(yè)生產(chǎn)和管理的各個(gè)層面，企業(yè)的信息化程度將得到進(jìn)一步的提高.

[1] 黃悅文. 中小企業(yè)信息化建設(shè)探討[J]. 中小企業(yè)科技, 2003(9): 6-7.

[2] 柳中岡. 中小企業(yè)ERP指南[M]. 吉林: 遼寧人民出版社, 2002.

[3] 王 荃, 金海東, 李福中. 工控組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用, 2000, 127(3): 40-43.

[4] 黃河清, 俞金壽. CIMS工程中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施策略[J]. 自動(dòng)化儀表, 2002, l23(2): 16-20.

[5] 劉鳳琴, 馬俊海. 中小企業(yè)信息化管理軟件開(kāi)發(fā)思想與方法探討[J]. 企業(yè)經(jīng)濟(jì), 2003(6): 106-108.

(責(zé)任編輯：陳 丹)

Research On Design Methods of Middle-mini Size Enterprise CIMS

PAN Hu
(Network Center, Xiangfan University, Xiangfan 441053, China)

Aiming at the informationization method, the structure of CIMS system accord with enterprise features is offered, then the constituent parts of middle-mini size enterprise CIMS system are brought out, namely, control system, configuration monitor system, real time database, Their constructing principles and choosing method and methods of development and design on software are analyzed.

CIMS system; PCS/MES/ERP/DSS; IDEF method

F49；T1-116

A

1009-2854(2010)02-0028-04

2009-12-24;

2010-01-26

潘 虎(1975— ), 男, 湖北襄樊人, 襄樊學(xué)院網(wǎng)絡(luò)管理中心實(shí)驗(yàn)師.