PURDUE企业参考体系结构

PURDUE企业参考体系结构

 


  计算机集成制造系统(CIMS)的实施,是一项极其复杂的系统工程。“集成”能给制造业带来巨大的效益,但也需要巨额投资,同时要冒很大风险,可以说,没有正确的整体概念和系统方法论的指导,就难以取得期望的集成效益。体系结构绘出个 CIMS系统的整体框架。在国际上众多不同的 CIM体系结构方案中, Purdue企业参考体系结构,在总结离散类和过程类(或称连续类)两大类型制造业实施 CIM经验的基础上,明确表述了人和组织在实施 CIM中的作用,比其它体系结构更完整地讨论了整个 CIM系统生命周期各阶段的功能、任务和设计分析方法。

   参考体系结构也是许多类(甚至可能是全部)系统的总体功能、表现或行为的集合。这种集合可以用来对系统进行总体描述,还可以讨论每个此类系统的总体特性、行为或需求,这种文件称之为体系结构,以区别于已出版的 Purdue CIM参考模型。

   1.体系结构反映了整个经营强化过程的远景蓝图.

   2.体系结构允许人们明确确定所提出的改进方案的可行性.特别是,通过对不同方案用参考体系结构进行分析,可以比较各种方案的优劣.

   3.继续用同样的评价准则,体系结构还可以确定所提出的强化方案是否是最佳投入方案.

  4. 对强化过程而言,某一结构必须确保完备性,能考虑不同的方案,能防止进程中的错误步骤和资源的错误分配等.

  5.从制造业到其它任何企业的扩展,是通过把右边作为“为顾客服务”来运行而不仅仅是所描述的“为制造”运行来实现的,这样就可以在任一企业的开发课题中考虑使用这里所列出的 CIM系统的所有功能.

  6.假如各个分立的课题包含了以体系结构为指导的主计划的各部分,则应用体系结构可以保证最后得到一个完全集成的系统。

   计算机集成制造(CIM)概念的提出已有20多年了,我国开展 CIM的研究和实施也已有10年了。对于这样一种极其复杂的系统工程,可期望的效益非常巨大,但必然伴随着大投资大风险。近年来,国际上对于企业实施 CIM效果的调查统计表明,达到预期目标的远远少于达不到预期目标的。究其原因,70%以上的障碍来自于人的因素。因此,如何正确地描述和分析 CIM系统的全局,特别是明确地阐明人和组织在集成中的作用:就成为开发实施 CIM的一个关键。描述 CIM全局的总体框架,被称为“体系结构”(Architecture)。早期的 CIM体系结构,以美国制造工程师协会(SME)的“CASA轮子”为代表,描述了以数据库和通讯网络为核心的各种应用技术的集成。后来,欧共体ESPRIT计划的 CIM桹SA课题组,提出了一个2×3×4的36个小块的立方体结构,描述了多层次多视图,逐步具体化地对 CIM系统进行建模分析的过程。这一体系结构考虑了 CIM这一复杂对象的诸多方面,也能在某种程度上把人和组织的作用加以描述,所以被较多 CIM研究人员所接受,于1990年成为 ISO/TC184的一项预标准。但是,它所表示的 CIM开发实施的阶段不够完整,人的因素的描述又只是隐含的,不是明显的。为此美国 Purdue大学的威廉斯教授在总结工业界一Purdue大学联合集团几年研究成果的基础上,提出了这个“Purdue企业参考体系结构”。我们希望通过介绍、研究和应用这样的体系结构以及相应的建模分析方法论,能对我国工业企业实施 CIM的总体规划,起好正确的指导作用;对各企业的 CIM工程在减少风险、确实取得效益方面,提供一些帮助。

   “Purdue企业参考体系结构”有很多突出的优点,但由于 CIM系统本身的极端复杂性,本体系结构完成的时间也不长,所以我们不能说它已经是完美无缺的了,它也需要在工业实践中得到不断的修正、补充和发展。

   Purdue企业参考体系结构集成了企业的整个生命历程,即从最初建立企业的企业家们眼里的初始概念开始,经过企业的定义、功能设计或说明、详细设计、物理实施或构造、最后运行直到报废。这里,体系结构是一个相对简单的框架,企业生命周期中前述各阶段涉及的所有功能和活动,都可以映射到这个框架上;它还可以用来指明在每个阶段研究人员和实践人员所用的工具。

   与其它已有方案相比,这个体系结构的主要好处是,它对于人一一从经理到工人一一以及物理的制造设备有清晰的表示法。

  在开始开发时,与很多其它体系结构一样,本体系结构作为一种讨论所提出的或正在进行的计算机集成制造(CIM)课题的一种手段。现在这个体系结构已被扩展到在任何工业中、对任何类型企业的建摸。它把全部企业功能分成两大类,一类是顾客服务,(或者是企业使命的实现);另一类是企业内部服务(或者是使命的支持)。因为,“制造”基本上是一种为顾客服务的功能,这种广义的提法相当成功。原体系结构的所有概念、功能和发现都可用于这种广义的提法。

  企业是为了生产商品或者说是为了满足消费者的需要而建立的有组织的实体,它依赖于市场的趋向、需要以及消费者的满意程度,企业必须面对两个动态的环境:

  1.以快速变化的市场需要和同一行业的业务之间的竞争为特点的外部环境;

  2.以总体目标、管理态度和技术改造为特点的内部环境。

  因而 Purdue企业参考体系结构从两个不同的角度来观察企业,即经营者所看到的经营环境和企业的资源(所在领域的技术和信息技术)这两个角度。对这两者的描述反映在功能需求建模层(定义层)、功能说明建模层(说明层)和详细设计建模层(详细设计层),后两者属于实施层,见图。

  企业还可定义为为了执行某项使命或某些使命而存在的实体。一项使命包括一个或多个任务,这些任务在面临一定的困难和限制(约束)的情况下、在一定的资源支持下实现一个或多个预期目的或目标。注意以上所说的任务可应用于每个企业,而不必考虑其规模、物理内容或所担负的使命。因此就有可能以统一的形式表达所有企业的这些一般概念,这正是企业参考体系结构的目的。

  企业的体系结构可以定义为一个结构化的模型集,这些模型代表了整个企业的不变的构造块。体系结构可以认为是设计和实施整个企业系统的基础。这些包括了系统中的不变元素及它们间的联系的模型,分别描述“什么”(企业系统在概念上由什么组成)、和“如何”(这样的系统技术上是如何工作的),并且表明怎样从模型变为现实,也就是说,变成实际能工作的系统。因此体系结构是用来表示那些大量的、各不相同且分离的模型之间的内部关系的一种结构或框架,这些模型描述了系统的各个部分或其功能(亦即,所考虑的企业的部分或是全部)。

  Purdue企业参考体系结构的学习与应用,可按着如下的思路来深入探研。

  首先从用来定义体系结构的一般概念出发,进一步如何将这些概念转化为体系结构本身的图形形式或文字描述形式。可以一个 CIM系统为例开始讨论。说明如何用同样的体系结构来定义任何一个企业而不考虑它所属的工业或公司的类别。解释任务和功能模块的定义,使用这些定义使得体系结构可能成为 PurdueCIM参考模型的扩展。 然后再深入探研一系列分立的题目,这些题目帮助人们进一步理解体系结构及其应用,并指出体系结构与其它早巳讨论过的课题的关系。这些课题有的与总的体系结构有关,有的是针对的实施体系结构,这些课题可能不是一个完整的集合或者说他们本身是不完整的。它们是在体系结构的开发过程中产生的,增加了关于体系结构及其在 CIM和企业系统中应用的认识。

  实现工具,包括计算机辅助工具、图形和手册工具,它们帮助开发未来的 CIM和企业系统及其基本应用的计划,这里不要求这一题目研究的透彻性,但要强调这一课题对简化未来类似系统开发任务的重要性。

  一个非常重要的课题,就是一组一般任务和功能可不可能在一定程度上,甚至有希望是极高程度上,定义为任何制造系统的功能需求,或是在较低程度上,定义为任何企业的功能需求。给出 Purdue CIM参考模型中提供的为实现这一能力所需的材料,所列出的任务和功能清单或许要增加或修改以进一步提高其实用性,他们还有可能用另一个更为充分且实用的任务清单来代替。

  这一体系结构如何形成开发 CIM系统主计划或任一工业应用项目的基础,二者的需求是相同的。最后给出了 Purdue企业参考体系结构的全面总结。它帮助人们提高对所有类型的复杂系统进行分析、设计、建立和运行的能力。对于一系列将来在这一领域所要做的研究题目,完成这些研究会大大地扩展我们对这个重要学科的认识。

分享到: