信息、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)代管理理論的發(fā) 展給制造企業(yè)帶來了嚴(yán)酷的生存環(huán)境?；趲?kù)存的大批量生產(chǎn)方式已不能滿足多品種、小批量的市場(chǎng)要 求。因此，對(duì)于現(xiàn)代制造系統(tǒng)近來不斷提出許多新的范式(paradigm)，這些新范式不是對(duì)cim的否定， 而是對(duì)cim概念的進(jìn)一步完善和發(fā)展。
cims之所以成為 21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。 關(guān)鍵在于它能實(shí)現(xiàn)總體集成。 cims是一個(gè)典型的 復(fù)雜系統(tǒng)，需要在多層次上建立多個(gè)視圖模型并對(duì)其進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)與實(shí)施。多模型間的集成是實(shí)現(xiàn) cims總體集成的一個(gè)必要條件。模型間的和 對(duì)應(yīng)關(guān)系是集成的具體表現(xiàn)形式。而只有在統(tǒng)一的軟件環(huán)境中建立這些模型并以相同的數(shù)據(jù)格式對(duì)其 進(jìn)行描述，才能實(shí)現(xiàn)模型間的映射(mapping)，從而達(dá)到模型間的集成。因此將多種建模工具集成在一 起的軟件環(huán)境是實(shí)現(xiàn)模型間集成的環(huán)境。針對(duì)中國(guó) 國(guó)情，我們對(duì)cim方法論及不同的體系結(jié)構(gòu)和分析方法做了大量深入的研究，研制開發(fā)了一套適合于中 國(guó)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的cims建模軟件和分析工具，即cims 總體集成分析與設(shè)計(jì)環(huán)境。
1 cims方法論 cims 需要系統(tǒng)方法論的指導(dǎo)。 cim方法論是 一組方法的有機(jī)結(jié)合，用來指導(dǎo)和幫助cims設(shè)計(jì) 人員進(jìn)行cims分析、設(shè)計(jì)和實(shí)施。它包括三部分： (1)根據(jù)問題需要構(gòu)成的參考模型體系結(jié)構(gòu)；(2)一 組建模方法和支持工具；(3)保證逐步實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的結(jié) 構(gòu)化進(jìn)程。
1．1 參考模型體系結(jié)構(gòu) 參考模型體系結(jié)構(gòu)是一組代表整個(gè)集成企業(yè)或 cim系統(tǒng)的各方面的多層次多視圖的模型集合。 ifac task force推薦了 cim—osa、 purdue企 業(yè)參考模型和impacs三種體系結(jié)構(gòu)作為cims 分析、設(shè)計(jì)和實(shí)施的參考體系結(jié)構(gòu)。歸納目前存在的體系結(jié)構(gòu)中的視圖模型，可以從以下幾個(gè)側(cè)面對(duì)集成 企業(yè)進(jìn)行建模：(1)功能視圖；(2)信息視圖；(3)資源視圖；(4)組織視圖；(5)決策視圖；(6)物理視 圖；(7)經(jīng)濟(jì)視圖等等。
但是，這些視圖模型在內(nèi)容上有些重疊，一般根 據(jù)具體要求選用。我們按zui基本和zui常用的原則，首 先選擇功能視圖、信息視圖、決策視圖和物理視圖，用 來構(gòu)成概念層上的集成企業(yè)模型。對(duì)此，我們給出如 圖1．1所示的集成企業(yè)參考體系結(jié)構(gòu)。
1．2 建模方法 建模方法是cim方法論的有機(jī)組成部分。這些 方法用來建立參考體系結(jié)構(gòu)中的各種模型。idef0 方法用來建立功能視圖和物理視圖； grai方法用 來建立決策視圖； e／r或ideflx用來建立信息視 圖。
cim 意義下的物理系統(tǒng)是以生產(chǎn)單元為基礎(chǔ)的 生產(chǎn)車間的集合體。物理系統(tǒng)開發(fā)的工作量和投資 額，在整個(gè)cims開發(fā)中占有很大比重，所以一直得到理論界和工業(yè)界的極大重視。物流分析則是物理 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要的理論基礎(chǔ)和實(shí)用工具。在元件加 工部門，物流分析是的技術(shù)，用于完成從生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換到產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)的計(jì)劃。但是，鑒于國(guó)內(nèi) 對(duì)這方面的研究還較少，因此有必要進(jìn)行系統(tǒng)深入的 研究。
1．3 結(jié)構(gòu)化進(jìn)程 結(jié)構(gòu)化進(jìn)程—般按四個(gè)階段對(duì)cims的 發(fā)展過程進(jìn)行分解：(1)初始化；(2)分析； (3)設(shè)計(jì)；(4)實(shí)施。這種分解方法與本文 的體系結(jié)構(gòu)存在明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，真正起到 了把各種建模方法與分析方法有機(jī)組織起來 的作用，體現(xiàn)了cims方法的整體性。
2 clms總體集成分析與設(shè)計(jì)環(huán)境 cims 總體集成分析與設(shè)計(jì)環(huán)境是依據(jù) cim方法論所提供的參考模型體系結(jié)構(gòu)、建 模方法、分析手段，以此輔助cims設(shè)計(jì)人員建立cims分析和設(shè)計(jì)階段上所需的模型，并分析 模型間的不協(xié)調(diào)性與模型內(nèi)的不一致性，對(duì)各種設(shè)計(jì) 方案的軟件系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。它應(yīng)包括各種建模工具、檢測(cè)不一致性與不協(xié)調(diào)性的專家系統(tǒng)和評(píng)估各種方 案的專家系統(tǒng)。目的是實(shí)現(xiàn)模型間的集成和cims 的總體集成。我們根據(jù)cim方法論，結(jié)合在cim方法論方面所取得的研究成果，設(shè)計(jì)開發(fā)了 cimsgiade軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了建模、分析、報(bào)告生 成、評(píng)估和模型間的映射(mapping)五個(gè)主要功能。下面介紹軟件實(shí)現(xiàn)的幾個(gè)方面的內(nèi)容。
2.1 開發(fā)環(huán)境 cimsgiade軟件在pc 機(jī)上運(yùn)行，它是在 windows環(huán)境下用borland c++語(yǔ)言開發(fā)的。之 所以選擇這樣的軟硬件環(huán)境是因?yàn)椋?1)用微機(jī)設(shè)計(jì)是一種更現(xiàn)實(shí)的比較容易取得效益的手段和方法，特 別適合于中小企業(yè)；(2)windows環(huán)境能支持程序的并發(fā)運(yùn)行，可支持復(fù)雜的圖形輸出，具有良好的交互 性、圖形輸出和標(biāo)準(zhǔn)接口對(duì)象等特點(diǎn)；(3)面向?qū)ο蠹夹g(shù)提供了對(duì)軟件質(zhì)量、軟件重用性和開發(fā)過程的強(qiáng) 大支持。各種面向?qū)ο蟮腸++語(yǔ)言都有自己的類 庫(kù)，用戶可以充分利用它們來提高工作效率。 borland c++被*為是編譯速度zui快的面向?qū)ο?語(yǔ)言，應(yīng)用范圍較廣。
zui后我們選用了大家都比較熟悉的foxpro關(guān) 系型數(shù)據(jù)庫(kù)作為輔助的開發(fā)工具，完成了數(shù)據(jù)字典模 塊，實(shí)現(xiàn)模型間的間接映射。
2．2 技術(shù)設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì)階段的主要內(nèi)容是：(1)模塊化設(shè)計(jì)； (2)用戶接口對(duì)象設(shè)計(jì)；(3)確定各模塊中的對(duì)象和 它們之間的關(guān)系。其中，用戶接口對(duì)象的設(shè)計(jì)將四個(gè) 圖形編輯器集成在統(tǒng)一的軟件環(huán)境中。此軟件框架 結(jié)構(gòu)如圖2．1所示。
需要著重說明的模塊是：
(1) 分析模塊：分析模塊是集成環(huán)境中很重要的 一部分。它主要依靠一套一致性與協(xié)調(diào)性檢測(cè)規(guī)則， 對(duì)現(xiàn)存系統(tǒng)模型進(jìn)行分析，糾正在建模過程中因?qū)ο到y(tǒng)理解不夠而造成的模型間和模型內(nèi)形式上和語(yǔ)義 上的不一致性與不協(xié)調(diào)性，幫助用戶找出系統(tǒng)中存在 的問題。其中，檢測(cè)規(guī)則是根據(jù)圖形工具的語(yǔ)法規(guī)則、經(jīng)營(yíng)管理理論、決策理論、信息技術(shù)等理論知識(shí)及 各種經(jīng)驗(yàn)知識(shí)總結(jié)提煉而成的。
(2)數(shù)據(jù)字典：對(duì)于一個(gè)企業(yè)，進(jìn)行項(xiàng)目中的公 共數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理是非常必要的，數(shù)據(jù)字 典是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，定義和描述所有數(shù)據(jù)項(xiàng)的輔助 工具。在cims中， grai格、 grai網(wǎng)、 idefo、 ideflx等不同的模型，數(shù)據(jù)形式也各有不同。數(shù)據(jù) 字典提供了各個(gè)模型的公共接口，各模型的數(shù)據(jù)以同一種數(shù)據(jù)形式進(jìn)行管理，間接實(shí)現(xiàn)模型間的映射。它 存儲(chǔ)、管理項(xiàng)目中的模型信息，是研究各模型間的聯(lián) 系與集成的基礎(chǔ)。
3 應(yīng)用實(shí)例 我們先后在鄭州紡織機(jī)械廠和西安飛機(jī)公司做 了cim方法論的試點(diǎn)應(yīng)用。在鄭州紡織機(jī)械廠，通 過方法論的應(yīng)用，暢通了機(jī)二分廠第二生產(chǎn)單元與其它生產(chǎn)單元和管理部門的物流和信息流，提高了機(jī)二 分廠的生產(chǎn)率，解決了全廠的瓶頸問題，從而提高了整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)率，增強(qiáng)了對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力。1993 年7月開始在西安飛機(jī)公司進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，建立了全廠和數(shù)控車間的決策模型、功能模型，進(jìn)行了數(shù)控車 間擴(kuò)建的技術(shù)分析和構(gòu)造設(shè)計(jì)工作，并試圖建立現(xiàn)存 的和擴(kuò)建后的數(shù)控車間的物理模型。
作為一種比較“通用”的總體集成環(huán)境軟件，本方 法和軟件得到了廠方的充分肯定，并得到了各方專家 的好評(píng)。特別是用grai方法建立的決策模型，簡(jiǎn)明易懂，深得用戶喜愛，值得推廣。事實(shí)證明，cims 總體集成分析與設(shè)計(jì)環(huán)境是一套非常直觀有效的 cims建模分析設(shè)計(jì)的圖形化工具。對(duì)cims在中國(guó) 的推廣和應(yīng)用可起到一定的推動(dòng)作用。
4 結(jié)論 本文提出了適合中國(guó)國(guó)情的cim方法論，強(qiáng)調(diào) 了物流分析的重要性，并闡述了我們開發(fā)的cims 總體集成分析與設(shè)計(jì)軟件環(huán)境。該軟件在技術(shù)和功能上的許多特點(diǎn)優(yōu)于國(guó)內(nèi)外的同類軟件。我們所用 的多模型集成建模方法對(duì)現(xiàn)代制造系統(tǒng)模式形成了 更完整的認(rèn)識(shí)，有助于改進(jìn)組織管理結(jié)構(gòu)，可以為推廣cims技術(shù)提供工作程序和分析方法的指南。它 還可以為多模型集成等關(guān)鍵問題的研究提供方法和 軟件基礎(chǔ)，為復(fù)雜系統(tǒng)建模提供一套實(shí)用的方法。