面向CIMS工程实施的企业建模与分析系统

项目来源:863/CIMS重大关键技术攻关项目
项目负责人:范玉顺
起止时间:1999年4月-2000年12月
主要研究内容与研究方法:
本项目主要是为企业快速实施CIMS提供方法学、建模与优化工具、参考模型几个方面的支持,并在几个企业进行典型应用,对研究开发的成果进行实际验证并取得应用效益。具体的研究内容包括以下4个方面:
  1. 企业建模方法学研究
  2. 开展企业建模方法学研究的目的是根据企业实施CIMS的需求,提出一个以产品开发为核心、以生产经营过程为主线、覆盖企业生产经营各方面、符合中国企业特点、面向CIMS工程实施的企业建模方法学。

  3. 集成化企业建模方法与工具系统研究

开发一个以过程模型(包括产品设计开发过程、生产经营过程、产品制造过程的工作流模型)为核心的,包括功能模型、信息模型、组织模型、资源模型的集成化企业建模与仿真优化分析工具系统。

  • 集成化企业建模工具系统:所设计开发的集成化建模工具系统按照项目研究提出的建模体系结构,以过程模型为核心,其它模型为辅助视图,通过建模总控系统实现不同视图模型之间的集成和导航,形成一个集成化的建模工具系统;
  • 系统仿真优化分析工具:开发企业模型的仿真优化分析工具,能够实现对于企业产品设计、生产经营、制造过程的优化分析功能;
  • 仿真分析工具系统封装:为了给建模系统提供更多的仿真分析方法与工具,在集成一个国外的成熟的仿真分析工具的基础上,对其进行二次开发使之与建模工具系统无缝集成。
  1. 面向CIMS工程实施的企业参考模型
  2. 企业参考模型遵循CIMS体系结构和企业建模方法论,给出面向某特定行业CIMS的通用结构、基本内容、建模构件及其建模原则与指南。研究和开发企业参考模型的目的是为企业实施CIMS工程提供一套优化的参照体系和实施指南。从参考模型出发,遵循建模方法论及其利用建模工具,快速、高效、优化地建立企业模型,指导企业CIMS的分析、设计、建立与运行。

  3. 企业应用验证

在本项目取得的建模方法学成果的指导下,利用本项目开发的建模与仿真分析工具、企业参考模型,在一个典型行业的4个企业进行实际应用验证。

主要研究成果:
  1. 提出了符合我国企业情况的CIM体系结构与建模方法
    建立集成化的企业建模与仿真优化分析工具系统,系统包括多个视图(过程视图、功能视图、信息视图、组织视图、资源视图)的建模与管理功能,实现视图模型之间的集成与道航。所开发的仿真优化分析工具可以对所建立的企业模型中的生产经营过程、制造过程、产品设计开发过程进行仿真优化分析,所分析的结果可作为企业经营过程重组、产品创新设计开发过程优化、制造系统重构的重要基本依据。
  2. 利用本项目所开发的集成化企业建模工具系统建立了刀具制造行业的企业参考模型,参考模型具有行业通用性,能够反映先进的生产经营思想
  3. 在所开发的参考模型的基础上,在刀具行业的几家企业进行应用验证,通过使用本项目开发的工具和参考模型,可缩短企业CIMS的需求分析、系统设计时间30%以上。
  4. 撰写企业建模与仿真优化分析的学术专著一本。
  5. 在国内外期刊和会议上发表论文30余篇
  6. 提供项目开发的集成化建模与仿真优化分析软件系统的规范化文档。
  7. 提供项目的总体设计报告、详细设计报告、最终工作报告、技术报告、研究成果报告、参考模型与企业应用验证报告。

主要科学意义和应用前景:

目前,企业建模的理论研究和系统实施之间存在相当大的差距,缺少有效的建模和分析工具将企业建模理论转换为可操作可利用的企业模型,以指导和保证CIMS工程的快速实施。因此,为了在更大的范围和更深的层次上推广CIMS,迫切需要将积累了的丰富经验加以总结,形成具有指导意义的企业建模与分析方法,并提供相应的符合中国企业特点的软件工具,给企业建模和实现基于模型的企业分析提供有效的可操作工具,为企业CIMS的应用提供有力的支持。

本项目的研究开发成果具有良好的推广应用和产品化前景。首先在我国企业大力推广实施CIMS的情况下,迫切需要有良好的企业建模方法学的指导和相应工具的支持。另外对于企业的生产经营过程、生产组织、产品设计开发过程的分析与优化也一直是企业在实施CIMS中希望得到解决的问题。因此,本项目取得的成果对于企业实施CIMS有直接的指导意义和应用价值,所开发的企业参考模型和建模分析工具对于优化企业组织、资源配置,优化设计、生产、经营和管理流程有重要的支持作用,通过加速企业的CIMS实施进程,保证实施的质量和水平,使企业获得经济效益和社会效益。

开发的软件工具:集成化企业建模工具系统
主要论著:

专著:范玉顺,王刚,高展. “企业建模理论与方法学导论”,清华大学出版社,2001(PDF文件)

论文:

  1. Fan Yushun, Gunter Spur, “Research of system architecture for CIMOSA model execution”,《Tsinghua Science and Technology》, Vol.2, No. 4, 1997, pp.819-823
  2. 范玉顺,吴澄,“基于Petri网的企业CIM系统建模方法研究”,《机械科学与技术》, Vol.16, No.5, 1997, pp. 898-903
  3. 范玉顺,吴澄,“CIMOSA功能模型的Petri网表示方法”,《计算机集成制造系统--CIMS》, Vol. 3, No.6, 1997, pp. 9-15
  4. 范玉顺,马权,张军,“基于集控Petri网方法的面向对象建模和仿真工具”,<<清华大学学报>>,1998年38卷,第10期,pp.89-92
  5. 范玉顺,吴澄,“基于工作流的CIMS应用集成支持系统研究”, <<计算机工程与应用>>,Vol.36,No.2,2000,pp.6-11
  6. 范玉顺,吴澄,“工作流管理技术研究与产品现状及发展趋势”, <<计算机集成制造系统CIMS>>,Vol.6,No.1,Jan.,2000,pp.1-7
  7. 范玉顺,吴澄,王刚,高展,“集成化企业建模方法与工具系统研究”,《计算机集成制造系统CIMS》,Vol.6,No.3,2000,pp.1-5
  8. 范玉顺,吴澄,“集成化企业建模系统体系结构与实施方法研究”,《控制与决策》,Vol.15,No.4,2000,pp.401-405
  9. 赵虹、范玉顺、吴澄,“工作流管理技术和产品的现状及发展趋势”,《计算机科学》,Vol.26,1999,No.10,pp.24-31
  10. 罗海滨,范玉顺,吴澄,“基于CIMOSA功能视图的经营过程建模方法研究”,<<控制与决策>>,1999年7月第14卷,第4期,pp.324-328
  11. Haibin Luo, Yushun Fan, “CIMFlow: A Workflow Management System Based on Integration Platform Environment”,7th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation,1999
  12. Luo Haibin, Fan Yushun. "THE RESEARCH OF IMPLEMENTATION METHOD FOR DISTRIBUTED WORKFLOW ENGINES". AMSMA'2000 International Conference
  13. 刘铁铭,范玉顺,“基于工作流管理方式的应用协作模块分析与设计”, <<计算机工程与应用>>,Vol.35,No.2,1999,pp.56-62
  14. 刘铁铭,范玉顺,“基于工作流的企业过程的建模和仿真技术研究”,<<清华大学学报>>,2000年40卷,第1期,pp.107-111
  15. Huiping Lin, Yushun Fan, Cheng Wu, “Research of Agent-based Workflow Virtual Operation Environment”, AMSMA’2000 International Conference, Guangzhou, June, 2000.
  16. Huiping Lin,Yushun Fan, ”The Research of Integrated Enterprise Modeling Method Based on Workflow Model”,7th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation,1999
  17. 林慧苹,范玉顺,吴澄,“支持企业经营过程重组的工作流仿真技术研究”,《信息与控制》,Vol.30,No.1,2001,pp.11-15
  18. Dan Tao, Yushun Fan, ”Research of a Virtual Information System Supporting Dynamic Collaboration”.7th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation,1999
  19. 孙玉全,高展,薛劲松:CIMS设计过程中存在的一些问题及解决方案:《计算机集成制造系统-CIMS》:1999,6
  20. Sun Yuquan,Gao Zhan,Xue Jinsong:INTEGRATION IN HORIZONTAL AND IN VETICAL: AN INTEGRATED MODELING METHODS FOR ENGINEERING SYSTEM DEVELOPMENT:OOT China'99:1999,8
  21. Y.Sun,Z.Gao,J.Xue:HOW TO DETERMINE OBJECTS IN OBJECT-ORIENTED ANALYZING AND DESIGNING MODELING PROCESS OF CIMS:Proceedings of 1999 International Conference on Advanced Manufacturing Technology. Xi'an China:June,1999
  22. Y.Sun,Z.Gao,J.Xue:COALESCENCE OF STRUTURAL METHOD AND OBJECT-ORIENTED TECHNOLOGY: THE SOLUTIONS TO TRADITIONAL SOFTWARE ENGINEERING CRISIS:Proceedings of 1999 International Conference on Advanced Manufacturing Technology. Xi'an China:June 1999