計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)指南

系統(tǒng)集成指南 企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)分析與CIMS分類問(wèn)題 東北大學(xué)控制仿真中心徐心和教授 一、引言 CIMS計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufacturing System),10年前還是一個(gè)鮮為人知的英語(yǔ)詞組縮寫。10年來(lái),在國(guó)家863計(jì)劃的推動(dòng)下,CIMS已經(jīng)喚起越來(lái)越多的專家學(xué)者和工程技術(shù)人員的參與,引起越來(lái)越多的企業(yè)的關(guān)注,一批試點(diǎn)企業(yè)已經(jīng)取得可喜的成果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益,一個(gè)CIMS推廣開發(fā)的熱潮正在各行各業(yè)悄然興起。準(zhǔn)確地講,1974年約瑟夫哈林頓博士提出的CIM(計(jì)算機(jī)集成制造)是企業(yè)組織生產(chǎn)的先進(jìn)哲理(philosophy)。他的基本觀點(diǎn)是: (1) 企業(yè)的多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)是不可分割的,需要統(tǒng)一考慮。 (2) 整個(gè)制造過(guò)程實(shí)質(zhì)上是信息采集、傳遞和加工處理的過(guò)程。 按照CIM哲理構(gòu)成的企業(yè)生產(chǎn)與管理的自動(dòng)化系統(tǒng)可稱之謂CIMS。顯然,由于生產(chǎn)企業(yè)的不同,CIMS不會(huì)具有統(tǒng)一的模式。 值得注意的是,目前出版的有關(guān)CIMS的圖書資料幾乎都屬于同一種模式,即CIMS由以下五大分系統(tǒng)組成: (1) 以MRP-為核心的管理信息系統(tǒng); (2) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)(CAD/CAPP/CAM); (3) 制造自動(dòng)化或柔性制造系統(tǒng)(FMS); (4) 質(zhì)量保證系統(tǒng); (5) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 顯然,這種CIMS模式比較適合于離散型的機(jī)械制造型企業(yè)。 CIMS模式的這種局限性有其歷史原因和現(xiàn)實(shí)原因,從其被提出到實(shí)現(xiàn)這10多年時(shí)間里,CIMS主要集中在機(jī)械制造行業(yè),而我國(guó)863計(jì)劃的示范工廠也是集中在機(jī)制行業(yè)。這種局限性還有其行業(yè)上的原因,那就是機(jī)械制造行業(yè)比其它行業(yè)在信息集成方面要面臨更多的困難,即除了有面向管理的數(shù)據(jù)流外,還有面向幾何的數(shù)據(jù)流。幾何圖形的表示、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、控制和檢測(cè)等過(guò)程在設(shè)計(jì)、制造和管理之間造成了巨大的信息鴻溝,成為信息集成的難點(diǎn)。CIMS的中心議題是集成,其道理也在于此。 如今,CIMS已經(jīng)走向各個(gè)行業(yè),有人將企業(yè)粗略分為離散型、流程型和混合型。顯然,其相應(yīng)的CIMS也將是不同的模式與類別。 二、CIMS分類的本質(zhì)要素 面對(duì)各種各樣的企業(yè)和形形色色的CIMS方案,目前還缺少一種科學(xué)簡(jiǎn)明的分類方法。有人采用離散型、連續(xù)型(流程型)、混合型CIMS的分類方法,但除了使人認(rèn)識(shí)到企業(yè)生產(chǎn)的區(qū)別外,很難感覺到CIMS的內(nèi)涵差別。 CIMS分類的本質(zhì)要素應(yīng)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能集成的技術(shù)難點(diǎn)所在,是影響CIMS發(fā)揮整體效益的技術(shù)關(guān)鍵所在。 前面談到,CIM是一種哲理。CIMS是在這一哲理指導(dǎo)下,通過(guò)物理集成、信息集成和功能集成,將企業(yè)的各種生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)活動(dòng)集成起來(lái)的一個(gè)高度自動(dòng)化的整體。目的是將質(zhì)量好、成本低的產(chǎn)品適時(shí)地推向市場(chǎng),從而獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 所謂物理集成,是要求各種自動(dòng)化設(shè)備的合理配置與到位。信息集成則要求通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)信息傳遞與共享,讓各種信息在各種控制、信息管理與決策中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。功能集成則是要將企業(yè)主要的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)通過(guò)計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)。顯然功能集成是目的,而物理與信息集成是實(shí)現(xiàn)功能集成的基礎(chǔ)。 一般說(shuō)來(lái),如果企業(yè)具有一定的財(cái)力,實(shí)現(xiàn)物理集成與信息集成是不困難的,因?yàn)槭澜缟细鞔笥?jì)算機(jī)公司都在開發(fā)新產(chǎn)品和搶占各種市場(chǎng)。即使對(duì)于某些自動(dòng)化孤島難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,那么,這種技術(shù)上的障礙也決非是企業(yè)本身可以逾越的。 企業(yè)面臨的最大困難是功能集成的實(shí)現(xiàn),也就是如何設(shè)計(jì)與開發(fā)適合本企業(yè)特點(diǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)。即使是世界著名的計(jì)算機(jī)公司也無(wú)法提供普遍適用的應(yīng)用系統(tǒng)(而不是應(yīng)用平臺(tái)),如果可以購(gòu)得這樣的應(yīng)用系統(tǒng)(主要是軟件系統(tǒng)),廠商的開價(jià)也將是難以接受的。 三、企業(yè)特點(diǎn)與CIMS分類 筆者從實(shí)現(xiàn)企業(yè)功能集成的難點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)的角度,以很粗的線條勾劃出三類企業(yè)的特點(diǎn),并提出三種類型的CIMS。 1.離散型企業(yè)與CAD/CAM型CIMS 所謂離散型生產(chǎn)企業(yè)主要是指一大類機(jī)械加工企業(yè)。它們的基本生產(chǎn)特征是機(jī)器(機(jī)床)對(duì)工件外形的加工,再將不同的工件組裝成具有某種功能的產(chǎn)品。由于機(jī)器和工件都是分立的,故稱之為離散型生產(chǎn)方式。如汽車制造、飛機(jī)制造、電子企業(yè)和服裝企業(yè)等。為了提高企業(yè)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力,人們?cè)缇妥⒁獾綄?shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)化。如加工過(guò)程采用數(shù)控機(jī)床(NC)和柔性加工中心(FMC),工件的運(yùn)送采用自動(dòng)導(dǎo)引小車(AGV),還有產(chǎn)品設(shè)計(jì)與編程(CAD/CAPP/CAM)、材料資源規(guī)劃(MRP)、企業(yè)的生產(chǎn)管理與經(jīng)營(yíng)決策(MIS/DSS)也都可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率,取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益,通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)將以上這些功能集成起來(lái),便形成了典型的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS),這也是多年來(lái)人們?nèi)〉媒y(tǒng)一認(rèn)識(shí)的CIMS模式。 由于機(jī)械加工企業(yè)是以產(chǎn)品的功能、外型與成本為主要競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)容,面對(duì)多品種小批量的買方市場(chǎng)和越來(lái)越挑剔的顧客,產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造成為生產(chǎn)的關(guān)鍵與核心。是否具有強(qiáng)大的適于本企業(yè)生產(chǎn)、研究與改型的CAD/CAM軟、硬件,便成為企業(yè)能否適時(shí)推出新穎實(shí)用商品的關(guān)鍵。許多企業(yè)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整中陷于困境,很大程度上也是受制于拿不出適銷對(duì)路、開拓市場(chǎng)的產(chǎn)品。 鑒于此,可以將這類傳統(tǒng)的CIMS稱之為CAD/CAM型CIMS,以便與其它類型的CIMS相區(qū)別。 2.流程型企業(yè)與過(guò)程數(shù)模型CIMS 所謂流程型生產(chǎn)企業(yè)是指被加工對(duì)象不間斷地通過(guò)生產(chǎn)設(shè)備,如化工廠、煉油廠、水泥廠、發(fā)電廠等,這里基本的生產(chǎn)特征是通過(guò)一系列的加工裝置使原材料進(jìn)行規(guī)定的化學(xué)反應(yīng)或物理變化,最終得到滿意的產(chǎn)品。由于生產(chǎn)過(guò)程是24小時(shí)連續(xù)不斷的,人們也稱此類生產(chǎn)為過(guò)程型或連續(xù)型。 不難看出,許多流程型企業(yè)都是重要的能源和原材料工業(yè),產(chǎn)品品種穩(wěn)定,生產(chǎn)量大。它們的產(chǎn)品常常不是以新取勝,而是以質(zhì)和價(jià)取勝。因此,企業(yè)的自動(dòng)化目標(biāo)是如何有效地監(jiān)測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程,使生產(chǎn)過(guò)程處于最佳狀態(tài),節(jié)省原材料,降低能耗與其它消耗,提高產(chǎn)品的收得率與優(yōu)質(zhì)品率,提高設(shè)備的壽命等。由于全線設(shè)備的啟動(dòng)過(guò)程復(fù)雜,因此,除大中修外,很少中斷生產(chǎn)過(guò)程。對(duì)于原材料等外部條件的隨機(jī)變化,系統(tǒng)應(yīng)有良好的抗干擾能力和性能魯棒性。 流程型系統(tǒng)的控制管理已經(jīng)有了大量成功的典型,普遍采用的是集散控制系統(tǒng)(DCS),由34級(jí)(測(cè)量執(zhí)行級(jí)、回路控制級(jí)、單元控制級(jí)及過(guò)程控制級(jí))實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的自動(dòng)控制。顯然,此系統(tǒng)正常而高質(zhì)量的運(yùn)行要借助于完好的過(guò)程模型,其中多數(shù)為數(shù)學(xué)模型,有時(shí)也可以是圖模型、網(wǎng)絡(luò)模型或非結(jié)構(gòu)化模型。一般說(shuō)來(lái),只要有了良好的過(guò)程數(shù)模型,便可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 鑒于此,可以將此類CIMS稱之為過(guò)程數(shù)模型CIMS。顯然,產(chǎn)品的設(shè)計(jì)(CAD)在這里并不主要。企業(yè)為了獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益,根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格的變化及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是完全必要的。為此,建立企業(yè)的最優(yōu)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型也應(yīng)是功能集成的重要內(nèi)容。有人也將這類CIMS稱之為CIPS(Computer Integrated Processing System)。 3.混合型企業(yè)與計(jì)劃調(diào)度型CIMS 所謂混合型企業(yè)是指其生產(chǎn)活動(dòng)中既有流程型特征,又有離散型特征,如鋼鐵企業(yè)等。在這里,高爐煉鐵或轉(zhuǎn)(電)爐煉鋼、連續(xù)鑄造、熱帶連軋或冷帶連軋等每道工序本身都可以看作是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程,但在各個(gè)工序間的銜接是靠分離的鐵(鋼)水罐、鑄坯、鑄錠、鋼卷等實(shí)現(xiàn)的。作為企業(yè)的宏觀運(yùn)行不僅存在物流平衡和資源(設(shè)備等)平衡問(wèn)題,而且由于是高溫作業(yè),還存在溫度平衡和時(shí)間平衡(列車時(shí)刻表)問(wèn)題。因此,這類企業(yè)實(shí)現(xiàn)CIMS時(shí),不僅要解決好每道工序的自動(dòng)化問(wèn)題,而且要解決好各工序間的所有平衡問(wèn)題。 鋼鐵生產(chǎn)的產(chǎn)品一般是規(guī)范化的。根據(jù)用戶的訂貨規(guī)格,只需從已有的工藝檔案中找出其加工工藝方案即可,一般不需要CAD系統(tǒng)。如果各工序自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,產(chǎn)品質(zhì)量可以保證,那在系統(tǒng)功能集成中遇到的最大難題便是如何面向多品種小批量的大量訂貨合同而組織生產(chǎn)。這里包括按鋼種、規(guī)格和交貨期的聚類組批;軋制計(jì)劃、連鑄計(jì)劃與煉鋼計(jì)劃的各種平衡;如何將幾個(gè)不同的工序視為一個(gè)整體,實(shí)現(xiàn)一體化管理,做到前后工序計(jì)劃同步化,物流運(yùn)行準(zhǔn)時(shí)化;充分運(yùn)用高溫坯的潛熱,取消或減少再加熱過(guò)程,降低能耗,減少燒損,縮短生產(chǎn)周期,增加企業(yè)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 由此可見,工序的過(guò)程控制是系統(tǒng)功能集成的基礎(chǔ)與前提。而系統(tǒng)功能集成的技術(shù)難點(diǎn)與關(guān)鍵是如何取代或基本取代人的計(jì)劃與調(diào)度功能,這一點(diǎn)已經(jīng)引起世界各國(guó)鋼鐵行業(yè)的關(guān)注。鑒于此,可以稱此類CIMS為計(jì)劃調(diào)度型CIMS。 應(yīng)該承認(rèn)混合型企業(yè)也是各種各樣的,集成的難點(diǎn)與關(guān)鍵也會(huì)不盡相同。因此,也不好一概而論混合型企業(yè)的CIMS都應(yīng)歸屬為計(jì)劃調(diào)度型CIMS。 四、大型企業(yè)的CIMS分類問(wèn)題 大型企業(yè)常常是綜合性企業(yè)?？倧S下面設(shè)有若干分廠,分廠中又有許多車間。隨著功能的分工,一般都有不同類型的生產(chǎn)工藝,也必然遇到不同的技術(shù)難點(diǎn)與關(guān)鍵。這時(shí),如果把一個(gè)總的CIMS分解成幾個(gè)局部的CIMS,那就可能在上層的計(jì)劃調(diào)度型CIMS中含有下層的過(guò)程數(shù)模型或CAD/CAM型CIMS。隨著企業(yè)的千變?nèi)f化,CIMS的屬性也會(huì)錯(cuò)綜復(fù)雜。 總之,多種多樣的CIMS雖然有著相同的哲理,卻在內(nèi)容與核心上存在著相當(dāng)大的差異。承認(rèn)和深刻認(rèn)識(shí)這些差異,給出科學(xué)的分類方法,對(duì)于我國(guó)的CIMS推廣工作將具有十分重要的意義。 SDAICIMS工程數(shù)據(jù)交換的關(guān)鍵技術(shù) 華北計(jì)算技術(shù)研究所婁勤儉馬應(yīng)章 一、SDAI的技術(shù)背景 SDAI(Standard Data Access Interface)是基于STEP(Standard for the Exchange ofProduct Model Data)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換規(guī)范(Product Data Exchange Using STEP,PDES)標(biāo)準(zhǔn)(ISO 10303 Product Data Representation and Exchange)系列的一個(gè)重要的技術(shù)組成部分。PDES規(guī)定了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造完成的全過(guò)程中,能夠表示并提供通信交換的數(shù)據(jù)形式, 這種形式完整地表示產(chǎn)品數(shù)據(jù),并適合中性的文件交換,且能達(dá)到產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享及持久存檔保存的目的。這樣,產(chǎn)品數(shù)據(jù)一方面能在企業(yè)間或企業(yè)生產(chǎn)的各部分活動(dòng)之間交換,以提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)資源的應(yīng)用效率;同時(shí),另一方面,由于其描述的獨(dú)立性和完整性,使該數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用它的軟件系統(tǒng),并能廣泛支持涉及產(chǎn)品數(shù)據(jù)應(yīng)用的各個(gè)方面。 這里,產(chǎn)品數(shù)據(jù)是適合于人或自動(dòng)化作業(yè)進(jìn)行識(shí)別、通信和處理的關(guān)于一個(gè)或一組產(chǎn)品的事實(shí)、概念及要求的形式化描述。在CIMS領(lǐng)域中,通常把基于計(jì)算機(jī)輔助的產(chǎn)品生命周期的某些工程過(guò)程,如CAD、CAPP、CAE、CAQ、CAM等(可統(tǒng)稱為CAX),所產(chǎn)生和應(yīng)用的數(shù)據(jù)稱工程數(shù)據(jù)。工程數(shù)據(jù)實(shí)際上是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一個(gè)子集。工程數(shù)據(jù)的交換是CAX數(shù)據(jù)應(yīng)用中要解決的中心環(huán)節(jié),這種數(shù)據(jù)交換不僅發(fā)生在不同的CAX之間,而且也發(fā)生在同一CAX的不同設(shè)計(jì)版本或不同產(chǎn)品型號(hào)之間,甚至在產(chǎn)品的裝配與零部件之間等。因此,工程數(shù)據(jù)交換在CIMS中占有特別重要的地位,是CIMS數(shù)據(jù)集成、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換共享的一個(gè)關(guān)鍵性的技術(shù)組成部分。 STEP支持CIMS工程數(shù)據(jù)的描述,提供了Express數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言,并為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換操作提供了SDAI實(shí)施方法,使得所描述和管理的工程數(shù)據(jù)能在不同的工程環(huán)境中通過(guò)數(shù)據(jù)交換達(dá)到共享和應(yīng)用數(shù)據(jù)資源的目的。目前,Express語(yǔ)言已較普遍地被裝配在一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上,SDAI在國(guó)內(nèi)CIMS領(lǐng)域中的研究和開發(fā)工作已展開,它的應(yīng)用對(duì)實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)庫(kù)將很有意義。 二、數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言Express PDES提供了在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和使用的整個(gè)生命周期內(nèi),用于完全描述產(chǎn)品數(shù)據(jù),并能保證其一致性而無(wú)二義性的統(tǒng)一的方法和工具,即Express語(yǔ)言。這是一種具有面向?qū)ο筇卣?可對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)描述的語(yǔ)言,它能容易地被人和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)理解和識(shí)別,是一種便于定義系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源和支持開發(fā)應(yīng)用的語(yǔ)言。Express語(yǔ)言有很強(qiáng)的表達(dá)能力,適用于CAX系統(tǒng)中所需要的各種工程數(shù)據(jù)的描述,含有豐富的數(shù)據(jù)類型及語(yǔ)言元素。Express語(yǔ)言是實(shí)施產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)。 Express是基于模式的語(yǔ)言。模式是Express語(yǔ)言為一致性的實(shí)現(xiàn)方法所提供的一種作用域,它是相關(guān)實(shí)體類型與用戶定義類型的集合。模式不僅能定義其中的實(shí)體及實(shí)體之間的?叵?而且還能定義對(duì)實(shí)體及其屬性所施加的約束和操作。同時(shí),模式還可以包括函數(shù)、過(guò)程、全局規(guī)則或常數(shù)說(shuō)明等其它一些語(yǔ)言成分。模式可以通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)一個(gè)模式對(duì)另一模式的一些成份的使用或引用。使用是對(duì)模式中說(shuō)明的實(shí)體所定義的數(shù)據(jù)類型而言,引用則是對(duì)?膠凸嬖蛑獾鈉淥蠩xpress說(shuō)明的項(xiàng)的引用。 實(shí)體類型是Express語(yǔ)言的重要數(shù)據(jù)類型,它以ENTITY語(yǔ)句定義且賦予標(biāo)識(shí)符,并可通過(guò)此標(biāo)識(shí)符對(duì)其引用。實(shí)體類型表示了一類具有共同特征的對(duì)象,共同特征是通過(guò)屬性和約束來(lái)表示的。實(shí)體類型也可以被嵌套使用,即可以作為上層實(shí)體類型的一個(gè)屬性。 Express提供了表示實(shí)體屬性的各種簡(jiǎn)單、聚合和命名的數(shù)據(jù)類型。應(yīng)用這些數(shù)據(jù)類型及語(yǔ)言提供的函數(shù)、過(guò)程、規(guī)則、常數(shù)等語(yǔ)言元素,通過(guò)相關(guān)的語(yǔ)句,可以完整地描述在CAX工程系統(tǒng)中所需要的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以組織成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)文件,系統(tǒng)中各CAX之間的數(shù)據(jù)可交換共享,由SDAI來(lái)實(shí)現(xiàn)。 三、SDAI結(jié)構(gòu)設(shè)施 SDAI規(guī)定了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施方法,是對(duì)使用Express語(yǔ)言所定義的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換操作的接口,它定義了對(duì)交換數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的一個(gè)操作集。接口所涉及的一些設(shè)施及體系結(jié)構(gòu)可用簡(jiǎn)化的圖形表示,如圖1所示。圖中描述了應(yīng)用數(shù)據(jù)、詞典、會(huì)話數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序及SDAI操作之間的關(guān)系。 存儲(chǔ)倉(cāng)(Repository)是一個(gè)很重要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)施,它是能在內(nèi)存中實(shí)現(xiàn)的單個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)、單個(gè)文件或文件集合,也可以是以任何其它方法實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)施。存儲(chǔ)倉(cāng)中存儲(chǔ)和管理著詞典及應(yīng)用數(shù)據(jù),SDAI的所有數(shù)據(jù)的交換處理完全是在它的支持下進(jìn)行的。它是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在新的應(yīng)用環(huán)境中的一個(gè)新概念,其形成的內(nèi)存數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在未來(lái)CIMS數(shù)據(jù)集成的應(yīng)用中將發(fā)揮重要的作用。 SDAI的數(shù)據(jù)訪問(wèn)操作過(guò)程是在其會(huì)話狀態(tài)下進(jìn)行的。系統(tǒng)進(jìn)入會(huì)話狀態(tài)之后,須打開存儲(chǔ)倉(cāng),然后才能啟動(dòng)事務(wù)。事務(wù)提供讀寫和只讀兩種訪問(wèn)方式。事務(wù)訪問(wèn)的對(duì)象是模式實(shí)例,它是系統(tǒng)中實(shí)體實(shí)例的邏輯集合。實(shí)體實(shí)例按照特征分成若干個(gè)SDAI模型,每個(gè)模型與一個(gè)存儲(chǔ)倉(cāng)相聯(lián)系。如SDAI模型可包含一個(gè)具體產(chǎn)品描述數(shù)據(jù)的某個(gè)分組。SDAI存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖2所示。 圖2 SDAI存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 事務(wù)由一系列操作組成,操作的效果可作為一個(gè)單位被保存或者被反做。在事務(wù)開始后,其讀寫方式允許應(yīng)用訪問(wèn)和改變SDAI模型中的實(shí)例,而只讀方式只允許應(yīng)用訪問(wèn),卻不允許改變它們。 四、SDAI支持的數(shù)據(jù)模式 SDAI所操作的數(shù)據(jù)都是用Express語(yǔ)言所描述的一系列模式定義的。模式包括詞典模式、會(huì)話模式、集居(Population)模式、抽象數(shù)據(jù)類型模式和數(shù)據(jù)類型模式。這些模式共同構(gòu)成了SDAI實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的程序設(shè)計(jì)環(huán)境。 詞典模式定義了數(shù)據(jù)詞典,它存儲(chǔ)著由SDAI所操作的實(shí)例的模式信息,包括類型定義、實(shí)體定義和數(shù)據(jù)定義的有關(guān)信息。 會(huì)話模式提供對(duì)SDAI會(huì)話管理的結(jié)構(gòu)。它定義會(huì)話、訪問(wèn)方式及會(huì)話事件?；跁?huì)話模式的SDAI模型中的實(shí)體實(shí)例描述了一個(gè)SDAI會(huì)話的當(dāng)前狀態(tài)。SDAI會(huì)話模式中所申明的項(xiàng)應(yīng)該都集居于用接口規(guī)范引用的SDAI詞典中。SDAI會(huì)話模式的內(nèi)容有類型定義(訪問(wèn)類?禿褪迪擲嘈?及實(shí)體定義,實(shí)體定義包括SDAI會(huì)話、實(shí)現(xiàn)、SDAI存儲(chǔ)倉(cāng)、存儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)容、事務(wù)、SDAI事件、事件及錯(cuò)誤事件。 集居模式提供管理和創(chuàng)建Express實(shí)體實(shí)例的結(jié)構(gòu)。該模式定義了SDAI模型和模式實(shí)例。通過(guò)SDAI會(huì)話模式接口,當(dāng)該模式中所有的項(xiàng)集居于SDAI詞典模式時(shí),都被分解進(jìn)入SDAI會(huì)話模式中。SDAI集成模式只有實(shí)體定義,包括模式實(shí)例、SDAI模型、模型內(nèi)容、實(shí)體范圍及作用域等。 抽象數(shù)據(jù)類型模式提供通過(guò)SDAI操作的數(shù)據(jù)的一般描述。該描述連同SDAI操作一起定義了數(shù)據(jù)的習(xí)性。SDAI抽象數(shù)據(jù)類型模式不需要SDAI服務(wù)實(shí)現(xiàn),而它的存在本身支?侄許DAI操作的描述和其中存在實(shí)例的SDAI環(huán)境的定義,具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò)引用SDAI模型的實(shí)體定義。該模式假定軟件系統(tǒng)提供整數(shù)、實(shí)數(shù)、字符、二進(jìn)制位以及其它邏輯數(shù)據(jù)類型的表示。類型定義包括對(duì)基本數(shù)據(jù)、字串值、二進(jìn)制值、整數(shù)值、實(shí)數(shù)值、數(shù)值值、布爾值及邏輯值等的定義。實(shí)體定義包括對(duì)迭代算符、實(shí)體實(shí)例、應(yīng)用實(shí)例、SDAI實(shí)例、詞典實(shí)例、會(huì)話實(shí)例、屬性值、選擇值、枚舉值、聚合實(shí)例、無(wú)序集合、集實(shí)例、數(shù)袋實(shí)例、列表實(shí)例和數(shù)組實(shí)例等的定義。 數(shù)據(jù)類型模式描述通過(guò)SDAI操作可管理的實(shí)體數(shù)據(jù)類型之間的繼承關(guān)系。這些關(guān)系用于對(duì)該模式實(shí)體數(shù)據(jù)類型的操縱實(shí)例中可用的操作分類。對(duì)于作為SDAI操作的參數(shù)或返回值使用的實(shí)體實(shí)例類型,這種分類也要求其所有SDAI實(shí)現(xiàn)的具體習(xí)性。 SDAI的語(yǔ)言聯(lián)編應(yīng)該為這些實(shí)體提供數(shù)據(jù)類型,相當(dāng)于語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了在該模式中定義的繼承關(guān)系。在語(yǔ)言聯(lián)編中,代表具體應(yīng)用實(shí)例的類型應(yīng)該是SDAI中每個(gè)應(yīng)用實(shí)體的祖先;代表實(shí)體詞典實(shí)例的類型應(yīng)該是詞典模式中每個(gè)實(shí)體的祖先;代表實(shí)體會(huì)話實(shí)例的類型應(yīng)該是會(huì)話模式中每個(gè)實(shí)體的祖先。 SDAI數(shù)據(jù)類型模式唯一的目的是定義允許語(yǔ)言聯(lián)編的各種實(shí)體數(shù)據(jù)類型之間的繼承關(guān)系,并在對(duì)SDAI操作的行為規(guī)范中使用這些關(guān)系。 該繼承關(guān)系在用于任何應(yīng)用模式的SDAI詞典模式的集居中不應(yīng)該出現(xiàn),也不應(yīng)出現(xiàn)在SDAI詞典模式或SDAI會(huì)話模式中。 SDAI數(shù)據(jù)類型模式有實(shí)體定義,其中定義了實(shí)體實(shí)例、應(yīng)用實(shí)例、SDAI實(shí)例、詞典實(shí)例、會(huì)話實(shí)例。 五、SDAI操作 SDAI操作應(yīng)該是在語(yǔ)言聯(lián)編中定義的。這里介紹在語(yǔ)言聯(lián)編中SDAI操作的一些最基本的功能。 一個(gè)特定的SDAI操作能以某種聯(lián)編映射成一個(gè)或多個(gè)函數(shù),這些函數(shù)可以有一個(gè)或多個(gè)隱式傳遞的輸入、輸出或錯(cuò)誤參數(shù)。 在SDAI操作中,實(shí)體實(shí)例的操作可以應(yīng)用在SDAI中定義的任一實(shí)體數(shù)據(jù)類型的所有實(shí)例或?qū)DAI可用的應(yīng)用模式的所有實(shí)例,而應(yīng)用實(shí)例操作只能應(yīng)用在SDAI可用的應(yīng)用模式中定義的實(shí)體數(shù)據(jù)類型的所有實(shí)例。當(dāng)一個(gè)操作需要訪問(wèn)在當(dāng)前會(huì)話中未打開的SDAI模型中的一個(gè)實(shí)體實(shí)例時(shí),對(duì)該SDAI模型的只讀訪問(wèn)應(yīng)該自動(dòng)啟動(dòng),且如果需要的話,包含SDAI模型的存儲(chǔ)倉(cāng)也應(yīng)自動(dòng)打開。當(dāng)一個(gè)操作因不成功而終止時(shí),輸入?yún)?shù)的值應(yīng)該不變,而對(duì)輸出參數(shù)的影響依賴于實(shí)現(xiàn),這樣,當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),應(yīng)用會(huì)忽略輸出參數(shù)。 SDAI的操作只能在確定的不同狀態(tài)中進(jìn)行。其中有會(huì)話狀態(tài)、存儲(chǔ)倉(cāng)狀態(tài)、讀寫事務(wù)狀態(tài)、只讀事務(wù)狀態(tài)、只讀SDAI模型狀態(tài)和讀寫SDAI模型狀態(tài)。狀態(tài)之間會(huì)由于某些操作而引起狀態(tài)過(guò)渡,即從一個(gè)狀態(tài)變到另一個(gè)狀態(tài)。 SDAI操作分為以下若干類: 環(huán)境操作包括打開會(huì)話,初始化SDAI服務(wù),記錄會(huì)話事件。 會(huì)話操作包括啟動(dòng)和停止SDAI會(huì)話的事件記錄,打開存儲(chǔ)倉(cāng),啟動(dòng)事務(wù)的只讀或讀寫訪問(wèn)及交付或夭折,結(jié)束事務(wù)訪問(wèn)、交付和夭折,SDAI查詢,關(guān)閉會(huì)話等。 模式實(shí)例操作包唇蛻境絞道?增加和取消SDAI模型,確認(rèn)全局規(guī)則和唯一性規(guī)則,確認(rèn)實(shí)例引用域等。 存儲(chǔ)倉(cāng)操作包括創(chuàng)建SDAI模型,關(guān)閉存儲(chǔ)倉(cāng)。 SDAI模型操作包括刪除或重命名SDAI模型,啟動(dòng)和結(jié)束只讀訪問(wèn),升級(jí)SDAI模型為讀寫訪問(wèn),啟動(dòng)和結(jié)束讀寫方式,取得實(shí)體定義,創(chuàng)建實(shí)體實(shí)例,保存變化和反做等操作。 作用域操作包括增加、取得和測(cè)試作用域,把應(yīng)用實(shí)例添入、移出輸入列表或作用域,刪除作用域,復(fù)制同一或不同的SDAI模型中的作用域,確認(rèn)作用域引用的限制等。 類型操作包括取得復(fù)雜實(shí)體,確定子類型、SDAI子類型以及是否可互操作等。 實(shí)體實(shí)例操作包括取得和測(cè)試屬性,尋找包含實(shí)體實(shí)例的SDAI模型,取得實(shí)例類型,測(cè)試確定實(shí)例、類型種類、SDAI的類型種類等。 應(yīng)用實(shí)例操作在同一個(gè)或向其它的SDAI模型復(fù)制及刪除應(yīng)用實(shí)例,設(shè)置屬性,創(chuàng)建聚合實(shí)例,確認(rèn)檢驗(yàn)規(guī)則、顯式屬性、反相屬性、顯式屬性引用、聚合大小、聚合的唯一性、數(shù)組不稀疏、實(shí)數(shù)精度及串和二進(jìn)制位的長(zhǎng)度等。 實(shí)體實(shí)例聚合操作包括取得成員的計(jì)數(shù),測(cè)試是否是聚合成員,創(chuàng)建和刪除迭代算符,取得當(dāng)前的成員,對(duì)迭代算符定位在開頭或下一個(gè)等操作。 應(yīng)用實(shí)例聚合操作包括通過(guò)迭代算符創(chuàng)建嵌套的聚合實(shí)例,設(shè)置和移去當(dāng)前的聚合成員等。 應(yīng)用實(shí)例無(wú)序的集合操作包括對(duì)集合增加值,創(chuàng)建嵌套的聚合實(shí)例。 實(shí)體實(shí)例有序的集合操作按索引取得集合元素,對(duì)迭代算符在集合中的定位進(jìn)行操作。 應(yīng)用實(shí)體有序的集合操作包括按索引設(shè)置集合元素,按索引創(chuàng)建嵌套的聚合實(shí)例。 實(shí)體實(shí)例數(shù)組操作包括按索引測(cè)試值和迭代算符測(cè)試值。 應(yīng)用實(shí)例數(shù)組操作按索引和用迭代算符的不設(shè)置值操作。 應(yīng)用實(shí)例列表操作用迭代算符在引用的列表成員之前或之后插入新成員,以及在列表的頭和尾增加成員。 SDAI操作約有17類近百個(gè)操作,它能滿足實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的全部操作要求。 三、企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 1.CIM和CIMS CIM一詞最早在1979年由美國(guó)Joseph Harrington博士提出的。直到80年代初,這一術(shù)語(yǔ)才被人們廣泛接受。美國(guó)制造工程師學(xué)會(huì)的計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化系統(tǒng)(CASA/SME)首先使用了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)這個(gè)術(shù)語(yǔ)。但目前對(duì)于CIM和CIMS尚沒有一個(gè)確切的且被普遍接受的定義。比較流行的一種說(shuō)法為:CIM是指使工廠集成生產(chǎn)自動(dòng)化。在這樣的工廠中,每個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都在計(jì)算機(jī)控制下完成,并且每個(gè)過(guò)程之間僅有數(shù)字化信息相互聯(lián)系。CIMS是一個(gè)閉合回路的反饋系統(tǒng),它的主要輸入是產(chǎn)品需求概念,主要輸出是完全裝配的、檢測(cè)合格的、可以使用的成品。 目前,大多數(shù)人認(rèn)為CIMS定義中應(yīng)包含下列要素: CIMS適用于各種中、小批量的離散生產(chǎn)過(guò)程的制定工廠; 該系統(tǒng)應(yīng)將制造工廠的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)都納入到多模式、多層次、人機(jī)交互的自動(dòng)化系統(tǒng)之中; CIMS是多個(gè)自動(dòng)化子系統(tǒng)的有機(jī)集成; 該系統(tǒng)的目的是提高經(jīng)濟(jì)效益、提高柔性、追求動(dòng)態(tài)總體優(yōu)化。 對(duì)于CIM的概念,有兩種觀點(diǎn): 企業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié),即從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理到售后服務(wù)的生產(chǎn)活動(dòng)是一個(gè)不可分割的、彼此緊密相關(guān)的統(tǒng)一整體。 整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過(guò)程。最終形成的產(chǎn)品可以看作是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。 雖然,CIM的概念是Harrington博士根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及其必然發(fā)展趨勢(shì)而提出的,但當(dāng)時(shí)并未引起人們廣泛地注意。直到1981年,這一概念才作為制造工業(yè)的新一代生產(chǎn)方式而為人們廣泛接受。毫無(wú)疑問(wèn),這一結(jié)果并不是偶然的,它是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的變化共同推動(dòng)的結(jié)果。 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS),簡(jiǎn)單地說(shuō),是工廠集成生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展方向,是未來(lái)工廠的生產(chǎn)模式。但在CIMS的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,應(yīng)該結(jié)合企業(yè)的具體情況和特點(diǎn),因地制宜地加以實(shí)現(xiàn),因此在實(shí)現(xiàn)CIMS的過(guò)程中,可有多種模式。由于眾多實(shí)現(xiàn)模式不斷涌現(xiàn),對(duì)CIMS的確切定義也就可以從不同角度加以理解。在這里列舉一二,以饗讀者。 一種說(shuō)法認(rèn)為,CIM是連接獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用,將CIM定義為一種借助于信息系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)集成的體系結(jié)構(gòu)。他們認(rèn)為,從本質(zhì)上講,CIM應(yīng)用系統(tǒng)的基本點(diǎn)就是互連計(jì)算機(jī)系統(tǒng),用以發(fā)送、接收、傳輸和處理信息。 也有人將CIM描述為將分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和公共數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合起來(lái)并互相地構(gòu)成一個(gè)具有產(chǎn)品設(shè)計(jì)、安排、購(gòu)買、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、裝配、處理、管理和對(duì)分散的消費(fèi)者或生產(chǎn)者貨源進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查等功能的和諧的整體系統(tǒng)。它表明,CIMS不是一件工具或一個(gè)軟件,可以購(gòu)買,而更像一種策略和思想,一種生產(chǎn)方式。正如有的專家指出的:CIM是一種新型的企業(yè)范圍內(nèi)的工業(yè)自動(dòng)化管理過(guò)程,它好像一個(gè)特殊的程序。在其環(huán)境內(nèi)可以規(guī)劃、執(zhí)行和集成工業(yè)自動(dòng)化工程。 CIM就是這樣一個(gè)復(fù)雜的、令人著迷的、對(duì)工業(yè)化世界有重大意義的哲理。 CIMS系統(tǒng)的宗旨是使一個(gè)工業(yè)企業(yè)的整體獲益,而不是企業(yè)或公司通過(guò)某項(xiàng)技術(shù),或生產(chǎn)中某一環(huán)節(jié)和管理機(jī)制的改進(jìn)而局部地得到。集成之所以有效,關(guān)鍵就在于視企業(yè)為一個(gè)整體,一個(gè)有機(jī)的、統(tǒng)一的系統(tǒng),而不是各自獨(dú)立的若干個(gè)單項(xiàng)功能的簡(jiǎn)單集合。集成在CIMS中是一個(gè)重要的概念。集成的是什么呢?一言以蔽之,集成的是信息。由于目前CIMS的概念較多,為了統(tǒng)一認(rèn)識(shí),我們認(rèn)為CIMS必須包含下述兩個(gè)特征: 在功能上,CIMS包含了一個(gè)工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng),即從市場(chǎng)預(yù)測(cè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、質(zhì)量管理到售后服務(wù)的全部活動(dòng)。CIMS比傳統(tǒng)的工廠自動(dòng)化范圍大得多,是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)。 CIMS涉及的自動(dòng)化不是工廠各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化或計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)(即自動(dòng)化孤島)的簡(jiǎn)單相加,而是有機(jī)地集成。這里的集成,不僅是物料、設(shè)備的集成,更主要的是體現(xiàn)以信息集成為特征的技術(shù)集成,當(dāng)然也包括人的集成。 因此,我們認(rèn)為CIMS是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)計(jì)算機(jī)及其軟件,將制造工廠全部生產(chǎn)活動(dòng)所需的各種分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地集成起來(lái),是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效益、高柔性的智能制造系統(tǒng)。 CIM是企業(yè)進(jìn)行組織、管理生產(chǎn)過(guò)程的一種哲理、思想和方法,而CIMS則是這種思想的具本體現(xiàn)。CIM不同于傳統(tǒng)的機(jī)器制造過(guò)程,CIM的關(guān)鍵是基于信息的集成。機(jī)器制造過(guò)程可以進(jìn)行物理劃分;而信息則像液體一樣可流動(dòng)、可溢出。因此,在理解CIM模塊及其相互作用時(shí),信息流及其分析是一個(gè)重要線索。 綜合以上各種觀點(diǎn),我們認(rèn)為CIMS是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將CAD/CAM、FMS、DSS、MIS等系統(tǒng)集成為一個(gè)有機(jī)的整體,以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的訂貸、設(shè)計(jì)、制造、管理和銷售過(guò)程的高度自動(dòng)化和總體最優(yōu)化。在CIMS中盡量減少人在制造過(guò)程中的干預(yù),從而大大提高了生產(chǎn)效率和減少人為差錯(cuò)。 換句話說(shuō),所謂計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Inte-grated Manufacturing System,CIMS)是以集成數(shù)據(jù)庫(kù)(Integrated database)為中心,借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到各個(gè)自動(dòng)化設(shè)備上,并能有效地控制和監(jiān)督這些自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行,形成一個(gè)包括整個(gè)企業(yè)的設(shè)計(jì)、測(cè)試、制造、監(jiān)控、生產(chǎn)管理、經(jīng)營(yíng)管理等全部活動(dòng)的集成自動(dòng)化系統(tǒng)。 如果對(duì)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)用擬人法來(lái)說(shuō)明的話,那么可形象地對(duì)比如下: 人_CIMS 記憶_集成數(shù)據(jù)庫(kù) 大腦_計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 神經(jīng)_計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 血液_物料流 動(dòng)作_信息流 由此可見,貫穿于CIMS的信息流的載體是計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò),物料流的載體是各種自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)搬運(yùn)工具等,集成數(shù)據(jù)庫(kù)作為CIMS的知識(shí)庫(kù),整個(gè)系統(tǒng)的活動(dòng)受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制。所以,CIMS是一種集成的、先進(jìn)的技術(shù)的融合體。倘若沒有計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能和各種制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的高度發(fā)展,那么CIMS只能是一紙空談。 因此,我們總結(jié)CIMS的精髓為:不是一套產(chǎn)品(CNC、Robot等設(shè)備),也不是一套硬件(計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等),更不是一套軟件(MRP-II、CAD/CAM等),而是一種思想、觀念和哲理,是一種總體的、有步驟的規(guī)劃。 人們已普遍認(rèn)識(shí)到,CIM是企業(yè)管理現(xiàn)代化的一個(gè)哲理,而CIMS是具體的實(shí)現(xiàn)。 這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出的是,隨著CIM和CIMS技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)它們的認(rèn)識(shí)也將逐步深化,其真實(shí)的含義和概念也必將逐步清晰起來(lái)。更何況CIM的概念和CIMS技術(shù)也將隨著現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。在這種情況下,并不妨礙人們努力實(shí)現(xiàn)規(guī)模不同、模式互異的CIMS。重要的是,不要總是糾纏CIM的概念,而是應(yīng)該努力地去實(shí)施。 2.中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)潛在的危機(jī) 軟件危機(jī)是西方發(fā)達(dá)國(guó)家60、70年代信息產(chǎn)業(yè)的教訓(xùn),應(yīng)用軟件的開發(fā)和維護(hù)不能滿足用戶日益增長(zhǎng)的需求。為解決軟件危機(jī)問(wèn)題,提出了軟件工程方法。但是,現(xiàn)在人們已經(jīng)意識(shí)到,傳統(tǒng)的軟件工程方法,如結(jié)構(gòu)化生命周期法、戰(zhàn)略數(shù)據(jù)規(guī)劃法等,并沒有根本解決軟件危機(jī)。80、90年代,新的方法(如RAD法和面向?qū)ο蠓椒?在西方流行起來(lái)。人們還意識(shí)到,軟件危機(jī)是產(chǎn)業(yè)危機(jī),光靠軟件制造商是無(wú)法解決的。 中國(guó)的軟件危機(jī)始于80年代初,當(dāng)時(shí)企業(yè)各自為戰(zhàn),封閉開發(fā)。其特點(diǎn)是定點(diǎn)專用,低水平重復(fù)現(xiàn)象嚴(yán)重,軟件通用性、應(yīng)變性差。企業(yè)這樣搞信息系統(tǒng),往往感到后勁不足,軟件維護(hù)困難,既適應(yīng)不了需求的變化,也跟不上技術(shù)的發(fā)展,更不可能形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。 80年代末至今,中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)走上商品化、通用化、專業(yè)化和規(guī)模化的道路。會(huì)計(jì)電算化、字處理和中文化等軟件產(chǎn)品迅速普及,制造業(yè)MRP-II、零售業(yè)物流和POS、金融電子化、電信業(yè)以及政府部門等領(lǐng)域的大型信息系統(tǒng)紛紛建立,逐漸形成了以軟件供應(yīng)商或行業(yè)為中心的客戶群范圍的資源共享。 但新的危機(jī)接踵而至:這一次是軟件供應(yīng)商以及一些行業(yè)各自為戰(zhàn),高水平重復(fù)開發(fā),造成新的更嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。有人估計(jì),中國(guó)目前財(cái)會(huì)軟件供應(yīng)商的增長(zhǎng)速度已經(jīng)超過(guò)了客戶群的增長(zhǎng),這還不包括西方發(fā)達(dá)國(guó)家軟件供應(yīng)商的入侵。買方市場(chǎng)的形成,對(duì)最終用戶來(lái)說(shuō)是好事,然而,國(guó)內(nèi)主要供應(yīng)商的產(chǎn)品功能大同小異,有相當(dāng)一部分甚至近親繁殖,服務(wù)水平也旗鼓相當(dāng),聞不到一點(diǎn)分工協(xié)作、共享市場(chǎng)的聲息。因此,雖然大多數(shù)供應(yīng)商眼下還擁有一個(gè)不斷增長(zhǎng)的客戶群,但潛在的危機(jī)是必然的: 一方面,中國(guó)的主要供應(yīng)商面臨內(nèi)部的挑戰(zhàn),隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的發(fā)展和應(yīng)用規(guī)模的大型化,產(chǎn)品和技術(shù)積累較多,企業(yè)資源失去控制,需要進(jìn)行系統(tǒng)集成的組織,期望先進(jìn)的方法和工具來(lái)支持內(nèi)部資源的全面管理。如何控制和合理利用內(nèi)部的技術(shù)資源,成為目前每個(gè)供應(yīng)商關(guān)心的焦點(diǎn),具體表現(xiàn)在: 產(chǎn)品(軟件包)無(wú)法滿足用戶不斷變化和特殊的需求,應(yīng)變能力差; 軟件資源無(wú)法復(fù)用,可維護(hù)性差; 產(chǎn)品沒有結(jié)構(gòu)層次,可伸縮性差; 永遠(yuǎn)的后顧之憂,技術(shù)(如平臺(tái))落后; 無(wú)法提供高水準(zhǔn)與完善的服務(wù); 技術(shù)的載體究竟是軟件開發(fā)人員,還是公司? 軟件工程管理和工程項(xiàng)目的組織差; 缺乏軟件質(zhì)量保證體系; 需要先進(jìn)的軟件開發(fā)方法論。 同時(shí),企業(yè)外部環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)激烈。隨著越來(lái)越多的新供應(yīng)商加入,每個(gè)供應(yīng)商可能得到的市場(chǎng)份額相對(duì)減少,競(jìng)爭(zhēng)將更趨激烈,勢(shì)必造成大公司吞并小公司,或者一些經(jīng)營(yíng)不善的供應(yīng)商倒閉,而最終受害者是用戶; 另一方面,面對(duì)不斷增長(zhǎng)的供應(yīng)商,最終用戶的選擇余地實(shí)際上更小,最終導(dǎo)致用戶實(shí)際上并不注意供應(yīng)商的實(shí)力以及產(chǎn)品的功能和服務(wù)的水平,而只能把自己拴在一個(gè)供應(yīng)商身上,用戶所冒的風(fēng)險(xiǎn)不得而知。 由此可見,潛在危機(jī)不僅影響到廣大最終用戶,更影響到所有供應(yīng)商的切身利益。最終用戶和供應(yīng)商迫切要求采用新思想、新方法、新技術(shù),要求必要的合作和合理的產(chǎn)業(yè)分工,以實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的資源共享,解決更深層次的應(yīng)用需求。3.CARE的主要內(nèi)容和解決的問(wèn)題 軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程與傳統(tǒng)制造業(yè)有一定的可比性。傳統(tǒng)制造業(yè)是在手工業(yè)的基礎(chǔ)上,逐漸發(fā)展成大規(guī)模自動(dòng)化工業(yè)的。而這種大規(guī)模批量制造方式今天面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn):用戶需求多樣化、個(gè)性化。90年代,西方國(guó)家制造業(yè)掀起柔性制造的熱潮,提出了諸如敏捷制造、精良生產(chǎn)等制造方式,旨在縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期,減小批量,降低成本和提高服務(wù)水平。 今天,針對(duì)大企業(yè)的應(yīng)用軟件產(chǎn)品,如財(cái)會(huì)、MRP、CIMS等,同樣面臨挑戰(zhàn):如何滿足用戶不斷變化的需求?用戶評(píng)價(jià)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)變能力已成為首要的標(biāo)準(zhǔn)之一,例如,軟件能否滿足用戶的特殊要求?能否適應(yīng)未來(lái)變化?如何實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的用戶化(Customization)?90年代,西方發(fā)達(dá)國(guó)家為迎接市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)全球化的挑戰(zhàn),提高競(jìng)爭(zhēng)力,在對(duì)企業(yè)提出再造工程(Re-engineering)的同時(shí),對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)也提出了規(guī)模優(yōu)化(Rightsizing)的要求。例如,傳統(tǒng)的基于大型主機(jī)系統(tǒng)的MRP軟件商,紛紛對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行向下優(yōu)化(Downsizing),向開放系統(tǒng)和Client/Server系統(tǒng)過(guò)渡,引入新的軟件工程方法和技術(shù),如OOT、GUI等,以增強(qiáng)其產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 美國(guó)軟件業(yè)鶴立雞群,其中有一個(gè)不可忽視的因素,就是產(chǎn)業(yè)的分工與合作。Microsoft的策略就是鼓勵(lì)許多ISV去開發(fā)其平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)上的應(yīng)用產(chǎn)品,而不是自己干。 軟件制造商也一直在努力提高軟件生產(chǎn)效率和質(zhì)量。傳統(tǒng)的方法(結(jié)構(gòu)化生命周期法SA/SD)已顯得力不從心。引人注目的是,面向?qū)ο蟮姆椒?軟件復(fù)用技術(shù))已被軟件商廣泛采用。 提高應(yīng)用軟件應(yīng)變能力的關(guān)鍵取決于應(yīng)用的開發(fā)方法,即采用什么樣的指導(dǎo)思想、開發(fā)工具和技術(shù)。在開發(fā)方法上,國(guó)際上可以借鑒的有SSA的AS/SET、Power-soft的Powerbuilder、Uniface的Uniface、Unify的Ac-cell、Oracle的CDE和CASE以及Informix的NewEra等,這些公司花費(fèi)很多資源實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo): 支持多種后端DBMS及NOS。 支持多種前端界面表示(如Windows、Motif、OS/2及CUI等)。 支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 有各種集成接口(CASE、版本控制、測(cè)試工具)。 自行開發(fā)一個(gè)功能強(qiáng)大的4GL或3GL(有的支持OOP)。 主要支持軟件生命期的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)階段。 可視化編程及應(yīng)用程序自動(dòng)生成等。 這些方法的共同特點(diǎn)是,強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)為中心,都支