CIMS考试题

计算机集成制造系统———CIMS 试题

1、简述CIMS的典型构成（10分）（未完成）

从系统功能角度看，通常CIMS是由若干个分系统构成：生产经营管理系统；工程设计自动化系统；制造自动化系统和质量保证系统这4个功能分系统；计算机通信网络和数据库系统这2个支撑分系统组成。

CIMS一般是由计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺过程设计(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CA T)、自动化仓库管理(AS)、计算机辅助企业管理(MRP)等组成。其中应以计算机辅助企业管理为核心。如果不以管理为核心，企业系统就集成不起来，就不能发挥整体的功能，CIMS就失去意义。

通常系统可以分为若干个分系统：生产经营管理分系统；工程设计分系统；车间自动化分系统；计算机支承环境分系统。

①、生产经营管理分系统：包括经营计划子系统、销售管理子系统、财务成本管理子系统、生产管理子系统、物料管理子系统、设备管理子系统、人事管理子系统、质量管理子系统等。

②、工程设计分系统：包括产品设计、工程分析、工艺设计、工装设计、数控编程等子系统，它们不仅能支持变形产品的各项设计活动，也应支持新产品的研究、设计等。

③、车间自动化分系统支持制造现场（车间）的各种活动，包括车间管理、单元调度、工作站及设备的控制；人、财、物的管理等。它不仅包括各种自动化设备和系统，也包括人参与的半自动化系统，甚至手工操作的设备。根据企业的需要也可以将企业内各种质量保证功能集成起来，构成质量保证分系统。

④、计算机支撑环境分系统：主要包括计算机网络通信及数据库管理两个子系统、也可包括支持系统集成运行的集成平台，如使能器、集成框架等。

分系统构成只分解到分系统和一级子系统，显然，每个一级子系统还可以继续分解。

2、简述CIMS的递阶控制结构（10分）（完成）

递阶的含义是上一级控制下一级，下一级可向上一级反馈信息但不能控制上一级，是一种单向控制的方式。自上而下，涉及范围越来越小，工作内容越来越细，时标越来越短，实时性要求越来越高。如机械制造业，一般可分成工厂层、车间层、单元层、工作站层和设备层等5个层次。其中，各个层次的工作内容为：

（1）工厂层：最高决策层，制定长期生产计划、确定资源需求、产品开发、成本核算，规划周期几个月/几年时间。

（2）车间层：协调车间作业和资源配置，短期（旬）生产作业计划，作用周期为几周/几个月。

（3）单元层：主要任务是：完成本单元作业调度，包括作业顺序和指令发放、进行任务分配调度、协调物料运输，规划时间几小时/几周。一个车间可以由若干个单元组成，单元层规划时间范围可以从几小时到几个工作日。

（4）工作站层：负责协调设备小组活动，规划时间几分钟/几小时。一个单元可以由加工、测量、物流、装卸等多个工作站组成，工作站层的规划时间范围可从几分钟到几小时

（5）设备层第五层即底层是设备层，是组成各工作站的设备。各种设备控制器，执行上层控制命令，完成加工、测量、运输等任务，响应时间几毫秒/几分钟

递阶控制中上层传给下层的是控制信息或指令信息，下层传给上层的是状态反馈信息或指令执行情况汇报信息。按递阶结构，信息不能越级传递。

其优点是简化了各层的管理内容，任务明确，容易实现各级控制，大多数情况下对复杂系统的控制还是采用这种方式。

3、简述CIMS总体方案的设计内容（15分）（完成）

CIMS总体方案主要包括如下内容：

1．CIMS的体系结构：CIMS体系结构就是描述CIMS系统构成的宏观框架，是系统运行的总体结构，包括CIMS中的信息系统的构成、应用软件系统的构成，以及与它们相关的计算机硬软件互联的蓝图和规则体系。

2．CIMS的功能设计：功能模型用以描述企业的经营过程和企业活动的组成，即说明CIMS 包括的功能行为，功能间的相互联系，以及实现这些功能所需的资源和约束等。功能是系统外部性能，体系结构是系统的内部特性，二者结合可全部说明系统的性能和行为。功能是直接为企业的运行、为实现企业的经营目标服务的，用户(企业的各部门)也是从功能看到CIMS 的作用。

3．CIMS信息设计：企业的各种功能实质上是信息的处理过程，包括信息的采集，加工、存贮和传输等。同时，各种功能的实现必须在信息系统的支持下完成，二者密不可分，任何功能的实现必须有输入信息，也必然会产生相应的输出信息。信息模型是为将来数据库的设计实施服务的。

4．CIMS的资源设计：CIMS的功能实现和信息的组织管理，都需要足够的系统资源来保证CIMS所需的各种资源，它们集中体现在系统的软件和硬件配置上，也包括人力资源的配置。5．CIMS的组织设计：CIMS的组织设计即是企业的组织设计，就是提出CIMS运行的组织机构。这种设计应考虑下列因素：1)企业的经营过程重组：在先进的管理模式指导下，重新考查原有的组织结构，剔出不合理成分，进行重新组合调整。2)要考虑到引进CIMS后，对企业的各种经营活动带来的变化，如功能的简化、合并、流程的改变等，在组织机构及岗位设置等方面进行必要的改进。3)对信息系统本身进行相应的组织设计，包括功能的组织、信息的组织、资源的组织，使系统优化运行。4)人是系统中的重要资源，组织设计中既要充分考虑人的能力、体力、精力的限制、又要创造条件，充分发挥人的主观能动性。

6．关键技术分析：CIMS应用工程按其工程性要求，应尽量采用成熟技术，以使工程顺利实施和应用。但CIMS总体方案是企业应用计算机的中长期规划，应考虑到一定的先进性，以适应企业的未来发展。这样就应在总体设计时，把那些对企业CIMS影响较大，有一定难度，且经过攻关可以解决的技术问题当作关键技术来处理，在设计时充分论证其可行性，在实施安排时给予重点考虑，以保证项目的顺利完成。

7．分系统的总体设计：CIMS作为大型复杂的工程系统，一般均分解为若干个分系统。这样既有利于分解问题的复杂性，便于处理，也有利于按专业分工进行工程的组织。但CIMS 的复杂性使我们在总体设计阶段不能只停留在只解决系统的第一次分解和集成的程度上，还必须对分系统进一步分解和集成。也就是说，CIMS总体设计过程中必须对每个分系统进行总体设计，在体系结构、功能、信息、资源和组织等几个方面对每个分系统分别进行设计和描述，这样才能形成完整的CIMS总体方案。

4、简述IDEF0及IDEF1X图的结构、特点及用途（20分）

图形结构：IDEF0描述系统的功能活动及其联系。在活动图形中，其基本图形是用方框代表功能，用与之相连的箭头表示与活动关联的各种事物。功能可能是一种行动、作业或是过程。箭头代表方块中所需的信息，例如：输入、输出、控制、机制以及呼叫等。其中左端为输入的资料、信息对象等，右端为输出的信息、对象或是资料，而上方为控制方格运作的条件、下方为支持作业方格的机制，以上四种接口来表达系统架构中功能执行时的所有变化以及所需的环境，而活动与活动间之箭号流向可为物料流及信息流之展现。

特点：

优点缺点

共同语法规定与批注功能的关联性缺乏功能范围及问题的定义

提供组织的细部功能分工模式，协助决策者制定决策可能由于分工过细，导致一般人无法实际参与整个模式的运作

活动透过层级的分解可将问题清楚的表达，有助于组织内部及外部的沟通模式当中没有清楚地列出活动顺序，因此常被误解为一连串的活动

具有良好的弹性与良好的逻辑性

以自然的语法表达各活动，有助于功能细部的

分工

可以与IDEF家族当中的其它分析工具相整合

用途：IDEF0其主要的功能是在于以结构化的方式来表达出系统功能环境，以及各个功能之间的关系。系统分析人员藉由IDEF0来做为分析工具时，可以很清楚的表达出系统架构，而程序设计师也可藉由IDEF0的模型图明白的了解系统的需求，也因此降低了系统分析师与程序设计师的认知差距。同时IDEF0又可以与IDEF家族当中的其它成员相结合，也因此增添了许多的便利性。

IDEF1x：IDEF1x

主要特点：

①支持概念模式的开发，IDEF1x语法支持概念模式开发说需要的语义结构，完善的IDEF1x 模型具有所期望的一致性、可扩展性和可变换性。

②是一种相关语言，他对于不同的语义概念都具有简明的一致结构，IDEF1x语法和语义不但易于用户掌握，而且是强健有效的。

③便于讲授，所设计的IDEF1x语言可作为不同学科研究小组之间的有效交流工具。

④已在应用中得到很好的检验和证明，他基于前人多年的经验发展而来，已经在美国空军的一些工程和私营工业中充分地得到了检验和证明。

⑤可自动化，IDEF1x图由一簇图形软件包生成，用图形方式刻划整个制造业的环境和系统。

5、简述ERP（企业资源管理）系统的主要构成及与工程设计分系统（TIS）集成时相互传递的主要信息。（20分）

ERP系统结构及主要功能一般而言，除了MRP-Ⅱ的主要功能外，ERP系统还包括以下主要功能：供应链管理、销售与市场、分销、客户服务、财务管理、制造管理、库存管理、工厂与设备维护、人资源、报表、制造执行系统MES(Manufacturing Executive System)、工作流服务、企业信息系统等方面。此外，还有的ERP系统包括了金融投资管理、质量管理、运输管理、项目管理、法规与标准、过程控制等补充功能。目前，尚未有比较公认的ERP系统结构。基于一些商用ERP软件，下面介绍一些ERP新增加的典型功能与关键技术：

供应链管理供应链是一套网络机制，它保证企业获取原材料，将原材料转化为间接产品和最终产品，并将产品分送至顾客手中。供应链管理是ERP新增功能中最重要的方面。它包括的主要环节有：顾客、制造、分发、运输、库存计划、预估、供应计划等。供应链管理相关功能包括：顾客服务与管理、订单管理、推销/交易与定价、电子数据交换（EDI）与电子交易、记帐与销售分析、销售性能评估、物料与库存管理、采购、供应商管理、预测、内外部后勤管理、分布式资源计划、供应链性能评估等等。

财务管理 ERP强调以财务执行过程中资金流的优化来计划与控制企业的经营与生产；因此，它建立了较完善的企业财务管理系统。ERP财务管理主要功能包括：应收帐与赊购管理、应付帐、总帐、成本会计、货币流通转换、支票管理、预算与分析、记帐、固定资产管理、财务综合管理等等。ERP的财务管理还考虑了全球化市场与跨国公司的需求，提供了灵活的不同财务体系及货币体系的转换功能。

多种方式的生产管理在生产制造的计划与管理方面，为了加强管理软件的适用性，ERP支持多种生产方式的管理模式，如连续流程制造、离散制造、重复式生产、按库存生产（MTS）、按订单生产（MTO）、按订单装配（ATO）、按订单设计（DTO）等等。一般地，ERP软件提供灵活的可选配置的生产计划与控制功能模块，以适应不同应用企业的特定生产方式的管理。目前的ERP系统都支持MRP-Ⅱ/JIT（Just in Time—准时生产）混合模式，具有较好的生产计划与调度控制的优化能力。

制造执行系统(MES) MES是介于ERP/MRP-Ⅱ与生产控制之间的生产管理层。MES主要面向产品的生产；它是工厂层调度、分配、发送、跟踪、监控与控制、实时测量并报告生产信息的生产计划执行系统。MES的主要功能包括：资源配置及状态报告、操作与详细调度、分配生产单元、文档控制、数据收集／获取、工人管理、质量管理、工艺管理与物料管理、维护管理、工具管理、生产跟踪、制造测量性能分析等。

分布式对象计算结构作为90年代的管理软件，ERP采用了许多最新的计算机技术，其中最突出的是客户/服务器分布式结构和面向对象计算技术。一般地，ERP将生产经营的核心管理功能放在服务器端，而将供应链中与外部交互的应用功能(如销售、订单、采购等)放在客户端；客户/服务器节点间按照基于面向对象模型的工作流方式进行分布式处理。其中，支持分布式计算的“公共对象请求代理体系结构CORBA”框架是目前流行的ERP软件经常采用的核心技术。

财务系统模块: Oracle 总帐管理（GL 财务系统模块: Oracle 总帐管理（GL）Oracle 应付帐管理（AP）Oracle 固定资产管理（FA）Oracle 应收帐管理（AR）Oracle 现金管理（CE）Oracle 项目会计（PA）Oracle 财务分析（OFA）分销系统模块: Oracle 库存管理（INV）Oracle 采购管理（PUR）Oracle 销售定单管理（OE）Oracle 销售&市场管理（SM）Oracle 销售补偿管理（SC）Oracle 售后服务管理（SR）Oracle 销售分析（OSA）制造系统模块: Oracle 计划管理（MPS/MRP）Oracle 能力计划管理（CAP）Oracle 制造数据管理（BOM）Oracle 车间生产管理（WIP）Oracle 成本管理（CST）Oracle 项目制造（PJM) Oracle 质量管理（QM) 其他系统模块: Oracle 设备管理（EM）Oracle 人事管理（HR）

Oracle 薪金管理（PAYROLL）Oracle 系统管理（SYSTEM ADMIN）Oracle 预警（ALT）Oracle 多维数据分析/商业智能系统（OLAP/BIS）Oracle 桌面集成（ADI）增加一个第三方软件（无论在ORACLE ERP 还是SAP中很多用到的）

6、简述CAPP系统的主要模式及各种模式的主要特点和适用范围。（15分）（完成）CAPP系统按其工作原理划分主要有三种类型:检索式、派生式、创成式。

（1）、检索式：（是针对标准工艺的，将设计好的零件标准工艺进行编号，存储在计算机中；当制订零件的工艺过程时，可根据输入的零件信息进行搜索，查找合适的标准工艺。）

主要特点：

优点：检索式CAPP系统容易建立,简单实用,系统稳定。

缺点:检索式CAPP系统功能弱,生成工艺规程的自动决策能力差,应用范围有限。

适用范围：适用于加工零件固定，工艺规程较为稳定的工厂。

（2）、派生式：（以成组技术GT为基础，用GT码来对零件进行分类编码描述与输入信息）

主要特点：

优点：以成组技术为理论基础，理论成熟，易于实现；程序设计简单；应用范围比较广泛，有较好的适用性；在回转类零件中应用普遍；继承和应用了企业较成熟的传统工艺。

缺点:派生式CAPP系统由于通常以企业现有工艺规程为基础,具有较浓厚的企业色彩,因而有一定的局限性，柔性较差；对于复杂零件和相似性较差的零件难以形成零件族。

适用范围：适用于回转类零件的工艺规程设计。主要是针对特定企业，以企业已有工艺规程为基础进行开发。例如，徐工集团2000年研制开发的G系列装载机就使用了派生式CAPP 系统。

（3）、创成式：

主要特点：

优点:(1)通过逻辑推理,自动决策生成零件的工艺规程。(2)具有较高的柔性,适应范围广。(3)便于计算机辅助设计和计算机辅助制造系统的集成。

缺点:由于工艺设计的复杂性,工艺设计理论的不成熟和工艺知识的不确定性；开发出通用的、全部自动化、完全排除人工干扰的创成式CAPP系统有很大困难。还达不到使用的程度。即使目前已开发的创成式CAPP系统,实际上是与派生式混合使用的,所以又被称为半创成式。适用范围：由于实现完全的创成还很困难，固目前已经开发的系统大多能处理特定环境下的某类零件。

7、你认为实施CIMS的关键技术有哪些，为什么？