《计算机集成制造系统》教学设计
《计算机集成制造系统CIMS》教学大纲
《计算机集成制造系统CIMS》教学大纲I 纲大本文一、课程内容（一）CIMS 概述1. CIMS 的产生背景及其历史意义2. CIMS 的基本概念及其构成CIMS 的基本概念，企业类型及其特征，CIMS 的逻辑结构及功能 3. CIMS 的发展现状及动向国内外CIMS 的发展情况，CIMS 研究中的新思想（二）计算机辅助设计与制造工程系统1.概述CAD/CAM/CAE 系统，CAD/CAM/CAE 的硬件系统 2.CAD/CAM/CAE 的数据交换标准 3.工程分析与仿真CAE 技术概述，工程优化技术方法，模态分析 4.数控技术数控技术概况，数控系统硬件组成原理 5.工业机器人工业机器人的发展情况 6.智能CAD/CAM/CAE 系统人工智能和专家系统的基本概念，专家系统的开发 7.CAD/CAM/CAE 的集成系统CAD/CAM/CAE 集成的必要性，集成CAD/CAM/CAE 系统（ICC ）的功能及组成，ICC 系统集成技术，ICC 系统的公用数据库，集成系统的开发方法（原型系统法）（三）计算机辅助工艺过程设计1.CAPP 概述什么是工艺规划，CAPP 及其特点 2.CAPP 的分类 3.CAPP 的实现方法 4.CAPP 的发展 （四）成组技术1.概述成组技术的含义，成组技术的发展 2.零件分类、编码和分类系统3.成组技术（GT ）在设计中的应用 （五）柔性制造系统和最优生产技术1.柔性制造系统（FMS ）概述FMS 的发展历史及动向，FMS 的概念及特点，FMS 的类型 2.FMS 的组成FMS 的一般组成和工作原理课程编号 051111 课程性质学科方向课，选修学 时 32学 分2适用专业信息管理与信息系统3.最优生产技术（OPT）的基本原理4.基于OPT的生产计划编制方法（六）准时生产管理方式1.准时生产（JIT）生产方式的基本思想及其实现2.JIT生产管理方式的生产计划与控制3.实现JIT生产的重要手段——看板管理4.JIT生产管理方式的特点（七）制造资源计划MRPII1.从MRP到MRPII的演变及在CIMS中的地位MRP的概念，MRPII的出现及其效益，MRPII的逻辑结构2.MRPII的组成物料清单，物料需求计划，生产计划大纲和主生产计划，能力需求计划，车间作业管理，库存管理，财务管理3.国内外典型的MRPII产品简介4.选择和实施MRPII应注意的问题（八）CIMS系统开发1.CIMS开发的基本思想2.CIMS的开发流程3.CIMS工程化开发方法4.CIMS的系统实现快速开发CIMS的根本途径，如何选择合适的CIMS开发工具，CIMS的快速开发环境及工具——快速应用系统开发与集成系统（RADDISS V3.2简介）5.CIMS设计示例二、课外作业内容布置学生结合课堂所学内容阅读相关资料（包括利用互连网收集企业成功实施CIMS的案例），巩固对CIMS所涉及的相关技术的理解，并组织课堂讨论，充分调动学生的积极性。
《计算机集成制造》教学大纲
《计算机集成制造》教学大纲一、课程信息课程名称（中文）：计算机集成制造课程名称（英文）：Computer-Integrated Manufacturing课程类别：专业方向课（双语）课程性质：选修（限选）计划学时：40（其中课内学时：40，课外学时：0）计划学分：2.5先修课程：自动控制原理、传感器原理及应用、微机原理、电气控制与PLC选用教材：Mikell P. Grroover, Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing, 3rd Edition, Prentice Hall, 2008开课院部：电气信息学院适用专业：自动化、电气工程及其自动化课程负责人：课程网站：二、课程简介（中英文）《计算机集成制造》是自动化专业的一门专业选修课。
计算机集成制造技术是信息时代提高制造企业竞争力的综合性高技术，是涉及先进制造技术、先进信息技术、现代管理技术的多学科综合技术。
本课程从理论、方法、技术的角度系统地介绍计算机集成制造系统，涵盖现代集成制造的技术内涵及发展、CIMS主要功能子系统及关键技术、工业自动化技术、生产系统及网络化制造、产品数据管理基本概念、原理与方法等。
本课程的教学要求是，使学生掌握现代集成制造系统的基本概念与理论方法，了解现代集成制造系统主要功能子系统及其应用方法，对现代集成制造系统的设计与开发方法有一定认识。
本课程利用多媒体教室等现代化教学手段和教学条件进行课堂教学。
教师会根据本专业课程之间的联系，布置学生学习和阅读相关技术的文献资料。
教师也会根据相关科学技术的发展情况对教学内容作适当调整。
本课程的教学在学生完成先修课程相关内容之后进行。
与本课程相关的课程有自动控制原理、大学计算机基础、程序设计基础、微机原理与接口技术、电气控制与PLC等。
本课程以中英双语进行讲授,与《自动化专业英语》课程一起作为武汉工程大学课程综合改革项目，教师统一使用两门课程的授课课时。
《计算机集成制造系统》 课程考纲
《计算机集成制造系统》课程考纲一、适用专业：数控加工与维修(数控车)二、适用性质：五年制技师三、适用年级/学期：三年级第二学期四、配套或参照教材：《计算机集成制造系统》西北工业大学出版社严新民主编 1999.3 五、必考知识点：第一章：（一）、知识点：1．CIMS概念2．CIMS的组成3. 国内外CIMS的发展情况（二）、相关要求：1．理解CIMS概念2．了解CIMS的组成第二章：（一）、知识点：1．构成CIMS体系结构的原则2．面向系统局部的CIMS体系结构3. 面向系统全局的CIMS体系结构（二）、相关要求：1．掌握构成CIMS体系结构的原则2．了解CIMS体系结构第三章：（一）、知识点：1．CIMS网络通讯技术2．分布式数据库技术（二）、相关要求：1．了解CIMS网络通讯技术第四章：（一）、知识点：1．CAD/CAM系统的组成2．CAD/CAM系统的单元技术3. CAD/CAM系统的集成4. 产品数据交换标准（二）、相关要求：1．理解CAD/CAM系统的组成2．理解CAD/CAM系统的单元技术3. 了解CAD/CAM系统的集成4. 了解产品数据交换标准第五章：（一）、知识点：1．生产经营计划理论2．制造资源规划的成组技术（二）、相关要求：1．了解2．了解第六章：（一）、知识点：1．车间控制系统与CIMS的关系2．车间控制系统的结构3. 车间计划的调度4．FMS的信息集成（二）、相关要求：1．了解车间控制系统与CIMS的关系2．理解车间控制系统的结构3．理解FMS的信息集成第七章：（一）、知识点：1．质量管理的概念2．CIMS质量控制体系的结构3. 质量成本（二）、相关要求：1．了解质量管理的概念第八章：（一）、知识点：1．CAC-CIMS的组成2．CAC-CIMS的技术成果（二）、相关要求：1．了解CAC-CIMS的组成2．知道CAC-CIMS的技术成果第九章：（一）、知识点：1．并行工程的概念与实施2．其他先进制造技术的概念（二）、相关要求：1．了解各种先进制造技术六、简要说明：1、该课程按技工类教学计划开一个学期，由于机械各专业性质的不同，虽然所用教材相同，由于实习周时数有所差异，使开设实际理论课时数有所不一致，应该说，理论课时数相对都是非常紧张，以致在教学计划制定中第一、二章教学内容压缩、第七章教学内容实际很难完成。
计算机集成制造系统CIMS(计算机系统集成)
2.可行性研究主要内容 项目环境--外部环境，内容环境。 项目必要性--信息时代的要求，制造业的发展趋势，制造业面临 的机遇与挑战等。 企业现状与问题--现状包括：业务、经营、管理、开发、生产、 销售、经济效益，发展战略等，问题包括：实现经营发展目标 还存在哪些问题等。 企业需求--对需求调查进行分析，得到企业对CIMS的需求情况， CIMS有助于企业解决哪些问题。 建设目标和条件--建设CIMS的具体目标，已具备哪些条件，还 要创造哪些条件。 初步总体方案--CIMS功能与信息业务，子系统划分，系统性能 指标，系统技术方案与技术路线，技术可行性等。 实施计划--CIMS建设分哪几个阶段，先做什么，后做什么，人 力、财力、物力如何保证等。 投资分析—包括设计费用，设备费用，施工费用，培训费用，维 护费用，管理费用等 16 经济评价—指经济效益分析等
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• CAPP子系统主要功能:
完成产品零件的加工过程设计、工艺流程与工序设计，生产过 程工序图和工艺文件，向MIS、MAS等提供工艺信息。 • CAM子系统主要功能: 根据CAD的产品设计信息和CAPP的工艺信息完成产品零部件 的数据加工编程和刀具轨迹模拟，提供数据加工指令和加工 时间等信息，并可提供仿真功能。 • CAD／CAPP／CAM集成 形成一个从产品设计到制造的完整自动化系统，以工程数据库 （公用）为核心，实现产品设计制造全过程的信息交流和共 享，从而提高劳动生产率、降低成本。 • CIMS关键问题 实现人、管理、经营和技术的有机地集成，必须依靠信息集成， 因为信息是粘合剂，信息是企业最重要的资源。信息集成需 要使用网络技术和数据库技术。
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9.2
信息集成
一.信息集成 1.概念 对CIMS系统中各种类型的数据进行统一处理，避免数据冗余， 为用户提供统一、友好而透明的界面，从而有效地实现信息 交流和信息共享。 所谓透明是不同子系统的用户在调用非本地数据时就像在本地 调用一样。 2.信息集成重要性 是CIMS建设首要问题之一，由于CIMS中存在大量异构子系统， 其数据类型和格式等差别很大，故不同系统的用户很难调用 其他子系统的数据，更谈不上信息交流与共享。 信息集成不简单，涉及到不同的软件平台、不同的应用软件、 不同的应用模式以及不同的数据类型和格式。例如同一实体 可能在不同的子系统中使用不同的名称、不同的数据结构和 格式，有的子系统使用WWW，有的子系统使用文件系统， 有的使用数据库系统，而同一实体又可能使用不同的媒体来 6 表示，例如图形、图像、视频、语音和数据等。
计算机集成制造英文版第三版课程设计
Computer Integrated Manufacturing Course Design - 3rdEditionIntroductionThe Computer Integrated Manufacturing (CIM) Course is designed to provide students with a comprehensive understanding of the principles associated with computer-ded design, manufacturing, and engineering. The third edition of the course is med at students who wish to pursue careers in manufacturing or engineering fields.The course is designed to provide students with a hands-on learning experience. It consists of a combination of lectures, labs, and project work. The labs and projects are designed to enable students to apply the principles they learn in the lectures.Course OutlineThe course is divided into the following modules:Module 1: Introduction to Computer-Integrated ManufacturingThis module is designed to provide students with an overview of the principles associated with Computer-Integrated Manufacturing (CIM) and the role that computers play in modern manufacturing.Module 2: Computer-ded Design (CAD)This module introduces students to the principles associated with Computer-ded Design (CAD) software. The module covers the following topics:•Introduction to CAD software•Sketching and drafting•3D modeling•Assembly design•Finite Element Analysis (FEA)Module 3: Computer-ded Manufacturing (CAM)This module introduces students to the principles associated with Computer-ded Manufacturing (CAM) software. The module covers the following topics:•Introduction to CAM software•Toolpath generation•Computer Numeric Control (CNC) programming•Machining processes•Assembly and Part programmingModule 4: Computer-Integrated Manufacturing SystemsThis module is designed to provide students with an overview of the principles associated with computer-integrated manufacturing (CIM) systems. The module covers the following topics:•Introduction to CIM systems•Generic CIM architecture•Functionality of CIM systems•Traditional and agile manufacturing systemsModule 5: Project WorkIn this final module, students apply the principles learned in the previous modules by completing a project work. The project work enables students to design, manufacture and test a product using the principles of CIM.Course OutcomesBy completing this course, students should be able to:•Understand the principles associated with computer-integrated manufacturing (CIM)•Be able to use CAD software to create and modify designs•Use CAM software to develop toolpaths and write CNC programs•Understand the functionality of CIM systems and how they can be used to optimize manufacturing processes•Be able to design, manufacture and test a product using the principles of CIMConclusionThe Computer Integrated Manufacturing Course is designed to provide students with the knowledge and skills required to pursue a career in manufacturing or engineering fields. By completing this course, students will have a comprehensive understanding of the principles associated with computer-ded design, manufacturing, and engineering. The labs, projects and lectures are designed to enable students to apply the principles learned in a real-world context.。
《计算机集成制造系统》教学设计.
《计算机集成制造系统》教学设计（一）基本描述课程名称：计算机集成制造系统英文译名：Computer-Integrated Manufacturing System课程学时：16 讲课：16 实验学时：0 上机： 0适用专业：机械设计制造及自动化专业、其它相关专业开课教研室：机械制造及自动化系先修课程：机械制造技术基础开课时间：第八学期主要教材与参考书：J. A. Regh, H. W. Kraebber, Computer-Integrated Manufacturing. 机械工业出版社. 2003.（二）课程的性质、研究对象及任务计算机集成制造是关于制造业的一种哲理，它表达了一种符合信息化社会特征的思维方式，代表着当今先进制造技术的发展趋势。
它以实现企业“信息集成”为主要标志，以部门之间计算机系统的协调运行为基础，以增强企业在包括产品开发、产品质量保证和管理体制等多方面在内的企业经营活动以及对市场变化的反应能力为目标，最终达到提高企业参与市场竞争的综合实力。
这门课程介绍了计算机集成制造所涉及的相关单元技术和21世纪机械制造业的先进生产模式。
近年来这门课程已成为国内外高等工科院校机械专业的一门专业课，可以为机械设计制造及自动化专业学生今后从事技术工作或管理工作打下基础。
这门课程采用英文原版教材,专业英语词汇可以很好地满足机械工程类学生的需求。
（三）教材的选择与分析本门课程采用双语教学，为此决定选用国外优秀原版教材。
由以杨叔子院士为主任委员的国外高校优秀教材审定委员会对实施双语教学作了深入细致的调查研究，对国外出版的英文原版教材一审再审，精选再精选，确认了教材本身的水平，以及权威性和先进性后，推荐了一批国外高校优秀教材，由机械工业出版社影印出版。
本课程所选用的教材为其中的一本，是由J. A. Regh和H. W. Kraebber编写的，由Prentice-Hall 在2001年出版的Computer-Integrated Manufacturing, 此书由机械工业出版社在2003年作为影印教材出版。
3计算机集成制造系统
2、过程集成：
•对产品设计过程进行重构；
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•传统的产品开发模式采用串行产品开发流程 ；反复、开发周期长 •以并行工程为代表
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串行模式
Serial Mode
设计
工艺
制造
装配
测试
修改意见反馈
在产品生命周期不同阶段 工程更改的费用将以指数增加
产品设计决定企业兴衰
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• CIM是企业用来组织生产的先进哲理与方法； • CIMS是在CIM哲理指导下建立的人机系统，是一种 新型的制造模式。
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二、CIMS产生的背景
1、 20世纪70年代以来，制造系统中许多以自动化为特征 的单元技术得以广泛应用，但这些新技术没有带来人们曾 经预测的效益。原因是： “自动化孤岛”现象
•程序简单，易于实现。目前多用于回转体类零件CAPP系统。 •需人工参与决策，自动化程度不高。 •具有浓厚的企业色彩，局限性较大。
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•创成式CAPP系统（Generative
CAPP
System）
（工艺决策算法和逻辑推理） 零件信息描述 零件工艺过程 从无到有生成
要求较高，目前还处于实验研究阶段。
•按零件结构和工艺的相似性，将零件分为若干零件加工族 •对每一族零件制定优化加工方案
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•编制新零件的工艺规程时，根据输入信息编制零件的成组代码 ，根据代码识别它所属的零件加工族，调出该族的典型工艺， 自动搜索零件的型面和尺寸参数，确定需要的工序和工步。
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【例】
实际零件 综合零件
1、CIMS决非无人化工厂。
计算机集成制造系统
过程建模
与控制 多
变
量
现代控制理论
清华大学出版社
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主要内容
第一章 绪论 第二章 流程工业CIMS体系结构 第三章 CIMS计算机与网络支撑系统 第四章 流程工业过程控制系统（PCS） 第五章 流程工业制造执行系统（MES） 第六章 流程工业企业资源规划（ERP） 第七章 CIMS的应用案例分析
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第一章 绪论
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本章重点
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1.1 基本概念
计算机集成制造系统
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课程性质和特点
课程性质：专业方向必修课
学分：2学分
学时：32学时（26学时授课+6学时上机
实验）
课程特点
➢综合性强
➢涉及面广、难度大
前续课程：
➢通讯和计算机网络 ➢计算机控制系统
数据库原理、VB或VC •系统工程
课程目标和要求
目标
➢ 从信息集成和过程集成的角度地阐述CIMS的核心 技术。
因此可以说，CIMS在一个很广阔的范围内提供了现代化企业的新模式。
•
1.2 CIMS系统的组成
CIMS通常由管理信息分系统、设计自动化分系统、制造自动化分 系统、质量保证分系统、计算机网络分系统和数据库分系统，共六个部 分有机组成，即CIMS由四个功能分系统和两个支撑分系统组成。
管理信息 计算机网络 和 数据库
（4）质量保证分系统 它包括质量决策、质量检测与数据采集、质 量评价、控制与跟踪等功能。该系统保证从产品设计、制造、检 测到后勤服务的整个过程的质量，以实现产品高质量、低成本， 提高企业竞争力的目的。
（5）计算机网络分系统 采用国际标准和工业规定的网络协议，实 现异种机互联、异构局域网络及多种网络互联。它以分布为手段， 满足各应用分系统对网络支持的不同需求，支持资源共享、分布 处理、分布数据库、分层递阶和实时控制。
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《计算机集成制造系统》教学设计
（一）基本描述
课程名称：计算机集成制造系统
英文译名：Computer-Integrated Manufacturing System
课程学时：16讲课：16实验学时：0上机：0
适用专业：机械设计制造及自动化专业、其它相关专业
开课教研室：机械制造及自动化系
先修课程：机械制造技术基础
开课时间：第八学期
主要教材与参考书：
J.A.Regh,H.W.Kraebber,Computer-Integrated Manufacturing.机械工业出版社.2003.
（二）课程的性质、研究对象及任务
计算机集成制造是关于制造业的一种哲理，它表达了一种符合信息化社会特征的思维方式，代表着当今先进制造技术的发展趋势。
它以实现企业“信息集成”为主要标志，以部门之间计算机系统的协调运行为基础，以增强企业在包括产品开发、产品质量保证和管理体制等多方面在内的企业经营活动以及对市场变化的反应能力为目标，最终达到提高企业参与市场竞争的综合实力。
这门课程介绍了计算机集成制造所涉及的相关单元技术和21世纪机械制造业的先进生产模式。
近年来这门课程已成为国内外高等工科院校机械专业的一门专业课，可以为机械设计制造及自动化专业学生今后从事技术工作或管理工作打下基础。
这门课程采用英文原版教材,专业英语词汇可以很好地满足机械工程类学生的需求。
（三）教材的选择与分析
本门课程采用双语教学，为此决定选用国外优秀原版教材。
由以杨叔子院士为主任委员的国外高校优秀教材审定委员会对实施双语教学作了深入细致的调查研究，对国外出版的英文原版教材一审再审，精选再精选，确认了教材本身的水平，以及权威性和先进性后，推荐了一批国外高校优秀教材，由机械工业出版社影印出版。
本课程所选用的教材为其中的一本，是由J.A.Regh和H.W.Kraebber编写的，由Prentice-Hall 在2001年出版的Computer-Integrated Manufacturing,此书由机械工业出版社在2003年作为影印教材出版。
为了保证教学内容的先进性,必须经常地注意从近期学术刊物,科研项目和生产实践中广泛收集素材,并有效地应用于课堂教学,尽可能地增加教学内容的知识含量,不断更新教学内容。
（四）本课程各章的主要内容与基本要求、重点与难点、学时分配本课程的教学内容为:
第1章制造业和制造系统（2学时）
计算机集成制造基本概念、制造业的分类，产品开发周期,制造系统。
基本要求：
搞清楚本课程学习的目的、内容和方法；了解计算机集成制造的基本概念、涉及的关键技术领域和发展趋势。
重点与难点:
计算机集成制造的基本概念。
第2章产品设计和生产工程（4学时）
产品的设计过程,并行工程，产品的生产过程,计算机辅助工程分析,
计算机辅助工程评价,设计与生产工程网络。
基本要求：
产品的设计和生产过程,计算机辅助工程分析和评价。
重点
计算机辅助工程分析和评价。
难点:
设计与生产工程网络。
第3章生产运行规划（6学时）
生产运行规划及制造规划和控制简介,物料计划,生产调度及运作系统。
基本要求：
生产运行规划及制造规划和控制。
重点
制造规划和控制。
难点:
生产调度及运作系统。
第4章生产加工机械和系统（4学时）
生产加工机械和系统,生产支持机械和系统,机械和系统控制以及制造过程中质量。
基本要求：
生产加工机械和系统与生产支持机械和系统。
重点：
生产加工机械和系统的控制。
难点:
机械和系统控制以及制造过程中质量。
本课程的重点是使学生:
1.掌握计算机集成制造的基本理论。
2.用系统的观点对企业生产的各个环节进行协调，进而实现全局优
化。
3.重视信息流的管理运行及信息流与物流之间的集成。
（五）教学环节
1．课堂讲授（16学时）
(1)认真备课精选教学内容,保证足够的信息量,内容深入浅出,讲
述通俗易懂,努力调动学生的学习积极性。
(2)组织课堂讨论鼓励学生就课程理解的难点、疑点踊跃提问。
采
用讨论的方式,集思广益,共同提高,激发创新思维。
(3)注重教学效果注意与学生的信息交流,调动学生学习的主动性
和注意力,了解学生对课堂讲授内容的掌握程度,把握课堂节奏,
及时调整课程的进度。
(4)理论联系实际在讲解基本理论时,及时穿插应用实例,强调灵活
运用,以提高实际工作能力。
(5)留有自学空间对一些教材或参考书中讲述清楚,容易理解的教
学内容,安排学生自学,鼓励学生针对一些问题查阅资料,开展讨
论,以培养学习主动性和独立获取知识的能力。
（六）信息交流，教学相长
1.所有的教学环节、教学内容、教学文件都要与学生沟通，使学生了解学什么？怎样学？掌握那些基本内容，调动学生的主动性和积极性。
2.通过作业讲评，教师了解学生的学习情况，指出存在的问题，提出要求，引导学生端正学习态度，掌握正确的学习方法；同时教师要听取学生的要求，改进教学工作。
（七）考核办法
课程考核采用累积计分的方法,总成绩由平时成绩和期末考试成绩组成,平时成绩占20%,期末考试占80%。