计算机集成制造系统
4第四章 计算机集成制造系统(CIMS)
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.1604:17:5404:17O ct-2016-Oct-20
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加强交通建设管理，确保工程建设质 量。04: 17:5404:17:5404:17F riday, October 16, 2020
1986年，提出把CIMS观念拓宽到CIPS， 倡导在石化、能源等连续生产过程实施 CIPS计划；
1993年，初具规模，实验室走向工厂， 在中小型企业实施成功。
• 国内
“863计划”把CIMS列为自动化领域的 主题之一；
90年代初，建成研究环境，包括CIMS 实验过程中心，七个开放实验室；
“七五”、“八五”计划先后安排了近 200个研究课题；
谢谢大家！
• CAE 包括对零件的机械应力、热应力进
行有限元分析以及考虑到产品本身成本因 素的优化设计等功能。
• CAPP 对机械产品及加工零件需要合理地
选择工艺参数，将产品设计信息转换成加 工指令，以便制造零件或产品。这意味着 工艺过程设计直接与工件图纸和材料清单 相联系。利用集成制造系统中的计算机和 公用数据库，这种联系是可能的。
• CAM 按照零件的形状及CAPP生成的NC
代码，并考虑刀具补偿等因素进行后处理。 控制器任务是利用几何图形和制造工艺数 据，产生并运行有效的控制程序。
• FMS 柔性制造系统（Flexible
Manufacturing System）是CIMS的加工制 造子系统。
• CAPM 计算机辅助生产管理，管理方面
分支技术之一，
• 是当代生产自动化领域的前沿学科， • 是集多种高技术为一体的现代化制造技术。
计算机集成制造系统
计算机集成制造系统1. 概述计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System, CIM）是指利用计算机和先进的信息技术来集成和控制整个制造过程的系统。
它是现代制造业发展的重要趋势之一，通过建立统一的信息平台和自动化设备来实现生产计划、产品设计、工艺流程、仓储物流、供应链管理等各个环节的信息化和自动化。
本文将介绍计算机集成制造系统的概念、功能和应用，以及相关技术和发展趋势。
2. 功能计算机集成制造系统的主要功能包括：2.1 生产计划与调度计算机集成制造系统可以实现对生产计划、生产任务的制定和调度。
通过对市场需求和生产资源的分析，系统可以自动进行生产计划的制定，并根据实际情况进行动态调整。
在生产过程中，系统可以根据设备状态和生产任务的紧急程度，自动进行任务分配和调度，提高生产效率和资源利用率。
2.2 产品设计与工艺规划计算机集成制造系统可以与计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）和计算机辅助工艺规划（Computer Aided Process Planning, CAPP）系统集成，实现产品设计和工艺规划的信息共享和自动化。
通过建立产品的三维模型和工艺数据库，系统可以自动生成产品结构、工艺路线和加工参数，提高设计和工艺规划的效率，并保证产品质量的一致性。
2.3 设备控制与监控计算机集成制造系统可以实现对生产设备的集中控制和监控。
通过与设备的接口和控制系统进行集成，系统可以实时监测设备状态和生产数据，并进行远程控制和调整。
系统还可以使用传感器和仪表对设备运行进行监控，及时发现故障和异常，并进行故障诊断和预测，提高设备的稳定性和可靠性。
2.4 仓储物流与供应链管理计算机集成制造系统可以实现对仓储物流和供应链的管理。
系统可以自动进行库存管理和物料调度，统计物料的出入库情况，并进行预警和补货。
系统还可以与供应链的其他环节进行信息交互和调度，实现供应链的整体优化和协同管理，提高供应链的效率和灵活性。
计算机集成制造系统
第六节计算机集成制造系统1.什么是CIM ？CIM 是英文Computer Integrated Manufacturing 的缩写，译为计算机集成制造，由美国的约瑟夫·哈林顿(J.Harrington)博士于1973年提出。
哈林顿认为：企业的各种生产经营活动是不可分割的，需要统一考虑——整体(系统)观点；整个生产制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程——信息观点。
哈林顿强调的两个观点都是信息时代组织、管理生产最基本、最重要的观点(Computer Integrated Manufacturing Systems CIM 和CIMS 的理解。
CIMS 是通过计算机硬件和软件，并综合运用现代管理阶段，为了使这一计划切实可行，将风险减少到最低限度，在此后的半年时间里，中共中央、国务院组织 ２００多位专家，研究部署高技术发展的战略，经过三轮极为严格的科学和技术论证后，中共中央、国 务院批准了《高技术研究发展计划（“８６３”计划）纲要》。
辨析：1.CIMS 有固定的运行模式和不变的组成吗？2.企业都可以引进和采用CIM 的思想吗?3.企业是否可以购买现成的适合本企业的CIMS ？6.CIMS 由哪些部分组成？ CIMS 组成：管理信息分系统 设计自动化分系统制造自动化分系统计算机网络分系统数据库分系统CIMS 即人／机构、经营与技术，如下图所示。
（课本P123图4-17）在三要素的相交部分需解决四类集成问题：1)使用技术以支持经营。
2)使用技术以支持人员工作和组织机构的运行。
3)人员设岗／机械设置协调工作以支持经营活动。
4)统一管理并实现经营、人员、技术的集成优化运行。
(1)CIMS管理信息分系统含义----是指以CIM为指导思想、使用计算机和信息技术管理企业生产经营活动的应用系统。
制造业的管理信息系统(MIS)含义：从“物料需求计划(MRP) ”、“制造资源计划(MRPⅡ)”到“企业资源计划(ERP)”，经历了管理思想和技术手段逐渐发展的过程。
计算机集成制造系(CIMS)统精品文档
企业间集成 过程集成 信息集成
现代集成制造系统的特征
以系统论思想为核心 具有集成化、数字化、网络化、
敏捷化、智能化和绿色化等特征。
从“计算机集成制造系统” 到 “现代集成制造系统”
CIMS体系结构
CIMS体系结构是用来描述研究对象整个系 统的各个部分和各个方面的相互关系和层次 结构，从大系统 计算机集成制造系统 CIMS构成框图理论角度研究，将整个研究 对象分为几个子系统，各个子系统相对独立 自治、分布存在、并发运行和驱动等。我们 可以从功能结构和逻辑结构来认识CIMS体 系结构。从功能层方面分析，CIMS大致可 以分为六层：生产/制造系统，硬事务处理 系统，技术设计系统，软事务处理系统，信 息服务系统，决策管理系统。
2、敏捷制造
敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组
CIMS分类
从生产工艺方面分，CIMS可大致分为离散 型制造业、连续性制造业和混合型制造业三 种；从体系结构 计算机集成制造系统 CIMS系统的分系统关联来分，CIMS也可以 分成集中性、分散性和混合型三种
CIMS效益评价
CIMS是企业管理运作的一种手段，是一种战略思想 的应用，其初期投资大，涉及面广，资金回笼周期长， 短期内很难见到效益，因此在对CIMS作效益评价时 不能单凭货币标准来衡量其效益，要多方面综合考虑 其效益指标。所谓综合效益指CIMS系统对企业和社 会所能带来的各种效益。可以从下面几个方面来理解： (1) 应用CIMS提高了劳动生产力为企业带来的利润， 为国家增加国民收入所做出的贡献。 (2) 应用 CIMS提高了企业对市场的应变能力和抗风险能力， 对企业实现经营战略所做出的贡献；提高企业市场竞 争力，促进技术进步所作的贡献。 (3) 为提高整 个企业员工素质和技术水平作的贡献。 (4) 为节 约天然资源所做出的贡献。 (5) 通过应用和推广 CIMS技术，为国家优化产业结构，发展新产业，提 高造国际市场上的竞争力所作的贡献。
计算机集成制造系统
计算机集成制造系统一、引言计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing，简称CIM）是在计算机技术的支持下，将技术、管理、组织等各个方面的资源进行整合，实现制造整体流程管理和控制的一种技术体系。
CIM从原材料采购到成品出库，实现了全过程的自动化控制和优化管理，极大提高了制造企业的生产效率和质量，是现代制造业的核心竞争力之一。
本文将就CIM的结构、功能和发展趋势等方面进行详细介绍。
二、CIM系统结构CIM系统结构主要由三个层次组成：工厂制造层、计算机集成层和管理决策层。
每个层次的功能不同，但又相互衔接、互为依存，构成了一个完整的CIM体系。
（一）工厂制造层工厂制造层是真正进行物质生产的层次，包括原材料、设备、工人和产品等资源。
在这个层次中，CIM主要是通过物联网技术和自动化设备来实现对生产过程的控制和监控。
物联网技术可以将生产现场的各种设备、传感器和仪器连接起来，实现数据的共享和协同，从而保证生产过程的实时、准确和可控；自动化设备则是通过PLC、传感器和执行机构等模块化组件来实现物质生产自动化。
这些设备可以通过CIM系统的中央控制台来进行程序编排和指令下发，实现生产过程的智能化控制，减少生产过程出错和质量问题的风险。
（二）计算机集成层计算机集成层主要是通过计算机技术来实现对工厂制造层的控制和监控。
在这个层次中，CIM包括了多种计算机技术：计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）、计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，简称CAM）、计算机辅助生产（Computer Aided Production，简称CAP）和计算机集成管理（Computer Integrated Management，简称CIM）。
这些技术可以在设计、加工、生产和管理过程中，实现数据共享、数字化建模、自动化编程和信息集成等功能，从而加强了制造企业内部不同业务之间的协同和协作。
计算机集成制造系统简介
计算机集成制造系统简介1. 引言计算机集成制造系统是一种集成了计算机技术和制造工艺的智能化生产系统。
它可以实现计划、设计、生产、管理等一系列制造过程的有机结合，提高生产效率和产品质量，降低生产成本，并增强企业竞争力。
本文将详细介绍计算机集成制造系统的概念、架构和应用场景。
2. 概念计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）是指通过计算机技术将制造企业的各个环节紧密连接起来，形成一个整体化的制造系统。
它集成了计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）、计算机辅助制造（Computer-Aided Manufacturing，CAM）、计算机辅助工艺规划（Computer-Aided Process Planning，CAPP）、计算机辅助生产控制（Computer-AidedProduction Control，CAPC）等多个子系统，通过网络和数据库的支持，实现信息的共享和实时交流。
3. 架构计算机集成制造系统的架构主要包括硬件、软件、网络和数据库等组成部分。
3.1 硬件计算机集成制造系统的硬件主要包括计算机设备、工控设备和传感器等。
计算机设备包括计算机服务器、工作站和个人电脑等，用于数据处理和系统控制。
工控设备用于控制生产设备和机器人等。
传感器用于采集生产过程中的各种数据，如温度、压力、速度等。
3.2 软件计算机集成制造系统的软件主要包括CAD、CAM、CAPP和CAPC 等。
CAD软件用于产品设计和工程图纸的生成。
CAM软件用于生成加工路径和指导机床的加工操作。
CAPP软件用于生成工艺计划和顺序控制。
CAPC软件用于生产调度和控制。
3.3 网络计算机集成制造系统通过网络连接各个子系统。
网络可以是局域网或广域网，用于数据的传输和共享。
通过网络，各个环节的信息可以实时反馈和交流，提高生产效率和响应速度。
计算机集成制造系统
CIMS是英语Computer Integrated Manufacturing System的缩写，意思是计算机集成制造系统。
它是随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的。
它是在信息技术自动化技术与制造的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、小批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。
集成化反映了自动化的广度，它把系统的范围扩展到了市场预测、产品设计、加工制造、检验、销售及售后服务等的全过程。
智能化则体现了自动化的深度，它不仅涉及物资流控制的传统体力劳动自动化，还包括信息流控制的脑力劳动的自动化。
小型计算机集成制造系统当前，我国的CIMS已经改变为“现代集成制造（Contemporary Integrated Ma nufacturing）与现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing Syst em）”。
它已在广度与深度上拓展了原CIM/CIMS的内涵。
其中，“现代”的含义是计算机化、信息化、智能化。
“集成”有更广泛的内容，它包括信息集成、过程集成及企业间集成等三个阶段的集成优化；企业活动中三要素及三流的集成优化；CIMS有关技术的集成优化及各类人员的集成优化等。
CIMS不仅仅把技术系统和经营生产系统集成在一起，而且把人（人的思想、理念及智能）也集成在一起，使整个企业的工作流程、物流和信息流都保持通畅和相互有机联系，所以，CIMS是人、经营和技术三者集成的产物。
一、CIMS体系结构CIMS体系结构是用来描述研究对象整个系统的各个部分和各个方面的相互关系和层次结构，从大系统计算机集成制造系统CIMS构成框图理论角度研究，将整个研究对象分为几个子系统，各个子系统相对独立自治、分布存在、并发运行和驱动等。
我们可以从功能结构和逻辑结构来认识CIMS体系结构。
从功能层方面分析，CIMS大致可以分为六层：生产/制造系统，硬事务处理系统，技术设计系统，软事务处理系统，信息服务系统，决策管理系统。
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。
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支撑系统
数据库管理系统
数据库管理系统的作用：管理企业数据的存储、处理和共享。 提供数据完整性、一致性、安全性操作，是企业数据管理的 核心。
数据库管理系统： 简单部门级：FOXBASE、SQLSEVER 企业级：ORACLE、DB2
1.3 CIMS基本概念
CIM是计算机集成制造英文Computer Integrated Manufacturing 的 缩写。是1973年由美国HORRYTON博士提出来的,主要有两个观点: 系统观：即企业的各个生产环节是不可分割的一个整体，需要统 一安排与组织。 信息观:即产品的制造过程实质上是一个信息采集、传递、加工 处理的过程。 CIM是一种组织、管理与运行企业生产的新哲理，它借助计算机 硬软件，综合运用现代化管理技术、制造技术、信息技术、自动 化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关人、技术和 经营管理三要素及其信息流、物流有机集成并优化运行，以实现 产品高质、低耗、上市快，从而使企业赢得竞争。
自动化设计系统
自动化设计分系统的作用:
利用计算机软硬件及网络系统，实现产品设计过 程的自动化。
系统的构成及所涉及的内容：
CAD /CAE /CAPP/CAM/PDM 夹具/模具设计 异地、协同设计 绿色设计 并行设计 数控编程
制造自动化系统
制造自动化系统
本系统主要涉及企业执行单元的制造过程，主要包 括：
如：不同部门采用不同的标准形成了各自不同的封闭 系统，使整个生产无法实现5个正确。
在正确的时间将正确的信息以正确的方式传达 给正确的人以作出正确的决策和动作。
CIMS就是在此种条件下提出来的。
第一章 CIMS概论
1. 信息时代企业面临的挑战 2. 信息技术在企业中的地位 ※ 3. CIMS基本概念 ※ 4. CIMS的组成 5. 我国CIMS技术的发展趋势
现代集成制造
我国863专家对CIM的定义：
“CIM是一种组织、管理与运行企业的理念与哲理， 它综合了现代管理技术、制造技术、信息技术、自动 化技术、系统工程技术，并将它们有机的结合起来， 运用计算机技术，通过信息集成、过程集成、企业间 集成及资源优化，实现企业的经营过程以及产品整个 生命周期全过程中三要素（人、技术、经营管理）和 信息流、物流、价值流的均衡运作,提高企业TQCSE （上市快、质量好、成本低、售后服务好、环境清洁） 特性，增强企业对市场的应变能力。”
计算机集成制造系统的组成
市场信息
技术信息 用户反馈信息
生
工程设计自动化
集
产
系统
成
管
质理量ຫໍສະໝຸດ 系制造自动化系
统
系统
统
数据库支撑系统 计算机网络支撑系统
支撑系统
计算机及计算机网络系统
计算机及网络系统的作用：支持各分系统进行通讯、信息资 源共享、分布式处理、分布式递阶实时控制，支持分布式的 数据库处理功能。实现异种计算机互连、异构局域网及多种 网络和INTERNET的互连。
生产管理系统
经营分析决策 制造资源规划 车间调度与管理
质量保证系统
质量规划 质量检测 质量跟踪 质量控制
计算机集成制造系统
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
课程基本信息
第一章 CIMS概论 第二章 CIMS体系结构及系统分析方法 第三章 质量控制 第四章 CIMS环境下的生产经营管理系统 第五章 CIMS信息集成支撑环境 第六章 CAD/CAM集成技术 第七章 CIMS环境下制造自动化信息集成技术
共40学时 (36+4)
现代社会对制造业的要求
大工业与需求个性化的矛盾
现代大工业忽略了人的个性需求 现代社会的发展,人类在满足基本物质要求的基
础上,追求个性化与自由。正是这种需求推动了 自动化技术的发展，推动了信息技术在制造业 中的应用。但是形成了一个个自动化孤岛。
“自动化孤岛”
自动化孤岛阻碍了信息技术在制造业中 的应用。
1）加工子系统：以机械制造为例，包括专用自动化机床、组合机床 及自动线、数控机床、加工中心(MC)、分布式数控系统(DNC)、柔 性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)等。
2）物料、运储子系统：包括毛坯与刀具准备工作站、传送带、有轨 小车、自动导向小车、自动化仓库、搬运机器人、托盘站等。
3）制造信息子系统：包括制造过程生产计划调度与控制、计算机控 制系统、数据库管理系统、网络和通信系统、制造信息的获取/分 析/处理及各种信息交换、物料流的管理、制造过程监视与控制等。 它是MAS的神经系统。
CIMS：按照CIM哲理和技术具体实现的便是计算机 集成制造系统（Computer Intergrated Manufaturing System CIMS)
CIMS核心
CIMS的核心是集成
CIMS的一个重要核心是集成，所谓的集成就是将原 来独立运行的单元系统组成一个协同工作的新系统。 因为，当时CIMS提出来的社会与技术背景就是自动化 孤岛的存在。最初CIMS强调的是信息集成，现在集成 的概念已经发展到过程集成与企业集成。从当今经济 的发展也可以看出，合作与集成是获得更大经济效益 的一种手段。
集 成 化 程 度
现在
未来
1.4 CIMS的组成
CIMS的三要素：人、管理、技术 CIMS三要素的集成：
管理 人/组织 技术
（1）使用技术以支持经营
（2）使用技术以支持人员工作和组织机构的运行
（3）人员设岗/机构设置协调工作以支持经营活动
（4）统一管理并实现经营、人员、技术的集成优化运行
高度重视人的因素和作用！
基本构成：计算机系统（服务器、客户机）网络通讯设备 （交换机、集线器hub)、网络软件（防火墙）、计算机操作 系统软件（WINDOW、UNIX等等） 一般网络协议：TCP/IP
硬件配置的核心是：服务器和交换机 服务器：小型机、大型机、微机
网络的覆盖范围根据企业大小有局域网、广域网。
支撑系统
INTERNET 防火墙