计算机集成制造系统(CIMS)(ppt 21页)
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
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。
st 第1章 计算机集成制造系统(CIMS)
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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
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
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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。
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。
5
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 n 3. CIMS基本概念 n 4. CIMS的组成 5. 我国CIMS技术的发展趋势
INTERNET 防火墙
世界各地
网络交换机
Hub
网络系 统构成
局域网
C A D 服务器
企业数据库服 务器
WWW服务器 MAIL服务器
网络信息中心
Hub
局域网
销售公司服务器
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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。
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企业信息化与CIMS的关系
企业信息化与CIMS的关系
按计算机的应用规模企业信息化大致可分为以下几 个阶段：
计算机集成制造系统培训(ppt 30页)
• 2、“拉动式”方式：从市场需求出发， 由市场需求信息拉动产品装配，再由产 品装配拉动零部件加工。每一道工序、 每个车间都向前一道工序、上游车间提 出要求，发出工作指令，上游工序、车 间完全按这些指令进行生产。
• 特点：物料流和信息流是结合在一起的。
• （二）看板管理
先进生产方式
• 第一节 现代生产管理发展趋势 • 第二节 计算机集成制造系统 • 第三节 准时生产制 • 第四节 再造工程
第一节 现代生产管理发展趋势
• 一、当今制造业面临的环境形势 • 1、产品更新换代加快 • 2、以消费者为导向的市场机制 • 3、企业经营国际化 • 4、经济发展的高科技化
• 二、现代生产管理的发展趋势 • 1、增强生产系统的适应性 • 2、企业生产经营目标的重新定位
• CIMS功能组成示意图
• （二）CIMS集成的内涵
• 集成与连接不同，它不是简单地把多个单元连 在一起，而是将原来没有联系或联系不紧密的 单元组成为有一定功能、紧密联系的新系统。
• 1、系统运行环境的集成 • 2、信息的集成 • 3、应用功能的集成 • 4、技术的集成 • 5、人和组织的集成
露问题---
二、JIT的起源及进一步升华
• （一）从手工生产到大量生产 • 1、手工生产方式 • 19世纪末，法国巴黎Panhard-Levassor
(P&L)机床公司开始制造汽车。 • 特点：几乎没有两辆汽车是相同的；制
作成本高，且易出故障；要求工人具有 高超技术。
• 2、大量生产方式
• 1908年，亨利·福特推出了他的T型车。 • ①大量生产的技术关键
• （三）建立JIT制造单元 • 1、把库房搬到厂房里 • 2、不断减少工序间的在制品库存 • 为此，需要对车间进行重新布置与整理 • （四）准时采购 • 思路：选择尽量少的、合格的供应厂家。 • 选择条件：质量、合作的愿望、技术上的竞争
计算机集成制造系统简介
（Purdue）大学、杨百翰（Brigham Young）大学和俄亥俄（ Ohio）州立大学分别建立了“计算机集成和制造自动化中心（ CIDMAC）”、“CIM研究中心和研究多种CIM技术的杰出研 究中心”，有效地推动了CIM技术的发展与应用。
CIM的概念和主要单元技术如NC、CAD、制造资源规划 （MRP-II）、FMS等都来源于美国，并且美国在这些领域的 研究上仍保持着总体优势。
在CIMS环境下，除自身子系统之间需要实现集 成外，还要与其它分系统实现集成，通过数据交换实 现信息共享。如图12.12所示为EDIS与MIS、MAS和 CAQ之间的接口主要信息传递关系。
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计算机集成制造系统简介
3．制造自动化分系统
该分系统的目标是使产品制造活动最优化。它
包括各种不同自动化程度的制造系统，如NC机床、 柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）以 及其他制造单元，用以实现信息流对物流的控制并 完成物流的转换，是CIMS信息流和物流结合部，也 是CIMS最终产生经济效益的聚集地。
(3) CIMS是一种管理企业和组织生产的新哲理，也 是在新的生产组织原理和概念下形成的一种新生产模式 。
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计算机集成制造系统简介
§12.2 CIM和CIMS的基本概念
12.2.1 CIMS的由来
计算机集成制造（CIM——Computer Integrated Manufacturing ） 技 术 是 美 国 乔 赛 夫 ·哈 林 顿 博 士 （ Joseph. Harrington）1973年提出的组织企业生产的一 种哲理。哈林顿博士提出的CIM概念的基本论点为：
厂，为发展CIM产品提供实际考核环境。
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
4
• 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。
计算机集成制造系统(CIMS)
计算机集成制造系统（CIMS）计算机集成制造（CIM）是随着计算机技术在制造领域中广泛应用而产生的一种生产模式。
CIM是一种概念、一种哲理，而计算机集成制造系统（CIMS）是指在CIM思想指导下，逐步实现的企业全过程计算机化的综合系统。
CIM和CIMS在国内外都经历了一定的发展过程，在实践过程中，随着技术的进步，人们的认识也在不断地深化。
1．CIM概念的发展（1）CIM的初始概念50年代出现了数字计算机及与其相关的新技术，并将之初步应用于制造业，导致数控机床的产生，接着陆续出现各种计算机辅助技术，如CAD、CAM等。
60年代早期随着制造业系统方法、概念的萌生，人们进而认识到计算机不仅可以使整个系统的每个生产环节实现颇具柔性的自动化，而且还具有把制造过程（产品设计、生产计划与控制、生产过程等等）的每一步集成为一个系统的潜力，以及对整个系统的运行加以优化。
这样，在60年代后期，制造业的系统方法概念上升为计算机集成制造（CIM）概念。
1969年，CIM系统的初始概念以模型来描述，如图1所示。
图1 计算机集成制造系统的初始概念（1969年）（2）以人和管理为核心的CIM概念的发展从70年代直至90年代初期，工业发达国家付出极大努力，将制造业的系统观点和CIM系统的概念和技术加以发展，并付诸实践，以期获得CIM的潜在效益。
然而，世界上只有少数几个公司在实施中取得示范性的潜在效益，大多数公司几乎失败了。
人们逐渐认识到，制造企业缺乏足够的合格工程师，人们进一步发现，CIMS技术对于忽视人力资源要素造成的影响特别敏感。
ISO标准（TC184／SC5／WG1，1992年）提出：CIM是把人及其经营知识和能力与信息技术、制造技术综合应用，以提高制造企业的生产率和灵活性。
由此，将一个企业所有的人员、功能、信息和组织方面集成为一个整体。
显然，ISO 标准关于CIM的定义，将人及其能力与技术并重。
在90年代，人们基于这一新的认识，产生了制造系统运作的新观点，即培养并使用制造业的人的能力，进而开发的提供制造技术，以这样的方法来支持那些人的能力。
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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：
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。
数据库管理系统： 简单部门级：FOXBASE、SQLSEVER 企业级：ORACLE、DB2
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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
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)
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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。
计算机集成制造系统(CIMS)
Computer Integrated Manufacture System (CIMS)Introduction
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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
（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！
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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
Hale Waihona Puke 理量系制造自动化
系
统
系统
统
数据库支撑系统
计算机网络支撑系统
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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。
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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。
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。
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支撑系统
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企业集成
集
成
过程集成
化 程
信息集成
度
组织与人力集成
现在 CIMS集成的3个阶段 未来
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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
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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。”
INTERNET 防火墙
世界各地
网络交换机
Hub
网络系 统构成
局域网
C A D 服务器
企业数据库服 务器
WWW服务器 MAIL服务器
网络信息中心
Hub
局域网
销售公司服务器
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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。
共40学时 (36+4)
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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。
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“自动化孤岛”
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自动化孤岛阻碍了信息技术在制造业中 的应用。
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。
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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 n 3. CIMS基本概念 n 4. CIMS的组成 5. 我国CIMS技术的发展趋势