基于CIMS 环境的质量管理系统的设计
整理CIMS
1.CIM/CIMS概念（包括早期的计算机集成制造和现代集成制造）理解定义，重点掌握CIM的内涵。
早期CIM的定义: 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，综合运用与代管理技术、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、经营管理三要素及其信息流与物流有机地集成并优化运行，以实现产品高质、低耗、上市快，从而使企业赢得市场竞争。
CIMS定义CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）是基于CIM哲理而组成的系统，定义为：“CIMS是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。
”CIM的几层含义CIM是一种组织、管理与运动企业生产的哲理，其宗旨是使企业的产品高质量、低成本、上市快，从而使企业赢得竞争企业生产的各个环节，是一个不可分割的有机整体企业生产的要素包括人、技术及经营管理，其中，尤其重视发挥人在现代化企业生产中的主导作用。
企业生产活动中包括信息流（采集、传递和加工处理）用物流两大部分。
现代企业中尤其重视信息流的管理运行及信息流与物流间的集成。
CIM技术是基于现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术的一门综合性技术。
它综合MIS、OA、MRPⅡ，CAD、CAE、CAPP、CAM，DNC，CNC，工业机器人，FMC、FMS），网络，数据库，标准化，CASE，AI，计算机辅助建模、仿真、实验技术，计算机辅助质量管理与控制等。
2.掌握早期CIMS的组成以及现代CIMS集成的概念早期CIMS组成框图CIM新定义“CIM是一种组织、管理和运行现代制造类企业的理念。
它将传统的制造技术与现代化信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合，使企业产品全生命周期（从市场需求分析到最终报废处理）各阶段活动中有关的人（组织、管理）、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流三流有机集成并优化运行，以达到产品（P）上市快（T）、高质（Q）、低耗（C）、服务好（S）、环境清洁（E），进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争”。
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。
现代集成制造系统(CIMS)简介
当今世界已进入信息时代，并迈向知识经济时代。
以信息技术为主导的高技术为制造业的发展提供了极大的支持，并推进着制造业的变革与发展，现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing Systems，简称CIMS）技术的应用及其产业化是其中最重要的组成部分。
CIMS—现代集成制造系统，是基于CIM理念的集成优化的制造系统。
将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段。
通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人（组织、管理）、经营和技术三要素的集成。
以加强企业新产品开发的时间（T）、质量（Q）、成本（C）、服务（S）、环境（E），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。
一、CIMS的总体结构CIMS建设的目标是在统一的数据库和网络支持下，建立生产经营管理分系统和工程技术（CAD/CAM/CAPP/PDM）分系统，实现企业信息的全面集成。
为实现这个总体目标，CIMS 由两个功能分系统和两个支撑分系统组成。
两个功能分系统为生产经营管理分系统和工程技术分系统；两个支撑分系统为计算机网络和数据库分系统。
整个系统将以关系型数据库为核心，并由各应用系统通过INTERNET/INTRANET/EXTRANET访问数据库，这样就使得几个服务器上的数据在逻辑上成为一个整体，以保证整个系统的数据共享和数据的唯一性。
CIMS的总体结构如图1.2-1所示。
图1 CIMS的总体结构二、CIMS的技术构成工程技术分系统：可简称为TIS分系统，即技术信息系统。
通常包括CAD、CAPP、CAM 和PDM等部分。
CAD（计算机辅助设计）包括产品的结构设计、变形设计及模块化产品设计。
可以实现计算机绘图、产品数字建模及真实图形显示、动态分析与仿真、生成材料清单（BOM）。
CAPP（计算机辅助工艺计划）通过计算机进行工艺路线制定、工序设计、加工方法选择、工时定额计算，包括工装、夹具设计、刀具和切削用量选择等，且能生成必要的工艺卡和工艺文件。
企业智能CIMS的设计方法
二 、 智 能 Ｃ ＭＳ体 系 结构 Ｉ
定 义 １ 生 产 单 元 任 务 目 标 构 件 是 为 实 现 某 一 ： “ 段 产 品 ” 或 子 任 务 目 标 所 组 成 的 独 立 信 息 处 理 阶
设 计 、“ 构 件 ” 设 计 、“ 节 点 ” 设 计 和智 能 系 统 软 软
集 成 组 装 与 实 现 三 个 部 分 。 其 中 “ 节 点 ” 由 软 构 软
与 机 构 。 如 为 了实 现 财 务 管 理 的 功 能 目标 可 以设 置 财 务 生 产 单 元 ，同 样 为 了完 成 财 务 管 理 下 的 工 资 发 放 工 作 也 可 以设 置 工 资 发 放 生 产 单 元 。再 如 企 业 机
决 策 管 理 者 们 充 分 分 析 与 综 合 已有 的生 产 控 制 与 管
理 数 据 及 知 识 ， 在 生 产 调 度 指 挥 管 理 中 做 出 较 全 面 的判 断 。
行 处 理 技 术 及 计 算 机 网 络技 术 的 优 势 ，考 虑 系 统 的 智 能 体 系 结 构 以 网络 形 式搭 建 ， 网络 由若 干 “ 节 软
Ｃ Ｍ Ｓ的 设 计 与 开 发 势 在 必 行 。 它 可 以 有 效 地 辅 助 Ｉ
三 、 智 能 系统 的设 计 结 构
对 于 上 述 的 智 能 体 系 结 构 ， 可 以 参 照 计 算 机 网 络 硬 件 组 成 结 构 模 式 ， 充 分 利 用 面 向 对 象 技 术 、 并
试 和 处 理 技 率 。智
能 技 术 将 为 企 业 生 产 提 供 强 有 力 的 支 持 ， 因 此 借 助
CIMS简介
（3）制造自动化或柔性制造分系统 （4）质量保证分系统 2.两个支撑分系统 （1）计算机网络分系统 （2) 数据库分系统
CIMS的集成
机器人等 数控机床（CN） 柔性制造系统（FMS） 计算机辅助制造系统（CAM）
计算机辅助工艺设计系统（CAPP） 计算机辅助设计系统（CAD） 制造资源计划系统（MRPII） 管理信息系统（MIS）
基于CIMS的自动化工厂示例
基于CIMS的工厂自动化活动
4)顾客订货服务
该活动是经过工厂快速高效地处理某项订货。该活动包括：订货单核对， 特殊定货与实施工程(工程设计、原料清单、加工流程、生产计划)的确认 商品库存量查询，制造进程安排，交货期确定、订货变动信息处理等等。
5)工程设计
工程设计是指对要投入市场的产品进行构思、设计和测试，其内容包括： 产品定义、工作原理设计、详细设计及制图。工程部门要处理原材料清单、 工艺过程设计、所用机床设备说明。有关产品制造的文件包括：工程图纸、 材料清单、工艺规程、工艺设备、零件加工程序、机器负荷计划、生产线 平衡表及质量控制计划等等。
CIMS应用工程典型案例
江苏淮阴卷烟厂CIMS工程
淮阴卷烟厂 CIMS 工程共 分为五个分系统：生产与经 营分系统、产品开发分系统、计算机辅助质量管理分系统、 制造自动化分系统和综合信息管理分系统。
1.生产与经营分系统以 ERP 思想为指导，以 MRPII 为核心，围绕该卷烟厂从市场预测、计划制定、资金管理、 采购供应、车间作业调度、 库存控制的生产经营主线， 将全过程按功能分为五个子系统：生产子系统、采购子系
我国CIMS的现状及前景展望
我国从1986年开始实施“高技术研究和发展 计划(即863计划)”，CIMS是其中的一个主题。 863/CIMS的任务是促进我国CIMS的发展和应用。
第一章 CIMS概述
生产组织模式的转变
小而全——大而全——全球协作化生产 传统制造模式（橄榄型） 现代制造模式（哑铃型）
CIMS三要素
CIMS三要素
三要素之间的关系
利用计算机、自动化技术、 制造技术及信息技术等来达 到预期的经营目标
市场被迅速分割，产品的生命周期缩短 市场全球化，竞争国际化 客户要求多样化 计算机技术和网络技术的迅速发展
CIMS产生的背景和基础
CIMS产生的背景和基础
20世纪末制造业的重大变化
市场全球化，竞争空前加剧 微电子为基础的信息技术高速发展 竞争要求制造业：
加快新产品开发和上市时间 提高质量 降低成本 完善售前/售后服务 有益于环境
CAM子系统
经营管理分系统
以MRPII为核心，从制造资源出发，考虑了 企业进行决策的战略层、中短期生产计划编 制的战术层以及车间作业计划与生产活动控 制的操作层。
其功能覆盖：市场销售，物料供应，各级生 产计划与控制，财务管理，成本、库存管理 等部分的活动，是以经营生产计划、主生产 计划、物料需求计划、能力需求计划、车间 作业计划、车间调度与控制为主题形成的闭 环系统。
是CIMS的中枢，指挥和控制各部门有条不紊 地工作。
经营管理分系统
制造自动化分系统
制造自动化系统是在计算机的控制与调度下， 按照NC代码将一个毛坯加工成合格的零件， 在装配成部件以至产品，并将制造现场信息 实时地反馈到相应部门。
生成：
车间作业计划，进行优化调度与控制，生成工件、 刀具、夹具需求计划，进行系统状态监控和故障 诊断处理，完成数据采集及评估等。
CIMS环境下钢铁企业质量管理系统的分析与设计
CIMS环境下钢铁企业质量管理系统的分析与设计打开文本图片集[摘要]质量管理是钢铁企业MES系统的重要组成部分，系统以PDCA质量控制为理念，将生产过程中从原料、半成品到产成品检验各环节的所有质量信息集成起来，以期建立覆盖钢铁企业生产全过程的一贯制产品质量规范管理、质量设计与检验、质量判定与分析、质量追踪与质保服务的钢铁企业质量管理系统。
本文首先对钢铁产品特性及质量管理系统基本需求进行了详细分析，在基础上构建了系统整体架构并对各子模块功能进行了详细描述。
[关键词]MES；质量管理；系统分析doi：10。
3969、j。
in。
1673-0194、2022、15、0301引言美国著名质量管理大师朱兰指出：“20世纪是生产率的世纪，21世纪是将是质量的世纪”。
随着全球经济一体化及网络信息技术的不断发展，质量管理将进入一个新的发展阶段，现代钢铁企业质量管理应当融入以信息技术为支撑的先进质量管理理念[1]。
钢铁企业质量管理主要是指从原料到半成品、产成品各环节的所有质量信息相集成，形成一个完整的质量信息反馈体系，并实现产品质量生产的全程追溯。
本文以钢铁企业制造执行系统（MES）中质量管理子系统的分析与设计为研究主题，在对国内外已有的钢铁企业质量管理系统开发等相关文献进行研究的基础上[2-4]，首先根对钢铁产品质量特性进行了详细分析，在此基础上根据实际需求构建了钢铁企业质量管理系统模块的整体架构，并重点就各子模块具体功能进行了详细描述，以期在CIMS环境下通过计算机信息技术来整合企业资源，优化质量管理流程，实现质量信息和数据的共享，实现企业经济效益和社会效益最大化。
2钢铁产品质量特性分析钢铁产品质量特性大致分为直接质量特性和参数质量特性两部分。
合同规定的客户需求一般反映的是直接质量特性，包括主质量特性，如钢号、标准、形状、规格等；以及辅助质量特性，如交货状态、加工用途、冶炼方法、技术条款等。
而生产过程中参照的目标是产品的参数质量特性，包括化学成分质量特性，如C、Si、Mn等元素的含量要求；物理质量特性，如形状、规格、力学性能、高低倍要求等；以及交货期等时间质量特性。
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。
5
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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基于CIMS 环境的质量管理系统的设计
摘要: 结合青岛卷烟厂CIMS(Computer Integration Manufacture System 现代集成制造系统)工程的实施,以ISA-95 质量管理模型为基础, 建立企业质量管理系统。
该系统的设计与建立, 实现了与企业ERP (Enterprise Resource Plan 企业资源计划)、MES(Manufacturing Execution System 制造执行系统)、CAD(Computer Aided Design 智能辅助设计系统)及底层自动化系统的完美集成,为高效地利用生产或实验质量数据,保证产品质量,提高产品一致性,全面提高企业质量管理水平提供了一套可行的方法和途径。
关键词: 质量管理; 系统; 信息; 数据采集
Abstract: Combined with the CIMS (Computer Integration Manufacture System) project of Qingdao Cigarette Factory , the EnterpriseQuality Management System was Based on the ISA -95 Quality Manage model. The design and establishment of system achieved tothe perfect integration of ERP(Enterprise Resource Plan),
MES(Manufacturing Execution System ),CAD(Computer Aided Design ) andthe bottom layer of automation system. The system supplied a feasible way and route to take efficiently use of the product or labquality data, guarantee the production quality and enhance the production consistency to improve the quality management level totally.
Key words: Quality management; System; Information; Data collection
前言
近年来,随着社会经济和科学技术的飞速发展,质量的概念发生了很大的变化。
质量管理已由单一的产品质量管理活动上升为综合性的企业管理活动。
由此可见,传统的质量管理方式和手段已远远不能适应和满足这种现代全方位质量管理的要求;而以传统的质量管理理论为基础的企业质量系统也远远不能适应现代制造系统和环境的要求。
以现代质量管理理论为基础、以先进的信息与计算机技术为支持的计算机集成质量系统可以突破传统的质量管理在
空间、时间和信息处理能力等方面的限制, 为实现产品生命周期内质量环节的全过程集成和全面质量管理提供了手段。
通常对质量管理系统的需求表现在如下几方面:
(1)实现对产品的整个生命周期进行质量控制;通过功能集成实现对产品质量各环节的控制及完整的质量跟踪, 做好事前预防及事中控制,促进持续的质量改进,减少废品量和返工率,最小化因质量问题造成的成本增加。
(2) 实现对质量数据的提取、处理、分析和共享,将数据转化成有用的质量信息, 通过信息集成实现质量信息的及时处理与反馈,提高检测数据利用率。
(3) 实现与数采系统及实验室设备的无缝连接,及时获取质量数据和结果,减少数据录入量及人工录入可能带来的错误。
工厂从管理入手实施CIMS 工程,完成了CIMS 三层体系架构的构建.在卷烟质量保证方面,建立了质量管理信息系统:即在质量数据采集、质量标准控制、数据分类汇总、质量报表分析等业务中实现计算机管理。
一、质量管理系统结构及功能
采用先进成熟的软件技术, 以ISA-95 质量管理模型为基础,融合了CIMS 先进的管理理念,设计并实施了面向卷烟制造企业的质量管理系统。
系统集成技术架构见图1。
(1) 实现与产品规范管理无缝连接, 接收企业质量检验规范;标准制订人员在产品规范管理模块中定义原材料、成品的样本类型、检验标准、版本等信息,通过系统提供的标准LIMS 接口将产品检验基础信息传递到质量管理系统中, 加强对基础数据信息的控制与管理,真正做到数入一口,数出一门。
(2) 跟随物料的移动, 在ERP 系统中启动实验室中所执行的检验,根据系统定义的检
验类型及标准,在质量管理系统中完成检验分析过程后,将结果信息反馈到ERP。
(3) 根据工单管理中工单执行的状态,触发生产过程质量检验请求;检验人员可根据系统触发的检验请求,进行样本取样及产品检验工作。
(4) 通过与实时数据采集系统的连接,将关键指标数据自动传输到质量管理系统。
(5) 质量检验数据被存储在一个关系型数据库中,数据库的开放式结构可方便地使用外部报告软件。
通过使用数据模型Universe 实现与报表管理(Report Manager BusinessObjects)的无缝连接,确保了对数据的快速有效的检索和处理。
二、关键技术
(1) 采用组态的方式, 提供可配置的工作流及对象模型;通过系统提供的GUI(图形化
用户界面),可配置的工作流会很容易满足企业业务的灵活需求,见图2。
系统独特的面向对象的实验室模型可以不断重复使用,大大降低系统配置所付出的劳动。
(2) 通过系统开放的架构,实现了与企业ERP(企业资源计划)、MES(制造执行系统)、CAD(智能辅助设计系统)及底层自动化等系统的完美集成。
(3) 系统的仪器连接模块(Uniconncet)提供了一个将检测仪器与系统连接的简单、低成本和快速的方法。
任何在网络中能够生成ASCII 文件的仪器或能够将数据发送到PC 串行端口的仪器都可通过该模块实现与质量管理系统的连接。
(仪器连接示例见图3)
(4) 系统提供了支持法规遵从性和21CFR11 的完整的审计跟踪功能;对信息的更改历
史和对象的版本进行记录与控制,保证数据的完整性和可靠性。
(5) 系统支持二层(客户机/服务器)架构及三层(浏览器/服务器)架构,以满足不同用户的使用需求。
三、结语
CIMS 的核心在于集成,单纯地使用计算机,提高自动化程度而不考虑各种功能的集成,则不可能使企业整体优化,也不可能有效地提高企业对市场的快速响应能力。
而集成的关键是信息,该系统正是把信息集成作为实施工作的重点,在CIM 哲理指导下,通过系统实施加
强对信息的统一管理和控制,更有效地利用信息资源,实现系统的优化。
通过数据采集的拓展,使各级管理人员随时可以查询和检查生产过程中的有关质量信息, 加强了共享,使得采集信
息不再是单点运转,而是将过程控制和上层企业管理紧密地结合在一起;同时充分考虑烟草行业的特点,突出其连续性、安全性、经济性、稳定性,加强对基础数据的管理,并结合在线的检测,保证生产过程处于最佳运行状态。
系统的开发与应用为企业带来了明显的经济效益和社会效益, 为提高产品质量,促进企业技术进步,全面提高企业质量管理水平提供了一套可行的方法和途径。
使用需求。
三、结语
CIMS 的核心在于集成,单纯地使用计算机,提高自动化程度而不考虑各种功能的集成,则不可能使企业整体优化,也不可能有效地提高企业对市场的快速响应能力。
而集成的关键是信息,该系统正是把信息集成作为实施工作的重点,在CIM 哲理指导下,通过系统实施加
强对信息的统一管理和控制,更有效地利用信息资源,实现系统的优化。
通过数据采集的拓展,使各级管理人员随时可以查询和检查生产过程中的有关质量信息, 加强了共享,使得采集信息不再是单点运转,而是将过程控制和上层企业管理紧密地结合在一起;同时充分考虑烟草行业的特点,突出其连续性、安全性、经济性、稳定性,加强对基础数据的管理,并结合在线的检测,保证生产过程处于最佳运行状态。
系统的开发与应用为企业带来了明显的经济效益和社会效益, 为提高产品质量,促进企业技术进步,全面提高企业质量管理水平提供了一套可行的方法和途径。
本文作者创新点: 采用先进成熟的软件技术, 以ISA-95 质量管理模型为基础,融合了CIMS 先进的管理理念,设计并实施了面向卷烟制造企业的质量管理系统。
参考文献
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[2]何桢,周善忠; 集成化质量管理系统的设计开发[J];工业工程;2005,04: 69-72
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[6]薛劲松,黄炎;卷烟企业CIMS 工程的主要特点与构成;烟草科技;2001,05: 11-13。