现代制造系统技术发展趋势

AI
……
产品设计
系统管理
CIM
工艺计划
制造
CAD/CAM CAPP
单元制造 ……
NC/CNC/ DNC
FMS
机器人
AGV, ASRS
自动检测
……
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计算机集成制造系统概念
CIMS是一种基于CIM理念构成的计算机化、信 息化、智能化、绿色化、集成优化的制造系统。
计算机集成制造系统(CIMS)网络由各个方面的子网络 组成，每一子网络都有一整套保证制造过程实现的设 备仪器和与之相应的服务系统，此外，还包括操作系 统、数据库、通信、用户界面服务、采集和报告系统 等辅助子系统。CIMS提供的服务包括工厂管理、工厂 计划、工厂调度、规范管理、模型试验和工厂模拟、 机器和加工过程的控制等方面，从而形成了具有对生 产变化或新环境作出快速响应能力的网络，适应当代 市场竞争的需要。
补充：现代制造系统技术发展 趋势
Advanced Manufacturing System
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基本要求与知识点：
基本概念：
CIM;CIMS
计算机集成制造CIM概念
Computer Integrated Manufacture
提出：1974年约瑟夫·哈林顿博士提出的CIM(计算机 集成制造)是企业组织生产的先进"哲理"(phil osophy)。 他的基本观点是:
管路设计 北京科技大学物流工程
制造自动化系统
（1）数控加工（NC） （2）计算机数控系统（CNC） （3）计算机群控系统（DNC） （4）柔性制造系统（FMS）
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数字化装备
通过加工装备的数字化、自动化和精密化，提高产 品的加工精度和生产效率。
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4 计算机辅助质量管理自动化系统
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知识创新自动化系统
（1）计算机辅助设计（CAD) （2）计算机辅助工艺规程编制（CAPP） （3）数控程序编制（NCP）
北京科技Байду номын сангаас学物流工程
产品创新设计
知识创新体系数字化：缩短新产品开发周期，提高 企业的产品创新能力 。
装配过程仿真
装配过程仿真
CAM
强度分析
数字预装配 结构分析
人的作用:
③企业生产的要素包括人、技术及经营管理。实施CIMS更应重视发挥人在现代化企业 生产中的主导作用；
信息集成:
④企业生产活动中包括信息流(采集、传递和加工处理)、物料流、能量流三大部分。现 代企业中尤其应重视信息的管理运行及信息流与物料流间的集成；
现代技术:
⑤CIM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，它综合并发展了企业生产各环节有关的计算机应用技术，即计算机辅助经 营管理与决策技术(MRPII、ERP等)、计算机辅助设计与制造技术 (CAD／CAPP／CAM)、 计算机辅助制造过程与控制技术(CNC、DNC、FMC、FMS等)、自动化物流储运技术(工业 机器人、自动导向小车、立体仓库等)、信息集成技术(网络、数据库、标准化等)、计算 机仿真和实验技术、计算机辅助质量管理与控制技术等。
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计算机集成制造CIM概念
Computer Integrated Manufacture
CIM是一种组织、管理和运行企业的理念
将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、 系统工程技术等有机地结合，借助计算机，使企业产品全生 命周期，即市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、生 产、支持（包括质量、销售、采购、发送、服务）及产品最 后报废、环境处理等各阶段活动中有关的人/组织、经营管理 和技术三要素及其信息流、物流和价值流（以产品T(Time)、 Q(Quality)、C(Cost)、S(Serve)、E(Environment)等价值指标所 体现的企业业务过程流，如成本流等）有机集成，并优化运 行，以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁， 进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞 争。
图2-2 可行性论证的工作步骤
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可行性论证
了解企业的市场环境，生产经营特点，经营目标及采取 的策略；
调查和分析企业当前的生产经营活动流程，物流、信息 流、资金流、生产设备及计算机资源情况，计算机应用 情况，组织机构及人员情况；
明确企业的需求，确定CIMS的目标及主要功能； 提出CIMS的初步总体方案和采取的技术路线； 指出CIMS的关键技术，提出可行的解决途径； 提出CIMS对组织机构变化的需求及其可能造成的影响； 提出CIMS系统的初步开发计划；图2-2 可行性论证的工
整个CIMS各个方面的多视图多层次的模型的集合 逐步推导、逐步具体化和逐步生成
图4.3 ICM-OSA北建京模层科次技和过大程学物流工程
PERA -CIMS体系结构
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计算机集成制造技术体系框架
CAD
CAE
GT
DFM
产品数据 管理
TQM
条码, EDI
MRPII/ERP
JIT/ 看板 DSS/ES/
（2）其他有关的企业管理子系统
经营决策子系统 销售管理子系统 财务管理子系统 采购管理子系统
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企业现代管理ERP
通过企业内外部管理的数字化，实现制造资源的最 优化配置
ERP SCM
PDM
制造
ERP SCM
WCS 工程
ERP CRM
WCS
用户
ERP CRM
PDM 供应商
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3．1 CIMS的基本概念
3．1．2 CIMS技术内涵的发展
1．信息集成
(1)企业建模、系统设计方法、软件工具和规范 (2)异构环境下的信息集成
2．过程集成:并行工程 的应用 3．企业集成
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3．2 CIMS的体系结构
CIMS：复杂系统！如何认识？任何规划？如何设计？ 如何建设？
包括MIS、OA、MRPⅡ、CAQ、供应链、BPR及ERP等 技术。
(6)生产过程控制技术
过程检测、先进控制、故障诊断和面向生产目标的建 模、优化集成控制技术等。
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CIMS关键技术
产品数据管理PDM 数控技术 机器人技术 自动化物流系统
AS/RS AGV
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3.1概述
学习方法
制造系统总体结构
单元级制造系统
车间级制造系统
工厂级制造系统
跨企业与全球制造系统
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CIMS的产生与发展
产生：电子计算机技术的产生、发展以及计算机在生产和管 理领域越来越广泛的应用孕育着一个新的高技术的产生，从 局部自动化走向全面自动化；即由原来局限于产品制造过程 的自动化扩展到脑力劳动领域的产品设计和经营管理自动化。
作步骤 提出投资规划并进行初步的成本效益分析； 编写可行性论证报告。
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可行性论证
流程
图2-2 可行性论证的工作步骤
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初步设计阶段
任务
确定CIMS的系统需求，建立目标系统的功能模型初步 的信息模型，提出CIMS系统的总体方案，拟定实施计 划，提出投资预算，进行经济效益分析，编写初步设 计报告等。
(3)设计自动化技术
包括CAD、CAPP、CAM、CAE、DFX（面向下游工作的 设计）及虚拟样机（VP）等。
(4)加工生产自动化技术
包括DNC、CNC、FMC、FMS、虚拟制造（VM）及快 速成形制造（RPM）技术等。
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CIMS的相关的技术
(5)经营管理与决策系统技术
（1）制定质量规划
质量目标 质量指标计划 检测规程和计划
（2）质量监控和检测
利用计算机自动控制设备，进行实时、动态的质量监控 选择恰当抽样检查方法
（3）质量分析与评价
产品质量分析 工序能力分析 质量成本分析
（4）质量信息管理: 质量信息包括：质量法规信息；从产 品实际使用过程、制造过程和辅助过程收集的有关工作质 量和产品质量方面的信息；国内外同行业的产品质量信息 以及质量发展的新技术、新水平和新动向。
标准化技术包括产品信息标准、过程信息标准、数据 交换与格式标准、图形标准及零件库标准等技术；
企业建模和仿真技术包括企业功能、信息、工作流、 资源及组织模型等的建立、确认及其仿真技术；
CIMS系统开发与实施技术。
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CIMS的相关的技术
(2)支撑技术
包括网络、数据库、集成平台/框架、计算机辅助软 件工程、产品数据管理（PDM）、计算机支持协同工 作及人/机接口等技术。
产生的技术基础及关键技术
先进的管理科学和方法——MRP、MRPⅡ、LP、OPT、
TQC
生产过程的自动化——NC、FMS、CAD、CAPP、传感
技术、自动化仓库、自动化物料传输
信息技术——计算机工程、信息处理技术、通信技术、计
算机数据库技术、网络系统
发展: 将整个生产过程的有关单元技术、自动化孤岛有机的 集成起来，有效地利用信息资源，实现系统的优化，即将 CIM的各项技术综合应用所形成的一个实现具体目标的生产 系统。
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计算机集成制造系统框架
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CIMS的相关的技术
(1)总体技术
系统总体模式包括柔性制造、集成制造、敏捷制造、 智能制造及绿色制造等模式；
系统集成方法论包括信息集成、过程集成、企业间集 成及知识集成等方法论；
系统集成技术包括设计、生产、管理及后勤等子系统 间的集成技术，企业三要素及三流的集成技术等；