计算机集成制造系统技术
典型计算机集成制造系统的组成
典型计算机集成制造系统的组成以典型计算机集成制造系统的组成为标题，下面将详细介绍计算机集成制造系统的组成。
一、计算机集成制造系统的概述计算机集成制造系统是指利用计算机技术对制造过程中的各个环节进行整合和优化，实现生产过程的自动化和信息化管理的系统。
它由多个功能模块组成，每个模块都承担着特定的任务，相互之间通过网络进行数据交换和协调，实现对制造过程全程的监控和控制。
二、计算机集成制造系统的组成1. 生产计划与调度模块生产计划与调度模块是计算机集成制造系统的核心模块，它负责制定生产计划、派工任务和调度生产资源。
该模块可以根据市场需求和生产能力进行生产计划的制定，并将计划下达给各个生产单元。
同时，它还可以根据实际生产情况进行实时调度，保证生产进度的合理安排和资源的最优利用。
2. 设备控制与监控模块设备控制与监控模块负责对生产设备进行实时监控和控制。
它通过传感器和执行机构与生产设备进行连接，实时采集设备状态和参数信息，并根据生产计划和调度要求对设备进行控制。
该模块可以实现设备故障的自动检测和报警，以及对设备运行状态的实时监控，确保设备的正常运行和生产的稳定进行。
3. 过程控制与优化模块过程控制与优化模块负责对生产过程进行控制和优化。
它可以根据生产需求和工艺要求对生产过程中的各个环节进行控制和调整，确保产品质量的稳定和生产效率的提高。
同时，该模块还可以通过优化算法对生产过程进行优化，提高生产效率和资源利用率，降低生产成本。
4. 信息管理与集成模块信息管理与集成模块负责对生产过程中的各种信息进行管理和集成。
它可以实现对生产数据的采集、存储和分析，以及对生产过程中的各种信息进行集成和共享。
该模块可以为决策者提供准确的数据和信息支持，帮助其做出科学的决策。
5. 质量控制与检测模块质量控制与检测模块负责对产品质量进行控制和检测。
它可以通过在线检测和离线检测等手段对产品进行质量检测，及时发现和处理质量问题。
同时，该模块还可以对生产过程中的各个环节进行质量控制，确保产品质量的稳定和提高。
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CIMS(计算机系统集成)
9.3 CIMS体系结构
一.CIMS体系结构平面图
由美国制造业工程师计算机自动化协会发布；1993年发布的第3版 共分6个层次。
层次
说明
顾客
满足顾客的需求是企业的最高原则
员工和组织机构 知识共享 经营活动
高度重视企业员工与组织机构的集成 是企业CIMS系统的重要目标之一 顾客支持，产品工艺，产品制造
第九章计算机集成制造系统CIMS
9.1 CIMS概述 9.2 信息集成 9.3 CIMS体系结构 9.4 CIMS总体设计 9.5 CIMS的应用实例
1
9.1 CIMS概述
一.CIMS概念
英文Computer Integrated Manufacturing Systems缩写，中文译 为计算机集成制造系统。
资源和责任 基础设施
资源--人力、物力、信息、技术、用户、品牌 等
责任--企业理念、规章制度、企业文化、外部 环境等
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
表示，例如图形、图像、视频、语音和数据等。
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。
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
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(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技术
计算机集成制造系统技术引言计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）是指利用计算机技术对整个制造过程进行全面集成和自动化控制的一种现代化生产制造方式。
它通过将计算机技术与传统制造业相结合，实现生产过程的高效化、智能化和柔性化。
本文将介绍计算机集成制造系统的技术原理、应用场景和未来发展趋势。
技术原理计算机集成制造系统的核心技术包括计算机-控制系统集成、计算机-设计系统集成、计算机-制造系统集成和计算机-管理系统集成等方面。
具体原理如下：计算机-控制系统集成计算机-控制系统集成是指将计算机技术与自动控制技术相结合，实现对生产设备的自动化控制。
通过使用传感器和执行器等设备，将生产过程中的物理量转换为数字信号，然后经过计算机处理后控制设备的运行，实现生产过程的自动化控制和优化。
计算机-设计系统集成计算机-设计系统集成是指将计算机技术与产品设计技术相结合，实现对产品的数字化设计和仿真。
通过使用计算机辅助设计（CAD）软件，设计师可以在计算机上进行三维建模、工程分析和性能优化等操作，减少了传统手工设计的时间和成本，提高了产品设计的精度和效率。
计算机-制造系统集成计算机-制造系统集成是指将计算机技术与生产制造技术相结合，实现对生产过程的数字化控制和优化。
通过使用计算机数控机床（CNC）和自动化装备，可以实现对生产过程的精确控制和自动化操作。
同时，通过计算机技术的应用，对生产过程进行实时监测和优化，提高了生产效率和质量。
计算机-管理系统集成计算机-管理系统集成是指将计算机技术与生产管理技术相结合，实现对生产过程的实时监控和管理。
通过使用计算机网络和信息管理系统，可以实现对生产过程的全面监控和调度。
通过实时获取生产数据和管理信息，可以及时发现生产过程中存在的问题并采取相应的措施，提高生产的管理水平和效率。
应用场景计算机集成制造系统技术在各个领域都有广泛的应用。
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的
• --高质量 • ---低成本 • ---交货期短， • 提高企业对市场变化
的应变能力和综合竞 争能力。
I know the goal.
CIMS的概念
• CIMS是在CIM哲理指导下建立的人机系统 • 以达到降低成本C（Cost）、提高质量
Q(Quality)、缩短交货周期T（Time）等目 的，从而提高企 业的创新设计能力和市场竞 争力。
计算机集成制造系统（CIMS）
各模块的主要功能：
设计与工 艺模块
CAD、CAE、CAPP、CAM等
制造模块
DNC、CNC、车间生产计划、作业调度、 刀具管理、质量检测与控制、装配、自动 化仓库、FMC/FMS等
管理信息 模块
市场预测、物料需求计划、生产计算、成 本核算及销售等
存储运输 模块
存储运输模块的主要功能有仓库管理、自动搬 运等。
信息集成其主要内容有
• 早期信息集成的实现方法主要通过局域网和数据 库来实现。
• 近期采用企业网、外联网、产品数据管理（PDM）、
集成平台和框架技术来实施。
• 值得指出，基于面向对象技术、软构件技术 和WEB技术的集成框架已成为系统信息集成的
重要支撑工具。
第二阶段：过程集成
• 就是对过程进行重构。 • 目标是尽量实现并行工程.
年代初开始的世界性的石油危机中暴露无遗.
• ---美国才开始重视并决心用其信息技术的优势夺回制
造业的霸主地位。于是美国及其他各国纷纷制订并执 行发展计划。
• ---CIMS的理念、技术也随之有了很大的发展。
CIMS的发展轨迹
• 系统集成优化是CIMS技术与应用的核心技术，
因此我们认为，可将CIMS技术的发展从系统集 成优化发展的角度来划分为三个阶段：
CIMS硬件结构示例
CIMS结构示例
CIMS局部：数控车间自动化集成管理系统
CIMS示例 CIMS局部：数控车间集成系统
CIMS示例 CIMS局部：国产数控机床车间示范工程
第一节 概述 一、CIM的概念
• 计算机集成制造（CIM）的概念是1974年首先由美国
约瑟夫·哈林顿（Joseph Harrington）博士在 《Computer Integrated Manufacturing》一书中 提出的
计算机集成制造系统技术
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
几个相关的概念
自动化工厂:经自动化 “通信网络”连接工厂 的各个子系统，可构成一个有机联系的整体，即自 动化工厂。
CIM:计算机集成制造，它反映了制造系统新的 发展方向。
CIMS:计算机集成制造系统，则是CIM思想技 术上的具体实现.
计算机集成制造系统（CIMS）
第一节 概述 一、CIM概念
• 约瑟夫·哈林顿基本观点为：
• 一是企业的各个生产环节是一个不可分隔的整体，需
要统一考虑；
• 二是整个生产制造过程实质上是 对信息的采集、传递
和加工处理的过程，最终形成的产品可看作是信息的
物质表现。
CIM的概念
• 定义：
• CIM是一种组织、管理、企业生产
的新哲理
CIM的概念
立企业动态联盟（即所谓虚拟企业， Virtual Enterprise）。
第三阶段：企业集成
• 从组织层面上说，敏捷制造提倡“扁平式”企业，提
倡企业动态联盟。
第三阶段：企业集成
• 产品型企业应该是“两头大、中间小”，即强大的新
产品设计、开发能力和强大的市场开拓能 力。
• “中间小”指加工制造的设备能力可以小。 • 多数零部件可以靠协作解决，这样企业可以在全球采
第三阶段：企业集成
• 企业集成的思路: • 企业提高自身的市场竞争力，不能走“小而全”、
“大而全”的封建庄园经济的道路，
• 而必须面对全球经济、全球制造的新形势，充分利
用全球的制造资源（包括智力资源），更快、更好、 更省地响应市场，
• 这也是敏捷制造的由来。
第三阶段：企业集成
• 敏捷制造的组织形式是企业针对某一特定产品，建
• 手段：它借助计算机软硬件，综合应用
• (1)现代管理技术; • (2)制造技术; • (3)信息技术; • (4)自动化技术; • (5)系统技术，
• 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质流有机地集成并
优化运行，
CIM的概念
CIMS为现代制造企业追求在激烈变化中、动 态市场条件下，具有快速灵活响应的竞争优 势提供所要求的战略性系统技术。
CIMS发展可以实现整个机械制造厂的全盘自 动化，是自动化制造技术的发展方向。
自动化工厂与CIMS比较
Factory automation CIM
philosophy target example
optimization rationalize Linking CAD, CAM, MRP
CAD, CAM, CAPP, CAQ, MRP
enterprise software reorganization USA, Europe
CIMS一般结构
计算机集成制造系统主要由设计与工艺 模块、制造模块、管理信息模块和存储运输 模块构成 。
element
target focus human origin
automation unmanned factory FMC, FMS
processing, material flow, measurement, inspection, assembly,
factory hardware replacing human Japan
经营理念的发展与C、Q、T等
二、CIMS产生的背景
• CIMS：CIMS在20世纪80年代中期
才开始重视并大规模实施
二、CIMS产生的背景
• 产生的背景大背景: • 20世纪70年代的美国产业政策中过分夸大了第三产业
的作用，而将制造业，特别是传统产业，贬低为“夕 阳工业”.
• ---导致:美国制造业优势的急剧衰退，并在20世纪80
• 信息集成 • 过程集成 • 企业集成
集
成
企业集成:VM
化
过程集成:CE去
现在
未来
第一阶段：信息集成
• 解决的根本问题是:解决设计、管理和加工制造中大
量存在的自动化孤岛问题
• 使信息正确、高效的共享和交换。
• 信息集成是改善企业时间（T）、质量（Q）、成
本（C）、服务（S）所必需的。