计算机集成制造系统
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
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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。
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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。
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。
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。
计算机集成制造系统
现代集成制造系统——CIMS的 PT文档演模板
提出
n 1986年提出了863/CIMS主题计划。它以 “发展高科技、实现产业化”为宗旨，在国 家科委(科技部)直接领导和各有关部门的大 力支持下，经过近10000名专家、技术人员 和管理人员不懈的努力，立足国情，创新发 展，从早期的以信息集成为特征的计算机集 成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System）开始，发展到以 信息集成和企业优化为特征的现代集成制造 系统（Contemporary Integrated Manufacturing System），走出了一条具 有中国特色的CIMS之路，取得重大进展， 并在国际上取得了一席之地。
计算机集成制造系统
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• 2．工程设计自动化系统 • 工程设计自动化系统实质上是指在产品开发过程中引 入计算机技术，使产品开发活动更高效、更优质、更自动 地进行。产品开发活动包含产品的概念设计、工程与结构 分析、详细设计、工艺设计以及数控编程等设计和制造准 备阶段的一系列工作，即通常所说的CAD、CAPP、CAM三大 部分。 • CAD系统应该包括产品结构的设计、定型产品的变型 设计以及模块化结构的产品设计，通常应具有计算机绘图、 有限元分析、产品造型、图像分析处理、优化设计与仿真、 物料清单的生成等功能。
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CIMS体系结构
n 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
计算机集成制造的内涵
CIM是信息时代组织、管理企业生 产的一种哲理，是信息时代新型企业的 一种生产模式。按照这一哲理和技术构 成的具体实现便是计算机集成制造系统。
计算机集成制造的内涵
CIM这一概念最早由美国的约瑟 夫· 哈林顿(J.Harrington)博士于1973年提 出。哈林顿认为，企业的生产组织和管 理应该强调两个观点，即： ①企业的各种生产经营活动是不可分割 的，需要统一考虑； ②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。
计算机集成制造系统
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 。
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 市场预测、物料需求计划、生产计算、成 本核算及销售等
实施CIM的生命周期
（2）需求分析 调查分析企业的内部和外部环境、 企业现状、业务模式及现行的信息系统， 结合企业的发展战略，分析企业发展过 程中的瓶颈问题，并对企业现状模型进 行分析、优化和重组，建立企业未来业 务过程模型，明确技术、市场、软件产 品、信息技术的支撑环境和应用需求。
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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。
（三）管理决策层
管理决策层则是对整个CIM系统进行维护、管理和优化
的层次。
在这个层次中，CIM主要是通过企业资源计划（Enterprise Resource Planning，简称ERP）、生产计划与
控制（Production Planning and Control，简称PPC）和质
量管理（Quality Management，简称QM）等模块，对生产过
程进行规划、控制和监督。
通过ERP系统，CIM可以实现对企
业各项资源的统一管理，包括各种物资、人力、财务和信息等，从而大幅提高企业运营的效率；通过PPC系统，CIM可以实现
生产过程的自动化调度和优化，减少生产过程中的瓶颈和浪费；通过QM系统，CIM可以对产品的质量和生产过程进行监控和
测量，保证产品的质量符合企业自身的要求和市场的需求。
三、CIM系统的功能
CIM系统的功能主要包括了制造企业内部的业务管理、生产过程控制和质量管理三个方面。
（一）业务管理
业务管理主要是指对企业内部各种业务流程的协同和协作。
CIM系统主要通过ERP模块来实现各业务流程之间的信息
共享和协同，从而优化企业内部管理和决策。
ERP系统可以将各项资源、财务、人员和信息等集成起来，实现资源的共享和调配，减少了企业内部管理环节的重复和浪费，提升了企业运营效率。
（二）生产过程控制
生产过程控制是CIM系统中最核心的功能之一。
通过自动化设备和计算机辅助制造技术，CIM系统可以实现对生产过程的自动化控制和智能化调度，从而实现了生产过程的准确、稳定和高效。
CIM系统可以通过PLC、CAD、CAM等技术对生产过程进行全程控制和监控，实现了对生产过程的全方位管理和优化。
（三）质量管理
质量管理是CIM系统中最终目标之一。
CIM系统通过QM 和CAP模块，对整个生产和质量管理过程进行监测和评估，从而实现对产品质量的掌控和提升。
CIM系统可以通过自动化设备来对产品进行质量检测和测量，可以通过信息化系统来进行生产过程的质量控制，减少了生产过程中的浪费和不必要的损失，降低了不良品率和客诉率。
四、CIM系统的发展趋势
CIM系统在制造业中的应用已经十分广泛，但其发展依然呈增长态势。
未来几年，CIM系统将会呈现出以下几个发展趋势：
（一）以产业互联网为核心的CIM
产业互联网是工业互联网的重要组成部分，CIM系统将会越来越向产业互联网方向发展。
CIM系统中的物联网技术和人工智能技术将会不断向产业互联网方向发展，实现对整个供应链的数字化协同和智能化管理。
（二）个性化定制的CIM
随着消费者需求不断变化和多样化，制造企业需要通过CIM系统来实现灵活和定制化的生产。
CIM系统将会逐渐发展出多样化的生产组织和制造模式，实现对小批量订单的高效生产和交付。
（三）加强数据安全和隐私保护
CIM系统中涉及大量的企业敏感信息和客户隐私数据，因此数据安全和隐私保护问题也越来越受到重视。
未来的CIM系统中，数据安全和隐私保护措施将会更加严格和完善。
（四）AI技术的颠覆性应用
AI技术的发展将再次颠覆传统制造业的生产方式和模式。
CIM系统将会引入更多的AI技术，如机器学习、深度学习、自然语言处理等，实现对生产过程的更加智能化和自动化。
这将会推动制造业实现全面的智能化升级和转型升级。
五、结论
CIM系统是现代制造业不可缺少的核心技术之一。
通过物联网技术、自动化设备和计算机技术的完美结合，CIM系统实现了对制造全过程的智能化管理和控制。
CIM系统的应用不仅提高了制造企业的竞争力，也极大地推动了整个制造行业的发展和转型。
未来的CIM系统将会越来越趋向于智能化、数字化和定制化，实现更加高效和优质的制造服务。