21世纪的集成制造技术(ppt 35页)
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集成电路制造工艺PPT课件
40
净化厂房
精选
41
芯片制造净化区域走廊
精选
42
投 影 式 光 刻 机
Here in the Fab Two Photolithography area we see one of
our 200mm 0.35 micron I-Line Steppers. this stepper can
image and align both 6 & 8精i选nch wafers.
精选
最快速度：2.4GHz
24
集成电路的分类
–器件结构类型 –集成度 –电路的功能 –应用领域
精选
25
按器件结构类型分类
• 双极集成电路：主要由双极型晶体管构成
–NPN型双极集成电路
–PNP型双极集成电路
• 金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路：主要由 MOS晶体管(单极型晶体管)构成
–NMOS
and SemiTool in 1995. Again these are the world's first 300mm wet
process cassettes (that can be spin rin精s选e dried).
44
12 英 寸 氧 化 扩 散 炉
As we look in this window we see the World's First true 300mm production
精选
18
❖ 集成电路单片集成度和最小特征尺寸的发展曲线
精选
19
精选
20
发展 阶段
主要特征 元件数/芯片
特征线宽(um)
栅氧化层厚度 (nm)
计算机集成制造(CIM) ppt课件
主要缺点：不能处理三维实体模型、电子设计 、和非图形数据管理。（正在开发PDES）
ppt课件
CIM和成组技术
6.1 成组技术的历史背景 工业革命以来，制造业开始寻找优化生产的方
法。至今仍有很多是3000件以下的小批量生产，而 且小批量生产没有标准化。
阻碍小批量生产的潜在问题：各种标准是适用 于通用件的工艺和设计原则，不适用于小批量的特 定产品（有随机性）。
ppt课件
CIM涵盖了CNC,CAD/CAM, robotics ,JIT等。包括 产品生产、产品投向市场和技术支持的所有活动和 过程。活动包括：确定产品需求、设计产品、获取 原材料、产品生产加工、产品进入市场和产品维护 等。
ppt课件
CIM的优点：CIM 可以实现对组织各种资源的最大 限度地集成。这种集成之所以能在采用CIM 的企 业实现在于它的并行性。由于智能化下的计算机 系统的协调, 工程进度的几乎任何一个环节都可 以同时进行, 这大大缩短了工期, 提高了整体的反 应速度。
ppt课件
零件分组有利于削减加工过程中的材料和工时 的浪费。形状不同，工艺相似的零件也可组成零件 族。
同一零ppt件课件族
6.3零件分组方法 零件分组要求专门的有经验的制造人员。一般有以
下几类分组方法： 1.视觉查看：（零件、照片、图纸）简单，精度低
。根据设计属性分类时简单。 2.查看工序流程图：(产品流程分析方法)比方法1精
ppt课件
工厂各层的通讯
ppt课件
5.2 Technical and Office Protocol (TOP) 为了促进办公室环境下的集成，提出了TOP的
概念。TOP也是基于7层结构模式，主要用于促进 商业和办公组件的集成。而MAP是促进制造组件 间的集成。TOP提出的3阶段：
ppt课件
CIM和成组技术
6.1 成组技术的历史背景 工业革命以来，制造业开始寻找优化生产的方
法。至今仍有很多是3000件以下的小批量生产，而 且小批量生产没有标准化。
阻碍小批量生产的潜在问题：各种标准是适用 于通用件的工艺和设计原则，不适用于小批量的特 定产品（有随机性）。
ppt课件
CIM涵盖了CNC,CAD/CAM, robotics ,JIT等。包括 产品生产、产品投向市场和技术支持的所有活动和 过程。活动包括：确定产品需求、设计产品、获取 原材料、产品生产加工、产品进入市场和产品维护 等。
ppt课件
CIM的优点：CIM 可以实现对组织各种资源的最大 限度地集成。这种集成之所以能在采用CIM 的企 业实现在于它的并行性。由于智能化下的计算机 系统的协调, 工程进度的几乎任何一个环节都可 以同时进行, 这大大缩短了工期, 提高了整体的反 应速度。
ppt课件
零件分组有利于削减加工过程中的材料和工时 的浪费。形状不同，工艺相似的零件也可组成零件 族。
同一零ppt件课件族
6.3零件分组方法 零件分组要求专门的有经验的制造人员。一般有以
下几类分组方法： 1.视觉查看：（零件、照片、图纸）简单，精度低
。根据设计属性分类时简单。 2.查看工序流程图：(产品流程分析方法)比方法1精
ppt课件
工厂各层的通讯
ppt课件
5.2 Technical and Office Protocol (TOP) 为了促进办公室环境下的集成，提出了TOP的
概念。TOP也是基于7层结构模式，主要用于促进 商业和办公组件的集成。而MAP是促进制造组件 间的集成。TOP提出的3阶段：
vlsi大规模集成电路制造技术讲义(-335)
三探针法主要用于测量n/n+(p/p+)型外延 层的电阻率。基本原理是利用金属探针与 半导体接触形成势垒结（肖特基结），其 反向击穿电压VB与半导体电阻率之间存在 单值的函数关系，
VB＝αρβ 其中，α、β只与探针和测试条件有关。
探针1和探针3一般由杜美丝或高速钢制 成，与外延层形成欧姆接触；探针2由钨 丝制成，它与硅片接触形成肖特基结。 反向电压加在1、2探针之间，测量电压 由2、3探针间引出。逐渐增加1、2探针 间的电压，当电压达到某一值时，电流 突然增大，这个电压就是反向击穿电压。
1958年，制成了第一只单片集成电路。 与以往电子装备相比，在缩小体积，降 低成本，提高可靠性，降低功耗，提高 速度，提高集成度等方面都体现了巨大 的优越性。此后20年，集成电路进入 “黄金”时期，发展速度惊人。集成度 几乎每年翻一翻。
Moore定律
集成电路按规模分类： 1.小规模集成电路（SSI）：集成度在 100元件或10个逻辑门以下，50年代末期。
集成电路是在平面晶体管发明以后， 伴随着其它技术的发展才真正地发展起 来。第一个有重要意义的突破是在硅片 上热生长具有优良电绝缘性能、又能掩 蔽杂质扩散的二氧化硅层。
50年代中期以后，又将印刷照相业中的 光刻技术和透镜制造业中的薄膜蒸发技 术引进到半导体工业中来，它们和扩散、 外延等技术相结合，奠定了一整套集成 电路制造工艺技术。50年代后期，集成 电路的主要技术已基本形成。
掺杂就是在外延过程中加入杂质原子
（主要是杂质原子的氢化物，如硼烷、 砷烷、磷烷等，它们分解成杂质原子）， 使它取代晶格点阵上的Si原子，利用杂质 原子多出的电子或空穴使外延层呈现一 定的导电类型。如果掺Ⅲ族元素，外延 层呈p型；如果掺Ⅴ族元素，外延层呈n 型。掺杂剂量的大小决定外延层的电阻 率。
现代集成制造系统(CIMS)和制造业信息化工程(MIE)(ppt 108页)
其中在CIM系统体系结构中要加入经济视 图的观点，是作者在国际上首次提出的。 近年来，SLA已逐渐为国内外的CIM专家 所接受。
21
SLA
22
建模方法
功能视图建模方法
IDEF0：ICAM DEFinition method 的缩写,是美国空军在70年代末80年代
初ICAM(Integrated Computer Aided Manufacturing)工程在结构化分析和设计 方法基础上发展的一套系统分析和设计方法。
一个很好的工具。获取本体论的动机是“可再用性”(reusability)。IDEF5是
IDEF家族的一种本体论获取方法
WBS：工作分解结构
RAD：快速应用程序开发
25
建模方法
过程视图的建模方法
IDEF3：IDEF3方法能使专家通过定义活动的顺序和活动间的关系来交流
一个系统的过程流。IDEF3用两个基本组织结构－场景描述（Scenario）和对 象（Object）来获取对过程的描述。
SLA(Stair-Like CIM System Architecture)
清华大学陈禹六教授领导的课题组根据我 国实施CIMS的经验并吸取了国外各种 CIM系统体系结构的优点，于1994年提出 了六视图阶梯形CIM系统体系结构 （Stair-Like CIM System Architecture， 简称SLA）。
技术趋势
数字化设计制造 虚拟样机 全球采购和分销 大规模定制
通用公司应用状况
开发周期（48月－>24月－> 12月） 碰撞试验（100次 －> 50次） 个性化定单 －> 3小时 通过在线采购降低成本10％
16
现代集成制造系统相关技术发展趋势
21
SLA
22
建模方法
功能视图建模方法
IDEF0：ICAM DEFinition method 的缩写,是美国空军在70年代末80年代
初ICAM(Integrated Computer Aided Manufacturing)工程在结构化分析和设计 方法基础上发展的一套系统分析和设计方法。
一个很好的工具。获取本体论的动机是“可再用性”(reusability)。IDEF5是
IDEF家族的一种本体论获取方法
WBS：工作分解结构
RAD：快速应用程序开发
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建模方法
过程视图的建模方法
IDEF3：IDEF3方法能使专家通过定义活动的顺序和活动间的关系来交流
一个系统的过程流。IDEF3用两个基本组织结构－场景描述（Scenario）和对 象（Object）来获取对过程的描述。
SLA(Stair-Like CIM System Architecture)
清华大学陈禹六教授领导的课题组根据我 国实施CIMS的经验并吸取了国外各种 CIM系统体系结构的优点，于1994年提出 了六视图阶梯形CIM系统体系结构 （Stair-Like CIM System Architecture， 简称SLA）。
技术趋势
数字化设计制造 虚拟样机 全球采购和分销 大规模定制
通用公司应用状况
开发周期（48月－>24月－> 12月） 碰撞试验（100次 －> 50次） 个性化定单 －> 3小时 通过在线采购降低成本10％
16
现代集成制造系统相关技术发展趋势
计算机集成制造系统ppt课件
1
张燕红 祁国栋 楼科文 马 飞
2
1
理念篇
2
技术篇
3
实践篇
3
CIMS的产生背景 CIMS的基本概念与组成 CIMS的发展概况
4
什么是CIMS？
20世纪70年代以来，随着电子信息技术、自动化 技术的发展以及各种先进制造技术的进步，制造系统 中许多以自动化为特征的单元技术得以广泛应用。如 CAD、CAPP、CAM、工业机器人、FMS等单元技术 的应用，为企业带来显著效益。
然而，人们同时发现，如果局部发展这些自动化 单元技术，会产生“自动化孤岛”现象。“自动化孤 岛”具有较大封闭性，相互之间难以实现信息的传递 与共享，从而降低系统运行的整体效率，甚至造成资 源浪费。
5
“自动化孤岛”
6
1+1≠2
7
例：离散制造业
CAD
CAPP
未经集成化处理的 计算机应用,形成了多个 “自动化孤岛”
制造 自动化分系统
分
务
系
统
统
数据库分系统
支撑分系统
计算机网络分系统 CIMS组成框图
19
CIMS递阶控制结构
CIMS是一个复杂庞大的工程系统，通常采用递阶控 制结构。
递阶控制：将一个复杂的控制系统按照其功能分解成 若干层次，各层次进行独立的控制处理，完成各自的功能 ；层与层之间保持信息交换，上层对下层发布命令，下层 向上层回送命令执行结果，通过通信联系成一个完整的控 制系统。
• ④统一管理并实现经营、人员、技术的集成优化运行。
18
CIMS的组成
功能分系统 •生产经营管理信息分系统 •工程设计自动化分系统 •制造自动化分系统 •质量保证分系统 支撑分系统 •计算机网络分系统 • 数据库分系统
张燕红 祁国栋 楼科文 马 飞
2
1
理念篇
2
技术篇
3
实践篇
3
CIMS的产生背景 CIMS的基本概念与组成 CIMS的发展概况
4
什么是CIMS？
20世纪70年代以来，随着电子信息技术、自动化 技术的发展以及各种先进制造技术的进步，制造系统 中许多以自动化为特征的单元技术得以广泛应用。如 CAD、CAPP、CAM、工业机器人、FMS等单元技术 的应用，为企业带来显著效益。
然而，人们同时发现，如果局部发展这些自动化 单元技术，会产生“自动化孤岛”现象。“自动化孤 岛”具有较大封闭性，相互之间难以实现信息的传递 与共享，从而降低系统运行的整体效率，甚至造成资 源浪费。
5
“自动化孤岛”
6
1+1≠2
7
例：离散制造业
CAD
CAPP
未经集成化处理的 计算机应用,形成了多个 “自动化孤岛”
制造 自动化分系统
分
务
系
统
统
数据库分系统
支撑分系统
计算机网络分系统 CIMS组成框图
19
CIMS递阶控制结构
CIMS是一个复杂庞大的工程系统，通常采用递阶控 制结构。
递阶控制：将一个复杂的控制系统按照其功能分解成 若干层次，各层次进行独立的控制处理，完成各自的功能 ；层与层之间保持信息交换，上层对下层发布命令，下层 向上层回送命令执行结果，通过通信联系成一个完整的控 制系统。
• ④统一管理并实现经营、人员、技术的集成优化运行。
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CIMS的组成
功能分系统 •生产经营管理信息分系统 •工程设计自动化分系统 •制造自动化分系统 •质量保证分系统 支撑分系统 •计算机网络分系统 • 数据库分系统
计算机集成制造技术-柔性制造系统(ppt 53页)
本系统: ROR=513900/1640650=31.3%
FMS的总投资
投资回收期
Y = 1/ROR(年)
本系统: Y = 1/ROR = 1/0.313 = 3.19年
综合评介结论
综合各项分析，本FMS方案 是可以接受的。
谢 谢！
计算机集成制造技术（CIMT）
（Computer Integrated Manufacturing Technology）
第三讲 柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统（FMS） （Flexible Manufacturing System）
FMS定义
FMS是一种在中央计算机控制下由两台以上 配有自动刀具交换及自动工件托盘交换装置的 数控机床以及自动化物料运送装置组成的、具 有生产负荷平衡、生产调度、对制造过程实时 控制与监控功能的,可加工多族零件的柔性自 动化生产系统。
FMS的夹具系统的组成
机床夹具； 托盘（Pallet）； 自动上下料装置(APC、机器人)。
物料运送小车
（1）有轨小车（RGV) Rail Guided Vehicle
（2）自动导向小车（AGV) Automatic Guided Vehicle
自动导向小车
刀具管理系统框图
FMS刀具系统组成
采用FMS预计配置及投资如表3-5所示。 FMS的总投资如表3-9所示: USD 1640650.00
FMS的配置与投资
系统成本：USD 1797195.00 （从表3-5中扣除C项）
确定FMS总经济效益计算项目
直接劳动工时费 调整工时费 间接劳动费用 生产准备费 场地费 生产维持费 库存费 工装夹具费用 废品损失费用
1、直接劳动工时费计算
FMS的总投资
投资回收期
Y = 1/ROR(年)
本系统: Y = 1/ROR = 1/0.313 = 3.19年
综合评介结论
综合各项分析，本FMS方案 是可以接受的。
谢 谢！
计算机集成制造技术（CIMT）
（Computer Integrated Manufacturing Technology）
第三讲 柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统（FMS） （Flexible Manufacturing System）
FMS定义
FMS是一种在中央计算机控制下由两台以上 配有自动刀具交换及自动工件托盘交换装置的 数控机床以及自动化物料运送装置组成的、具 有生产负荷平衡、生产调度、对制造过程实时 控制与监控功能的,可加工多族零件的柔性自 动化生产系统。
FMS的夹具系统的组成
机床夹具； 托盘（Pallet）； 自动上下料装置(APC、机器人)。
物料运送小车
（1）有轨小车（RGV) Rail Guided Vehicle
（2）自动导向小车（AGV) Automatic Guided Vehicle
自动导向小车
刀具管理系统框图
FMS刀具系统组成
采用FMS预计配置及投资如表3-5所示。 FMS的总投资如表3-9所示: USD 1640650.00
FMS的配置与投资
系统成本：USD 1797195.00 （从表3-5中扣除C项）
确定FMS总经济效益计算项目
直接劳动工时费 调整工时费 间接劳动费用 生产准备费 场地费 生产维持费 库存费 工装夹具费用 废品损失费用
1、直接劳动工时费计算
1-现代集成制造系统导论08.ppt
并行工程的 技术攻关是紧 密结合航天工 业复杂机械结 构件的设计、 开发进行的。 通过2年多的攻 关，取得了明 显的效益。使 产品开发时间 缩短了1/3，设 计过程中的反 复减少了70%， 废品率减少了 50%。
一、计算机集成制造系统和现代集成制造系统
1.4 现代集成制造系统实现技术内涵的发展
1.4.3 企业集成（敏捷制造）
实质上已将计算机集成制造发展到现代集成制造。
一、计算机集成制造系统和现代集成制造系统
1.3 从系统理论看现代集成制造系统CIMS
现代集成制造系统是信息时代的一种先进生产系统，这是一种普遍存 在的系统：凡是人造物，都离不开设计、制造及相应的管理，这是一种 对国家经济、安全至关重要的系统，这是一种复杂的人机大系统，提出 了大量的尚待解决的新问题，包括许多理论问题。
1.3.1 系统的复杂性 1.3.2 复杂问题求解的基本框架
1.4 现代集成制造系统实现技术内涵的发展
1.4.1 信息集成 1.4.2 过程集成（并行工程） 1.4.3 企业集成（敏捷制造）
1.5 现代集成制造系统的组成 1.6 CIMS与企业信息化
早期CIMS组成框图
2021/8/23
6
一、计算机集成制造系统和现代集成制造系统
1.3.1 系统的复杂性 1．功能来自复杂性系统包含了产品从规划设计到最终交付用户使用的一切活动。如产品 设计开发过程、加工制造过程和经营管理过程（包括销售及服务）等。 不仅有物流，还有大量的人的活动。 2．对象的复杂性
相当一部分过程和活动很难完全用一般的动力学系统模型、离散事件 系统模型及混杂系统模型来描述。 3．随机性
方法论不在数学层次解决问题，但重要的在于将问题纳入一个正确 的方向。多数情况下，方法论主要还在定性阶段，但对某些问题，如大 型软件开发采用功能模型便十分有效，对数据库系统的设计与实现，信 息模型是主要工具。
一、计算机集成制造系统和现代集成制造系统
1.4 现代集成制造系统实现技术内涵的发展
1.4.3 企业集成（敏捷制造）
实质上已将计算机集成制造发展到现代集成制造。
一、计算机集成制造系统和现代集成制造系统
1.3 从系统理论看现代集成制造系统CIMS
现代集成制造系统是信息时代的一种先进生产系统，这是一种普遍存 在的系统：凡是人造物，都离不开设计、制造及相应的管理，这是一种 对国家经济、安全至关重要的系统，这是一种复杂的人机大系统，提出 了大量的尚待解决的新问题，包括许多理论问题。
1.3.1 系统的复杂性 1.3.2 复杂问题求解的基本框架
1.4 现代集成制造系统实现技术内涵的发展
1.4.1 信息集成 1.4.2 过程集成（并行工程） 1.4.3 企业集成（敏捷制造）
1.5 现代集成制造系统的组成 1.6 CIMS与企业信息化
早期CIMS组成框图
2021/8/23
6
一、计算机集成制造系统和现代集成制造系统
1.3.1 系统的复杂性 1．功能来自复杂性系统包含了产品从规划设计到最终交付用户使用的一切活动。如产品 设计开发过程、加工制造过程和经营管理过程（包括销售及服务）等。 不仅有物流，还有大量的人的活动。 2．对象的复杂性
相当一部分过程和活动很难完全用一般的动力学系统模型、离散事件 系统模型及混杂系统模型来描述。 3．随机性
方法论不在数学层次解决问题，但重要的在于将问题纳入一个正确 的方向。多数情况下，方法论主要还在定性阶段，但对某些问题，如大 型软件开发采用功能模型便十分有效，对数据库系统的设计与实现，信 息模型是主要工具。
计算机集成制造(CIM)PPT-9-制造业的变革
34
精益生产追求的目标
☆ 零切换浪费
零 7个“
☆ 零库存
”目标 ☆ 零浪费
☆ 零不良
☆ 零故障
☆ 零停滞
☆ 零事故
35
零目标 目的
现状
思考原则与方法
7个“零”目标 零 切换 浪费
零 库存
多品种 切换时间长，
· 经济批量
对应 切换后不稳定
· 物流方式JIT
· 生产计划标准化
· 作业管理
· 标准化作业
5
JIT （Just-in-time）的概念
JIT的别名 （1）无库存生产方式（Stockless production） （2）零库存（Zero inventories） （3）一个流（One-piece flow） （4）超级市场生产方式（Supermarket production） （5）丰田生产方式（Toyota Production System—
JIT带来的变革
日本汽车工业由少数巨企占据，为总产量的80%以上，丰 田与日产占50以上。
丰田
日产
人力资源减至1/2； 产品开发周期减至1/2——1/3； 在制库存减至1/10； 工厂占用空间减至1/2； 成品库存减至1/4； 产品质量提高3倍。
日本
全世界
9.1 准时生产
JIT的定义： 是一个基于有计划的减少浪费和持续提高生产率
实施JIT
员工培训 测定JIT要素 形成实施计划 选用实验性项目作为最初的执行方案 小组改进活动 性能评估 转移到其他零件的加工上。
JIT的构造体系
最终目标
获取利润
基本目标
降低成本——彻底排除浪费
基本子目标
适时适量
弹性作业人数
精益生产追求的目标
☆ 零切换浪费
零 7个“
☆ 零库存
”目标 ☆ 零浪费
☆ 零不良
☆ 零故障
☆ 零停滞
☆ 零事故
35
零目标 目的
现状
思考原则与方法
7个“零”目标 零 切换 浪费
零 库存
多品种 切换时间长，
· 经济批量
对应 切换后不稳定
· 物流方式JIT
· 生产计划标准化
· 作业管理
· 标准化作业
5
JIT （Just-in-time）的概念
JIT的别名 （1）无库存生产方式（Stockless production） （2）零库存（Zero inventories） （3）一个流（One-piece flow） （4）超级市场生产方式（Supermarket production） （5）丰田生产方式（Toyota Production System—
JIT带来的变革
日本汽车工业由少数巨企占据，为总产量的80%以上，丰 田与日产占50以上。
丰田
日产
人力资源减至1/2； 产品开发周期减至1/2——1/3； 在制库存减至1/10； 工厂占用空间减至1/2； 成品库存减至1/4； 产品质量提高3倍。
日本
全世界
9.1 准时生产
JIT的定义： 是一个基于有计划的减少浪费和持续提高生产率
实施JIT
员工培训 测定JIT要素 形成实施计划 选用实验性项目作为最初的执行方案 小组改进活动 性能评估 转移到其他零件的加工上。
JIT的构造体系
最终目标
获取利润
基本目标
降低成本——彻底排除浪费
基本子目标
适时适量
弹性作业人数
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项目负责人
部件设计
部件校对
零件设计
校对
CIMS推广应用总方针
。效益驱动，总体规划，分步实施， 重点突破，推广应用
。浙江省推广应用CIMS现状： 7家企业，14家企业
21世纪的产品特点
• 产品的批量
更小
• 产品价格的特点 取决于独占知识的含量
• 产品的市场特点
• 顾客对产品功能、性能、质量、服务 更高
• 参与全球竞争
更加激烈
现代制造企业环境的变化
大市场和大竞争； 产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争因素； 用户需求个性化, 多品种小批量
生产 比例增大。
• 服务
S
• 灵活性 Ｆ
• 环境 Ｅ
“快鱼”吃“慢鱼”
现代制造系统的模式和哲理
• 成组技术 (相似性)
• CIM (集成)
T
• 并行工程 (同步)
• JIT (准确)
Q
• 智能制造系统 (智能)
C
• 敏捷制造 (灵活)
• 精益生产 (简化)
S
• 合理化工程 (重组、标准化)
F
• 业务过程重组BPR(重组)
Server
DB
Server
数据库
文件系统
Metadaten
文档
利用 PDM实现异地设计
PDM Server
Files DB
Files DB
Files DB
Internet / LAN / WAN
Client
Local Files
PDM系统中工作流管理
修改意见
信息流 文档流
零件设计
校对?
概念设计
企业生产过程中的各个环节是一个不可分的整体，要以系统的 观点进行优化。此处的优化是指对企业生产过程各阶段活动中 有关人/组织、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值 流有机集成并优化；
CIM技术是传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动 化技术、系统工程技术等的有机结合，其包括总体技术、支撑 技术、设计自动化技术、制造自动化技术和管理自动化技术；
开发期 Length of Development Time
在开发和设计的工作中，正确的文档应 该在正确的时候送到正确的地方
计算资料 工具单
产品目录
标准
DIN ISO
图纸
零件表
准则
规格说明书
功能图
需求
材料表
利用PDM可以大大简化开发
重要工作
和设计工作基于PDM的系统解决方案
– 查找
– 通知 – 检查 – 归档
CIM是一种组织、管理与运行企业的哲理。它将传 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结合，借助计算机（硬、软件）， 使企业产品全生命周期——市场需求分析、产品定义、 研究开发、设计、制造、支持（包括质量、销售、采购、 发送、服务）以及产品最后报废、环境处理等各阶段活 动中有关人/组织、经营管理和技术三要素及其信息流、 物流和价值流有机集成并优化运行，实现企业制造活动 的计算机化、信息化、智能化、集成优化，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。
规划 Planning 车形设计 Styling design
产品设计
Engineering Design 试制 . 评价
Prototype Fabrication & Testing
生产准备 生产
Production engineering Production
零部件厂家 Parts suppliers
并行工程是集成地、并行地设计产品及 其相关的各种过程（包括制造过程和支持 过程）的系统方法。这种方法要求产品开 发人员在设计一开始就考虑产品整个生命 周期中从概念形成到产品报废处理的所有 因素，包括质量、成本、进度计划和用户 要求。
XX汽车公司的并行工程系统
规划
车型设计 产品设计
试价制评
生产准备
生产
发达国家的制造业发展迅速
例：波音777的设计和制造是20世纪90年代制 造业的标志性进展
全数字化定义——无纸生产； 数字化预装配——无金属样机的生产(虚拟) 广域网上的异地设计、异地制造； 基于ＳＴＥＰ的数据交换； 协同工作小组（Team work) 238 设计制造周期大大缩短：
波音757,767 —— 9-10年 波音7７7缩短到4.5年，并获得巨大的独 占性利润，每架波音777要价1.4亿美元。
信息时代造成了跨国公司的垄断性
跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的 40%；
跨国公司的贸易额占世界贸易总值的
50%；
跨国公司的工业研制费占世界总值的
80%；
跨国公司操纵了世界技术转让的
75%；
ห้องสมุดไป่ตู้
跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的 90%。
我国制造业的严峻形势
我国机械工业主导产品
90年代国际水平的占30% 80年代国际水平的占40% 2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年是美国产品3.5倍 美国新产品贡献率已达到生产总值的52% 我国仅为5.9% 我国的技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新能力低下
设计在整个生产周期中所占 的比重
设计开发
制造
0
20
40
60
80
100
规划 Planning
车形 设计
产品 设计
试制 评价
生产 准备
Styling design
Engineering Design
Prototype
Production
Fabrication & Testing
engineering
生产 Production
财务 . 会计 Finance /Accounting
传统的组织结构
面向功能的组织结构
销售部门
技术部门
制造部门
现代的组织结构
面向过程的组织结构
Teamwork
CIMS的发展
企业间集成
过程集成
信息集成
离散制造业CIMS的关键技术
并行工程 产品数据管理 PDM 项目管理 快速原型技术 拟实制造 大规模定制生产
并行工程 (Concurrent Engineering，CE)
“自动化孤岛”
1+1=2 ?
将“自动化孤岛”集成在一起
将“自动化孤岛”集成在一起
产品形成过程 昨天-今天-明天
昨天 过程序列
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
今天 过程链
产品规划
概念设计 详细设计 生产准备
PDM
明天 过程流
产品规划
过程管理
概念设计 详细设计 生产准备
PDM 数字模型
CIM和CIMS的定义
图纸管理 文档管理 零件管理 零件分类
– 分类
产品结构管理
– 设计 – 计算 – 绘图
BOM生成
2D / 3D - CAD FEM DTP
– 建立零件表
文档保存
– 修改
产品数据管理（PDM）的原理
M-CAD E-CAD CAPP
FEM DTP
PDM
Client
PDM
Client
PDM
Client
PDM
21世纪的先进制造技术
121世纪的产品特点 221世纪制造企业的环境
3现代集成制造技术
21世纪的产品特点
• 产品结构的特点 知识-->技术-->产品的时间越 来越来短、 结构越来越复杂
• 1782年摄影原理到1838年照相机 56年 • 1831年电机原理到1872年发动机 41年 • 1948年半导体到1954年半导体收音机 6年
E
现代集成制造技术
J. Harringtong 博士 Computer Integrated Manufacturing 计算机集成制造 CIM
基本思想
• 企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理； • 整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理
的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程 ，而物流又是受信息流控制的。
时间 百分比（%)
开发设计工作的重要性
70 60 50 40 30 20 10
0 开发设计
生产准备与 加工
原材料与外 购件的采购
管理和销售
对成本的影响 所需的工时成本
个性化 ！
将核心工作放在本企业
两头在内，中间在外
开发设计
制造
市场销售
成功企业的关键因素
• 上市时间 T
• 质量
Q
• 产品成本 C
CIMS的主要特点是计算机化、信息化、智能化、集成优化， CIM哲理和相关技术既可用于离散型制造业，也可用于流程和 混合型制造业；
CIM是生产力发展的必然结果；CIM不是排他的，如CIM与LP。
CIMS的集成
集成的内容
功能集成 组织集成 信息集成 过程集成
集成的范围
功能集成 组织集成
CIMS是一种基于CIM哲理构成的计算机化、信息化、 智能化、集成优化的制造系统。
对CIM和CIMS的进一步说明
CIM是一种组织、管理与运行企业的哲理。其目的是使企业达 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。因此， CIM/CIMS不是企业的目标，而是达到企业目标的手段之一；