st第1章计算机集成制造系统CIMS
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。
计算机集成制造系统CIMS(计算机系统集成).
管理信息系统MIS -制造业资源规划系统 技术信息系统TIS-计算机辅助设计CAD，计算机辅助工艺过程 设计CAPP，计算机辅助制造CAM等。 制造自动化系统MAS -生产控制，物流控制，产品制造，质量 控制，车间管理等。 3 支撑系统-网络系统NS，数据库系统DBS等。
• CAD子系统 作用:进行产品方案设计、工程分析与优化和产品详细 设计。 主要功能: 三维几何造型--使用计算机描述设计对象，解决三维 几何模型设计问题. 有限元分析--对产品结构进行计算分析，有助于设计 人员研究产品结构和性能. 优化设计--对产品的设计方案和参数进行优化，以缩 短产品设计周期，提高产品质量. 分析与仿真—通过对产品结构进行分析和仿真，检查， 实验产品的性能。
8
4.术语的介绍 企业模型--是信息模型的基础，反映企业的组织结构和业务经营 活动，由职能区域，业务过程和业务活动三层结构组成。 实体--代表具有相同属性或特征的事物抽象集合。 键--唯一标识一个实体的属性集合 主题数据库/全局数据库--是一种集成化的数据库环境，特别强 调数据集成化和共享，独立于具体的应用项目，但能为众多 应用项目所共用。 职能区域--指企业业务活动的领域。
第九章计算机集成制造系统CIMS
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 CIMS概述 信息集成 CIMS体系结构 CIMS总体设计 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。 CIMS代表信息时代制造企业的生产、经营和管理模式。它将制 造业中的人、机构、管理、经营和技术有机地集成起来，围 绕企业生产、销售、决策等过程中的各个环节，广泛采用先 进的信息技术，实现资源的最佳组合和利用，从而大幅度提 高工作效率，降低成本，提高经济效益和企业的市场竞争力。 二.CIMS组成 由于制造业千差万别，各有千秋，因此不可能有通用标准模式。 CIMS本身内涵要求其系统与企业的生产、经营、管理和组织 模式相结合。CIMS建设既有共性又有个性，企业的性质不同、 规模不同、所处的地理文化环境不同、应用也不相同，决定 企业在CIMS建设中考虑问题的角度不尽相同，因此CIMS的 系统结构模式也不同。评价CIMS的优劣标准在于系统是否体 现企业生产、经营和管理特色。
计算机集成制造系统(cims)-20210708021731
计算机集成制造系统（CIMS）：赋能制造业转型升级智能化生产流程CIMS通过智能化改造，使得生产流程更加灵活和高效。
生产线上的设备不再是孤立的单元，而是通过网络紧密相连，形成一个有机的整体。
这样的智能化流程能够实时监控生产状态，快速响应市场需求变化，从而缩短产品从设计到上市的时间。
数据驱动的决策支持在CIMS的框架下，企业可以收集和分析大量的生产数据，这些数据成为了决策的重要依据。
通过对数据的深入挖掘，企业能够发现生产过程中的潜在问题，及时调整策略，提高资源利用率，降低成本。
协同作业的优化CIMS促进了企业内部各部门之间的协同作业。
设计、生产、物流、销售等环节通过系统集成，实现了信息共享和业务协同。
这种协同不仅提高了工作效率，还减少了沟通成本，增强了团队协作能力。
客户服务的个性化借助CIMS，企业能够更好地理解客户需求，提供更加个性化的服务。
系统可以根据客户订单和偏好，快速配置生产资源，实现定制化生产。
这种以客户为中心的服务模式，极大地提升了客户满意度和忠诚度。
绿色制造的践行计算机集成制造系统（CIMS）正成为制造业转型升级的强大引擎。
它以其独特的优势，帮助企业打破传统生产模式的束缚，迈向更加高效、智能、环保的未来。
对于企业而言，拥抱CIMS，就是拥抱一个更加广阔的发展空间。
人才培养与知识传承随着CIMS的融入，企业对于人才的需求也发生了变化。
新型的制造环境要求员工不仅要掌握传统的制造技能，还要具备信息技术和数据分析的能力。
因此，CIMS的实施促进了企业对人才的培养，通过定期的培训和学习，员工能够不断提升自己，适应智能制造的要求。
同时，CIMS也推动了知识管理的进程，将隐性知识显性化，确保了企业知识的积累和传承。
供应链整合与优化CIMS的影响力不仅仅局限于企业内部，它还延伸到了供应链管理。
通过集成供应链信息系统，企业能够实时监控供应商的库存、生产进度和物流状态，从而实现供应链的优化。
这种整合不仅提高了供应链的响应速度，还降低了库存成本，增强了整条供应链的竞争力。
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。
计算机集成制造系统(CIMS)
计算机集成制造系统（CIMS）计算机集成制造（CIM）是随着计算机技术在制造领域中广泛应用而产生的一种生产模式。
CIM是一种概念、一种哲理，而计算机集成制造系统（CIMS）是指在CIM思想指导下，逐步实现的企业全过程计算机化的综合系统。
CIM和CIMS在国内外都经历了一定的发展过程，在实践过程中，随着技术的进步，人们的认识也在不断地深化。
1．CIM概念的发展（1）CIM的初始概念50年代出现了数字计算机及与其相关的新技术，并将之初步应用于制造业，导致数控机床的产生，接着陆续出现各种计算机辅助技术，如CAD、CAM等。
60年代早期随着制造业系统方法、概念的萌生，人们进而认识到计算机不仅可以使整个系统的每个生产环节实现颇具柔性的自动化，而且还具有把制造过程（产品设计、生产计划与控制、生产过程等等）的每一步集成为一个系统的潜力，以及对整个系统的运行加以优化。
这样，在60年代后期，制造业的系统方法概念上升为计算机集成制造（CIM）概念。
1969年，CIM系统的初始概念以模型来描述，如图1所示。
图1 计算机集成制造系统的初始概念（1969年）（2）以人和管理为核心的CIM概念的发展从70年代直至90年代初期，工业发达国家付出极大努力，将制造业的系统观点和CIM系统的概念和技术加以发展，并付诸实践，以期获得CIM的潜在效益。
然而，世界上只有少数几个公司在实施中取得示范性的潜在效益，大多数公司几乎失败了。
人们逐渐认识到，制造企业缺乏足够的合格工程师，人们进一步发现，CIMS技术对于忽视人力资源要素造成的影响特别敏感。
ISO标准（TC184／SC5／WG1，1992年）提出：CIM是把人及其经营知识和能力与信息技术、制造技术综合应用，以提高制造企业的生产率和灵活性。
由此，将一个企业所有的人员、功能、信息和组织方面集成为一个整体。
显然，ISO 标准关于CIM的定义，将人及其能力与技术并重。
在90年代，人们基于这一新的认识，产生了制造系统运作的新观点，即培养并使用制造业的人的能力，进而开发的提供制造技术，以这样的方法来支持那些人的能力。
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
PPT文档演模板
• 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。
PPT文档演模板
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。
计算机集成制造系统(CIMS)
计算机集成制造系统(CIMS)计算机集成制造系统(CIMS)计算机集成制造系统（CIMS）计算机集成制造（CIM）是随着计算机技术在制造领域中广泛应用而产生的一种生产模式。
CIM是一种概念、一种哲理，而计算机集成制造系统（CIMS）是指在CIM思想指导下，逐步实现的企业全过程计算机化的综合系统。
CIM和CIMS在国内外都经历了一定的发展过程，在实践过程中，随着技术的进步，人们的认识也在不断地深化。
1．CIM概念的发展（1）CIM的初始概念50年代出现了数字计算机及与其相关的新技术，并将之初步应用于制造业，导致数控机床的产生，接着陆续出现各种计算机辅助技术，如CAD、CAM等。
60年代早期随着制造业系统方法、概念的萌生，人们进而认识到计算机不仅可以使整个系统的每个生产环节实现颇具柔性的自动化，而且还具有把制造过程（产品设计、生产计划与控制、生产过程等等）的每一步集成为一个系统的潜力，以及对整个系统的运行加以优化。
这样，在60年代后期，制造业的系统方法概念上升为计算机集成制造（CIM）概念。
1969年，CIM系统的初始概念以模型来描述，如图1所示。
图1 计算机集成制造系统的初始概念（1969年）（2）以人和管理为核心的CIM概念的发展从70年代直至90年代初期，工业发达国家付出极大努力，将制造业的系统观点和CIM系统的概念和技术加以发展，并付诸实践，以期获得CIM的潜在效益。
然而，世界上只有少数几个公司在实施中取得示范性的潜在效益，大多数公司几乎失败了。
人们逐渐认识到，制造企业缺乏足够的合格工程师，人们进一步发现，CIMS技术对于忽视人力资源要素造成的影响特别敏感。
ISO标准（TC184／SC5／WG1，1992年）提出：CIM是把人及其经营知识和能力与信息技术、制造技术综合应用，以提高制造企业的生产率和灵活性。
由此，将一个企业所有的人员、功能、信息和组织方面集成为一个整体。
显然，ISO标准关于CIM的定义，将人及其能力与技术并重。
CIMS(计算机集成制造系统)
h
9
CIMS的产生背景
70年代后 信息技术促使全球市场的形成 T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务） — 制造业的难题 永恒的主题 促使 管理变革
技术进步 T Q C S的阻力— “自动化孤岛”
全社会进步 单元技术:不同的 单位、时期、标准、封闭系统
通信协议、软件、数据库 不能实现"五个正确":
h
17
CIMS的基本概念与组成
CIMS三要素关系： • 经营管理与技术:技术支持企业达到预期的经营目标； • 人与技术:技术支持各类人员互相配合、协调一致工作； • 人与经营管理:人员素质提高支持企业的经营管理；
• 在三要素的相交部分需 解决四类集成问题： • ①用技术支持经营； • ②用技术支持人员工作； • ③人员协调的工作,以支持经营活动； • ④统一管理并实现经营、人员、技术的集成优化运行。
h
35
1.面向系统局部的CIMS体系结构
1.1 面向功能构成的体系结构(SME)
组成
➢ 用户 ➢ 人、技术和组织 ➢ 共享的知识和系统 ➢ 功能与过程 ➢ 资源和职责 ➢ 制造基础结构
用户是CIMS的核心，满足 用户的需求是成功实施 CIMS的关键。
资资源源
共享知识
顾客 组织
系统 制造
责任
图 CASA/SME的“制造企业轮图”（1993）
是一种组织管理企业生产的是一种组织管理企业生产的新哲理新哲理它借它借助计算机软硬件综合应用现代管理技术制造技助计算机软硬件综合应用现代管理技术制造技术信息技术自动化技术系统技术将企业生术信息技术自动化技术系统技术将企业生产全部过程中有关产全部过程中有关人技术经营管理三要素人技术经营管理三要素及其及其信息流与物质流信息流与物质流有机地有机地集成集成并优化运行以实现产并优化运行以实现产品的高质量低成本短交货期提高企业对市场品的高质量低成本短交货期提高企业对市场
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10
1.4 CIMS的组成
CIMS的三要素：人、管理、技术 CIMS三要素的集成：
管理 人/组织 技术
（1）使用技术以支持经营
（2）使用技术以支持人员工作和组织机构的运行
（3）人员设岗/机构设置协调工作以支持经营活动
（4）统一管理并实现经营、人员、技术的集成优化运行
高度重视人的因素和作用！
数据库管理系统： 简单部门级：FOXBASE、SQLSEVER 企业级：ORACLE、DB2
15
自动化设计系统
自动化设计分系统的作用:
利用计算机软硬件及网络系统，实现产品设计过 程的自动化。
系统的构成及所涉及的内容：
CAD /CAE /CAPP/CAM/PDM 夹具/模具设计 异地、协同设计 绿色设计 并行设计 数控编程
INTERNET 防火墙
世界各地
网络交换机
Hub
网络系 统构成
局域网
C A D 服务器
企业数据库服 务器
WWW服务器 MAIL服务器
网络信息中心
Hub
统
数据库管理系统的作用：管理企业数据的存储、处理和共享。 提供数据完整性、一致性、安全性操作，是企业数据管理的 核心。
6
1.3 CIMS基本概念
CIM是计算机集成制造英文Computer Integrated Manufacturing 的 缩写。是1973年由美国HORRYTON博士提出来的,主要有两个观点: 系统观：即企业的各个生产环节是不可分割的一个整体，需要统 一安排与组织。 信息观:即产品的制造过程实质上是一个信息采集、传递、加工 处理的过程。 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，综合运用现代化管理技术、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、技术和 经营管理三要素及其信息流、物流有机集成并优化运行，以实现 产品高质、低耗、上市快，从而使企业赢得竞争。
基本构成：计算机系统（服务器、客户机）网络通讯设备 （交换机、集线器hub)、网络软件（防火墙）、计算机操作 系统软件（WINDOW、UNIX等等） 一般网络协议：TCP/IP
硬件配置的核心是：服务器和交换机 服务器：小型机、大型机、微机
网络的覆盖范围根据企业大小有局域网、广域网。
13
支撑系统
CIMS：按照CIM哲理和技术具体实现的便是计算机 集成制造系统（Computer Intergrated Manufaturing System CIMS)
7
CIMS核心
CIMS的核心是集成
CIMS的一个重要核心是集成，所谓的集成就是将原 来独立运行的单元系统组成一个协同工作的新系统。 因为，当时CIMS提出来的社会与技术背景就是自动化 孤岛的存在。最初CIMS强调的是信息集成，现在集成 的概念已经发展到过程集成与企业集成。从当今经济 的发展也可以看出，合作与集成是获得更大经济效益 的一种手段。
16
制造自动化系统
制造自动化系统
本系统主要涉及企业执行单元的制造过程，主要包 括：
1）加工子系统：以机械制造为例，包括专用自动化机床、组合机床 及自动线、数控机床、加工中心(MC)、分布式数控系统(DNC)、柔 性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)等。
2）物料、运储子系统：包括毛坯与刀具准备工作站、传送带、有轨 小车、自动导向小车、自动化仓库、搬运机器人、托盘站等。
8
现代集成制造
我国863专家对CIM的定义：
“CIM是一种组织、管理与运行企业的理念与哲理， 它综合了现代管理技术、制造技术、信息技术、自动 化技术、系统工程技术，并将它们有机的结合起来， 运用计算机技术，通过信息集成、过程集成、企业间 集成及资源优化，实现企业的经营过程以及产品整个 生命周期全过程中三要素（人、技术、经营管理）和 信息流、物流、价值流的均衡运作,提高企业TQCSE （上市快、质量好、成本低、售后服务好、环境清洁） 特性，增强企业对市场的应变能力。”
3）制造信息子系统：包括制造过程生产计划调度与控制、计算机控 制系统、数据库管理系统、网络和通信系统、制造信息的获取/分 析/处理及各种信息交换、物料流的管理、制造过程监视与控制等。 它是MAS的神经系统。
17
生产管理系统
经营分析决策 制造资源规划 车间调度与管理
如：不同部门采用不同的标准形成了各自不同的封闭 系统，使整个生产无法实现5个正确。
在正确的时间将正确的信息以正确的方式传达 给正确的人以作出正确的决策和动作。
CIMS就是在此种条件下提出来的。
5
第一章 CIMS概论
1. 信息时代企业面临的挑战 2. 信息技术在企业中的地位 n 3. CIMS基本概念 n 4. CIMS的组成 5. 我国CIMS技术的发展趋势
11
计算机集成制造系统的组成
市场信息
技术信息 用户反馈信息
生
工程设计自动化
集
产
系统
成
管
质
理
量
系
制造自动化
系
统
系统
统
数据库支撑系统
计算机网络支撑系统
12
支撑系统
计算机及计算机网络系统
计算机及网络系统的作用：支持各分系统进行通讯、信息资 源共享、分布式处理、分布式递阶实时控制，支持分布式的 数据库处理功能。实现异种计算机互连、异构局域网及多种 网络和INTERNET的互连。
共40学时 (36+4)
2
现代社会对制造业的要求
大工业与需求个性化的矛盾
现代大工业忽略了人的个性需求 现代社会的发展,人类在满足基本物质要求的基
础上,追求个性化与自由。正是这种需求推动了 自动化技术的发展，推动了信息技术在制造业 中的应用。但是形成了一个个自动化孤岛。
3
“自动化孤岛”
4
自动化孤岛阻碍了信息技术在制造业中 的应用。
计算机集成制造系统(CIMS)
Computer Integrated Manufacture System (CIMS)Introduction
1
课程基本信息
第一章 CIMS概论 第二章 CIMS体系结构及系统分析方法 第三章 质量控制 第四章 CIMS环境下的生产经营管理系统 第五章 CIMS信息集成支撑环境 第六章 CAD/CAM集成技术 第七章 CIMS环境下制造自动化信息集成技术