第十二章 流程工业CIMS简介
CIMS系列培训教材
第一章CIMS概述1.1 CIMS的基本概念1.1.1什么是CIMSCIMS是英文Computer Integrated Manufacturing System的缩写，直译为计算机集成制造系统。
计算机集成制造——CIM的概念最早是由美国约瑟夫·哈林顿博士在1973年提出的，其基本出发点是：1）企业的各种生产经营活动是不可分割的，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。
因此，企业作为一个统一的整体，必须从系统的观点、全局的观点出发，广泛采用计算机等高新技术，加速信息的采集、传递和加工处理过程，提高工作效率和质量，从而提高企业的总体水平。
制造业的各种生产经营活动，从人的手工劳动变为采用机械的、自动化的设备，并进而采用计算机是一个大的飞跃，而从计算机单机运行到集成运行是更大的一个飞跃。
CIMS代表了当今工厂综合自动化的最高水平。
从CIM概念的提出到现在已有20余年了。
20年来，CIM的概念已从美国等发达国家传播到发展中国家，已从典型的离散型机械制造业扩展到化工、冶金等连续或半连续制造业。
CIM概念已被越来越多的人所接受，成为指导工厂自动化的哲理，有越来越多的工厂按CIM哲理，采用计算机技术实现信息集成，建成了不同水平的计算机集成制造系统。
1.1.1.1 CIMS与计算机综合自动化制造系统CIMS与计算机综合自动化制造系统是同义词。
后者是CIMS在中国的另一种叫法，虽然通俗些，但因无法表达集成的内涵，使用得较少。
我们正处于信息时代，信息技术广泛用于人类生活的各个方面。
正在逐步实现工厂自动化（FA）与办公自动化（OA），甚至家庭自动化（HA）等等。
其中以工厂自动化意义最大，它直接与创造物质财富相联系，对国民经济起重要作用。
CIMS是工厂自动化的新模式，它是面向整个工厂，它可以覆盖工厂的各种经营活动，包括生产经营管理、工程设计和生产制造各个环节，即从产品报价、接受订单开始，经计划安排、设计、制造直到产品出厂及售后服务等的全过程。
《CIMS介绍》
1.3 CIMS 美国制造工程师学会的计算机与自
动化系统协会（SME/C设A计SA）在上世纪80年代初 曾发表过C管IM理S的最早轮C A 图D /C：A M
MM、
网络和 数据库
质量控制
制造自动化
含义：在计算机技术的支持下，实现企业经营、生产
等主要环节的集成。
实用文档
1.3 CIMS
美国制造工程师学会（SME）在1985年提出CIMS的第 二版轮图结构
实用文档
实用文档
1.4.5 CAQ（质量控制与管理分系统）
实用文档
CIMS的体系结构
就是一组代表整个CIMS各个方面的多视图多层 次的模型的集合。
欧共体ESPRIT计划中的AMICE专题所提出的CIMSOSA体系结构具有一定的代表性。
对建立开放式CIMS 系统的体系结构。 促进CIM
系统结构的标准化、模块化、系统化。 起到推进作
实用文档
） 应 供
1.3 CIMS美国资源S（ME人、于材料 19、工9具3、 年提信息、出技了术、 CIMS的第三版轮图:
共享知识
顾客支持 人
产 品/工 艺
协同工作
顾客
组织 系统
责任（ 雇员、
制造 投 资 者 、 社区、
环 境 ...）
将顾客作为制造业一切活动的核心，强调了人、组织和协同工作， 以及基于制造基础设施、资源和实企用文业档 责任之下的组织、管理生产等 的全面考虑。
实用文档
CAD
电子 文档
CAPP
电子文档
CAM
电子文档
相关部门
电子文档
网络
统一的产品数据(含工艺文件)管理系统（PDM） 数据管理, 数据查询, 数据共享, 安全, 版本, 更改, 发放, 工作流程,电子邮件...
CIMS课程重点
CIMS课程重点简介CIMS〔Comprehensive Integrated Management System〕是综合集成管理系统的简称，它是一种集成了多个管理功能的软件系统。
CIMS 课程旨在通过系统的方式来介绍CIMS的功能和应用，帮助学习者了解和掌握CIMS系统的关键要点。
课程目标CIMS课程的主要目标是培养学生对CIMS系统的理解和应用能力。
通过本课程的学习，学生将能够： - 理解CIMS系统的根本概念和原理- 掌握CIMS系统的功能和特点 - 学习使用CIMS系统进行信息管理和业务流程管理 - 理解和应用CIMS系统在企业管理中的作用课程内容CIMS课程包含以下主要内容：1. CIMS系统概述•CIMS系统的定义和特点•CIMS系统的组成和架构•CIMS系统在企业管理中的作用和价值2. CIMS系统的功能模块•人力资源管理模块•供给链管理模块•客户关系管理模块•财务管理模块•生产管理模块•销售管理模块•仓储管理模块•物流管理模块3. CIMS系统的应用案例分析•以实际企业为例，介绍CIMS系统的应用场景和实际效果•分析CIMS系统在企业管理中的优势和缺乏4. CIMS系统的使用与操作•CIMS系统的安装和配置•CIMS系统的数据管理•CIMS系统的用户权限管理•CIMS系统的报表生成和数据分析功能5. CIMS系统的开展趋势•介绍CIMS系统的开展历程和趋势•分析CIMS系统未来的开展方向和应用前景学习建议为了更好地学习和掌握CIMS课程的重点内容，建议学生们： - 认真听课并做好笔记，及时复习课堂内容 - 积极参与课堂讨论和实践操作- 阅读相关文献和案例，加强对CIMS系统的了解 - 完成课程作业和实验，加深对CIMS系统应用的理解 - 参加相关培训和实习，提高CIMS 系统的实际操作能力总结通过本课程的学习，学生将能够深入了解CIMS系统的原理和功能模块，掌握CIMS系统的使用与操作，以及了解CIMS系统在企业管理中的作用和开展趋势。
CIMS技术
CAQ系统
(计算机辅助质 量管理分系统) 质量标准 质量数据采 集 质量分析评 价 质量控制策 略
MAS系统 (制造自动化系统) 制造装备 物料运输和 存储设备 搬运机器人 立体仓库
ERP系统
销售 采购 仓储 MRP-II 财务 人力资源
应用环境：计算机、工作站、操作系统、DBMS等应用软件
集中式DB
CIMS与企业信息化 11.6 CIMS与企业信息化
CIMS实际上包含了企业信息化的第三、第 四两个阶段。可以说，CIMS是一体化的企业 信息化，是企业信息化的高级阶段。企业信 息化的第一、第二阶段为CIMS的实施创造了 技术和人才的基础。
11.7 CIMS体系结构
C4P系统
CAD CAE CAPP CAM PDM
全国已有200多家试点应用企业 全国已有 多家试点应用企业
行业：覆盖了机械、电子、航空、航天、轻工、 ● 行业：覆盖了机械、电子、航空、航天、轻工、 纺织、石油、化工、冶金、兵器、农业等； 纺织、石油、化工、冶金、兵器、农业等； 地域：覆盖了除新疆、青海、西藏外的各省市。 ● 地域：覆盖了除新疆、青海、西藏外的各省市 除极少数特殊原因的企业外， 除极少数特殊原因的企业外，绝大多数企业都取 得了明显的经济效益： 得了明显的经济效益： 产品开发时间，缩短1/3时间以上 时间以上； ● 产品开发时间，缩短 时间以上； 库存压缩20%以上，流动资金减少 以上， 以上； ● 库存压缩 以上 流动资金减少30%以上； 以上 产品质量有明显提高； ● 产品质量有明显提高； 企业管理水平进步显著。 ● 企业管理水平进步显著。
第11章
计算机集成制造系统(CIMS) 的概述
11.1 起源
1973年，美国学者Joseph Harrington博士在其所 著《Computer Integrated Manufacturing》一书中首 次提出CIM的概念。
计算机集成制造 cims
它将传统的制造技术与现 阶段活动中有关人/组织、 高质（Q）、低耗（C)、
代信息技术、管理技术、 经营管理和技术三要素及 服务好(S)、环境清洁(E)，
自动化技术、系统工程技 其信息流、物流和价值流 进而提高企业的柔性、健
术等有机集合
三流有机集成并优化运行 壮性、敏捷性，是企业赢
制造自动化方或柔性化面
加强了产品制造的质量和柔 性，提高了设备利用率，缩 短了产品制造周期，增强了 生产能力。
CIMS
经营管理方面
使企业的经营决策和生产管理 趋于科学化，使企业能够在市 场竞争中，快速、准确报价， 赢在时间，同时，降低库存， 提高资金周转效率
CIMS的应用案例
美国科学院对美国在CIMS处于领先地位的公司进行调查发现， 应用CIMS可以带来如下效益
记忆
集成数据库
大脑
计算机系统
神经
计算机网络
血液 生物电波
能力
物质流 信息流
价值流
由此可见，贯穿于CIMS的信息流的载体是计算机及其网络，物质流的载体 是各种自动化生产线、自动化搬运工具等，集成数据作为CIMS的知识库， 整个系统的活动受计算机系统的控制。
CIMS的各部分相互作用
CIMS的体系结构
产品质量提高 生产率提高 设备利用率
40%~70%
生产周期缩短
30%~60%
200%~500% 200%~300%
CIMS的应用案例
以 波 音 777 飞 机 从
设计到投入市场 采 用 CIMS 的 进 展
无纸生产，整个设计、制造过程完全是数字量传递。
情况为例，看看 CIMS的成功应用:
无需样机和模型，通过数字化预装配等虚拟制造技术，无 需作出样机，一次成功。是飞机制造史的创举。
CIMS组成
2.1.1 CIMS的组成 工程设计分系统
CAD，CAE，CAPP，CAM，GT CAD/CAE：概念设计，工程与结构设计，详细设计 计算机绘图，造型，优化，动态分析与仿真，BOM 快速原型，VM... CAPP: 管理文件，规程文件，质控文件，其他... CAM: 刀具路径规划，刀位文件生成，
11
2.2 CIMS在我国的发展 2.2.1 发展历程 2.2.2 应用示范 2.2.3 九五成果 2.2.4 十五任务
2.2.5十一五任务
2013年10月9日 33 2013年10月9日 34
2.2.5 “十一五”任务
立足离散制造业和流程工业的基础性、前沿性理论、方 法、技术和平台的研究，同时针对“开发面向产品全生 命周期的、网络环境下的数字化、智能化创新设计方法 及技术，计算机辅助工程分析与工艺设计技术，设计、 制造和管理的集成技术”以及“高效清洁并充分利用资 源的工艺、流程和设备、基于生态工业概念的系统集成 和自动化技术”等开展研究。通过本专题的布局，将与 863计划相关重点项目和制造业信息化攻关计划形成 “探索－开发－应用”的有机集成体系，进而为“十一 五”制造业的发展提供高技术支撑。 2013年10月9日
质量保证分系统
2013年10月9日
刀具轨迹仿真， NC程序生成 2013年10月9日
12
机械动力学院CIM研究所 张洁
2
CIMS课程讲稿－－仅供硕士生学习之用
2.1.1 CIMS的组成 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 中枢，指挥和控制各部门有条不紊地工作。
CIMS系统导论_final
计划层 ERP系统 订单状况
生产订单
执行层
MES系统 生产数据
生产指令
控制层
PCS系统
2. MES的定义
MES国际联合会(MESA)对MES的定义：
MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整 个生产过程进行优化管理。
MES的关键是强调整个生产过程的优化，它需要收 集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处 理 同时MES又与计划层和控制层保持双向通信能力， 从上下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令 。 MES的目的在于减少企业内部没有附加值的活动， 有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高 工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高 生产回报率。
按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库
四个基本概念：Data，DB，DBMS，DBS
数据库系统的产生和发展：人工管理，文件系统，数据库 系统
数据库系统的特点
提供高级的接口，查询的处理和优化，并发控制，数据的 完整性约束
数据库常用的数据模型
层次，网状，关系
常用数据库系统简介
SQL Server， Oracle， DB2， Sybase， Informix
2. 数据库系统的设计方法
（1）需求分析阶段（数据流图和数据字典）
了解与分析用户需求（包括数据与处理）。
（2）概念结构设计阶段（E－R图）
对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS 的概念模型。
（3）逻辑结构设计阶段（关系模型）
将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其进行优 化。
Internet
Intranet
防火墙的技术分类
数据包过滤型防火墙 应用级网关型防火墙 代理服务型防火墙
CIM
9
• 一、计算机集成制造系统的体系结构 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6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，信代集成制造技术未来发展趋 势
1．以“数字化”为发展核心 2．“精密化”将成为发展的关键 3．突出“极端条件”，是发展的焦点 4 4．以“自动化”技术为发展前提 5．以“集成化”为发展的方法 6．以“网络化”为发展道路 7．“智能化”是CIMS未来发展的美好前景 8．“绿色”是CIMS未来发展的必然趋势 9．以CIMS的标准化为基础
7
效益
实施CIMS的效益主要体现在信息集成的效益上； 的效益主要体现在信息集成的效益上； 实施 的效益主要体现在信息集成的效益上 由于系统集成度提高， 由于系统集成度提高，使各功能分系统间的配合和参数配 置更加优化，各种生产要素的潜力得到更有效的利用， 置更加优化，各种生产要素的潜力得到更有效的利用，减少 实际存在于企业生产中的各种资源浪费，同时使管理科学化， 实际存在于企业生产中的各种资源浪费，同时使管理科学化， 提高企业对市场的响应能力。 提高企业对市场的响应能力。 具体表现在：1）提高产品质量 2）提高设备利用率 3）提 具体表现在： ） ） ） 高科学管理水平。 高科学管理水平。 实施CIMS后，明显提高企业新品开发能力，提高企业市 后 明显提高企业新品开发能力， 实施 场竞争能力。产品质量明显提高，交货期短而准确， 场竞争能力。产品质量明显提高，交货期短而准确，价格合 企业的信誉随之提高； 理，企业的信誉随之提高； CIMS在其发展历程中的主要应用对象是离散型制造业 在其发展历程中的主要应用对象是离散型制造业 约占全部制造业的50%）。 （约占全部制造业的 ）。