CIMS和CIPS技术与应用课程
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。
基于CIPS的编组站综合集成自动化系统的设计实现与运用
溜放联锁系统和电气集中联锁系统 . (3) 编组站调度监督* Rt DS S . (4 ) 车辆实时跟踪 系统 RC T. (5 ) 车辆车号 自动识别系统 A E工 。 目前编组站各子系统基本上都是单独开 发建设，自成体系，各系统间的连通性和互 操作性较差。难以互通信 P ，无法统一调 , 度，缺乏大系统的概念 ，限制了系统的发展 2 我国编组站 自动化的发展及现状 驼峰是编组站的专用调车设备。作为编 和效率的提高 。具 体表现 : 组站的核心组成部分 ，无论是衡量编组站的 (t) 管理与控制之间严重脱节 编组站计划管理信息系统与过程控制系 自 动化程度，还是计算编组站的运输生产能 统信息交换严重脱节。从各个 P Cs 计划执行 力，都是以驼峰为主体的。因此，过 去所 讲的编组站 自动化 常指 的是驼峰 自动化。 到管理系统调度计划的回馈，几近空 白。 (2) 管理与管理之间严重脱节 19 84 年建成的南翔编组站 ，采用国产小型计 与编组站管理信息系统 YI S 同属于站调 算机控制的调速 自 动化驼峰 ，开始了我国编 组站自动化的建设。1989 年建成的郑州北编 管理层的调度监督 系统D SS 。虽然能够将现 组站综合 自动化 ，主要包括上行驼峰 自动 场过程控制信息集中实时显示给站调。但也 仅仅是编组场内道岔、轨道区段、信号机的 化，推峰机车遥控、编尾微机集中及调度信 息处理 ( Y I S ) 四个子系统，井实现了调 动态变化 图示，还需要 由站调人为猜测进路 度信息处理系统与驼峰自动化联机。其中的 与计划执行的对应关系。从信息的角度看， 驼峰自动化利用微机控制。标志着当时我国 由于两者之间映少应有的信息关联，计划与 进路 完全 脱节。 编组站的自动化水平。 (3) 控制系统P Cs 发展受到严直制约 随着铁路计算机的广泛运用，以及驼峥 自动化技术的工怪化 ，自动化水平的提高， 编组站的车站联锁控制系统，由于与计 划脱节，全靠人工办理 。 驼峰自动化过程控制的计算机性能也大幅提 驼峰自动化方面， 受通道速度的影响， 联 高 。目前鸵峰 自动化已经达 到国际先进水 平。部分编组站也装备和运营了编组站现车 机数据过于简单，失去了很多车辆特征信息。 使大里的信息不能在驼峰 自动化 中被有效利 管理信息系统，其中大多数均与驼峰控制系 用，影响了驼峰 自 动化功能的扩展和提高。 统联机运行 。 (4) 信息混乱无序，共享困难 (3) 废弃物物流的管理 废弃物物流指将经济活动中失去原有的 使用价值的物品，根据实际需要进行收集， 分类 、加工 、包装 、搬运 、储存 . 并 分 送到专门处理场所时形成的物品实体流动。 降低废弃物物流 ，需要实现资源的再使用、 再利用 ，为此应建立一个包括生产、流通、 消费的废弃物回收利用系统 。要达到上述目 标 ，企业就不能只考虑自身的物流效串化， 而是需要从整个产供销供应链的视野来组织 物流，且随着这种供应链管理的进一步发展
信息管理与信息系统学科基础课程
学科基础课程：高级语言程序设计、高等数学（B）、管理信息系统、数据库原理与应用、管理学原理。
专业主干课程：信息管理学基础、经济学原理、管理学原理、高级语言程序设计、计算机原理、数据结构、信息分析与预测、数据库原理与应用、计算机网络、信息组织、信息检索、信息服务与用户、信息计量学、信息系统分析与设计、管理信息系统、网站设计与开发、操作系统原理、信息需求分析、市场营销、运筹学、标准化与质量管理、智能信息系统、信息经济学等。
信息管理与信息系统专业人才培养方案Undergraduate Program for Information Management &Information System Major学科门类：管理学代码：11Discipline Type: Administration Code: 11类别：管理科学与工程类代码：1101Type:Management Science and Engineering Code: 1101专业名称：信息管理与信息系统代码：110102Title of the Major: Information Management &Information System Code: 110102一、学制与学位Length of Schooling and Degree学制：四年Duration：4 years学位：管理学学士学位Degree：Bachelor of Administration二、培养目标Educational Objectives本专业培养具有扎实的管理学理论基础、熟练掌握计算机技术知识，有较强的计算机和网络应用能力、有较强的信息系统分析和设计方法以及信息管理等方面的知识和能力的高级管理人才。
能在电力系统、企事业单位、金融机构、科研院所和国家各级管理部门从事信息系统分析、设计、开发、实施、维护和评价等方面的工作。
To satisfy the society requirement, the aim of the major is to educate the students to be the advanced administrators who have the base of administration theory, knowledge of computer technology, the capability of computer and network application. The graduates will have the knowledge of the information management and have the capability of information system analysis and design. The graduates will be competent for the information system analysis, design, development, maintence applying and evaluation in power system, enterprises, government, finance organization and academy.三、专业培养基本要求Skills Profile本专业学生主要学习和掌握信息管理和信息系统方面的基本理论、基本知识、方法和技能。
制浆造纸工业CIPS应用研究毕业论文
1 绪论1.1流程工业CIPS技术1.1.1 流程工业CIPS的提出1973年，美国的Joseph Harrington博士在Computer Integrated Manufacturing一书中提出了一种组织企业生产的理论——CIM，即计算机集成制造。
其基本思想是借助计算机，对企业生产过程与生产管理进行优化，将企业中与制造有关的技术系统集成起来，进而提高企业的竞争力。
CIM是一种组织管理和运行企业生产技术的新哲理。
但是，这种理论当时并未引起人们的主意，直到1981年才被广泛接受，并被丰富、扩展作为制造业新一代生产方式来认识。
计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）是基于CIM 哲理而组成的系统，即它是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息流与物质流有机集成并优化运行的复杂大系统。
这一定义是针对离散型工业而言的。
1984年，欧共体提出了欧洲信息技术研究发展战略计划，其中一项为计算机集成化生产，到1986年，欧共体又及时的把CIMS概念扩展至流程工业，形成了CIPS，即流程工业计算机集成制造系统(CIMS in process industry) ，也可称计算机集成过程系统(Computer Integrated Process System)，并倡导在石油、化工、能源等连续型生产过程中实施CIPS计划。
1.1.2 流程工业综合自动化的发展流程工业综合自动化是指产品设计、生产制造和生产管理等的全面自动化。
综合自动化系统是通过将先进的制造技术与现代管理技术、信息技术、自动化技术、系统工程等有机结合，实现企业自动化方面的整体解决方案，即实现企业生产的各个环节。
从市场分析、经营决策、管理、产品设计、加工制造、销售到售后服务等过程的全局的集成优化，是集控制、优化、调度、管理、经营于一体的自动化系统。
化工过程开发与设计作业答案解析(DOC)
化工过程开发与设计作业名字：韦良优班级：应化12班学号：2014092021011.化工过程开发步骤有哪些？具体是什么？答：1.实验室研究1）基础研究：指在实验室进行的筛选技术路线和工艺方案，测定有关物性数据及反应热、动力学参数，筛选分析方法和研制催化剂等。
2）小试：在基础研究的基础上，在实验室建立小型实验装置进行工艺模拟试验，主要任务是优化工艺条件。
2.收集资料：包括过程放大和设计装置所需的数据和判据，以及围绕工艺过程评价或项目评估所需要的原料、产品、能源、市场、交通、环保、地理环境等多种信息。
3.概念设计（预设计）：它是根据实验室研究成果和收集的技术经济资料，对被开发过程的工业化方案提出的初步设想。
目的在于检验实验室研究成果是否符合技术开发的要求，对以后开发步骤的研究或设计工作提供指导。
主要内容：◆工艺路线和工艺方法的说明◆工艺流程简图◆简单的物料衡算和能量衡算◆原材料及其消耗指标◆主要设备型式◆预计的“三废”◆排放量及毒害性◆投资成本估算◆中试研究的建议4.技术经济评价：它是对开发项目进行技术可靠性和经济合理性的考察，以便对技术方案和开发工作进行决策。
技术经济评价贯穿于开发过程的始终。
1）初步评价（立题评价）：是在选题或确定开发项目时决定取舍所进行的评价。
2）中间评价：是在开发过程中，对开发研究的各个阶段结果作出评价，通常侧重于技术方案的科学性和可靠性，以及在经济上的合理性。
3）最终评价（工业化评价或项目评估）：是在技术开发工作后期进行的评价。
目的是为项目的投资建设作出决策。
评价的依据是开发研究报告、市场研究报告等技术经济资料。
若评价结论肯定，即可投资进行建设。
5.模型试验：一般是对工业生产中的某些重要过程作放大的工业模拟试验。
所用设备一般比实验室规模大并且具有工业设备的仿真性质。
主要研究内容：考察各种工程因素对过程的作用及其规律，观察放大效应和分析、寻找产生放大效应的原因。
6.中试（中间试验工厂）：它是在小试或模型试验之后进行的半工业化规模的模拟试验。
CIM基础理论学习
2.2.1 CIMS体系结构的作用
(1) 能够清楚的表达企业CIM项目整个生命周期内的发展过程，解答阐明 过程中一系列问题，提供方法比较不同的方案，选择最佳应用方案及 技术
(2) 降低企业开发工作的代价和风险 (3) 指导和帮助用户获得需要的技术和能力 (4) 用户利用体系结构的标准化、共性化的成果，构思企业特定结构，避
免从头构思实施和重复开发。
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CIMS和CIPS技术与应用
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2.2.2 CIMS体系结构的构成原则
(a) 抽象化
(b) 模块化 系统被分解为单个、独立的单元，它们与系统的其他部分中完成同
美国NBS(现为NIST,国家标准与技术研究所)的递阶控制模型(1980)
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CIMS和CIPS技术与应用
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国际标准化组织(ISO)的递阶控制模型(1980)
FA(设备自动化和网络化) 生产系统
企业 工厂
CIM(信息的集成和网络化)
工程 单元 控制设站备装置
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CIMS和CIPS技术与应用
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参差控制 - 对所有的活动都平等对待，以协商方式进行控制决策，信息在各方面间自 由交换
- 采用随机控制路径，克服了递阶控制中一个控制器只能做一件事的限制
单元
单元
单元
单元
单元
单元
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CIMS和CIPS技术与应用
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多级多层控制
适应 优化 调节
适应 优化 调节
2013版CIPS认证新体系简介
2013版CIPS认证新体系简介CIPS 2013版新认证体系的结构与内容为了适应全球采购与供应行业的发展和职业实践，CIPS每五年对其职业认证体系进行一次全面的更新。
2013年，CIPS开始采用全新的认证体系。
新体系从2014年开始在中国全面实施，不再使用之前的认证体系。
2013版的CIPS认证体系分为6个级别。
CIPS 1 级：采购与供应运作基础证书CIPS 2 级：采购与供应运作证书CIPS 3级：采购与供应运作高级证书CIPS 4 级：采购与供应文凭CIPS 5级：采购与供应高级文凭CIPS 6级：采购与供应专业文凭CIPS一级，采购与供应基础证书，包括四个模块：《采购的作用与范围》；《采购系统和流程》；《与供应商协作》；《采购合同的重要性》CIPS 2 级，采购与供应运作证书，包括五个模块，分别是：《采购与供应原理》，《采购与供应职能》，《采购与供应流程》，《采购与供应管理》，《采购与供应的利益相关者》CIPS 3级，采购与供应运作高级证书，包括五个模块，分别是：《采购与供应环境》；《采购与供应运作概论》；《采购与供应业务流程》；《物流运作基础》；《采购与供应关系》CIPS 4 级：采购与供应文凭，包括五个模块，分别是：《采购与供应的组织环境》；《采购与供应策略》；《供应源搜寻》；《采购与供应中的谈判与合同》；《采购与供应中的合同与关系管理》CIPS 5级：采购与供应高级文凭，要求通过3门核心课程和两门可选课程的考试。
三门核心课程是：《采购与供应中的管理》，《供应链风险管理》，《提高供应链竞争力》。
另外，可以从下列三门可选课程中任选两门课程：《采购与供应中的分类管理》，《供应链中的可持续性》，《供应链中的运作管理》CIPS 6级：采购与供应专业文凭，要求通过3门核心课程和两门可选课程的考试。
三门核心课程是：《采购与供应中的领导力》，《企业战略》，《战略供应链管理》。
另外，可以从下列三门可选课程中任选两门课程：《供应链环境》，《项目管理》，《采购与供应中的法务》。
计算机控制技术资料
重点习题和思考题第1章计算机控制习题概述1.计算机控制系统中实时性、离线方式、在线方式的含义？答：生产过程和计算机直接连接, 并受计算机控制的方式为在线方式；生产过程不和计算机连接, 且不受计算机控制、而是靠人进行联系并作相应操作的方式为离线方式。
实时: 信号的输入、计算、输出都要在一定的时间范围内完成。
2.计算机控制系统由哪几部分组成？答: 硬件组成: 主机、IO接口、通用外部设备、检测元件和执行机构、操作台。
软件组成: 系统软件和应用软件。
3.计算机控制技术的主要发展趋势是什么？答：（1）综合自动化, 包括CIMS和CIPS；（2）网络化；（3）智能化；（4）虚拟化；（5）绿色低碳化。
第2章工业控制计算机1.什么是总线、内部总线、外部总线答：总线是一种接口信号的标准和协议, 提供通用的电平信号来实现各种电路信号的传递。
内部总线指微机内部各功能模块间进行通信的总线。
外部总线指用于计算机与计算机之间或计算机与其他智能外设之间的通信线路2.哈佛结构和冯诺伊曼结构的区别答：冯诺伊曼结构, 程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储结构；哈佛结构程序指令存储和数据存储分开的存储结构。
3.工控机和普通PC的区别答：机箱加固、防尘；工业电源, 有时双电源；无源母板；一体化主板第3章 IO接口和过程通道1.什么是接口、接口技术和过程通道？答: 接口是计算机和外部设备交换信息的桥梁, 包括输入和输出接口；接口技术是研究计算机和外部设备之间如何交换信息的技术；过程通道指在计算机和生产过程之间设置的信息传送和交换的连接通道。
2.模拟输入通道中信号调理的作用, 为什么需要量程变换, 为什么需要I/U变换？答: 现场过来的信号经过放大、量程自动转换、电流/电压转换、滤波、线性化、隔离等措施转换成计算机能接收的逻辑信号。
多参数信号采集时, 各路信号电流信号经过长距离传输到计算机接口电路, 经过I/U变换成电压信号才能进行A/D转换进入计算机被处理。
华东理工大学硕士研究生培养方案
华东理工大学硕士研究生培养方案控制科学与工程一级学科（学科代码：0811 ）信息科学与工程学院2011年7月修订控制科学与工程学科是一级学科博士和硕士学位授权点，下设控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置、系统工程、模式识别与智能系统四个二级学科，其中，“控制理论与控制工程”为国家重点学科和上海市重点学科，是国家“ 211 ”工程重点建设学科。
近年来，本学科瞄准国际学术研究前沿，围绕复杂工业生产过程控制和优化中凝炼的亟需解决的关键科学和技术问题，依托华东理工大学的化工特色背景，在“工业过程建模、控制与优化”，“复杂系统控制理论”，“流程工业综合自动化理论与应用”，“智能信息处理与智能系统”等方面形成了优势研究方向，已培养了一批高质量、高层次专业技术人才和管理人才。
1. 遵纪守法，具有良好的道德品质和科研作风。
2. 有高度的责任感，良好的合作精神和较强的创新精神，能积极为社会主义现代化建设事业服务。
3. 掌握本学科基础理论和专业知识。
至少学习一门外国语，能熟练地阅读本专业外文资料，具有良好的写作能力和其他实际应用能力；具有独立开展科学、技术研发能力，具有较好的管理工作的能力。
4. 积极参加各种社会实践活动，树立自立、自强的精神。
5. 具有健康的身体与心理。
、学制和学习年限硕士生的学制为2.5年，学习年限不超过5年，课程学习学分有效期自研究生入学开始为5年。
三、研究方向1. 工业过程建模、控制与优化2. 复杂控制系统理论与应用3. 信息处理与智能系统4. 故障检测、诊断及工况监控5. 生产计划与生产调度6. 系统工程7. 检测技术与自动化装置8. 人工智能与模式识别四、课程设置和学习1. 本学科硕士生应完成不少于32学分的课程学习，一般在入学后的前4个学习单元内完成。
2. 根据资源共享和学科交叉的原则，硕士生可选修其他高校具有优势、符合本学科培养要求的课程。
经导师和学院核准后，学校承认校外学分。
硕士生可选修数学或其他同类学科的专业核心课与专业选修课作为本学科的专业选修课，学分认可。
CIPS实施工作的瓶颈问题与关键技术
第三页，共75页。
CIMS和CIPS技术与运用
综合(zōnghé)自动化面临的应战(续2)
d) 知识(zhī shi)及其表达的多样性和复杂性
信息形式的多样性客观上形成了系统信息层次结构的构成： 越是高层的信息其数据量越少，但它包括的信息知识量越大，其形式越表现为定性描画
的知识表示；层次越低的信息其包括信息量越复杂、直观，数据量越大，其形式越表现为基 于定量描画的数值方式。 信息层次结构要求对象模型出现相应的分层结构 ：
(4) 混杂协作(hybrid cooperation) 整个系统在某些级上采用水平协作的类型，而在系统全体上又是树型协作或循 环协作类型，或全体上采用水平协作类型而局部上采用树型或循环协作类型。
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第七页，共75页。
CIMS和CIPS技术与运用
系统(xìtǒng)的两种协作方式
CIPS系统内主要存在义务共享(Task sharing )、结果(jiē guǒ)共享(Result sharing )两种协作方式：
数据协调(Data Reconciliation )技术 依据由物料平衡和能量平衡
等方程(fāngchéng)树立起来的准确数学模型，以估量值和测量值的方差
最小为目的，结构估量模型，为测量数据提供一个最优估量，以及时准确
地检测误差的存在，近而剔除或补偿其影响。
(2) 清楚误差的处置
a) 基于实际剖析能够招致清楚误差的要素并停止相应处置 b) 基于硬件冗余，借助不同的测量手腕对同一进程变量停止测量， 经过结果比拟来识别清楚误差。
(1)基于(jīyú)模型的控制技 术
实例(shílì)：预测控制技术
预测控制技术的发生并不是实际开展的需求，而首先是工业实际向控制提出 的应战。
【重点】英国皇家国际注册采购资格证书CIPS四级课程介绍(新体系)
英国皇家采购与供应学会The Chartered Institute of Purchasing & SupplyCIPS四级课程介绍汇聚圈内采购精英、精选权威采购专家，分享最佳采购实践拓宽采购职业发展*提升企业采购实践*积累圈内业界人脉*获取权威国际认欢迎你！通过认识英国皇家采购与供应学会认证而向专业化迈出了重要的第一步。
我们会尽我们的所能帮你通过CIPS认证，实现您事业的成功。
供应链变得越来越复杂，这意味着供应链在专业性方面所面临的挑战。
采购与供应日益成为影响经济的战略因素，采购与供应行业对更高水平的专业人士的需求也越来越大。
我们坚信CIPS一定可以帮助专业人士和组织面对新的挑战、发掘他们的潜能。
CIPS中国认证广州授权中心祝愿你获得每一步成功！英国皇家采购与供应认证简介CIPS是英国皇家采购与供应学会（Chartered Institute of Purchasing and Supply）的英文缩写。
CIPS 建立于1932年，现有世界各地的会员近四万人，是欧洲最大的采购与供应专业组织，也是国际上海外学员最多、学员规模发展最快的专业组织。
CIPS 是采购和供应管理领域中提供专业职业服务，并代表领先专业水准的国际机构。
CIPS 是采购和供应管理领域的中心，致力于从业人员专业水平的持续发展，提倡专业人员对其公司、国家乃至国际财富的贡献。
CIPS 1992年开始获皇家特许资格，在皇家特许下运作，遵循：1、为公众利益做贡献2、代表采购整体行业3、促进和发展经过持续改进的采购和供应管理方法，并将这些方法在所有企业中推广实施。
4、在采购和供应管理领域中提倡、保持高技术标准、能力标准和专业竞争力。
5、传授、培养和发展专业人员的个人技巧，确保专业个体人员具备相应级别的专业水准。
CIPS认证的国际地位⏹ 是全球采购与供应管理领域领先的专业服务机构;⏹ 在世界众多国家和地区设立了分支与合作机构;⏹ 与世行、联合国、欧共体、英国政府以及其它世界性专业组织都有深入合作;⏹ 引领全球采购变革,其证书在全球范围代表采购和供应管理的最高职业标准。
化工系统工程复习课1-3章
f1 f2 f3 f4 f5 f6
x1 1 0 1 0 1 1 4
x2 1 0 0 1 0 0 2
x3 x4 x5 x6 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 2 1 3 3
3
对本例得到的各方程的输出变量为: f1 ----→ x1 f2 ----→ x3 f3 ----→ x5 f4 ----→ x2 f5 ----→ x4 f6 ----→ x6
• 4 什么是化工过程的系统模拟？能解决哪些问题？如 何建立一个模拟系统？
• 过程系统数学模拟：是指建立过程系统的数学模型或描述模 型并在计算机上加以体现和试验。 – 稳态模型：过程对象主要研究的参数不随时间的变化而变 化，如物料及能量平衡模型，涉及代数方程组，应用广泛。 • 解决的问题：物料衡算；热量衡算；设备尺寸和费用计算； 技术经济评价。 – 动态模型：考虑过程对象主要研究的参数随时间的变化而 变化，反映过程在外部干扰作用下，引起的不稳定过程或 者开、停车过程；或某些间歇操作过程，时间是一个主要 自变量，数学上是常微分方程组问题。
• 1 化工过程系统工程的基本任务和内容是什么？
基本内容：从化工系统的整体目标出发，根据系统内部 各个组成部分的特性及其相互关系，确定化工系统在 规划、设计、控制和管理等方面的最优策略。 • 把系统工程的思想、方法用于解决化工过程系统的设 计、开发、操作、控制等问题。在一定的限制条件下， 根据输入及输出要求，寻求整体性能最优的过程系统。
[3] L2,5,6,7,6-----L1,5,(6,7) L3
顺 1
序
所代表的节点 8
2 3 4
同时求解1,2,3,4 5 同时求解6,7
CIMS中的制造自动化技术
体系结构能从系统的角度全面地研究一个企业如何从过去的经营方式
转化为未来的方式，清楚地表达CIP从概念构思到系统实际完成的发展过 程，是设计与实现CIPS的基础.CIPS是个复杂的大系统，因此，本文从功
能和控制两个角度讨论CIPS面向功能和控制的体系结构.
2.1
面向系统功能构成的结构
连续工业生产长年不间断，其停产常常会带来巨大的经济损失.安全生产，节 能降耗是连续工业的优化目标，如何在稳态运行条件下改善质量，降低成本是赢 得市场，获得高利润的关键.因此，经济运行分系统是流程工业中的核心. CIPS与CIMS中的经营管理分系统功能相同，只是管理的复杂程度有所差异， 流程工业由于产品结构、工艺、工序及设备复杂，种类繁多，因而管理工作也较 复杂. 综上所述，得到CIPS面向系统功能的结构，它由经营管理分系统、过程自动 化分系统、安全经济运行分系统、计算机网络和数据库支撑分系统4个分系统构成， 如图所示.
第一节
一、CIM-OSA
CIMS体系结构
CIM-OSA就是欧洲ESPRIT计划中一个由来自多个国家的22个公司、研 究所和大学组成的集团AMICE所开发的，它由一个三个座标的立方体表示， 如图1所示。第一个座标叫做“逐步具体化”（stepwise instantiation, 后改 称stepwise particularization），它描述了从形成基本建造块到建立用于各种 类型工业的部分通用模型，再到最后建立特定企业的专用模型的建模过程。 第二个座标叫作“逐步推导”，（stepwise derivation），提供了CIM开发 的生命周期中不同阶段的模型描述。第三个座标叫作“逐步生成” （stepwise generation），它或许是最重要的一个座标，这里用四个视图， 即功能、信息、资源、和组织，来建立了总系统各个方面的模型。这四个 视图必须互相联系在一起，来给出整个系统的描述。因为它们是同一系统 的不同侧面，就必然存在着一定程度的重叠，而不会是完全独立正交的， 正象从不同角度对一个人照相，一定会有些部分是重复的。另外，CIMOSA还有一个突出的优点，就是开发了一套集成基础结构（integrating infrastructure），使得不同的单元技术、异构的应用软件、人机接口等等之 间的互连和通讯，变得很方便。在具体建模方法方面，CIM-OSA提供了很 详细的功能模型和信息模型的建模方法，但在资源和组织方面，始终只看 到过简单的叙述。
计算机控制技术课后习题与答案
！第一章习题答案1、什么是计算机控制系统它的工作原理是怎样的计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程控制的系统．原理图计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
](3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2、计算机控制系统由哪几部分组成请画出计算机控制系统的组成框图。
计算机控制系统由工业控制机和生产过程两个大部分组成．工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分．生产过程包括被控对象、测鼍变送、执行机构、电气开关装置．计算机控制系统的组成框图3、计算机控制系统的典型型式有哪些各有什么优缺点答：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化系统【(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。
计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。
(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。
电力行业应用CIMS概述
CIMS在电力企业中的应用概述摘要：CIMS 作为一种先进理念在我国许多流程工业的应用中产生了良好的效果。
将CIMS 的理念、方法、技术与体制改革之后的发电企业相结合,无疑会为发电企业迅速适应市场的变化提供强有力的保证。
本文综述了CIMS 的体系结构、模型和方法，并结合电力企业的特点探讨电力企业实行CINS 的必要性及可行性,并提出电力企业CIMS 的模式。
关键词：电力企业计算机集成制造系统流程工业1 引言计算机集成制造系统(简称CIMS) ,它借助于计算机的硬件、软件、综合动用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术,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、物流有机地集成并优化运行,以实现产品上市快、质量好、成本低、服务优,以此提高企业的市场竞争能力。
电力工业是技术密集和装备密集型产业,它区别于其它行业的最显著的特点是:在同一电力系统范围内,所有的发供电企业及其用户，都毫无例外地以电网形式相互联系成一个有机的整体,这个有机整体中所有企业的利害关系具有密切的相关性,这就在客观物质技术条件下,使得同一电网内的电力企业必然要形成联合企业或企业集团。
同一电网无论多么庞大,其中任何一个环节在生产管理上的优化,都只能在全网的生产管理的优化中求得解决,因而,从全局来说,对电力企业生产管理,实质上就是对整个电网的管理。
采用CIMS 可以对网实行超前管理和适时调控。
目前发达国家的大企业已全面实行了CIMS,包括国际电力行业,因此CIMS 是我国系统自动化生产管理的最好模式。
2 CIMS概念及特征【1，2，4】1973年美国约瑟夫·哈林顿博士在《Computer Integrated Manufacturing》一书中首次提出CIM（Computer Integrated Manufacturing）概念。
我国863/CIMS主题专家组于1986年提出CIMS计划，并根据中国国情提出CIM/CIMS新概念：CIM是一种组织、管理与运行企业生产的理念，它借助于计算机硬件和软件，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全过程中的有关人员M 组织、技术、经营管理三要素及其信息流、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。
几种生产模式的区别电子教案
表3 大量生产、成批生产、单件小批生产特点比较
项目
生产类型
大量生产
成批生产
单件小批生产
产品种类
在一定时间内，固定生产 某一种或少数几种产品
产品品种有数十种以上
产品不固定
工作的专业 化程度
设备及其布置
工艺装备
每个工作地固定完成 1—2种零件或工序， 专业化程度高 采用专用设备．设备 按产品工艺过程布置
2)．物料储运系统
实现对物料的存取、运输和装卸。储运的物料有 工件毛坯、半成品、成品、工夹具、刀具等。
立体仓库 缓冲站
辊道传送带 空中单轨悬挂
式自动车
自动导引运料小车
堆垛机 托盘交换台 机器人、机械手
物料存取
物料运输
物料装卸
物料储运系统是企业生产物流系统的重要环节
采购 原材料、 配套件调入
原材料、 配套件储存
来、具有柔性制造系统部分特点的一种单元。通常 由1至3台具有零件缓冲区、刀具换刀及托板自动更 换装置的数控机床或加工中心与工件储存、运输装 置组成，具有适应加工多品种产品的灵活性和柔性， 可以作为FMS中的基本单元，也可将其视为一个规模 最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展的一 种产物。FMC的自动化程度虽略低于FMS，但其投资 比FMS少得多而经济效益接近，更适用于财力有限的 中小型企业。目前国内外众多厂家都将FMC列为发展 的重点。
加工、 制造
销售 发送
成品 储存
包装
装配
检验
企业物流的物流过程
3)．计算机管理与控制系统
DNC计算机 群控系统
上级生产系统
FMS计算机 主控系统
系统管理员
加工系统
工具系统
CIMS概念简介,什么是CIMS-.doc
CIMS概念简介,什么是CIMS?CIMS：是一种按照CIM理念组成的组织、管理、运行、制造类企业的系统。
这里的制造是"大制造"的含义，它包括企业产品的全生命周期（从产品市场需求分析到产品最终报废），其中，制造类企业包含传统制造业及新兴制造业。
863/CIMS主题提出的CIM理念是："将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品（P）全生命周期的各阶段。
通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人/组织、经营管理和技术三要素的集成优化，以改进企业产品（P）开发的T （时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）、E（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力"。
CIMS是基于CIM理念构成的一种数字化、虚拟化、网络化、智能化、绿色化、集成优化的先进制造系统。
它通常由工程分析/设计子系统、加工生产子系统、经营管理与决策子系统、支撑平台子系统组成。
CIMS技术群包括总体技术、设计自动化技术、加工自动化技术、经营管理与决策系统技术、支撑平台技术与流程工业CIMS中生产过程控制技术。
其中，经营管理与决策系统有关的技术包括MIS，OA，MRP，MRP Ⅱ，CAD，BPR，ERP，DEM（动态企业建模）、CRM（客户关系管理）、SCM（供应链管理）、电子商务等。
企业特点与CIMS分类从实现企业功能集成的难点与关键技术的角度,以很粗的线条勾划出三类企业的特点,并提出三种类型的CIMS。
Ⅰ、离散型企业与CAD/CAM型CIMS所谓离散型生产企业主要是指一大类机械加工企业。
它们的基本生产特征是机器(机床)对工件外形的加工,再将不同的工件组装成具有某种功能的产品。
由于机器和工件都是分立的,故称之为离散型生产方式。
如汽车制造、飞机制造、电子企业和服装企业等。
为了提高企业产品在市场上的竞争能力,人们早就注意到实现企业生产经营中各个环节的自动化与计算机化。
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真实运动状态，需要采用多种多样的描述方式的描述模型来反映生产过程的真 实系统的行为和状态，支持不同层次、不同要求的控制目标
动态系统还具有多时间标度，有时还会发生动态突变； 环境的复杂性
(1) 水平协作(horizontal cooperation) 由于能力、知识处理、速度、资源利用等因素的限制，单独的
个体（人/机构，子系统）都不具有解决全局问题的能力，将全局问 题分解成子问题后交给适当的个体采用协同工作的方式分别去完成， 获得求解综合问题的能力。
为提高对综合问题求解的结果的可信度，可以基于系统不同 个体的独立解决问题的能力，采用不同的信息与知识或不同的信息 处理机制获得问题的结果，通过个体之间的相互作用，最终获得高 可靠性的结果。
(1) 通过并行性提高任务的完成率 (2) 通过共享资源（信息、专门知识、物理装置等）扩大完成任务的
能力范围 (3) 通过备份任务，采用不同的方法去完成指定任务，以提高完成任
务的可能性及可靠性 (4) 通过避免任务间有害的相互作用,减少任务间的冲突
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系统协同的四种协作类型
在线校正模型
理
模
型
修正的模型参数
化验数据
长期校正模块
历史数据
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软测量模型
(1) 机理方法 基于物料平衡、能量平衡、动量平衡、相平衡、传热传质等基本动
力学方程
(2) 经验方法 系统辩识 用测量数据直接求取模型的方法 参数估计 根据既定的模型结构由测量数据确定参数的方法
a) 基于状态估计的方法
模型的功能 ii) 滚动优化
状态方程 传递函数 阶跃响应 渐近稳定的线性对象，非参 脉冲响应 数模型 非线性模型
……….
通过优化控制算法，追求某一性能指标的最优来确定未来的控 制作用。
性能指标构造通常基于对象输出在未来采样点上跟踪某一期望 轨迹的方差为最小；控制能量最小而同时保持输出在某一给定的范 围等
i) 现代控制理论的基点是对象精确的数学模型
ii) 工业对象的结构、参数和环境都具有很大的不确定性(鲁棒性/最优性)
iii) 工业控制中必须考虑到控制手段的经济性，对工业控制计算机的 要求不能太高(简易性/实时性)
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A) 预测控制的基本构成
i) 预测模型 根据对象的历史信息和未来的输入预测其未来的输出(动态行为)。
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系统协同的关键技术问题
- 冲突的消解 资源冲突、目标冲突、结果冲突
- 群件技术 - CSCW(Computer Supported cooperative Work)理论与应用 - 分布式智能控制理论和方法、MAS
多智能体Multi Agent System、 移动智能体mobile Agent System - 人-人、人-机系统
第六章 CIPS实施工作的瓶颈问题与关键技术
6.1 人的问题
企业实施CIPS不仅是通过解决单纯的技术问题的途径，而是通过人、 技术与经营三方面综合集成的途径来取得成功的
(1) 人在CIPS实施过程中起到了决定性作用
哲理、全局过程的生产经营模式 、组织机构 自动化技术应用水平及人们对它的认识程度
(2) 人在生产过程中起到了核心作用 人的创造性工作
转换 包括直接转换和寻找新变量代替原变量，通过转换可有效地降低 原对象的非线性特性(如对数转换)。
权函数 实现对变量动态特性的补偿，使稳态模型实现对过程动态估计 成为可能。
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2. 过程数据的软测量技术
软测量技术的理论根源是20世纪70年代Brosillow提出的推断控制。 把自动控制技术与生产工艺过程知识有机结合起来，应用计算机技术对 生产过程中一些难于测量或不能测量的重要变量(主导变量)，选择另外一 些容易测量的变量(辅助变量或二次变量)，通过构成某种数学关系来推断 和估计，以软件来代替硬件(传感器)功能。
任务共享
各系统相互协作，分担各子任务的处理负荷，而且当一个单元的 任务太重而无法完成时，它将把任务分解，让其它单元承担并完成。
结果共享
系统内的各单元相互传递并共同利用根据不同观点方法所得出的 有关总体问题得部分结果，通过相互交换部分暂时得结果相互协同工 作。
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系统常常处于不确定的环境中，扰动频繁，且常常是不可测量的； 任务的复杂性
完成监督、预测、控制、安全保护、经济、最优等目标；
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综合自动化面临的挑战(续1)
b) 关联性 控制对象一般是多变量的系统，生产的规模庞大，生产装置的操作存在着强
关联
c) 信息复杂性
(4) 混杂协作(hybrid cooperation) 整个系统在某些级上采用水平协作的类型，而在系统整体上又是树
型协作或循环协作类型，或整体上采用水平协作类型而局部上采用树型 或循环协作类型。
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系统的两种协作形式
CIPS系统内主要存在任务共享(Task sharing )、结果共享(Result sharing )两种协作形式：
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综合自动化面临的挑战(续2)
d) 知识及其表达的多样性和复杂性
信息模式的多样性客观上造成了系统信息层次结构的形成： 越是高层的信息其数据量越少，但它包含的信息知识量越大，其模式越表
现为定性描述的知识表示；层次越低的信息其包含信息量越简单、直观，数据 量越大，其模式越表现为基于定量描述的数值形式。
有限时段的滚动优化，优化不是一次离线进行，而是反复在线 进行
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预测控制的基本构成(续)
iii) 反馈校正
闭环控制算法(不仅基于模型，同时利用实际输出的反馈值)。 基于优化性能指标确定了一系列未来的控制作用后，为了防止 模型失配或环境的干扰引起的控制效果与理想状态的偏离，通常的 作法不是把求得的控制作用序列逐一全部实施，而只是实现本时刻 的控制作用，到下一采样时刻，首先检测对象的实际输出，并利用 它对基于模型的相应预测值进行修正，在进行新的优化。
不同信息控制与决策层次之间的信息表达、传递、通讯和融合处理机 制，混杂信息的变换、信息与数据的压缩、信息特征的提取与恢复、信息 与数据的挖掘。
复杂工业对象模型化 (1) 模型化方法 白箱方法、灰箱方法、黑箱方法
(2) 模型化的精度和模型的适应性
(3) 分层系统信息模式的非同态性导致系统模型形式的复杂化
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6.2.2 系统协同的问题
由一系列完成特定任务和目标子系统集成而成的复杂系统，具有分布 性（时间上的分布、空间上的分布或功能上的分布）的特点。
限于知识、能力、处理速度、信息、资源等因素以及待求解问题的规 模、复杂性造成的实现困难，在CIPS系统增强系统性能(快速性、可靠性、 智能程度、完成质量)、有效地利用资源(信息、知识、物理装置等) ，个体 间的协作是必然的。
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系统协同的问题(续)
(2) 树型协作(tree cooperation) 系统中高层的功能系统或人/群体依据下层获得的结果做出进一步
处理工作。
(3) 循环协作(recursive cooperation) 为了求得问题的结果，系统的个体之间相互依赖，往复协作。
信息层次结构要求对象模型呈现相应的分层结构 ： 较低层的信息模型趋向与采用传统的基于数值计算的微分或差分方程等模
式表达，过程较高层次的模型则趋向于采用定性的符号描述模型表达过程的行 为特性，不同层次的知识表达方法相应于多样性和层次性的信息处理的需要。
e) 管理、控制任务的通常是多目标、多约束的命题
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等方程建立起来的精确数学模型，以估计值和测量值的方差最小为目标， 构造估计模型，为测量数Байду номын сангаас提供一个最优估计，以及时准确地检测误差 的存在，近而剔除或补偿其影响。
(2) 显著误差的处理
a) 基于理论分析可能导致显著误差的因素并进行相应处理
b) 基于硬件冗余，借助不同的测量手段对同一过程变量进行测量，
通过结果比较来识别显著误差。
c) 基于测量数据的统计特性进行检验(统计假设检验、残差分析、
广义似然法、贝叶斯、主元分析法)
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数据变换
数据变换影响过程模型的精度和非线性映射能力以及数值优化算法的 运行结果。包括标度(Scaling)、转换和权函数三各方面
标度 对工业过程中出现的工程单位不同或数值数量级相差较大的测量 数据，利用合适的因子进行标度，避免因为计算机字长而丢失有用信息或 引起算法的不稳定。
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基于模型的控制和基于知识的控制
(1)基于模型的控制技术
实例：预测控制技术 预测控制技术的产生并不是理论发展的需要，而首先是工业实践向控制 提出的挑战。 现代控制理论(基于状态空间的分析设计方法、最优性能指标的设计理 论)取得空前成果但仍面临巨大挑战：
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6.2.3 控制、决策与管理集成问题
CIPS系统本质上是一类混杂（Hybrid）系统: 离散事件系统和连续时 间系统的混合，分布参数和集中参数的混合，符号系统与数值系统的混合， 模糊系统和精确系统的混合，定量系统与定性系统混合。