4第四章 计算机集成制造系统(CIMS)
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欢，莫使金樽空对月。04:17:5404:17: 5404:1710/16/2020 4:17:54 AM
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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
•
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。
CIMS产生的背景主要基于以下几点：
• 现状：市场竞争，生产经营难度大 • 原因：不适应市场经济的要求
经营机制不活 债务和社会负担过重 技术创新能力不强 生产粗放，非集约、精细 管理落后，传统管理 （报表、电话、经验）
• 其次，在企业经营模式、体制和组织的改
造过程中，对于人的因素要给予充分的重 视，并妥善处理，因为其中涉及到了人的 知识水平、技能和观念。
• 最后，CIMS的实施是一个复杂的系统工程，
整个的实施过程必须有正确的方法论指导 和规范化的实施步骤，以减少盲目性和不 必要的疏漏。
4.5 CIMS的效益
一个制造型企业采用CIMS，概括地讲是 提高了企业整体效率。具体而言，体现在 以下方面：
•
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1620.10.1604: 1704:17:5404: 17:54Oct-20
•
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月16日 星期五4时17分 54秒Fr iday, October 16, 2020
•
相信相信得力量。20.10.162020年10月 16日星 期五4时17分54秒20.10.16
• 数据库子系统，支持CIMS各子系统的数据
共享和信息集成，覆盖了企业全部数据信 息，在逻辑上是统一的，在物理上是分布 式的数据管理系统。
4.3 CIMS的功能模块
CIMS的功能模块图
• CAD 在CIMS中，进行工程设计时需要调
用各种不同的数据库中的数据，譬知工厂 管理中的某些数据；加工后，坐标测量机 对零件检测的数据。而且各种CADI作变中 图形或数据应该构成一个联合设计环境。 CAD进一步发展还可能包括产品设计的专家 系统及仿真技术。
• 质量保证子系统，包括质量决策、质量检
测、产品数据的采集、质量评价、生产加 工过程中的质量控制与跟踪功能。系统保 证从产品设计、产品制造、产品检测到售 后服务全过程的质量。
（2）两个辅助子系统
• 计算机网络子系统，即企业内部的局域网，
支持CIMS各子系统的开放型网络通信系统。 采用标准协议可以实现异机互联、异构局 域网和多种网络的互联。系统满足不同子 系统对网络服务提出的不同需求，支持资 源共享、分布处理、分布数据库和适时控 制。
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.1620.10.1604: 17:5404:17:54October 16, 2020
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月16日上午4时17分 20.10.1620.10.16
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月16日星期 五上午4时17分 54秒04:17:5420.10.16
第四章 计算机集成制造系统 （CIMS）
4.1 CIMS产生原因
• 计算机集成制造系统 • CIMS--Computer Integrated Manufacturing
System
• CIPS--Computer Integrated Process System • 是计算机应用技术在工业生产领域的主要
1993年，建成第一套CIMS 实验工程 （CIMS-ERC）；
目前，投资很大，是发展趋势。
4.5 CIMS的实施
CIMS系统是企业经营过程、人的作用 发挥和新技术的应用三方面集成的产物。 因此，CIMS的实施要点也要从这几方面来 考虑：
• 首先要改造原有的经营模式、体制和组织，
以适应市场竞争的需要。因为CIMS是多技 术支持条件下的一种新的经营模式。
• 产品设计与制造工程自动化子系统，通过
计算机来辅助产品设计、制造准备以及产 品测试，即CAD/CAPP/CAM阶段。
• 制造自动化或柔性制造子系统，是CIMS信
息流和物料流的结合点，是CIMS最终产生 经济效益的聚集地，由数控机床、加工中 心、清洗机、测量机、运输小车、立体仓 库、多级分布式控制计算机等设备及相应 的支持软件组成。根据产品工程技术信息、 车间层加工指令，完成对零件毛坯的作业 调度及制造。
的年、月或周生产计划制定，物料需求计 划（MRP）制定、生产能力（资源）的平衡 以及财务、仓库等各种管理功能相结合。 此外，还包括经营方面的市场预测，制定 长期发展战略计划等功能。
4.4 国内外CIMS的发展现状
• 国外
1984年，欧共体提出“ 信息技术研究 发展战略计划( ESPRIT ）”，对CIM提出 形成一种环境，采用开放式系统互联标准， 实现系统集成；
• 在经营管理方面，使企业的经营决策和生
产管理趋于科学化。使企业在市场竞争中， 能够快速、准确地报价，赢得时间；在实 际生产中，解决 “瓶颈”问题，减少在制 品；同时，降低库存资金的占用。
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1620.10.16F riday, October 16, 2020
CIMS一般可以划分为如下四个功能子 系统和两个支撑子系统：工程设计自动化 子系统、管理信息子系统、制造自动化子 系统、质量保证子系统以及计算机网络子 系统和数据库子系统。
CIMS的组成框图
（1）四个功能子系统
• 管理信息子系统，以MRPII为核心，包括预
测、经营决策、各级生产计划、生产技术 准备、销售、供应、财务、成本、设备、 人力资源的管理信息功能。
• 在工程设计自动化方面，可提高产品的研
制和生产能力，便于开发高技术含量和结 构复杂的产品，保证产品设计质量，缩短 产品设计与工艺设计的周期，从而加速产 品的更新换代速度，满足顾客需求，以便 占领市场。
• 在制造自动化或柔性制造方面，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， 加强了产品供货能力。
• 问题：如何提高企业竞争能力，使企业获
得最大经济效益
• 出路：战略性改造
建立现代化企业制度
技术进步
科学管理（充分利用信息，科学决策， 网络）
• 解决：方法之一 —— CIMS，流程工业发展
的必由之路
4.2 CIMS的基本概念
1974年，美国Joseph Harrington博士首次 提出CIMS。80年代中期以来，以 CIMS为 标志的综合生产自动化日渐成为制造工业 的热点。美国制造工程师学会的计算机和 自动化系统首先使用了计算机集成制造系 统（CIMS）这个术语。
2. CIMS涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化 或计算机及其网络（即“自动比孤岛”）的简单 相加，而是有机的集成。
3. CIM是企业进行组织、管理生产过程的一种哲理、 思想和方法，而CIMS则是这种思想的具体体现， 理解CIM的关键是基于信息的集成。
• CIMS的构成
从功能角度看，CIMS包含了一个制造 工厂的设计、制造及经营管理三方面的功 能。要使这三者集成起来，还需要有一个 支撑环境，即分布式数据库和计算机网络， 以及指导集成运行的系统技术。
企业整个经营生产过程实质上是一个数据 （信息）的加工处理和传递的过程。企业 形成的最终产品可以看作是信息的物质的 表现。
物质流：原料——产品
信息流：物性、数量——不同产品、数 量、质量
资金流：价值——增值（过程）
• CIMS的特征
1. 在功能上，CIMS包含了一个工厂的全部生产经 营活动，即从市场预测、产品设计、加工制造、 质量管理到售后服务的全部活动。
• 目标：整体最大效益（出发点） • 特性：全局性、集成性、复杂性 • 特点：信息化、网络化、集成化、智能化
• CIMS的两个基本观念
（1）整体观念
企业生产经营的各个环节，包括市场分析、 产品设计、加工、经营管理及售后服务等 全部生产经营活动，是不可分的整体，要 紧密连接，统一考虑
（2）信息观念
•
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午4时 17分20.10.1604:17O ctober 16, 2020
•
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月16日星期 五4时17分54秒 04:17: 5416 October 2020
•
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午4时17分54秒 上午4时17分04:17:5420.10.16
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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。
CIMS产生的背景主要基于以下几点：
• 现状：市场竞争，生产经营难度大 • 原因：不适应市场经济的要求
经营机制不活 债务和社会负担过重 技术创新能力不强 生产粗放，非集约、精细 管理落后，传统管理 （报表、电话、经验）
• 其次，在企业经营模式、体制和组织的改
造过程中，对于人的因素要给予充分的重 视，并妥善处理，因为其中涉及到了人的 知识水平、技能和观念。
• 最后，CIMS的实施是一个复杂的系统工程，
整个的实施过程必须有正确的方法论指导 和规范化的实施步骤，以减少盲目性和不 必要的疏漏。
4.5 CIMS的效益
一个制造型企业采用CIMS，概括地讲是 提高了企业整体效率。具体而言，体现在 以下方面：
•
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1620.10.1604: 1704:17:5404: 17:54Oct-20
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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月16日 星期五4时17分 54秒Fr iday, October 16, 2020
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相信相信得力量。20.10.162020年10月 16日星 期五4时17分54秒20.10.16
• 数据库子系统，支持CIMS各子系统的数据
共享和信息集成，覆盖了企业全部数据信 息，在逻辑上是统一的，在物理上是分布 式的数据管理系统。
4.3 CIMS的功能模块
CIMS的功能模块图
• CAD 在CIMS中，进行工程设计时需要调
用各种不同的数据库中的数据，譬知工厂 管理中的某些数据；加工后，坐标测量机 对零件检测的数据。而且各种CADI作变中 图形或数据应该构成一个联合设计环境。 CAD进一步发展还可能包括产品设计的专家 系统及仿真技术。
• 质量保证子系统，包括质量决策、质量检
测、产品数据的采集、质量评价、生产加 工过程中的质量控制与跟踪功能。系统保 证从产品设计、产品制造、产品检测到售 后服务全过程的质量。
（2）两个辅助子系统
• 计算机网络子系统，即企业内部的局域网，
支持CIMS各子系统的开放型网络通信系统。 采用标准协议可以实现异机互联、异构局 域网和多种网络的互联。系统满足不同子 系统对网络服务提出的不同需求，支持资 源共享、分布处理、分布数据库和适时控 制。
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.1620.10.1604: 17:5404:17:54October 16, 2020
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踏实肯干，努力奋斗。2020年10月16日上午4时17分 20.10.1620.10.16
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月16日星期 五上午4时17分 54秒04:17:5420.10.16
第四章 计算机集成制造系统 （CIMS）
4.1 CIMS产生原因
• 计算机集成制造系统 • CIMS--Computer Integrated Manufacturing
System
• CIPS--Computer Integrated Process System • 是计算机应用技术在工业生产领域的主要
1993年，建成第一套CIMS 实验工程 （CIMS-ERC）；
目前，投资很大，是发展趋势。
4.5 CIMS的实施
CIMS系统是企业经营过程、人的作用 发挥和新技术的应用三方面集成的产物。 因此，CIMS的实施要点也要从这几方面来 考虑：
• 首先要改造原有的经营模式、体制和组织，
以适应市场竞争的需要。因为CIMS是多技 术支持条件下的一种新的经营模式。
• 产品设计与制造工程自动化子系统，通过
计算机来辅助产品设计、制造准备以及产 品测试，即CAD/CAPP/CAM阶段。
• 制造自动化或柔性制造子系统，是CIMS信
息流和物料流的结合点，是CIMS最终产生 经济效益的聚集地，由数控机床、加工中 心、清洗机、测量机、运输小车、立体仓 库、多级分布式控制计算机等设备及相应 的支持软件组成。根据产品工程技术信息、 车间层加工指令，完成对零件毛坯的作业 调度及制造。
的年、月或周生产计划制定，物料需求计 划（MRP）制定、生产能力（资源）的平衡 以及财务、仓库等各种管理功能相结合。 此外，还包括经营方面的市场预测，制定 长期发展战略计划等功能。
4.4 国内外CIMS的发展现状
• 国外
1984年，欧共体提出“ 信息技术研究 发展战略计划( ESPRIT ）”，对CIM提出 形成一种环境，采用开放式系统互联标准， 实现系统集成；
• 在经营管理方面，使企业的经营决策和生
产管理趋于科学化。使企业在市场竞争中， 能够快速、准确地报价，赢得时间；在实 际生产中，解决 “瓶颈”问题，减少在制 品；同时，降低库存资金的占用。
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1620.10.16F riday, October 16, 2020
CIMS一般可以划分为如下四个功能子 系统和两个支撑子系统：工程设计自动化 子系统、管理信息子系统、制造自动化子 系统、质量保证子系统以及计算机网络子 系统和数据库子系统。
CIMS的组成框图
（1）四个功能子系统
• 管理信息子系统，以MRPII为核心，包括预
测、经营决策、各级生产计划、生产技术 准备、销售、供应、财务、成本、设备、 人力资源的管理信息功能。
• 在工程设计自动化方面，可提高产品的研
制和生产能力，便于开发高技术含量和结 构复杂的产品，保证产品设计质量，缩短 产品设计与工艺设计的周期，从而加速产 品的更新换代速度，满足顾客需求，以便 占领市场。
• 在制造自动化或柔性制造方面，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， 加强了产品供货能力。
• 问题：如何提高企业竞争能力，使企业获
得最大经济效益
• 出路：战略性改造
建立现代化企业制度
技术进步
科学管理（充分利用信息，科学决策， 网络）
• 解决：方法之一 —— CIMS，流程工业发展
的必由之路
4.2 CIMS的基本概念
1974年，美国Joseph Harrington博士首次 提出CIMS。80年代中期以来，以 CIMS为 标志的综合生产自动化日渐成为制造工业 的热点。美国制造工程师学会的计算机和 自动化系统首先使用了计算机集成制造系 统（CIMS）这个术语。
2. CIMS涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化 或计算机及其网络（即“自动比孤岛”）的简单 相加，而是有机的集成。
3. CIM是企业进行组织、管理生产过程的一种哲理、 思想和方法，而CIMS则是这种思想的具体体现， 理解CIM的关键是基于信息的集成。
• CIMS的构成
从功能角度看，CIMS包含了一个制造 工厂的设计、制造及经营管理三方面的功 能。要使这三者集成起来，还需要有一个 支撑环境，即分布式数据库和计算机网络， 以及指导集成运行的系统技术。
企业整个经营生产过程实质上是一个数据 （信息）的加工处理和传递的过程。企业 形成的最终产品可以看作是信息的物质的 表现。
物质流：原料——产品
信息流：物性、数量——不同产品、数 量、质量
资金流：价值——增值（过程）
• CIMS的特征
1. 在功能上，CIMS包含了一个工厂的全部生产经 营活动，即从市场预测、产品设计、加工制造、 质量管理到售后服务的全部活动。
• 目标：整体最大效益（出发点） • 特性：全局性、集成性、复杂性 • 特点：信息化、网络化、集成化、智能化
• CIMS的两个基本观念
（1）整体观念
企业生产经营的各个环节，包括市场分析、 产品设计、加工、经营管理及售后服务等 全部生产经营活动，是不可分的整体，要 紧密连接，统一考虑
（2）信息观念
•
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午4时 17分20.10.1604:17O ctober 16, 2020
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月16日星期 五4时17分54秒 04:17: 5416 October 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午4时17分54秒 上午4时17分04:17:5420.10.16