生产系统学-8计算机集成制造系统
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。
计算机集成制造系统
计算机集成制造系统1. 概述计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System, CIM）是指利用计算机和先进的信息技术来集成和控制整个制造过程的系统。
它是现代制造业发展的重要趋势之一，通过建立统一的信息平台和自动化设备来实现生产计划、产品设计、工艺流程、仓储物流、供应链管理等各个环节的信息化和自动化。
本文将介绍计算机集成制造系统的概念、功能和应用，以及相关技术和发展趋势。
2. 功能计算机集成制造系统的主要功能包括：2.1 生产计划与调度计算机集成制造系统可以实现对生产计划、生产任务的制定和调度。
通过对市场需求和生产资源的分析，系统可以自动进行生产计划的制定，并根据实际情况进行动态调整。
在生产过程中，系统可以根据设备状态和生产任务的紧急程度，自动进行任务分配和调度，提高生产效率和资源利用率。
2.2 产品设计与工艺规划计算机集成制造系统可以与计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）和计算机辅助工艺规划（Computer Aided Process Planning, CAPP）系统集成，实现产品设计和工艺规划的信息共享和自动化。
通过建立产品的三维模型和工艺数据库，系统可以自动生成产品结构、工艺路线和加工参数，提高设计和工艺规划的效率，并保证产品质量的一致性。
2.3 设备控制与监控计算机集成制造系统可以实现对生产设备的集中控制和监控。
通过与设备的接口和控制系统进行集成，系统可以实时监测设备状态和生产数据，并进行远程控制和调整。
系统还可以使用传感器和仪表对设备运行进行监控，及时发现故障和异常，并进行故障诊断和预测，提高设备的稳定性和可靠性。
2.4 仓储物流与供应链管理计算机集成制造系统可以实现对仓储物流和供应链的管理。
系统可以自动进行库存管理和物料调度，统计物料的出入库情况，并进行预警和补货。
系统还可以与供应链的其他环节进行信息交互和调度，实现供应链的整体优化和协同管理，提高供应链的效率和灵活性。
计算机集成制造系统
第六节计算机集成制造系统1.什么是CIM ？CIM 是英文Computer Integrated Manufacturing 的缩写，译为计算机集成制造，由美国的约瑟夫·哈林顿(J.Harrington)博士于1973年提出。
哈林顿认为：企业的各种生产经营活动是不可分割的，需要统一考虑——整体(系统)观点；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——信息观点。
哈林顿强调的两个观点都是信息时代组织、管理生产最基本、最重要的观点(Computer Integrated Manufacturing Systems CIM 和CIMS 的理解。
CIMS 是通过计算机硬件和软件，并综合运用现代管理阶段，为了使这一计划切实可行，将风险减少到最低限度，在此后的半年时间里，中共中央、国务院组织 ２００多位专家，研究部署高技术发展的战略，经过三轮极为严格的科学和技术论证后，中共中央、国 务院批准了《高技术研究发展计划（“８６３”计划）纲要》。
辨析：1.CIMS 有固定的运行模式和不变的组成吗？2.企业都可以引进和采用CIM 的思想吗?3.企业是否可以购买现成的适合本企业的CIMS ？6.CIMS 由哪些部分组成？ CIMS 组成：管理信息分系统 设计自动化分系统制造自动化分系统计算机网络分系统数据库分系统CIMS 即人／机构、经营与技术，如下图所示。
（课本P123图4-17）在三要素的相交部分需解决四类集成问题：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／机械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。
(1)CIMS管理信息分系统含义----是指以CIM为指导思想、使用计算机和信息技术管理企业生产经营活动的应用系统。
制造业的管理信息系统(MIS)含义：从“物料需求计划(MRP) ”、“制造资源计划(MRPⅡ)”到“企业资源计划(ERP)”，经历了管理思想和技术手段逐渐发展的过程。
计算机集成制造系统
计算机集成制造系统一、引言计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing，简称CIM）是在计算机技术的支持下，将技术、管理、组织等各个方面的资源进行整合，实现制造整体流程管理和控制的一种技术体系。
CIM从原材料采购到成品出库，实现了全过程的自动化控制和优化管理，极大提高了制造企业的生产效率和质量，是现代制造业的核心竞争力之一。
本文将就CIM的结构、功能和发展趋势等方面进行详细介绍。
二、CIM系统结构CIM系统结构主要由三个层次组成：工厂制造层、计算机集成层和管理决策层。
每个层次的功能不同，但又相互衔接、互为依存，构成了一个完整的CIM体系。
（一）工厂制造层工厂制造层是真正进行物质生产的层次，包括原材料、设备、工人和产品等资源。
在这个层次中，CIM主要是通过物联网技术和自动化设备来实现对生产过程的控制和监控。
物联网技术可以将生产现场的各种设备、传感器和仪器连接起来，实现数据的共享和协同，从而保证生产过程的实时、准确和可控；自动化设备则是通过PLC、传感器和执行机构等模块化组件来实现物质生产自动化。
这些设备可以通过CIM系统的中央控制台来进行程序编排和指令下发，实现生产过程的智能化控制，减少生产过程出错和质量问题的风险。
（二）计算机集成层计算机集成层主要是通过计算机技术来实现对工厂制造层的控制和监控。
在这个层次中，CIM包括了多种计算机技术：计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）、计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，简称CAM）、计算机辅助生产（Computer Aided Production，简称CAP）和计算机集成管理（Computer Integrated Management，简称CIM）。
这些技术可以在设计、加工、生产和管理过程中，实现数据共享、数字化建模、自动化编程和信息集成等功能，从而加强了制造企业内部不同业务之间的协同和协作。
计算机集成制造系统简介
（Purdue）大学、杨百翰（Brigham Young）大学和俄亥俄（ Ohio）州立大学分别建立了“计算机集成和制造自动化中心（ CIDMAC）”、“CIM研究中心和研究多种CIM技术的杰出研 究中心”，有效地推动了CIM技术的发展与应用。
CIM的概念和主要单元技术如NC、CAD、制造资源规划 （MRP-II）、FMS等都来源于美国，并且美国在这些领域的 研究上仍保持着总体优势。
在CIMS环境下，除自身子系统之间需要实现集 成外，还要与其它分系统实现集成，通过数据交换实 现信息共享。如图12.12所示为EDIS与MIS、MAS和 CAQ之间的接口主要信息传递关系。
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计算机集成制造系统简介
3．制造自动化分系统
该分系统的目标是使产品制造活动最优化。它
包括各种不同自动化程度的制造系统，如NC机床、 柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）以 及其他制造单元，用以实现信息流对物流的控制并 完成物流的转换，是CIMS信息流和物流结合部，也 是CIMS最终产生经济效益的聚集地。
(3) CIMS是一种管理企业和组织生产的新哲理，也 是在新的生产组织原理和概念下形成的一种新生产模式 。
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计算机集成制造系统简介
§12.2 CIM和CIMS的基本概念
12.2.1 CIMS的由来
计算机集成制造（CIM——Computer Integrated Manufacturing ） 技 术 是 美 国 乔 赛 夫 ·哈 林 顿 博 士 （ Joseph. Harrington）1973年提出的组织企业生产的一 种哲理。哈林顿博士提出的CIM概念的基本论点为：
厂，为发展CIM产品提供实际考核环境。
计算机集成制造系统
CIMS是英语Computer Integrated Manufacturing System的缩写，意思是计算机集成制造系统。
它是随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的。
它是在信息技术自动化技术与制造的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、小批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。
集成化反映了自动化的广度，它把系统的范围扩展到了市场预测、产品设计、加工制造、检验、销售及售后服务等的全过程。
智能化则体现了自动化的深度，它不仅涉及物资流控制的传统体力劳动自动化，还包括信息流控制的脑力劳动的自动化。
小型计算机集成制造系统当前，我国的CIMS已经改变为“现代集成制造（Contemporary Integrated Ma nufacturing）与现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing Syst em）”。
它已在广度与深度上拓展了原CIM/CIMS的内涵。
其中，“现代”的含义是计算机化、信息化、智能化。
“集成”有更广泛的内容，它包括信息集成、过程集成及企业间集成等三个阶段的集成优化；企业活动中三要素及三流的集成优化；CIMS有关技术的集成优化及各类人员的集成优化等。
CIMS不仅仅把技术系统和经营生产系统集成在一起，而且把人（人的思想、理念及智能）也集成在一起，使整个企业的工作流程、物流和信息流都保持通畅和相互有机联系，所以，CIMS是人、经营和技术三者集成的产物。
一、CIMS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
浙江大学宁波理工学院计算机集成制造（Computer Integrated Manufacturing）专业：[自动化091]学生姓名：[杨忱宇]指导教师：[刘毅华]完成时间：2013年3月31日计算机集成制造（Computer Integrated Manufacturing）1、计算机集成制造（CIM）的背景制造业在21世纪进入全球竞争时代。
未来的市场趋势要求产品具有更强的功能、更短的生产周期、更好的质量、更低的成本和更好的服务。
因此，一方面制造业要加快技术创新的步伐，不断提高产品质量，尽快地开发新产品并缩短新产品的研制开发周期；另一方面，生产组织和人的因素在制造业的可持续发展中将会起着至关重要的作用。
自从20世纪80年代以来，世界各国相继提出了许多新的加工概念和新的生产模式，其中计算机集成制造（Computer Integrated Manufacturing ，CIM）就是这样被提出来的，它在某些领域已经得到了广泛的应用，并且使制造业展现出前所未有的新的发展局面。
2、计算机集成制造（CIM）的概念1973年，美国Joseph Harrington博士在《Computer Integrated Manufacturing》一书中提出计算机集成制造（CIM），可概括为两个重要观点：○1企业的各个生产环节是一个不可分隔的整体，需要统一考虑；○2整个生产制造过程实质上是对信息的采集、传递和加工处理的过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现。
前者强调功能的集成，而后者强调企业信息的集成。
我国863/CIMS主题认为：计算机集成制造（CIM）是一种组织、管理、企业生产的新理念。
它借助计算机软硬件，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，将企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物质流有机的集成并优化运行，以实现产品的高质量、低成本、上市快，提高企业对市场变化的应变能力和综合竞争能力。
计算机集成制造系统技术
计算机集成制造系统技术引言计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）是指利用计算机技术对整个制造过程进行全面集成和自动化控制的一种现代化生产制造方式。
它通过将计算机技术与传统制造业相结合，实现生产过程的高效化、智能化和柔性化。
本文将介绍计算机集成制造系统的技术原理、应用场景和未来发展趋势。
技术原理计算机集成制造系统的核心技术包括计算机-控制系统集成、计算机-设计系统集成、计算机-制造系统集成和计算机-管理系统集成等方面。
具体原理如下：计算机-控制系统集成计算机-控制系统集成是指将计算机技术与自动控制技术相结合，实现对生产设备的自动化控制。
通过使用传感器和执行器等设备，将生产过程中的物理量转换为数字信号，然后经过计算机处理后控制设备的运行，实现生产过程的自动化控制和优化。
计算机-设计系统集成计算机-设计系统集成是指将计算机技术与产品设计技术相结合，实现对产品的数字化设计和仿真。
通过使用计算机辅助设计（CAD）软件，设计师可以在计算机上进行三维建模、工程分析和性能优化等操作，减少了传统手工设计的时间和成本，提高了产品设计的精度和效率。
计算机-制造系统集成计算机-制造系统集成是指将计算机技术与生产制造技术相结合，实现对生产过程的数字化控制和优化。
通过使用计算机数控机床（CNC）和自动化装备，可以实现对生产过程的精确控制和自动化操作。
同时，通过计算机技术的应用，对生产过程进行实时监测和优化，提高了生产效率和质量。
计算机-管理系统集成计算机-管理系统集成是指将计算机技术与生产管理技术相结合，实现对生产过程的实时监控和管理。
通过使用计算机网络和信息管理系统，可以实现对生产过程的全面监控和调度。
通过实时获取生产数据和管理信息，可以及时发现生产过程中存在的问题并采取相应的措施，提高生产的管理水平和效率。
应用场景计算机集成制造系统技术在各个领域都有广泛的应用。
计算机集成制造系统(CIMS)
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。
支撑系统
INTERNET 防火墙
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。
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)
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。”
计算机集成制造系统 (CIMS)
2021年8月5日星期四
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
生产系统学-8计算机集成制造系统
ห้องสมุดไป่ตู้ 第二节 CIMS组成原理
3．单元层控制系统 这一层负责安排零件分批通过工作站的顺序和管 理物料储运、检验及其它有关辅助性工作，其规 划时间可从几小时到几周。单元层控制系统设有 3个模块：
排队管理模块 调度模块 分配模块
第二节 CIMS组成原理
4．工作站层控制系统 负责指挥和协调车间中一个设备小组的活动，其 规划时间范围可从几分钟到几小时。一个典型的 加工工作站由一台机器人、一台机床、一个物料 储运器和一台控制计算机组成，它负责处理由物 料储运系统交来的零件托盘。控制器将工件调整、 零件夹紧、切削加工、切屑清除、加工检验、拆 卸工件以及清理工作等设备级各子系统排序。单 元至工作站的控制接口设计成可用于各种型式的 工作站。
数控程序设计 工艺设计 (生产准备) 4 设计建议 修改要求
生产成本核算
产品加工成本 及负荷能力核 算
工装准 备 5 工装设备技术数据修改 要求
设计任务 加工任务及数控程序 材料订购 设备能力 设备数据 维修计划 材料、人员需求 生产作业 计划 6
设备能力概算
订货完成进度 供货期限
生产周期 负荷统计 计划完成期限
生产系统学
第八章 计算机集成制造系统
第八章 计算机集成制造系统
第一节 CIM/CIMS的基本概念
计算机集成制造（Computer Integrated Manufacturing，简称CIM），1973年由美国 学者约瑟夫· 哈林顿提出的CIM概念包含两个基 本的观点：
第一个基本观点是：“系统的观点”。 第二个基本观点是：“信息化的观点”。
第四节
CAQ
我国计算机集成制造系统的开发途径
计算机集成制造
计算机集成制造的内涵
CIM是信息时代组织、管理企业生 产的一种哲理，是信息时代新型企业的 一种生产模式。按照这一哲理和技术构 成的具体实现便是计算机集成制造系统。
计算机集成制造的内涵
CIM这一概念最早由美国的约瑟 夫· 哈林顿(J.Harrington)博士于1973年提 出。哈林顿认为，企业的生产组织和管 理应该强调两个观点，即： ①企业的各种生产经营活动是不可分割 的，需要统一考虑； 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。
计算机集成制造系统
CIMS一般结构
计算机集成制造系统主要由设计与工艺模块、制造模 块、管理信息模块和存储运输模块构成 。
计算机集成制造系统（CIMS）
各模块的主要功能：
设计与工 艺模块 CAD、CAE、CAPP、CAM等
制造模块
DNC、CNC、车间生产计划、作业调度、 刀具管理、质量检测与控制、装配、自动 化仓库、FMC/FMS等 市场预测、物料需求计划、生产计算、成 本核算及销售等
实施CIM的生命周期
（2）需求分析 调查分析企业的内部和外部环境、 企业现状、业务模式及现行的信息系统， 结合企业的发展战略，分析企业发展过 程中的瓶颈问题，并对企业现状模型进 行分析、优化和重组，建立企业未来业 务过程模型，明确技术、市场、软件产 品、信息技术的支撑环境和应用需求。
计算机集成制造系统cims
计算机集成制造系统（CIMS）1 CIMS的介绍英文全称Computer Integrated Manufacturing Systems或contemporary的缩写，直译就是计算机/现代集成制造系统。
2 CIMS的定义CIMS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与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。
3 CIMS的特点⑴CIMS强调企业生产的各个环节，即市场分析、经营决策、管理、产品设计、工艺规划、加工制造、销售、售后服务等全部活动过程是一个不可分割的整体，要从系统的观点进行协调，进而实现全局优化。
⑵企业生产的要素包括人、技术及经营管理，尤其要继续重视发挥人在现代化企业生产中的主导作用。
⑶企业生产活动包括信息流及物料流两大部分，信息流的管理尤其重要，而且要重视信息流与物料流之间的集成。
⑷CIMS是一门综合性技术，它综合并发展了与企业生产各环节有关的各种计算机辅助技术。
4 CIMS的重要性因此，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。
作为制造自动化技术的最新发展、工业自动化的革命性成果，CIMS代表了当今工厂综合自动化的最高水平，被誉为是未来的工厂。
5 CIMS的目标⑴缩短产品开发生产周期，快速响应市场，以时间求效益，以速度求竞争，占领市场⑵降低产品成本，减小库存，以成本求效益，以价格求竞争，占领市场。
⑶提高产品质量，以质量求效益，以质量求竞争，赢得信誉占领市场。
增加产品柔性⑷提高设备利用率，以最小的资源获取最大的效益，向设备要效益。
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。
计算机集成制造系统(CIMS)技术
设施1 …… 设施n
罐区1 …… 罐区n
Database on time
Database
Network
国家CIMS工程的实施情况
1.实施过程(三个阶段) • 1989-1992年, 典型应用工厂的选点、可行性
论证、初步设计和详细设计阶段； • 1993-1995年,典型应用企业实施的突破阶段:
optimization rationalize Linking CAD, CAM, MRP
CAD, CAM, CAPP, CAQ, MRP
enterprise software reorganization USA, Europe
CIMS一般结构
计算机集成制造系统主要由设计与工艺 模块、制造模块、管理信息模块和存储运输 模块构成 。
经营理念的发展与C、Q、T等
二、CIMS产生的背景
• CIMS：CIMS在20世纪80年代中期
才开始重视并大规模实施
二、CIMS产生的背景
• 产生的背景大背景: • 20世纪70年代的美国产业政策中过分夸大了第三产业
的作用，而将制造业，特别是传统产业，贬低为“夕 阳工业”.
• ---导致:美国制造业优势的急剧衰退，并在20世纪80
信息集成其主要内容有
• 早期信息集成的实现方法主要通过局域网和数据 库来实现。
• 近期采用企业网、外联网、产品数据管理（PDM）、
集成平台和框架技术来实施。
• 值得指出，基于面向对象技术、软构件技术 和WEB技术的集成框架已成为系统信息集成的
重要支撑工具。
第二阶段：过程集成
• 就是对过程进行重构。 • 目标是尽量实现并行工程.
CIM的概念
• CIM目标：实现产品
cims是什么
cims是什么CIMS是什么？CIMS是计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System）的缩写，也称为计算机集成制造技术或计算机集成制造管理。
CIMS是一种集成化的生产管理系统，通过计算机技术来实现生产过程中的各个环节的自动化、智能化和高效化。
CIMS的目标是通过集成各种计算机技术和应用软件，来优化整个制造过程。
它不仅仅是一个单一的软件或机器设备，而是一个完整的系统，涵盖了计划、设计、生产、控制和管理等各个方面。
CIMS的基本特点之一是集成性。
它能够将不同的工作岗位和生产环节透明地连接起来，实现信息的共享和流通。
通过CIMS，各个部门之间可以实时地共享数据和信息，减少信息传递和沟通的时间，提高生产效率。
CIMS的另一个特点是自动化。
生产过程中的各个环节都可以通过计算机自动化来完成，从而减少人力劳动的参与。
CIMS可以实现自动化的生产规划、生产调度、物流控制、设备控制等，提高生产工作的精确度和稳定性。
CIMS还具有智能化的特点。
它可以通过各种算法和模型，对生产过程进行优化和预测。
CIMS可以根据不同的生产需求和条件，自动调整生产计划和资源分配，提高生产效率和质量。
CIMS的应用范围非常广泛。
它可以应用于制造业的各个领域，包括汽车制造、电子制造、航空航天等。
CIMS可以帮助企业实现生产成本的降低、生产周期的缩短、产品质量的提高和灵活生产的实现。
CIMS的实施离不开计算机技术和软件的支持。
它需要使用各种软件来实现数据的管理、分析和控制。
这些软件可以包括计划管理软件、生产调度软件、物流管理软件、设备控制软件等。
在实施CIMS的过程中，企业需要充分考虑人员培训和组织变革。
CIMS的实施会带来生产流程和工作流程的改变，需要培训员工适应新的工作环境和工作方式。
同时，企业还需要调整组织结构，建立跨部门协作的机制，以适应CIMS带来的管理变化。
CIMS的引入对企业来说具有重要的意义。
我国计算机集成制造系统
我国计算机集成制造系统计算机集成制造系统是一种先进的生产制造方式，它是利用计算机技术、网络技术和先进的制造技术集成而成的一种全新的生产方式。
它将各种生产工艺流程和设备集成到一起，形成一个全面、智能的制造系统。
我国的计算机集成制造系统发展迅速，尤其是在近几年得到了高速发展。
根据国家的政策，我国正大力推进“中国制造2025”战略，计算机集成制造系统作为重要基础设施之一，将在“中国制造2025”中得到应用。
因此，本文将从以下三个方面探讨我国的计算机集成制造系统的发展现状及未来发展趋势。
一、我国计算机集成制造系统的发展现状我国计算机集成制造系统自20世纪90年代开始研究开发，经过20多年的发展，已经取得了一定的成果。
目前，我国的计算机集成制造系统已经在钢铁、石化、机械、航空、航天等工业领域得到广泛应用，并且不断推广到其他领域。
1、技术发展水平和产业规模目前，我国计算机集成制造系统的技术水平和产业规模已经达到了一定的水平。
在技术上，我国已经研发出了自主知识产权的计算机集成制造系统软件和硬件，各类技术指标已经和国际先进水平有了较大的差距。
在产业规模上，我国已经形成了以华为、中兴、海尔、科大讯飞、中航工业等企业为代表的行业龙头，初步形成了一定的规模。
2、应用领域我国计算机集成制造系统已经广泛应用于机械制造、汽车制造、医疗器械、电子信息、建筑、冶金、照明等领域。
例如，在机械制造领域，通过网络化、自动化、智能化等技术手段，可以实现生产信息化管理、生产自动控制、生产过程监控和产品质量控制等功能；在医疗器械领域，计算机集成制造系统不仅实现了医学图像的数字化、网络化，还实现了医学图像的多模态融合和三维可视化，为临床疾病诊断和治疗提供了更准确、更直观的依据。
3、国家政策支持我国政府对计算机集成制造系统的发展非常重视，加大了对该领域的资金支持和政策扶持。
例如，在2015年，国家发改委发布了《关于加快推进信息技术和工业化深度融合的指导意见》，提出了进一步加强计算机集成制造系统建设和应用的目标。
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(CIM
VS
详细描述
CIM系统的应用能够显著提高制造业的生 产效率、降低成本、提高产品质量和缩短 产品上市时间。CIM的应用领域非常广泛 ，包括汽车、航空航天、电子、机械制造 等高端制造业领域，同时也适用于食品、 化工等传统制造业领域。通过应用CIM系 统，企业能够实现智能化生产，提高市场 竞争力，促进产业升级和转型。
案例二：电子制造企业的CIM应用
总结词
精细化管理、快速响应市场、提高竞争力
详细描述
电子制造企业通过应用CIM系统，实现了精细化管理，提高了生产效率和质量 。同时，CIM系统还能够帮助企业快速响应市场需求，及时调整生产计划，提 高企业的竞争力。
案例三：机械制造企业的CIM应用
总结词
优化工艺流程、降低能耗、提高环保 性能
CHAPTER 05
CIM系统的挑战与未来发展
CIM系统面临的挑战
技术更新快速
随着技术的快速发展，CIM系统需要不断 升级和更新，以适应新的制造需求和工艺
要求。
系统集成与协同
CIM系统需要与各种设备和软件进行集成 ，实现信息的共享和协同工作，这需要解
决不同系统间的兼容性和互操作性。
数据安全与隐私保护
ABCD
与增材制造的结合
利用增材制造技术，实现复杂结构和个性化产品 的制造。
与虚拟现实/增强现实的结合
通过虚拟现实和增强现实技术，提供沉浸式的生 产监控和管理体验。
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规划目标
明确CIM系统的建设目标，包括提高生产效率、降低成本、优化资源 配置等。
需求分析
全面分析企业的生产需求，了解企业的工艺流程、设备状况、人员配 置等情况。
系统架构设计
根据需求分析结果，设计CIM系统的整体架构，包括硬件和软件配置 、网络拓扑结构等。
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系统的集成就是在中央计算机的管理下，通过数 据联系、决策联系和组织联系把各部门及其相应 的信息流和数据流通过各类专家系统连接成一个 有反馈信息的调节回路。 在这个整体系统里，数据资源的共享和各部门间 的有效联系和协调合作使生产过程更加合理和更 为优化。
第三节 CIMS的功能集成和数据集成
为全面地阐明工厂企业的生产过程，说明各个不同 部门之间的信息和数据的联系，目前一般推荐采用 IDEF 方法描述的功能参考模型，它是完全独立于 企业特征，并与生产批量及产品的复杂程度无关。 该模型是由七层主要功能级构成（图8-6）。
设备层
机器人 铣床
零件 存储器
机器人
检验机
零件 存储器
机器人
机器人 小车
传送器
第二节 CIMS组成原理
1．工厂层控制系统 这是最高一级控制，履行厂级职能。它规划的时 间范围(指任何控制级完成任务的时间长度)可从 几个月到几年。这一层按主要功能可分为三个子 系统：
生产管理 信息管理 制造工程
负荷能力 设备故障报告质量 需求 反馈信息
加工任务 材料准备 制造过程 控制与监控 7 机床负荷率 加工进度 生产数据反馈 材料库存
实际加工文件 修改要求 质量报告
机械工业生产过程的功能流程图
第三节 CIMS的功能集成和数据集成
１．功能集成
第三节 CIMS的功能集成和数据集成
2．数据集成
图8-8 列出了工厂企业中三个不同的基本对象的一些主 要功能及其数据流向，它是围绕以下三个问题而展开的： 1) 应当生产什么？ ＝ “产品”对象。 2) 什么时候应当生产多少数量？ ＝ “任务”对象。 3) 用什么进行生产？ ＝ “生产手段”对象。
第二节 CIMS组成原理
1．欧共体ESPRIT计划提出的体系结构CIM—OSA 企业视图维
信息视图：企业CIMS活动有关信息(产品信息、车间信 息、计划和控制信息、基本信息)的规范化描述 。 功能视图：企业 CIMS运行状态(动态)和功能结构(静态) 的规范化描述。 资源视图：企业 CIMS活动所需资源集的规范化描述。 组织视图：对企业 CIMS组织结构的规范化描述，包括 企业组织结构、企业内部人员或部门单元的职责描述等。
第一节 CIM/CIMS的基本概念
因此，CIMS的主要特征是“四化”——计算机化、信息 化、智能化和集成优化。 随着计算机技术、信息技术、人工智能技术、系统工程 技术、自动化技术及制造技术的不断发展，CIMS还将不 断地发展。 目前，具体地讲，CIMS“四化”的发展趋势表现在网络 化、数字化／虚拟化、以人为核心的智能化和重视企业 间的集成优化等方面。
第四节
CAQ
我国计算机集成制造系统的开发途径
普通机床 加工 CAPP
CAD
NC
CAM CNC DNC FMS
PDA
MRPII
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
集成 CAD-NC CAD-CAPP CAD-CAQ CAD-PPC CAPP-NC CAPP-CAQ MRPII-CAPP PPC-CAM MRPII-PDA MRPII-CAQ CAM-CAQ CAM-NC CAM-PDA CAQ-NC
组织视图 资源视图 信息视图 功能视图
资源视图
信息视图 功能视图
通用需求 结构模快
通用设计 结构模快 通用实施 结构模快
部分通用 需求模型
部分通用 设计模型 部分通用 实施模型
专用需求 模型
专用设计 模型 专用实施 模型
第二节 CIMS组成原理
1．欧共体ESPRIT计划提出的体系结构CIM—OSA
第二节 CIMS组成原理
3．单元层控制系统 这一层负责安排零件分批通过工作站的顺序和管 理物料储运、检验及其它有关辅助性工作，其规 划时间可从几小时到几周。单元层控制系统设有 3个模块：
排队管理模块 调度模块 分配模块
第二节 CIMS组成原理
4．工作站层控制系统 负责指挥和协调车间中一个设备小组的活动，其 规划时间范围可从几分钟到几小时。一个典型的 加工工作站由一台机器人、一台机床、一个物料 储运器和一台控制计算机组成，它负责处理由物 料储运系统交来的零件托盘。控制器将工件调整、 零件夹紧、切削加工、切屑清除、加工检验、拆 卸工件以及清理工作等设备级各子系统排序。单 元至工作站的控制接口设计成可用于各种型式的 工作站。
1．四个功能分系统
管理信息系统 工程设计自动化系统 制造自动化系统 质量保证系统
第二节 CIMS组成原理
2．两个支撑分系统
计算机通信网络 数据库系统
第二节 CIMS组成原理
三、CIMS的递阶控制结构
工厂
车间层
加工车间
装配车间
1#单元 单元层
N#单元
工作站层
铣削工作站
检验工作站
物料储运工作站
第二节 CIMS组成原理
5．设备层控制系统 这一层是“前沿”系统，是各种设备如机器人、 机床、坐标测量机、小车、传送装置及储存／检 索系统等的控制器。规划时间范围可以从几毫秒 到几分钟。采用上述设备控制装置，是为了扩大 现有设备的功能，并使它们符合标准的控制和检 测计量概念。
第三节 CIMS的功能集成和数据集成
第二节 CIMS组成原理
（3）制造工程
制造工程包括 CAD、CAPP和 CAM，其功能一般 都是通过用户和数据接口并在人的干预下实现 的。
第二节 CIMS组成原理
2．车间层控制系统 这一层控制系统负责协调车间的生产和辅助性工 作以及这些工作的资源配置。其规划时间从几周 到几个月，它主要有以下2个模块：
CIM—OSA的主要特点
它是一种面向计算机集成制造系统(CIMS)全生命周期(包 括系统需求分析与定义、系统设计、系统实施和系统运行) 各阶段的体系结构。
第二节 CIMS组成原理
1．欧共体ESPRIT计划提出的体系结构CIM—OSA
通用程度维：通用层、部分通用层和专用 层。 企业视图维：信息视图、功能视图、资源 视图和组织视图 。 生命周期维：系统需求定义层、设计说明 层和实施描述层 。
数控程序设计 工艺设计 (生产准备) 4 设计建议 修改要求
生产成本核算
产品加工成本 及负荷能力核 算
工装准 备 5 工装设备技术数据修改 要求
设计任务 加工任务及数控程序 材料订购 设备能力 设备数据 维修计划 材料、人员需求 生产作业 计划 6
设备能力概算
订货完成进度 供货期限
生产周期 负荷统计 计划完成期限
第二节 CIMS组成原理
应用层
2．IBM公司的CIMS体系结构
数据库
应用层 生产 监控 材料 单元 跟踪 控制 系统质 量控制
输入/输出
通用服务层
应用使能器
生成环境
运行环境 系统使能器
数据管理 网络通信 设备管理
硬件，操作系统层
第二节 CIMS组成原理
二、CIMS的构成
第二节 CIMS组成原理
第二节 CIMS组成原理
1．欧共体ESPRIT计划提出的体系结构CIM—OSA 通用程度维
Hale Waihona Puke 通用层：由 CIM—OSA基本结构构成，包括通用的 CIMS元件集、约束规则、术语、服务功能和协议等。 部分通用层：包括适用于不同类别(如汽车、机床、电 子等)工业，不同企业规模、不同企业加工产品类型的 CIMS参考结构及其选择的方法。 专用层：适用于一个特定企业的专用结构，它从通用 层、部分通用层逐步具体化获得。
计算机集成制造系统则是在 CIM这个新概念 指导下建立的生产系统。
第一节 CIM/CIMS的基本概念
第一节 CIM/CIMS的基本概念
“ 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 动中有关的人／组织、经营管理和技术三要素及其信息 流、物料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”。 “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”。
生产能力需求，生 产设备投资计划 产品结构 设计数据 任务修改要求 , 研制进度, 零件 明细表 设计研究 3 明细表 工装要求,加工准 备计划 工艺规程 加工文件
备件加工计划 按交货期查询 有关设备、场地、人员的投资 预算长期的产品销售规划 产品计划
结构实验材料订购 外协设计任务
有关产品设计 数据
第二节 CIMS组成原理
1．欧共体ESPRIT计划提出的体系结构CIM—OSA 生命周期维
需求定义层：按照用户给定的准则，根据4个视图来描 述一个企业的需求定义模型。 设计说明层：设计者根据企业经营业务的需求和系统 的有限能力，从4个视图角度，对用户需求进行重构和 优化。 实施描述层：在设计说明视图基础上，从4个视图对企 业活动实际过程及系统物理元件进行描述。物理元件 包括制造技术元件和信息技术元件两类。
用用户反映
人事状况 标准化 材料 技术发展趋势 标准 市场信息 外来的控制程序 销售及 销售计划 质量要求 用户 服务 1 设计任务书 生产计划任务 生产大纲 2 产品结构数据 生产设备投资计划
外来的设备设计资料 工装设备品种及期限要求