第1章信息时代的制造业与CIM、CIMS概念.pptx
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CIMS介绍
1.4.4 MRP—MRP-II — ERP（ERP分系统）
MRP—物料(wù liào)需求计划 MRP-II—制造资源计划 ERP—企业资源计划
主要功能： 1）信息处理：采集、传输、加工、查询； 2）事务处理：经营计划、物料(wù liào)、生产、财务、人力 资源管理等； 3）辅助决策：预测未来。
第三十二页，共41页。
863/ CIMS 应用(yìngyòng) 示范工程
企业名称 沈阳鼓风机厂
成都飞机工业公司 经纬纺织机械股份有限公司
福建炼油化工有限公司 北京第一机床厂
成果
产品交货期由18个月降为10～11个月 设计生产能力由29台增为54台 产量增加了118% 质量成本下降了79.7%
麦道机头生产周期由12个月降为6个月 复杂结构件生产由16000工时降为160工时 库存减少了10%
第十四页，共41页。
第十五页，共41页。
1.4.2 MAS（制造(zhìzào)自动化分系统）
1）制造装备： 加工(jiā gōng)设备（自动线、数控机床、FMS等） 测量设备（三坐标测量机、各种量仪等） 辅助设备（刀具、夹具等）
2）物运料①输运物输实料和现小存车多储设品备种： 、小批量产品制造的柔性自动化； 上②下物实料现装置优 质、低成本、短周期(zhōuqī)及高效率 搬自生运动机化产器立，人体仓提库高等企业的市场竞争能力；
第二十五页，共41页。
863/CIMS主题(zhǔtí)
• 1986年3月，国家高技术研究发展(fāzhǎn)计划（863计划）（ High Technology Research and Development Program）设
立了CIMS主题。
• 宗旨：发展(fāzhǎn)高科技,实现产业化
第一章 CIMS概述
CE, AIM , PDM , CAX , DFX , AM , VM , GM , MRPII , ERP , PLM , CPC …
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。
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。
制造业信息系统的应用PPT课件
不合格品处理
对不合格品进行追溯和处理，防止问题再次 发生。
供应链管理
01
02
03
供应商管理
选择合适的供应商，建立 长期合作关系。
采购管理
根据生产需求进行采购， 确保原材料的供应。
物流与配送
对产品进行物流配送和跟 踪，确保按时送达客户手 中。
销售与分销管理
销售预测
根据市场趋势和历史销售数据，进行销售预测。
人工智能在制造业信息系统中的应用
人工智能技术可以帮助制造业信息系 统实现自动化决策和智能控制，提高 生产过程的自适应性和智能化水平。
人工智能还可以帮助制造业信息系统 实现智能故障诊断和预测性维护，提 高设备运行效率和生产稳定性。
人工智能可以通过机器学习和深度学 习等技术对海量数据进行处理和分析， 发现数据中隐藏的模式和规律，为决 策提供更加精准的依据。
系统开发
依据设计进行系统开发，实现 各项功能。
上线部署
正式部署系统，进行员工培训， 确保顺利运行。
制造业信息系统应用的优势与挑战
提高生产效率
通过自动化和智能化手段，减少人工 干预，提高生产效率。
优化资源配置
实时监控生产过程，合理分配资源， 降低成本。
制造业信息系统应用的优势与挑战
增强数据安全性
集中管理数据，避免数据丢失和泄露风险。
制造业信息系统应用的成功案例
1 2 3
案例一
某汽车制造企业通过实施ERP系统，实现了生产 计划、采购、库存、销售等环节的统一管理，提 高了生产效率和管理水平。
案例二
某机械制造企业采用CAD/CAM系统，实现了产 品设计和加工过程的自动化，缩短了产品研发周 期，提高了产品质量。
案例三
对不合格品进行追溯和处理，防止问题再次 发生。
供应链管理
01
02
03
供应商管理
选择合适的供应商，建立 长期合作关系。
采购管理
根据生产需求进行采购， 确保原材料的供应。
物流与配送
对产品进行物流配送和跟 踪，确保按时送达客户手 中。
销售与分销管理
销售预测
根据市场趋势和历史销售数据，进行销售预测。
人工智能在制造业信息系统中的应用
人工智能技术可以帮助制造业信息系 统实现自动化决策和智能控制，提高 生产过程的自适应性和智能化水平。
人工智能还可以帮助制造业信息系统 实现智能故障诊断和预测性维护，提 高设备运行效率和生产稳定性。
人工智能可以通过机器学习和深度学 习等技术对海量数据进行处理和分析， 发现数据中隐藏的模式和规律，为决 策提供更加精准的依据。
系统开发
依据设计进行系统开发，实现 各项功能。
上线部署
正式部署系统，进行员工培训， 确保顺利运行。
制造业信息系统应用的优势与挑战
提高生产效率
通过自动化和智能化手段，减少人工 干预，提高生产效率。
优化资源配置
实时监控生产过程，合理分配资源， 降低成本。
制造业信息系统应用的优势与挑战
增强数据安全性
集中管理数据，避免数据丢失和泄露风险。
制造业信息系统应用的成功案例
1 2 3
案例一
某汽车制造企业通过实施ERP系统，实现了生产 计划、采购、库存、销售等环节的统一管理，提 高了生产效率和管理水平。
案例二
某机械制造企业采用CAD/CAM系统，实现了产 品设计和加工过程的自动化，缩短了产品研发周 期，提高了产品质量。
案例三
CIMS的介绍概述
第9页，共36页。
004
第一讲 CIMS概述
2.1 CIMS的早期的几种定义
欧共体CIM/OSA：
“CIM是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高 制造型企业的生产率和响应能力，由此，企业的所有功 能、信息和组织管理方面都是集成起来的整体的各个部 分”。
第10页，共36页。
004
第一讲 CIMS概述
• -提 值-生产装精高得产量配益企关流低线生业注程、（产的价固（问T、格定J题IQT高线；，、-日>C流、本动S）、线E）的水平。
以知识为基础
• --制 现 用几产生造代信个品产设集息主维成备成技要护本水制术伙费大平 造 改伴用量提产造讨高下的高生传论降新的统用、产基的户生品础制竞需产和造争求率背业，提景是确高出定路汽；车规格
一体化信息工
程，CIMS-2
第3页，共36页。
003
第一讲 CIMS概述
2 CIMS的基本概念
• 什么是CIM？ •CI什M么（C是omCIpMutSe？r Integrated Manufacturing）--是一
种组织、管理与运行企业生产的哲理。它包含两个要点：
（1）企业的各个生产环节是不可分割的，需要统一考虑。 （体现系统的观点） （2）整个制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处 理的过程。（体现信息的观点）
第14页，共36页。
004
第一讲 CIMS概述
3.1 CIMS的组成部分解释
1 管理信息分系 统
2 产品设计自 动化系统
3 制造自动化 分系统
4 质量保证分 系统
5 计算机网络 分系统
6 工程数据库 分系统
它是CIMS中信息流和物流的 结合点。对于离散型企业，可以 由数控机床、加工中心、测量机、 运输小车、立体仓库和多级分布 式控制计算机等设备及相应的支 撑软件组成。对于连续型生产企 业，可以由DCS控制下的生产设 备组成。
计算机集成制造(CIM)PPT-1 制造企业
距离是指标准零件从物料购入到将成品发货走过的
整个线性距离。
正常运行时间是指一台机器规定的生产时间占计划
的总生产时间的百分比。
制造企业轮
1.6 学习CIM概念
人力资源管理
财政
设计
采购
制造规 划和控 制 企业管理和 策略规划
生产
市场营销
1.7 走向世界
实施CIM要经历以下三个步骤： 从技术、人力资源和系统三个方面对企业进行评估 简化——消除浪费 具备性能测量的实施，即安装相应的硬件和软件。
库存量是以库存的周转、周转率和在库时间来衡量
练习1-5
系统柔性、距离、正常运行时间 系统柔性是衡量一台机器能生产多少种不同类型零 件的尺度。 好的柔性系统主要影响赢取订单准则中的价格。
距离是指标准零件从物料购入到将成品发货走过的
整个线性距离。
正常运行时间是指一台机器规定的生产时间占计划
1.4 世界级赢取订单准则
制定产品赢取订单准则的责任在制造部门。 制造部门必须改进车间标准。
世界级的工厂制造标准，见表1-3。
准备时间 准备时间是为了生产而将机器准备到位所需的时间 计算准备时间的成本需要负荷率的值。 负荷率是一种累积或总成本，包括：加工设备的原 始成本、维护成本、劳动力成本、程序设计成本、 其他成本。 练习1-1 练习1-2
第一部分
CIM及制造企业概述
制造业对美国经济的重要性 在全球化市场竞争中，企业面临的残酷挑战 CIM的生产观念对大部分的制造业的必要性 CIM观念对制造系统和生产策略的益处
第一章 制造企业
1.1 概述
制造的定义：包括产品设计和做出文档、材料选取
现代集成制造系统(CIMS)和制造业信息化工程(MIE)(ppt 108页)
其中在CIM系统体系结构中要加入经济视 图的观点，是作者在国际上首次提出的。 近年来，SLA已逐渐为国内外的CIM专家 所接受。
21
SLA
22
建模方法
功能视图建模方法
IDEF0：ICAM DEFinition method 的缩写,是美国空军在70年代末80年代
初ICAM(Integrated Computer Aided Manufacturing)工程在结构化分析和设计 方法基础上发展的一套系统分析和设计方法。
一个很好的工具。获取本体论的动机是“可再用性”(reusability)。IDEF5是
IDEF家族的一种本体论获取方法
WBS：工作分解结构
RAD：快速应用程序开发
25
建模方法
过程视图的建模方法
IDEF3：IDEF3方法能使专家通过定义活动的顺序和活动间的关系来交流
一个系统的过程流。IDEF3用两个基本组织结构－场景描述（Scenario）和对 象（Object）来获取对过程的描述。
SLA(Stair-Like CIM System Architecture)
清华大学陈禹六教授领导的课题组根据我 国实施CIMS的经验并吸取了国外各种 CIM系统体系结构的优点，于1994年提出 了六视图阶梯形CIM系统体系结构 （Stair-Like CIM System Architecture， 简称SLA）。
技术趋势
数字化设计制造 虚拟样机 全球采购和分销 大规模定制
通用公司应用状况
开发周期（48月－>24月－> 12月） 碰撞试验（100次 －> 50次） 个性化定单 －> 3小时 通过在线采购降低成本10％
16
现代集成制造系统相关技术发展趋势
21
SLA
22
建模方法
功能视图建模方法
IDEF0：ICAM DEFinition method 的缩写,是美国空军在70年代末80年代
初ICAM(Integrated Computer Aided Manufacturing)工程在结构化分析和设计 方法基础上发展的一套系统分析和设计方法。
一个很好的工具。获取本体论的动机是“可再用性”(reusability)。IDEF5是
IDEF家族的一种本体论获取方法
WBS：工作分解结构
RAD：快速应用程序开发
25
建模方法
过程视图的建模方法
IDEF3：IDEF3方法能使专家通过定义活动的顺序和活动间的关系来交流
一个系统的过程流。IDEF3用两个基本组织结构－场景描述（Scenario）和对 象（Object）来获取对过程的描述。
SLA(Stair-Like CIM System Architecture)
清华大学陈禹六教授领导的课题组根据我 国实施CIMS的经验并吸取了国外各种 CIM系统体系结构的优点，于1994年提出 了六视图阶梯形CIM系统体系结构 （Stair-Like CIM System Architecture， 简称SLA）。
技术趋势
数字化设计制造 虚拟样机 全球采购和分销 大规模定制
通用公司应用状况
开发周期（48月－>24月－> 12月） 碰撞试验（100次 －> 50次） 个性化定单 －> 3小时 通过在线采购降低成本10％
16
现代集成制造系统相关技术发展趋势
CIMS概述PPT课件( 52页)
1.3.1 CIM技术产生背景－－技术背景
(1)CAM：以数控技术、机器人为代表，以柔性制造自动化进 入高级阶段，已实现局部生产自动化。现已进入柔性制造单元、 柔性制造系统和分布式数字控制DNC、虚拟制造阶段。 (2)CAD：以计算机图形学为基础，以计算机绘图，产品设计 为标志，已实现设计局部自动化。目前已进入基于三维仿真的 CAD、并行设计、DFX(Design for X)、虚拟设计阶段。 (3)CAQ：以计算机检测与诊断为基本手段，已发展成质量控 制系统，目前是QFD(Quality Function Deployment质量功能 配置)/DFQ(Design for Quality 全局质量设计) 阶段。 (4)计算机控制：从单台设备控制发展到多组生产控制系统，
第一章 CIMS概述
1.1 从企业信息化谈CIMS
企业信息化的发展阶段
现代集成制造系统
CIMS II 企业间集成
计算机集成制造
CIMS 全局集成优化
局部应用/孤岛集成 CAD、MRPII等
初级应用 模仿手工作业
计算机集成制造系统与企业资源计划（CIMS & ERP）
第一章 CIMS概述
1.1 从企业信息化谈CIMS 1.2 CIM概念目标及内容 1.3 CIM技术发展过程、现状及趋势 1.4 企业自动化与信息化的发展阶 段
分
系 统
支 撑
数据库分系统 计算机网络分系统
计算机集成制造系统与企业资源计划（CIMS & ERP）
第一章 CIMS概述
1.1 从企业信息化谈CIMS 1.2 CIM概念目标及内容 1.3 CIM技术发展过程、现状及趋势 1.4 企业自动化与信息化的发展阶 段
第一章 CIMS概述
(1)CAM：以数控技术、机器人为代表，以柔性制造自动化进 入高级阶段，已实现局部生产自动化。现已进入柔性制造单元、 柔性制造系统和分布式数字控制DNC、虚拟制造阶段。 (2)CAD：以计算机图形学为基础，以计算机绘图，产品设计 为标志，已实现设计局部自动化。目前已进入基于三维仿真的 CAD、并行设计、DFX(Design for X)、虚拟设计阶段。 (3)CAQ：以计算机检测与诊断为基本手段，已发展成质量控 制系统，目前是QFD(Quality Function Deployment质量功能 配置)/DFQ(Design for Quality 全局质量设计) 阶段。 (4)计算机控制：从单台设备控制发展到多组生产控制系统，
第一章 CIMS概述
1.1 从企业信息化谈CIMS
企业信息化的发展阶段
现代集成制造系统
CIMS II 企业间集成
计算机集成制造
CIMS 全局集成优化
局部应用/孤岛集成 CAD、MRPII等
初级应用 模仿手工作业
计算机集成制造系统与企业资源计划（CIMS & ERP）
第一章 CIMS概述
1.1 从企业信息化谈CIMS 1.2 CIM概念目标及内容 1.3 CIM技术发展过程、现状及趋势 1.4 企业自动化与信息化的发展阶 段
分
系 统
支 撑
数据库分系统 计算机网络分系统
计算机集成制造系统与企业资源计划（CIMS & ERP）
第一章 CIMS概述
1.1 从企业信息化谈CIMS 1.2 CIM概念目标及内容 1.3 CIM技术发展过程、现状及趋势 1.4 企业自动化与信息化的发展阶 段
第一章 CIMS概述
信息时代的制造业与CIM_CIMS概念(ppt 75页)
华北电力大学自动化系
4
为什么要学习CIMS?
了解相关知识 从事企业软件开发
CAD/CAE/CAPP(:计算机辅助工艺过程设计 (computer aided process planning) )
PDM/PLM(产品数据管理(ProductDataManagement)/
产品生命周期管理 product lifecycle management))
金碟、用友 浪潮、华天
华北电力大学自动化系
5
课程主要内容
理念篇
CIMS的基本概念、基本原理、基本方法、应用背景 CIMS的方法体系
技术篇
CIMS关键技术 CIMS总体设计技术
管理、设计、制造、集成
实践篇
企业信息化 我国的制造业信息化工程战略
华北电力大学自动化系
6
教学方式
课堂教学讲授为主������ 报告型作业（逐步深入，启发对课程内容的思考， 通过作业来掌握原理）������ ������ 平时成绩占50％（出勤+作业） 考核方式（开卷或小论文形式）
Ford生产线方式的引入（1908年）
－零件互换、标准化技术的引入 －装配线（固定线－>流动线） －结果：生产成本大量下降、生产率提高、产品的维护 费用下降、维护方法简化 －生产量200万辆时、价格降低了2/3。
特点
－劳动力专业化分工、培训时间缩短 －组织结构一体化、大而全，计划管理，由上而下协调 生产组织 －机床的能力不断提高������
大批量生产追求的目标（50年代前）
－大量生产－低成本－提高劳动生产率
华北电力大学自动化系
20
自动化生产（第三阶段，上 世纪50-70年代）
新的生产组织模式
CIMS的基本概念(pdf 179页)
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。