集成制造系统的技术构成
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。
现代集成制造系统(CIMS)简介
当今世界已进入信息时代，并迈向知识经济时代。
以信息技术为主导的高技术为制造业的发展提供了极大的支持，并推进着制造业的变革与发展，现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing Systems，简称CIMS）技术的应用及其产业化是其中最重要的组成部分。
CIMS—现代集成制造系统，是基于CIM理念的集成优化的制造系统。
将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段。
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、管理）、经营和技术三要素的集成。
以加强企业新产品开发的时间（T）、质量（Q）、成本（C）、服务（S）、环境（E），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。
一、CIMS的总体结构CIMS建设的目标是在统一的数据库和网络支持下，建立生产经营管理分系统和工程技术（CAD/CAM/CAPP/PDM）分系统，实现企业信息的全面集成。
为实现这个总体目标，CIMS 由两个功能分系统和两个支撑分系统组成。
两个功能分系统为生产经营管理分系统和工程技术分系统；两个支撑分系统为计算机网络和数据库分系统。
整个系统将以关系型数据库为核心，并由各应用系统通过INTERNET/INTRANET/EXTRANET访问数据库，这样就使得几个服务器上的数据在逻辑上成为一个整体，以保证整个系统的数据共享和数据的唯一性。
CIMS的总体结构如图1.2-1所示。
图1 CIMS的总体结构二、CIMS的技术构成工程技术分系统：可简称为TIS分系统，即技术信息系统。
通常包括CAD、CAPP、CAM 和PDM等部分。
CAD（计算机辅助设计）包括产品的结构设计、变形设计及模块化产品设计。
可以实现计算机绘图、产品数字建模及真实图形显示、动态分析与仿真、生成材料清单（BOM）。
CAPP（计算机辅助工艺计划）通过计算机进行工艺路线制定、工序设计、加工方法选择、工时定额计算，包括工装、夹具设计、刀具和切削用量选择等，且能生成必要的工艺卡和工艺文件。
现代集成制造系统的技术构成及发展策略研究
技术应用对企业的影响
VS
当前的研究尚存在一些不足之处，例如对现代集成制造系统的技术构成和实际应用场景的深入理解仍有待加强，同时也缺乏对新兴信息技术在现代制造中的应用和挑战的全面研究和探讨。
展望
未来的研究应更加关注现代集成制造系统的技术发展趋势和创新应用，深入探讨新兴信息技术在现代制造中的具体应用和作用机制，同时还应注重研究现代制造中的绿色制造、智能制造等新兴领域，为推动我国制造业的转型升级提供理论和实践指导。
CIMS包括工厂自动化、生产计划与控制、物料需求计划、库存管理和生产过程监控等。
计算机集成制造系统
精益生产是一种以客户需求为导向，以消灭浪费和提高效率为目标的生产方式。
敏捷制造是一种以创新、速度和灵活响应市场需求变化的生产方式。
精益生产与敏捷制造
智能制造系统是集自动化、网络化、数字化和智能化于一体，能够实现自主感知、自主学习、自主决策和自主执行的新型制造系统。
挑战
全球经济形势的变化和技术发展的不确定性给我国现代集成制造系统的发展带来了一定挑战。同时，国内制造业的转型升级也对企业提出了更高的要求。
机遇
国家政策的支持和制造业转型升级的需要为我国现代集成制造系统的发展提供了广阔的市场和发展空间。同时，新技术和新模式的出现也为制造业的创新发展提供了更多的机会。
基于工业4.0的集成制造系统发展策略
策略1
推进智能制造装备发展。研发智能数控机床、智能机器人等智能制造装备，提升生产设备的自动化和智能化水平。
策略2
构建智能制造车间。通过引入物联网、大数据和人工智能等技术手段，实现生产过程的智能化和自适应优化，提高生产效率。
基于智能制造的集成制造系统发展策略
策略1
第一章 CIMS概述
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。
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CIMS(计算机系统集成)
2.可行性研究主要内容 项目环境--外部环境，内容环境。 项目必要性--信息时代的要求，制造业的发展趋势，制造业面临 的机遇与挑战等。 企业现状与问题--现状包括：业务、经营、管理、开发、生产、 销售、经济效益，发展战略等，问题包括：实现经营发展目标 还存在哪些问题等。 企业需求--对需求调查进行分析，得到企业对CIMS的需求情况， CIMS有助于企业解决哪些问题。 建设目标和条件--建设CIMS的具体目标，已具备哪些条件，还 要创造哪些条件。 初步总体方案--CIMS功能与信息业务，子系统划分，系统性能 指标，系统技术方案与技术路线，技术可行性等。 实施计划--CIMS建设分哪几个阶段，先做什么，后做什么，人 力、财力、物力如何保证等。 投资分析—包括设计费用，设备费用，施工费用，培训费用，维 护费用，管理费用等 16 经济评价—指经济效益分析等
4
• CAPP子系统主要功能:
完成产品零件的加工过程设计、工艺流程与工序设计，生产过 程工序图和工艺文件，向MIS、MAS等提供工艺信息。 • CAM子系统主要功能: 根据CAD的产品设计信息和CAPP的工艺信息完成产品零部件 的数据加工编程和刀具轨迹模拟，提供数据加工指令和加工 时间等信息，并可提供仿真功能。 • CAD／CAPP／CAM集成 形成一个从产品设计到制造的完整自动化系统，以工程数据库 （公用）为核心，实现产品设计制造全过程的信息交流和共 享，从而提高劳动生产率、降低成本。 • CIMS关键问题 实现人、管理、经营和技术的有机地集成，必须依靠信息集成， 因为信息是粘合剂，信息是企业最重要的资源。信息集成需 要使用网络技术和数据库技术。
5
9.2
信息集成
一.信息集成 1.概念 对CIMS系统中各种类型的数据进行统一处理，避免数据冗余， 为用户提供统一、友好而透明的界面，从而有效地实现信息 交流和信息共享。 所谓透明是不同子系统的用户在调用非本地数据时就像在本地 调用一样。 2.信息集成重要性 是CIMS建设首要问题之一，由于CIMS中存在大量异构子系统， 其数据类型和格式等差别很大，故不同系统的用户很难调用 其他子系统的数据，更谈不上信息交流与共享。 信息集成不简单，涉及到不同的软件平台、不同的应用软件、 不同的应用模式以及不同的数据类型和格式。例如同一实体 可能在不同的子系统中使用不同的名称、不同的数据结构和 格式，有的子系统使用WWW，有的子系统使用文件系统， 有的使用数据库系统，而同一实体又可能使用不同的媒体来 6 表示，例如图形、图像、视频、语音和数据等。
简述智能制造系统的组成
简述智能制造系统的组成智能制造系统是指一种能够集成多种数字技术的制造系统，它利用计算机、感知技术、大数据和思维技能等多种先进技术，通过智能化的管理和制造流程来实现制造业的高效化。
而智能制造系统的组成则包含了许多方面，是一项复杂而且系统性很强的工程。
本文将从以下几个方面简述智能制造系统的组成。
1. 智能设备：智能设备可以理解为工业4.0最基础的组成部分，它是智能制造系统的核心，包括传感器、执行器、控制器和通信模块等。
智能设备可以感知和控制生产过程，并将数据实时传输到制造执行系统。
2. 智能感知：智能感知作为智能制造系统的重要组成部分，包括传感器、计算机视觉、语音识别和机器人等，主要用于监测制造过程的变化和环境的要求。
智能感知系统可以在制造过程中控制物料的流程、机器的作业状态以及工人的活动。
3. 制造执行系统：制造执行系统是智能制造系统中的关键组成部分之一，它将生产计划转换为生产实践。
制造执行系统是通过计算机、信息技术、控制技术和逻辑控制等多种技术手段来实现制造流程的高效和精准控制。
4. 数据管理与分析：智能制造系统依靠大数据和云计算技术，能够对大量的数据进行收集、存储和分析。
数据管理与分析的作用在于通过数据来源的巩固赢得制造效率和质量的提高。
5. 智能制造平台：智能制造平台是智能制造系统的核心模块，是制造业数字化转型的必要手段。
该平台能够与其他的多种平台进行整合，实现制造流程的全面控制和智能化管理。
智能制造平台的核心思路是利用大数据、人工智能等等技术来完成一个完整制造流程的机器学习、分析和优化。
6. 智能制造标准与规范：智能制造标准与规范是智能制造系统的基础和支撑。
拥有科学的标准和规范有助于提高制造质量、促进产品可靠性和降低成本。
7. 人工智能与机器学习：人工智能和机器学习技术是智能制造系统的核心内容之一，它可以通过学习历史生产过程中的数据，来优化制造流程，提高制造效率。
总的来说，智能制造系统的组成非常复杂且系统性很强，涉及到多个方面，不仅主要包括生产设备、数据管理、智能感知、制造执行系统、智能制造平台等核心部分，还包括了智能制造标准与规范、人工智能与机器学习等。
cim的构成
cim的构成
CIM的构成
CIM（Computer-Integrated Manufacturing）指的是计算机集成制造，即充分利用计算机来自动化、整合和管理传统的机械设备进行生产的一种技术。
CIM的构成主要为4个部分：
一、计算机终端系统
计算机终端系统是CIM的核心，它是CIM系统的指令和控制中心，以分散系统为主要形式，由计算机本身、操作系统、数据库、网络组成。
其主要功能是以计算机作为中心，微机系统、分布式系统作为网络，或以联调系统充当中心控制，将控制与管理、技术服务、营销信息、服动客户等内容集成到计算机终端系统中。
二、自动化设备
这是构成CIM的重要部分，它包括机器人、数控机床、PLC（程控交换机）等用于进行工艺加工、组装、搬运、检测等操作的设备，可以替代人的劳动或加大工作的质量和效率。
三、计算机和通讯技术
它包括计算机终端系统、自动化设备和CAD/CAM智能工程系统运行必须依靠的、信息集成与交互的技术，如OTA（技术参数传输）、EDI（电子数据交换）和ISDN （数字网络）等。
四、信息传送网
它是信息的“运输载体”，为工厂的计算机系统，外加CAM/CAD设计系统以及经销商、客户和供应商等所分布的组织通讯提供基础，主要有局域网和广域网两种。
CIM是21世纪企业家最重要的竞争利器，中国企业在CIM技术应用上一定要加快脚步，进行大力的投入，以更加紧密地结合计算机、网络、自动化设备，提高制造业和其他企业领域的核心竞争力。
CIMS的体系构成
CIMS的体系构成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。
当前，我国的 CIMS 已经改变为“现代集成制造（Contemporary Integrated Manufacturing）与现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing System）”。
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。
CIMS集成的内涵：集成和连接不同，它不是简单地把两个或多个单元连接在一起，它是将原来没有联系或联系不紧密的单元组成为有一定功能的、紧密联系的新系统。
两种或多种功能的集成包含着两种或多种功能之间的相互作用。
集成是属于系统工程中的系统综合、系统优化范畴。
CIMS 的集成，从宏观上看主要是以下5个方面：1）系统运行环境的集成2）信息的集成3）应用功能的集成4）技术的集成5）人和组织的集成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。
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。
现代集成制造系统的技术构成及发展策略研究
磊攀Ⅵ澎斟-一；现代集成制造系统的技术构成及发展策略研究李七一(黑龙江省轻工建设总公司黑龙江哈尔滨150086)【摘要】近几年新的先进制造技术模式和哲理层出不穷，结合我国国情，通过分析现代集成制造系统与其它先进制造技术的关系，论述了我国现代集成制造系统的技术构成和发展策略及途径，希望为我国制造业的发展做些有益的探索。
[关键词]现代集成制造系统并行工程虚拟制造分布式网络化研究中心中图分类号：TN4文献标识码；A文章编号：1671--7597(2008)0620062"一一01一、引曹信息技术的发展引起的革命使我们进入了信息时代。
信息革命不仅引起人们的思想观念、生活方式的变化，而且导致了生产方式和制造哲理的巨大变化。
多年来，我国的综合国力不断增强。
入关在即，市场竞争十分激烈，国内市场已从卖方市场转化为买方市场，而且正在迅速成为国际市场的一部分，许多大中型企业在竞争中处于不利地位，甚拿破产、倒闭。
本文结合我国国情，通过分析现代集成制造系统与先进制造技术的关系，论述了我国现代集成制造系统的技术构成和发展策略及途径，希望为我国制造业的发展做些有益的探索。
：、现代集成翻遗系统的含义与定位现代集成制造系统(C ont em por ar y I nt egr at ed M an uf ac t ur i ng Syst e m)是计算机集成制造系统新的发展阶段，在继承计算机集成制造系统优秀成果的基础上，它不断吸收先进制造技术中的相关思想的精华，从信息集成、过程集成向企业集成方向迅速发展，在先进制造技术中处于核心地位。
现代集成制造系统的研究范围应该介于国家攀登计划和国家攻关计划之间。
与攀登计划研究项目相比较，它更注重成果的f最用性，尽可能将技术产业化，并推动我国制造业的现代化进程；与国家攻关计划相比较，它更注重解决我国制造业发展中的关键的共性问题、前瞻性问题和示范性问题。
三、现代集成翻造系统的技术构戚先进制造技术(A M T--A dv ance d M anuf ac t ur i ng T e chno l ogy)作为一个专有名词至今还没有一个明确的、一致公认的定义。
第3章现代集成制造系统的方法体系-1
CIM-OSA的基本构成成分，通用层描述的内容广泛地适 用于各类企业。通用层主要由建模元件、约束、规则、 术语、服务和协议等各类构件组成。这些构件可以广泛 应用于各类企业集成中。 部分通用层（Partial generic）是一组适应于某一行 业的部分通用模型。部分通用模型包括了针对不同工业 类型，如汽车、航空、航天、电子等的典型结构。而针 对工业类型的部分通用模型还可按照企业的规模和类别 继续划分。 专用层(Particular)适用于一个特定的企业，在这一层 通过具体的制造单元和信息单元描述特定的CIM企业。
在这一维上，建模过程是一个从通用层、部分通用
层、到专用层的逐步抽取过程。
华北电力大学自动化系
15
CIM-OSA部分通用模型结构
华北电力大学自动化系
16
视图维
视图维由功能、信息、资源、组织四个从
不同角度描述企业的视图组成： 功能视图－描述了满足企业目标的功能结 构和控制结构。控制结构定义了企业活动 的执行顺序，即定义了企业的过程行为。 信息视图－描述了功能视图中各个对象的 信息、信息结构及其相互之间的关系。 资源视图－描述了资源、资源与功能、控 制、组织结构之间的关系。 组织视图－描述了企业的组织结构， 以及 组织结构对企业的功能对象、信息对象和 资源对象的职责关系。
华北电力大学自动化系
26
CIMOSA 的功能模型实例
考虑一个简单的制造系统， 它由一个
装卸工作站（ 装、卸共用一个平台） 、一个机器人和一个机床组成。机床分 二个加工步骤完成工件的加工， 在完 成了一个工件的拆卸后进行下一个工件 的装卡。每个加工步骤的结果可以是正 常结束， 也可以是故障停止， 系统在加工出现故障的情况下停止运行 。机器人完成装卸工作站和机床之间的 工件传输。
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(计算机集成制造系统)
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9
CIMS的产生背景
70年代后 信息技术促使全球市场的形成 T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务） — 制造业的难题 永恒的主题 促使 管理变革
技术进步 T Q C S的阻力— “自动化孤岛”
全社会进步 单元技术:不同的 单位、时期、标准、封闭系统
通信协议、软件、数据库 不能实现"五个正确":
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CIMS的基本概念与组成
CIMS三要素关系： • 经营管理与技术:技术支持企业达到预期的经营目标； • 人与技术:技术支持各类人员互相配合、协调一致工作； • 人与经营管理:人员素质提高支持企业的经营管理；
• 在三要素的相交部分需 解决四类集成问题： • ①用技术支持经营； • ②用技术支持人员工作； • ③人员协调的工作,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。
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35
1.面向系统局部的CIMS体系结构
1.1 面向功能构成的体系结构(SME)
组成
➢ 用户 ➢ 人、技术和组织 ➢ 共享的知识和系统 ➢ 功能与过程 ➢ 资源和职责 ➢ 制造基础结构
用户是CIMS的核心，满足 用户的需求是成功实施 CIMS的关键。
资资源源
共享知识
顾客 组织
系统 制造
责任
图 CASA/SME的“制造企业轮图”（1993）
是一种组织管理企业生产的是一种组织管理企业生产的新哲理新哲理它借它借助计算机软硬件综合应用现代管理技术制造技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产全部过程中有关人技术经营管理三要素人技术经营管理三要素及其及其信息流与物质流信息流与物质流有机地有机地集成集成并优化运行以实现产并优化运行以实现产品的高质量低成本短交货期提高企业对市场品的高质量低成本短交货期提高企业对市场
CIMS的介绍概述
•
• •
生产流程 --精益生产（ 提高企业的 值得关注的问题； 产量低、价格高 装配线（固定线 T、 JIT Q、 ，日本） -> C 、 流动线） S、E的水平。
以知识为基础 的新产品竞争 制造设备水平提高 现代集成制造产生的基础和背景 用信息技术改造传统的制造业是出路； --生产成本大量下降、生产率提高 几个主要伙伴讨论用户需求，确定汽车规格 产品维护费用高 的发展 的发展
（S）等方面要求的竞争 可持续发展条件下（E） 、快速
标准化、流水线 TQC….. JIT，CIMS-1
90时代
CE、AM…
开发出高质量及性能价格能被用
21世纪 户接受的新产品 以知识为基础的新产品的竞争 一体化信息工
程，CIMS-2
003
第一讲 CIMS概述
2 CIMS的基本概念
• 什么是CIM？
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”。
004
第一讲 CIMS概述
2.2 CIMS-2的定义
• 什么是CIMS-2？
4.2 CIMS的过程集成
• 过程集成的概念 • 过程集成的支持技术 • 过程集成的应用领域
(1)产品设计过程集成；
(2)经营管理过程集成；
(3)生产组织过程。
004
第一讲 CIMS概述
4.2.1 CIMS的过程集成的支撑环境
第一讲 CIMS概述
1. CIMS概念的产生 2. CIM及CIMS的基本概念 3. CIMS的组成 4. CIMS的核心—集成 5. CIMS的实施成果 6. CIMS的发展趋势
计算机集成制造系统的组成及体系结构
工具
2.2 CIMS的内涵和构成
2)工程设计信息分系统
CAD
毛坯设计、工艺 选择、工序设计、 工时定额计算等
CAPP
CAM
产品造型、分析优 化、模拟仿真、物 料清单生成等
刀位计算、刀轨仿 真、后置处理、数 控代码生成等
2.2 CIMS的内涵和构成
3）制造自动化分系统
MAS组成
机械加工系统 物料储运系统
控制系统 检测监视系统
MAS地位
• 位于企业底层，是 企业信息流和物料 流结合点，是最终 产生效益聚集地
2.2 CIMS的内涵和构成
4）质量保证信息分系统
质量计划 质量检测管理 质量分析评价 质量信息综合与控制
2.3 CIMS的结构体系
工厂
加工车间
装配车间
1#单元
……….
N#单元
工厂层 车间层 单元层
人与技术
• 技术支持各类人员互相配合、 协调一致的工作
人与经营管理
• 人员素质提高将支持企业的经 营管理
CIMS三要素集成
2.2 CIMS的内涵和构成
CIMS的组成
功能分系统
• 经营管理信息分系统 • 工程设计自动化分系统 • 制造自动化分系统 • 质量控制分系统
支撑分系统
• 计算机网络分系统 • 数据库分系统
企业生产制造过程是对信 息采集、传递和加工处理
的过程（信息）。
CIM含义：是一种思想、模式、哲理，强调企业信息集成。
2.1 CIMS的概念
2）什么是CIMS
CIMS含义：基于CIM哲理的一种工程集成系统。
CIMS核心：
是将企业内的人/组织、经营管 理和技术三要素之间的集成，以保 证企业内的工作流程、物质流和信 息流畅通无阻。
计算机集成制造
先进制造模式
1.3 计算机集成制造的体系结构
计算机集成制造系统是为获取制造型企业最佳的整体效益而设计和构建的系统。为保证 系统目标的实现,需要一套方法、工具及适合的参考模型,用以指导计算机集成制造系统的设计、 实施和运行。因此,世界各国都比较重视对计算机集成制造系统体系结构的研究,其中由欧共体 ESPRIT计划中AMICE专题提出的CIM-OSA 体系结构具有一定的代表性。CIM-OSA 是一个 开放式的体系结构,它为制造业的计算机集成制造系统提供了一种参考模型,已作为对计算机集 成制造系统进行规划、设计、实施和运行的系统工具。图所示的结构模型,被称为CIM-OSA 立方体。
先进制造模式
CAPP完成毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定、工时定额计算等。其 中,工序设计又包括工装夹具选择或设计、加工余量分配、切削用量选择及机床、刀具的选择, 必要的工序图生成等功能。CAPP是工程设计自动化系统内部信息集成的关键环节,它是计算 机集成制造系统中设计信息与物料信息的交汇点,与生产计划、车间控制有着紧密联系,是工程 设计自动化系统与其他系统交换信息的主要信息源┈和信息处理核心。
CAM 完成刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹的仿真、数控代码的生成等,许 多商品化的CAM 软件都具有这些功能。
工程设计自动化系统是计算机集成制造系统的主要信息源头之一,它为管理信息系统和 制造自动化系统提供物料清单和工艺规程等信息。
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3. 制造自动化系统 制造自动化系统是计算机集成制造系统中信息流与物料流的结合点,它以柔性制造系统 为基础,是计算机集成制造系统最终产生效益的集聚地,其功能包括生成作业计划,进行优化作 业调度控制,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。 制造自动化系统的目标是实现多品种、中小批量产品生产的柔性化、自动化,实现高质 量、短周期、低成本、高效率生产,为生产人员创造舒适、安全的劳动环境。 4. 质量保证系统 质量保证系统主要是采集、存储、评价、处理存在于设计、制造过程中与质量有关的大 量数据,构成一系列控制环,并通过这些控制环有效地促进产品质量的提高,提高产品在市场中 的竞争能力。
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集成制造系统的技术构成
集成制造系统的技术构成摘要:随着信息技术的高速发展,制造行业发生了翻天覆地的变化,先进的制造技术不断地被应用于生产,大大地提高了工作效率,本文对现代集成制造系统的构成和特点作了分析。
关键词:集成;系统;技术构成
一、现代集成制造系统的含义与定位
现代集成制造系统(Contemporary Integrated Manufacutring System)是计算机集成制造系统新的发展阶段,在继承计算机集成制造系统优秀成果的基础上,它不断吸收先进制造技术中相关思想的精华,从信息集成、过程集成向企业集成方向迅速发展,在先进制造技术中处于核心地位。
具体地说,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、系统工程技术进行有机地结合,通过计算机技术使企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行。
在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化,达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的,进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性,使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。
二、现代集成制造系统的技术构成
先进制造技术(AMT Advanced Manufacturing Technology)作为一个专有名词目前还没有准确的定义。
通过对其内涵和特征的研究,目前
共同的认识是:先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
其具有如下一些特点:
1、从以技术为中心向以人为中心转变,使技术的发展更加符合人类社会的需要;
2、从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变,使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥;
3、从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变,减少层次和中间环节;
4、从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变,缩短工作周期,提高工作质量;
5、从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。
通过对先进制造技术的定义和特点的分析发现,现代集成制造系统拥有先进制造技术的绝大部分特点,只不过先进制造技术所涉及的范围要比现代集成制造系统大,现代集成制造系统在吸收计算机集成制造系统的优秀成果的基础上,继续推动并行工程、虚拟制造、敏捷制造和动态联盟的研究工作,并不断吸收先进制造技术中的成功经验和先进思想,将它们进行推广应用,由此使现代集成制造系统成为先进制造技术的核心。
(1)并行工程(CE Concurrent Engineering)并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。
它要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素,包括质量、成本、进度计划和用户要求。
为了达到并行的目的,必须建立高度集成的主模型,通过它来实现不同部门人员的协同工作;为了达到产品的一次设计成功,减少反复,它在许多部分应用了仿真技术;主模型的建立、局部仿真的应用等都包含在虚拟制造技术中,可以说并行工程的发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件,虚拟制造技术将是以并行工程为基础的,并行工程的进一步发展就是虚拟制造技术。
同时,并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术支持下,将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重迭,充分利用了原有技术,并吸收了当前迅速发展的计算机技术、网络技术的优秀成果,使其成为先进制造技术的基础。
(2)虚拟制造(VM Virtual Manufacturing)虚拟制造利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真,以发现制造中可能出现的问题,在产品实际生产前就采取预防措施,从而使产品一次性制造成功,达到降低成本、缩短产品开发周期,增强产品竞争力的目的。
(3)敏捷制造(AM Agile Manufacturing)敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础的,选择合作者组成虚拟公司,分工合作,为同一目标共同努力来增强整体竞争能力,对用户需求作出快速反应,以满足用户的需要。
为了达到快速应变能力,虚拟企业的建立是关键技术,其核心是虚
拟制造技术,即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。
敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路,它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平,是现代集成制造系统的发展方向。
(4)绿色制造(GM Green Manufacturing)绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废的整个产品生命周期中,对环境的影响(负作用)最小,资源的使用效率最高。
绿色制造的提出是人们日益重视环境保护的必然选择,发展不能以环境污染为代价。
国际制造业的实践表明,通过改进整个制造工艺来减少废弃物,要比处理工厂处理已经排放的废弃物大大节省开支。
绿色制造的实现可以通过计算机仿真来达到目的,即它是虚拟制造的一部分。
从可持续发展战略的观点看,绿色制造是必然选择,它将成为现代集成制造系统的一个重要的组成部分。
从以上的分析中我们可以看到:各种先进制造技术是相互关联、彼此交叉的,在先进制造技术的含义下,现代集成制造系统成为它的核心,并随着先进制造技术的不断发展而发展。
参考文献
[1]李伯虎等.现代集成制造系统的发展与863/CIMS主题的实施策略.CIMS,1998,(10).
[2]吴澄,李伯虎.从计算机集成制造系统到现代集成制造系统.CIMS,1998,(10).
[3]李敏贤.面向21世纪的先进制造技术[J.机械工业自动。