CIMS(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CIMS(计算机系统集成)
9.3 CIMS体系结构
一.CIMS体系结构平面图
由美国制造业工程师计算机自动化协会发布；1993年发布的第3版 共分6个层次。
层次
说明
顾客
满足顾客的需求是企业的最高原则
员工和组织机构 知识共享 经营活动
高度重视企业员工与组织机构的集成 是企业CIMS系统的重要目标之一 顾客支持，产品工艺，产品制造
第九章计算机集成制造系统CIMS
9.1 CIMS概述 9.2 信息集成 9.3 CIMS体系结构 9.4 CIMS总体设计 9.5 CIMS的应用实例
1
9.1 CIMS概述
一.CIMS概念
英文Computer Integrated Manufacturing Systems缩写，中文译 为计算机集成制造系统。
资源和责任 基础设施
资源--人力、物力、信息、技术、用户、品牌 等
责任--企业理念、规章制度、企业文化、外部 环境等
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
表示，例如图形、图像、视频、语音和数据等。
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。
计算机集成制造系统(CIMS)技术
• 其中： • 人---包括组织机构及其成员 • 经营---包括目标和经营过程 • 技术---包括信息技术和基础结构（设备、通
信系统、运输系统等使用的各种技术）。
• 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；
1、管理信息系统
• 管理信息系统通常是
以制造资源计划 （Manufacturing Resource Planning， MRPⅡ）为核心.
2、工程设计系统
CAD 、CAPP 、CAM三大部分。
3、制造自动化系统
• 制造自动化系统: • 是CIMS的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 • 通常由CNC机床、加工中心、FMC（Flexible
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
管理信息 模块
市场预测、物料需求计划、生产计算、成 本核算及销售等
存储运输 模块
存储运输模块的主要功能有仓库管理、自动搬 运等。
计算机集成制造系统(CIMS)技术
几个相关的概念
自动化工厂:经自动化 “通信网络”连接工厂 的各个子系统，可构成一个有机联系的整体，即自 动化工厂。
CIM:计算机集成制造，它反映了制造系统新的 发展方向。
CIMS:计算机集成制造系统，则是CIM思想技 术上的具体实现.
计算机集成制造系统（CIMS）
• CIM目标：实现产品
CIMS简介
（3）制造自动化或柔性制造分系统 （4）质量保证分系统 2.两个支撑分系统 （1）计算机网络分系统 （2) 数据库分系统
CIMS的集成
机器人等 数控机床（CN） 柔性制造系统（FMS） 计算机辅助制造系统（CAM）
计算机辅助工艺设计系统（CAPP） 计算机辅助设计系统（CAD） 制造资源计划系统（MRPII） 管理信息系统（MIS）
基于CIMS的自动化工厂示例
基于CIMS的工厂自动化活动
4)顾客订货服务
该活动是经过工厂快速高效地处理某项订货。该活动包括：订货单核对， 特殊定货与实施工程(工程设计、原料清单、加工流程、生产计划)的确认 商品库存量查询，制造进程安排，交货期确定、订货变动信息处理等等。
5)工程设计
工程设计是指对要投入市场的产品进行构思、设计和测试，其内容包括： 产品定义、工作原理设计、详细设计及制图。工程部门要处理原材料清单、 工艺过程设计、所用机床设备说明。有关产品制造的文件包括：工程图纸、 材料清单、工艺规程、工艺设备、零件加工程序、机器负荷计划、生产线 平衡表及质量控制计划等等。
CIMS应用工程典型案例
江苏淮阴卷烟厂CIMS工程
淮阴卷烟厂 CIMS 工程共 分为五个分系统：生产与经 营分系统、产品开发分系统、计算机辅助质量管理分系统、 制造自动化分系统和综合信息管理分系统。
1.生产与经营分系统以 ERP 思想为指导，以 MRPII 为核心，围绕该卷烟厂从市场预测、计划制定、资金管理、 采购供应、车间作业调度、 库存控制的生产经营主线， 将全过程按功能分为五个子系统：生产子系统、采购子系
我国CIMS的现状及前景展望
我国从1986年开始实施“高技术研究和发展 计划(即863计划)”，CIMS是其中的一个主题。 863/CIMS的任务是促进我国CIMS的发展和应用。
计算机集成制造系统简介
计算机集成制造系统简介1. 引言计算机集成制造系统是一种集成了计算机技术和制造工艺的智能化生产系统。
它可以实现计划、设计、生产、管理等一系列制造过程的有机结合，提高生产效率和产品质量，降低生产成本，并增强企业竞争力。
本文将详细介绍计算机集成制造系统的概念、架构和应用场景。
2. 概念计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）是指通过计算机技术将制造企业的各个环节紧密连接起来，形成一个整体化的制造系统。
它集成了计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）、计算机辅助制造（Computer-Aided Manufacturing，CAM）、计算机辅助工艺规划（Computer-Aided Process Planning，CAPP）、计算机辅助生产控制（Computer-AidedProduction Control，CAPC）等多个子系统，通过网络和数据库的支持，实现信息的共享和实时交流。
3. 架构计算机集成制造系统的架构主要包括硬件、软件、网络和数据库等组成部分。
3.1 硬件计算机集成制造系统的硬件主要包括计算机设备、工控设备和传感器等。
计算机设备包括计算机服务器、工作站和个人电脑等，用于数据处理和系统控制。
工控设备用于控制生产设备和机器人等。
传感器用于采集生产过程中的各种数据，如温度、压力、速度等。
3.2 软件计算机集成制造系统的软件主要包括CAD、CAM、CAPP和CAPC 等。
CAD软件用于产品设计和工程图纸的生成。
CAM软件用于生成加工路径和指导机床的加工操作。
CAPP软件用于生成工艺计划和顺序控制。
CAPC软件用于生产调度和控制。
3.3 网络计算机集成制造系统通过网络连接各个子系统。
网络可以是局域网或广域网，用于数据的传输和共享。
通过网络，各个环节的信息可以实时反馈和交流，提高生产效率和响应速度。
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
计算机集成制造系统
现代集成制造系统——CIMS的 PT文档演模板
提出
n 1986年提出了863/CIMS主题计划。它以 “发展高科技、实现产业化”为宗旨，在国 家科委(科技部)直接领导和各有关部门的大 力支持下，经过近10000名专家、技术人员 和管理人员不懈的努力，立足国情，创新发 展，从早期的以信息集成为特征的计算机集 成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System）开始，发展到以 信息集成和企业优化为特征的现代集成制造 系统（Contemporary Integrated Manufacturing System），走出了一条具 有中国特色的CIMS之路，取得重大进展， 并在国际上取得了一席之地。
计算机集成制造系统
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• 2．工程设计自动化系统 • 工程设计自动化系统实质上是指在产品开发过程中引 入计算机技术，使产品开发活动更高效、更优质、更自动 地进行。产品开发活动包含产品的概念设计、工程与结构 分析、详细设计、工艺设计以及数控编程等设计和制造准 备阶段的一系列工作，即通常所说的CAD、CAPP、CAM三大 部分。 • CAD系统应该包括产品结构的设计、定型产品的变型 设计以及模块化结构的产品设计，通常应具有计算机绘图、 有限元分析、产品造型、图像分析处理、优化设计与仿真、 物料清单的生成等功能。
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CIMS体系结构
n 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
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)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。
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
计算机集成制造系统
人/组织
经营管理
技术
几层含义
CIM是一种组织、 CIM是一种组织、管理与运行企业生产的哲 是一种组织 其宗旨是使企业的产品高质量、低成本、 理，其宗旨是使企业的产品高质量、低成本、 上市快， 上市快，从而使企业赢得竞争力 企业生产的各个环节， 企业生产的各个环节，是一个不可分割的有 机整体 企业生产的要素包括人、技术及经营管理， 企业生产的要素包括人、技术及经营管理， 其中， 其中，尤其重视发挥人在现代化企业生产中 的主导作用。 的主导作用。 企业生产活动中包括信息流（采集、 企业生产活动中包括信息流（采集、传递和 加工处理）和物流两大部分。 加工处理）和物流两大部分。现代企业中尤 其重视信息流的管理运行及信息流与物流间 的集成。 的集成。 CIM技术是基于现代管理技术 制造技术、 CIM技术是基于现代管理技术、制造技术、 技术是基于现代管理技术、 信息技术、自动化技术、 信息技术、自动化技术、系统工程技术的一 门综合性技术。 门综合性技术。
企业模型理论与方法
理解模型
现实世界是复杂的，人们所要面临和解 现实世界是复杂的， 决的大部分问题也是复杂的。 决的大部分问题也是复杂的。 人们可以通过一些办法和手段提炼出这 个世界的某些本质特征和规律， 个世界的某些本质特征和规律，用来把 握一些复杂的系统和解决一些复杂的问 题。这些方法和手段需要某种形式的中 这个中介就是所谓的模型 模型。 介，这个中介就是所谓的模型。 模型是对复杂系统及问题的一种简化和 抽象，它将复杂系统的特征、 抽象，它将复杂系统的特征、行为和规 律等通过比较简单明了的形式表达出来， 律等通过比较简单明了的形式表达出来， 帮助人们抓住问题的主要矛盾， 帮助人们抓住问题的主要矛盾，认识问 研究问题和解决问题。 题、研究问题和解决问题。
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。
计算机集成制造系统(CIMS)及其他先进制造模式简介
第 13 章 计算机集成制造系统（CIMS）及 其他先进制造模式简介
本章关键词
制造执行系统（Manufacturing Execution System, MES ） 并行工程 CE（Concurrent Engineering，CE）
但由于不同企业可能会从不同的软件供应商购买适合自己的 MES 模块，或将现有系统 （legacy system）集成为 MES 功能的一部分，其结果导致许多企业的 MES 系统实际上是往
13-4
第 13 章 计算机集成制造系统（CIMS）及其他先进制造模式简介
往各自的处理逻辑、数据库、数据模型和通信机制。又因为 MES 应用常常是要满足关键任 务的系统，系统就很难随技术的更新而进行升级。为了实现与外部系统的集成，往往采用 API 技术，OLAP 技术和相应的通信机制，这些技术在某种意义上说，也是 MES 功能的核 心部分。其中，外部应用系统的调用和插入使用 API 的方式，而应用 EDI 技术和外部环境 进行数据交换。当前 MES 的技术模型，见图 13.5。
理层与底层控制之间架起了一座桥梁。 ● 控制层。一线操作人员使用的，以 SCADA（数据采集与监视）、HMI(Human Machine
Interface)为代表的生产过程监控软件。
13.1.3 MES 的功能
MES 是利用现场实时的数据提供从可以最佳化产品的订货到生产完成的生产活动的信 息。通过减少没有价值的活动，有效的工厂运营得到可能。具体来讲，MES 具有以下功能， 见图 13.2：
上个世纪 90 年代初期，美国先进制造研究机构（AMR）通过对大量企业的调查发现， 完善的企业生产管理系统，普遍由以下三种软件构成：以 ERP/MRPⅡ为代表的企业管理软 件，以 SCADA（数据采集与监视）、HMI(Human Machine Interface)为代表的生产过程监控 软件，以及实现操作过程自动化、支持企业全面集成的 MES 软件。根据调查结果，AMR 于 1992 年提出了三层的企业集成模型，见图 13.1。
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。
先进制造模式
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。
CIMS
该研究从随机服务系统的角度,运用排队论 的知识，分析了CIMS物流调度系统的一些性能 和调度规则,建立了系统的数学模型,探讨了该 类系统的仿真策略与仿真算法。最后,通过对 真实系统的仿真分析和数值计算,获得系统运 行的各项仿真指标及相应的理论指标,验证了 系统模型的正确性。
CIMS 物流调度系统的建模与仿真
朱清清
CIMS是英文Computer/contemporary Integrated Manufacturing Systems的英文缩写，就是计算机/ 现代集成制造系统。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。
i
1 2
堆垛机的相关性能指标
AGV 的相关性能指标
AGV系统的平均逗留时间为：
CR系统的平均逗留时间为：
出库任务在整个物流调度的平均逗留时间为：
CIMS物流调度系统的仿真
华宝空调厂柜机车间是一个自动化水平很高的CIMS车间, 里面配置了自动化物流调度系统作为我国第十个CIMS应用工 程,HBCIMS 物流系统包括6辆 AGV小车、15辆SKYRAV天车、3 座自动化立体仓库(共7400多个货位)和近50个CIMS型缓冲站。 此外, 还有两条积放链专门运输冷凝器和蒸发器。该系统不 仅规模大、设备多, 信息集成和监控管理系统也十分复杂。 本研究仅对六号立体库进行仿真，六号库系统主要负责 柜机大体积部件的存储和调度, 配有3台堆垛机、6台 AGV 小 车、20个AGV 缓冲站以及其他相关设备。对每种出、入库流 组合, 分别进行30次仿真, 每次仿真的运行周期为5000个任 务。
CIMS计算机集成制造系统介绍
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。
什么是 CIM和CIMS
什么是 CIM和CIMS？CIM是英文Computer Integrated Manufacturing的缩写，译为计算机集成制造。
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。
哈林顿强调的一是整体观点，即系统观点，二是信息观点。
二者都是信息时代组织、管理生产最基本、最重要的观点。
可以说，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(CIMS棗Computer Integrated Manufacturing Systems)。
对于CIM和CIMS，至今还没有一个公认的定义。
不同的国家在不同时期对CIMS有各自的认识和理解。
美国制造工程师学会计算机与自动化系统协会(SME/CASA)采用轮图形象地表示他们对CIMS的理解。
SME在1985年前提出CIMS 的轮图如图1所示。
1987年，我国863计划CIMS主题专家组认为：“CIMS是未来工厂自动化的一种模式。
它把以往企业内相互分离的技术(如CAD、CAM、FMC、MRPII等)和人员，通过计算机有机地综合起来，使企业内部各种活动高速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以提高企业对多变竞争环境的适应能力，使企业经济效益持续稳步地增长。
”我国的这一认识比前述定义发展之处在于：一是考虑了人的集成，二是将CIMS的目标明确地表达出来。
1991年日本能源协会提出：“CIMS是以信息为媒介，用计算机把企业活动中多种业务领域及其职能集成起来，追求整体效益的新型生产系统。
”欧共体CIM/OSA研究组认为：“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、信息和组织管理都是集成进来的整体的各个部分。
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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、组织管理方面都是一个集
2020/成4/3 起来的整体的各个部分。”
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CIMS的基本概念与组成
对“计算机集成制造”的解释： 计算机 集成 制造
工具
生产方式的
关键与核心
目的
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CIMS的基本概念与组成
不能实现"五个正确":
“在正确的时间,将正确的信息以正确的方式传给正确的人
20(2或0/4/机3 器)以作出正确的决策或操作.”
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CIMS的基本概念与组成
1973年 美国Harrington（哈林顿）博士关于CIM两个观点: • 企业各个生产环节是一个不可分隔的整体(集成)； • 企业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（信息）。
对策: 信息集成 系统集成
信息技术 + 制造技术
CIMS
<Computer Integrated Manufacturing>
CIM
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CIMS的基本概念与组成
两个基本观点：
1、系统的观点
企业生产的各个环节，即从市场分析、产品设计、 加工制造、经营管理直到售后服务的全部生产活动， 形成了一个不可分割的整体，它们彼此紧密相连；单 一的生产活动都应在企业整个框架下作统一的考虑。
岛”具有较大封闭性，相互之间难以实现信息的传递
与共享，从而降低系统运行的整体效率，甚至造成资
源浪费。
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CIMS的产生背景
“自动化孤岛”
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CIMS的产生背景
1+1≠2
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CIMS的产生背景 未经集成化处理的
例：离散制造业
计算机应用,形成了多个 “自动化孤岛”
计算机集成制造系统CIMS的组成
CIMS:基于CIM哲理的一种工程集成系统，是一种新 型制造模式。 CIMS核心:是将企业内的人和组织、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、物质流 和信息流畅通无阻。
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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；
将“自动化孤岛”集成在一起
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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
全社会进步
T Q C S的阻力— “自动化孤岛”
单元技术:不同的 单位、时期、标准、封闭系统
通Байду номын сангаас协议、软件、数据库
制造 自动化分系统
分
务
系
统
统
数据库分系统
支撑分系统
计算机网络分系统
CIMS组成框图 19
CIMS的基本概念与组成
同濟大學
TONGJI UNIVERSITY
制造模式的发展和应用答辩
1
计算机集成制造 CIMS
张燕红 祁国栋 楼科文 马 飞
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1
理念篇
2
技术篇
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实践篇
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3
理念篇
❖CIMS的产生背景 ❖CIMS的基本概念与组成 ❖CIMS的发展概况
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CIMS的产生背景
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CIMS的基本概念与组成
CIMS的组成
功能分系统 •生产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 •质量保证分系统 支撑分系统 •计算机网络分系统 • 数据库分系统
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市场信息
功能分系统
生
产
工程设计
经
自动化分系统
营
管
质
量
保
售 后信
理
证
服息
信
息 分 系
• 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；
CIMS三要素集成
• 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。
CIM：是一种思想、模式、哲理，强调企业信息集成。
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CIMS的基本概念与组成
CIM定义（国外）：
联邦德国经济生产委员会(AWF)定义CIM为： CIM是指在所有与生产有关的企业部门中 集成地采用电子数据处理，CIM包括了生 产计划和控制(PPC)、计算机辅助设计 (CAD)、计算机辅助工艺过程设计(CAPP)、 计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助质量管 理(CAQ)之间信息技术上的协同工作，其中 为生产产品所必需的各种技术功能和管理 功能应实现集成。
什么是CIMS？
20世纪70年代以来，随着电子信息技术、自动化技 术的发展以及各种先进制造技术的进步，制造系统中 许多以自动化为特征的单元技术得以广泛应用。如 CAD、CAPP、CAM、工业机器人、FMS等单元技术的 应用，为企业带来显著效益。
然而，人们同时发现，如果局部发展这些自动化
单元技术，会产生“自动化孤岛”现象。“自动化孤
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日本能率协会对CIM的定义：“为实现企业 适应今后企业环境的经营战略，有必要从 销售市场开始对开发、生产、物流、服务 进行整体优化组合。CIM是以信息为媒介， 用计算机把企业活动中多种业务领域及其 职能集成起来，追求整体效率的新型生产 系统。”
欧共体各国对CIM定义：“CIM是信息技术和
2、信息的观点
整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加 工处理的过程。最终形成的产品可以看作是“数据” 的体现。
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CIMS的基本概念与组成
CIM定义（国内）：
是一种组织、管理、企业生产的新哲理，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 质流有机地集成并优化运行，以实现产品的高质量、 低成本、短交货期，提高企业对市场变化的应变能力 和综合竞争能力。
CAD
CAPP
ROBOT FMS
FAS
CAE
CAM
MRPII
MIS
OA
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自动化 立体仓库 销售系统 Database
DSS
Network
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CIMS的产生背景
自动化单元如果能够实现信息集成，则各种生产要素 之间的配置会得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以 得到更大的发挥，各种资源浪费可以减少，从而获得更好 的整体效益。这正是计算机集成制造系统的出发点。