计算机集成制造系统(CIMS)
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
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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(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
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• 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。
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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。
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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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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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的英文缩写是什么
计算机集成制造系统的英文缩写是什么计算机集成制造系统的英文缩写是CIMS。
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。
计算机集成制造系统（CIMS）介绍一、CIMS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。
二、CIMS子系统CIMS是自动化程度不同的多个子系统的集成，如管理信息系统（MIS）、制造资源计划系统（MRPII）、计算机辅助设计系统（CAD）、计算机辅助工艺设计系统（CAPP）、计算机辅助制造系统（CAM）、柔性制造系统（FMS）,以及数控机床（NC，CNC）、机器人等。
CIMS正是在这些自动化系统的基础之上发展起来的，它根据企业的需求和经济实力，把各种自动化系统通过计算机实现信息集成和功能集成。
三、CIMS生命周期1、项目准备2、需求分析3、总体解决方案设计4、系统开发与实施5、运行及维护四、CIMS发展趋势1、集成化-从当前的企业内部的信息集成发展到过程集成（以并行工程为代表），并正在步入实现企业间集成的阶段（以敏捷制造为代表）。
2、数字化/虚拟化-从产品的数字化设计开始，发展到产品全生命周期中各类活动、设备及实体的数字化。
3、网络化-从基于局域网发展到基于Internet/Intranet/Extranet的分布网络制造，以支持全球制造策略的实现。
4、柔性化-正积极研究发展企业间的动态联盟技术、敏捷设计生产技术、柔性可重组机器技术等，以实现敏捷制造。
5、智能化-智能化是制造系统在柔性化和集成化的基础上进一步发展与延伸，引入各类人工智能技术和智能控制技术，实现具有自律、分布、智能、仿生、敏捷、分形等特点的新一代制造系统。
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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Computer Integrated Manufacture System (CIMS)Introduction
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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
3）制造信息子系统：包括制造过程生产计划调度与控制、计算机控 制系统、数据库管理系统、网络和通信系统、制造信息的获取/分 析/处理及各种信息交换、物料流的管理、制造过程监视与控制等 。它是MAS的神经系统。
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生产管理系统
经营分析决策 制造资源规划 车间调度与管理
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质量保证系统
质量规划 质量检测 质量跟踪 质量控制
共40学时 (36+4)
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现代社会对制造业的要求
大工业与需求个性化的矛盾
现代大工业忽略了人的个性需求 现代社会的发展,人类在满足基本物质要求的基
础上,追求个性化与自由。正是这种需求推动了 自动化技术的发展，推动了信息技术在制造业 中的应用。但是形成了一个个自动化孤岛。
3
“自动化孤岛”
4
自动化孤岛阻碍了信息技术在制造业中 的应用。
6
1.3 CIMS基本概念
CIM是计算机集成制造英文Computer Integrated Manufacturing 的 缩写。是1973年由美国HORRYTON博士提出来的,主要有两个观点: 系统观：即企业的各个生产环节是不可分割的一个整体，需要统 一安排与组织。 信息观:即产品的制造过程实质上是一个信息采集、传递、加工 处理的过程。 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。
数据库管理系统： 简单部门级：FOXBASE、SQLSEVER 企业级：ORACLE、DB2
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自动化设计系统
自动化设计分系统的作用:
利用计算机软硬件及网络系统，实现产品设计过 程的自动化。
系统的构成及所涉及的内容：
CAD /CAE /CAPP/CAM/PDM 夹具/模具设计 异地、协同设计 绿色设计 并行设计 数控编程
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企业信息化与CIMS的关系
企业信息化与CIMS的关系
按计算机的应用规模企业信息化大致可分为以下几 个阶段：
单机运行阶段 局域网支持下的计算机应用：利用局域网实现部门内部各个
环节和部门之间的计算机应用。 网络数据库支持下的全企业综合计算机应用系统：把企业的
各个单元的计算机应用系统，利用网络和数据库集成起来， 实现企业内部的信息共享。这是CIMS系统的信息集成阶段。 广域网、INTERNET支持下的企业间信息集成和资源优化：这 一阶段企业的信息化突破了企业间的界限，这是网络制造、 敏捷制造的企业信息化。863/CIMS主题包含了企业信息化的 第三、四阶段。
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)
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CIMS核心
CIMS的核心是集成
CIMS的一个重要核心是集成，所谓的集成就是将原 来独立运行的单元系统组成一个协同工作的新系统。 因为，当时CIMS提出来的社会与技术背景就是自动化 孤岛的存在。最初CIMS强调的是信息集成，现在集成 的概念已经发展到过程集成与企业集成。从当今经济 的发展也可以看出，合作与集成是获得更大经济效益 的一种手段。
高度重视人的因素和作用！
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计算机集成制造系统的组成
市场信息
技术信息 用户反馈信息
生
工程设计自动化
集
产
系统
成
管
质
理
量
系
制造自动化
系
统
系统
统
数据库支撑系统
计算机网络支撑系统
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支撑系统
计算机及计算机网络系统
计算机及网络系统的作用：支持各分系统进行通讯、信息资 源共享、分布式处理、分布式递阶实时控制，支持分布式的 数据库处理功能。实现异种计算机互连、异构局域网及多种 网络和INTERNET的互连。
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25分 46秒04:25:4620.10.16
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午4时 25分20.10.1604:25O 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25分46秒 04:25: 4616 October 2020
INTERNET 防火墙
世界各地
网络交换机
Hub
网络系 统构成
局域网
C A D 服务器
企业数据库服 务器
WWW服务器 MAIL服务器
网络信息中心
Hub
局域网
销售公司服务器
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支撑系统
数据库管理系统
数据库管理系统的作用：管理企业数据的存储、处理和共享 。提供数据完整性、一致性、安全性操作，是企业数据管理 的核心。
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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
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。04:25:4604:25: 4604:2510/16/2020 4:25:46 AM
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.1604:25:4604:25O ct-2016-Oct-20
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。04: 25:4604:25:4604:25F riday, October 16, 2020
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.1620.10.1604: 25:4604:25:46October 16, 2020
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月16日上午4时25分 20.10.1620.10.16
相信相信得力量。20.10.162020年10月 16日星 期五4时25分46秒20.10.16
谢谢大家！
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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。”
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午4时25分46秒 上午4时25分ห้องสมุดไป่ตู้4:25:4620.10.16
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1620.10.1604: 2504:25:4604: 25:46Oct-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25分 46秒Fr iday, October 16, 2020
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制造自动化系统
制造自动化系统
本系统主要涉及企业执行单元的制造过程，主要包 括：
1）加工子系统：以机械制造为例，包括专用自动化机床、组合机床 及自动线、数控机床、加工中心(MC)、分布式数控系统(DNC)、柔 性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)等。
2）物料、运储子系统：包括毛坯与刀具准备工作站、传送带、有轨 小车、自动导向小车、自动化仓库、搬运机器人、托盘站等。
如：不同部门采用不同的标准形成了各自不同的封闭 系统，使整个生产无法实现5个正确。
在正确的时间将正确的信息以正确的方式传达 给正确的人以作出正确的决策和动作。
CIMS就是在此种条件下提出来的。
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第一章 CIMS概论
1. 信息时代企业面临的挑战 2. 信息技术在企业中的地位 n 3. CIMS基本概念 n 4. CIMS的组成 5. 我国CIMS技术的发展趋势
基本构成：计算机系统（服务器、客户机）网络通讯设备（ 交换机、集线器hub)、网络软件（防火墙）、计算机操作系 统软件（WINDOW、UNIX等等） 一般网络协议：TCP/IP
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。
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支撑系统
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企业集成 过程集成 信息集成 组织与人力集成
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1.4 CIMS的组成
CIMS的三要素：人、管理、技术 CIMS三要素的集成：
管理 人/组织 技术
（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/机构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