现代集成制造系统
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
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。
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。
浅谈现代集成制造系统发展
正 使 制 造业 处于 重 要 的 历 史 性 变 革时 期 。
经济时代 ， 制造业虽不再 占据主导的地位 ， 但像工业经济时代不可能 １制造技术的发展过程 没有农业一样 ， 信息社会同样必须有制造业和农业。 在知识经济 时代 人 类 的 文 明进 步 与 制 造 技 术 的发 展 是 分 不 开 的 ， 统 计 ， 界 发 既要大力发展 以知识为基础 的支柱产业 ，又要加速向工业经济和农 据 世 达 国 家 ６ ％ 的 社 会 财 富 和 ４ ％ 的 国 民 收 入 ，都 是 由 制 造 业 创 造 业经济进行扩张 ，通过提高知识含量 ，使工业经济和农业经济知识 Ｏ ５ 的。世界 各 国 经 济 的竞 争 ， 要 是 制造 技 术 的 竞 争 。在 各 国企 业 生 产 化． 主 知识经济 的发展并不是排除物质经济 的发展 ， 而是要使物质经济 力的构成中 ， 制造技术的作用一般 占 ５ ％ ～６ ％。制造技术是 国民 的发展更好的遵循 自然发展 的客观规律。传统的制造业要顺利 “ ５ ５ 长 经 济 发 展 的 支柱 。 回 顾 制 造 技 术 的发 展 ， 蒸 汽 机 出现 到 今 天 ， 要 入 ” 识 经 济 时 代 ， 从 主 知 必须 全 力 吸 取 知 识 所创 造 的 一 切 科 技 成 果 ， 行 进 经 历 了三 个 发展 阶段 。 场 以现代科技革命 为核 心的自我 变革。作为制造物质产品的生产
一
１１ 用机 器 代 替手 工 ， 作 坊 形成 工 厂 ２ ． 以 Ｏ世 纪初 ， 种 金 属 切 组织—— 制造系统 ， 各 其传统的特性 ， 少品种、 如 大批量刚性流水生产 削加工工艺方法 陆续形成 ， 近代制造技术 已成体 系。但是机器（ 包括 及泰勒制的管理方式等都将被新 的制造概念、 制造技术 、 制造哲理所 汽 车） 的生 产 方 式 是作 坊 式 的单 件 生 产 。 它产 生 于 英 国 ， １ 在 ９世纪 先 取 代 。 后 传 到 法 国 、 国和 美 国。 并 在 美 国 首 先形 成 了小 型 的 机 械 工 厂 ， 德 使 可持续发展观 制造 系统 由资源型发展模式逐渐 转变为技术型 这 些 国 家 的经 济 得 到 了 发 展 ， 力 大 大增 强 。 国
CIMS介绍
CIMS介绍刘博清华大学自动化系2005-7-4什么是CIMS？CIMS－计算机集成制造系统（ComputerIntegrated Manufacturing Systems ）CIMS－现代集成制造系统（ContemporaryIntegrated Manufacturing Systems）C是手段M是指大制造（制造业）S是指整个系统I是核心，即通过集成提高制造企业的市场竞争能力CIMS－－通过计算机硬件、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人，技术，经营管理三要素及其信息流、物料流与资金流有机地集成并优化运行的一个复杂大系统。
CIMS的理想运行--得到在正确的时间以正确的方式,将正确的信息传送给正确的人员, 使其作出正确的决策.集成－－CIMS的核心实施CIMS的关键在于集成.企业实施CIMS的目的在于取得总体效益, 而企业能否获得最大的效益又取决于企业各种功能的协调.一般来说,企业集成的程度越高,这些功能就越协调,竞争取胜的机会也就越大. 因为只有各种功能有机地集成在一起才可能共享信息,才能在较短的时间里作出高质量的经营决策, 才能提高产品的质量,降低成本,缩短交货期.内容提纲制造业企业面临的竞争与挑战 机械制造业发展的几个阶段 企业建模的需求与应用前景 工作流技术简介制造业企业面临的竞争与挑战自20世纪70年代以来，世界市场已经由传统的相对稳定逐步演变成动态多变的市场，企业之间的竞争也由过去的局部竞争演变成全球范围内的竞争。
同行业之间、跨行业之间相互渗透、相互竞争日趋激烈。
在企业间竞争国际化、白热化的同时，当今企业所面临的社会、经济、制造环境与客户需求也已经发生了巨大的变化，形成了全球化的经济。
当今制造企业面临的竞争形势可以从市场、产品、技术、知识和环境五个方面进行描述。
1.动态变化的全球竞争市场Internet的普及和应用，促进了全球生产、全球销售体系的形成全球化已经成为许多跨国公司的经营战略 利用地理优势占领市场的机会越来越小 跨国经济已经成为21世纪的主导经济，跨国公司已经成为大企业生存的主要形式市场的快速动态变化产品更新换代的速度企业采用新技术新工艺的速度保持产品优势越来越难除了极个别的产品的市场被少数公司垄断以外，大部分产品的市场都被许多公司在动态地分割通过垄断来独占市场或者通过大批量生产的方式获得高额利润的机会已经越来越小2.复杂产品的全生命周期管理产品生命周期与交货期缩短20世纪70年代以前, 产品的生命周期很长, 产品的销售时间也很长当今产品的生命周期已经显著地缩短，产品的更新换代速度在显著加快企业在每个产品上的利润回报时间也大大缩短以汽车为例20世纪50-60年代，15∼20年的生命周期 20世纪90年代后期，5∼7年21世纪初，3~5年国际上某个著名的生产工程运输机械的公司为了加强其市场竞争能力，制定的其产品（工程车辆）发展战略为：3周设计、3个月试制与3年的生命周期交货期成为重要竞争要素 用户对交货期的要求甚至超过了对价格的要求 简单装配型产品：解决生产组织和物料及时供应问题 复杂产品：缩短设计过程并且提高产品的设计质量，减少由于设计不合理而造成的在产品制 造过程中出现加工困难、废品增加、返工次数 增加、甚至不得不重新修改设计等已经成为缩 短产品交货期最迫切需要解决的问题产品的复杂性增加 产品已经变得越来越复杂 最早的汽车设计主要考虑机械设计问题，而当今的汽 车除了机械部件越来越复杂外，还需要考虑电子点火 系统、安全保护装置、空调系统、无线电系统、乃至 全球定位系统 产品复杂性增加直接导致产品研制费用和产品开 发周期的增加，尤其是制造用来进行试验和分析 的产品原型的时间和费用迅速增加 如何降低产品的研制费用，尤其是原型制造费 用，是降低产品成本的关键问题（以777为例）数字BOEING数字化飞机技术趋势虚拟设计制造 全生命周期设计制造PLM 并行工程CE 全球化的协作平台EXSTAR美国B777的应用效果开发周期：9年－>4.5年 成本降低：25％ 100％整机数字化设计 世界垄断与霸主地位产品概念设计数字化轿车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％产品详细设计并行工程技术 传统的产品研制是一种串行的过程 前一个部门完成某个功能后将设计结果移交给下一个部门进行下一步的设计工作 存在问题： 不同部门之间缺乏交流，仅考虑其局部要求，局部的 优化 未考虑后续部门的要求和产品设计制造周期中的各种 因素 导致最终设计出来的产品的可制造性和可装配性差、 产品制造周期长、废品率高、产品成本高 1998年美国国防分析研究所（IDA）提交 了题为“并行工程在武器系统采购中的作 用”的研究报告，提出了并行工程的概念 并行工程的定义：集成地、并行地设计 产品及其相关的各种过程（包括制造过 程和支持过程）的系统方法。
集成制造系统与智能制造的关联与发展
集成制造系统与智能制造的关联与发展引言在现代制造业中，集成制造系统（Integrated Manufacturing System）和智能制造（Intelligent Manufacturing）是两个重要的概念。
随着科技的不断发展，这两个概念在制造业中的应用越来越广泛。
本文将探讨集成制造系统与智能制造之间的关联以及它们的发展趋势。
集成制造系统的概念与特点集成制造系统是一个综合性的生产管理系统，它将制造企业内外的各个环节进行整合，实现信息的共享和流动。
它通过采用先进的技术和系统，将产品设计、制造、销售等环节进行有机地结合，提高了企业的生产效率和竞争力。
集成制造系统的特点之一是其模块化的结构。
它将制造过程划分为不同的模块，每个模块负责一个特定的工作任务。
这种模块化的结构使得集成制造系统更加灵活和可扩展，能够适应不同类型和规模的企业。
另一个特点是集成制造系统的信息化。
它通过使用先进的信息技术，将生产过程中的数据和信息进行收集、处理和分析，为管理者提供实时的决策支持。
通过实现信息的共享和流动，集成制造系统能够提高生产效率，减少生产成本。
智能制造的概念与特点智能制造是指在制造过程中应用先进的智能技术，实现制造系统的自动化和智能化。
智能制造以人工智能、物联网、大数据等技术为基础，通过实时数据的收集和分析，使制造系统能够自动感知和调整生产过程，提高生产效率和质量。
智能制造的特点之一是其自适应性。
智能制造系统能够根据生产环境的变化自动调整生产计划和工艺参数，从而实现生产过程的自适应。
这种自适应性使得生产过程更加灵活和高效，能够满足不同需求和变化的市场。
另一个特点是智能制造系统的可持续发展。
智能制造系统在生产过程中能够有效地利用资源，减少能源消耗和废物排放。
通过提高生产效率和资源利用率，智能制造系统能够实现可持续发展，减少对环境的影响。
集成制造系统与智能制造的关联集成制造系统和智能制造在很多方面都存在关联和重叠。
现代集成制造系统(CIMS)简介
现代集成制造系统(CIMS)简介摘要：根据现代集成制造系统CIMS的理论，对其结构进行了分析，并研究了CIMS 在机械集成制造中的作用，并对其在企业中优化的作用进行了介绍。
关键词：现代集成制造系统CIMS 集成优化1、引言国有企业普遍存在非科学化、非理性化、非程序化、非严格化和非规范化等现象,管理粗放仍然是制约企业竞争力提高的主要因素,通过数字化、集成化实现集约管理是我国企业从计划经济环境到市场经济环境所必须实现的转变。
有许多先进的管理模式,如CIMS,MRP2,ERP,AM等,都是在西方工业化完成后提出的,强调物流、信息流和价值流的集成,以及信息集成、过程集成和企业间集成。
物流强调物质流动过程的正确性,信息流强调信息流动过程的正确性,价值流强调资金流动过程的正确性。
由于在社会文化与机制体制上的差异,完全照搬西方管理模式是不够的。
企业生产过程可分为离散型生产(Discrete Manufacturing)和连续型生产(Process Manufacturing)两种形式。
随着CIMS工程的进一步发展,近几年提出了第三种类型的CIMS,混合型生产的CIMS。
2、CIMS的结构Computer Integrated Manufacturing Systems是计算机集成制造系统,简称为CIMS。
CIMS系统的实施属于高科技应用范畴,它涉及到企业现代管理、应用数学、计算机科学、通信技术、自动化信息处理。
现代集成制造系统(Contemporary Integrated Manufac-turing Systems)是我国科学家和工程技术人员在传统的计算机集成制造系统的基础上,结合实际国情和制造业的特点,并借鉴当今先进制造技术的最新成果和发展趋势,经过863/CIMS十几年的研究、开发、实施的实践而提出的新一代CIMS的理念,是一种在市场经济环境中帮助企业赢得竞争的理念。
其核心是从市场需求分析、产品定义、研究开发、设计生产、支持(包括质量、销售、采购、发送和服务)到产品最后报废、环境处理等产品全生命周期中各阶段活动的有关的人/组织、经营管理和技术三要素,及其信息流、物流和价值流的有机集成和优化运作,并以此达到产品上市快(T)、高质(Q)、低耗(C)、服务好(S)和环境清洁(E),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概述
集成制造(CIM)的内涵
1973年美国约瑟夫.哈林顿（Joseph Harrington）博士 在《Computer Integrated Manufacturing》一书中首次 提出CIM（Computer Integrated Manufacturing）概念。
它的内涵是借助计算机，将企业中各种与制造有关的技 术系统集成起来，进而提高企业适应市场竞争的能力。
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现代集成制造系统技术的发展现状与趋势 数字化飞机
技术趋势
虚拟设计制造 全生命周期设计制造PLM 并行工程CE 全球化的协作平台EXSTAR
美国B777的应用效果
开发周期：9年－>4.5年 成本降低：25％ 100％整机数字化设计 世界垄断与霸主地位
数字BOEING
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现代集成制造系统技术的发展现状与趋势 数字化轿车
CIM的哲理及有关技术不仅适用于离散型制造 业，而且还适用于流程及混合型制造业。
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我国学者对CIMS的理解
基于上述的CIM及CIMS哲理，863/CIMS主题正 在研究实施的CIM及CIMS可谓“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。
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
集成制造系统的定义与发展
集成制造系统的定义与发展1. 引言集成制造系统（Integrated Manufacturing System，IMS）是近年来制造业发展的重要趋势之一。
它是一种基于信息技术的现代化制造体系，旨在整合和优化生产过程，提高生产效率，降低成本，满足市场需求。
本文将深入讨论集成制造系统的定义与发展，并探讨其所带来的影响和挑战。
2. 集成制造系统的定义集成制造系统是一种将各种生产资源和工艺流程有机结合起来的制造体系。
它通过信息与物流的高度融合，实现了制造过程的整体优化和高效运作。
集成制造系统由多个模块组成，包括计划与调度模块、物料管理模块、生产执行模块、质量控制模块等。
这些模块之间通过信息技术进行紧密的协作和协同，实现了整个生产过程的无缝衔接。
3. 集成制造系统的发展3.1 制造业的发展集成制造系统的发展与制造业的发展密切相关。
随着全球制造业的竞争加剧和客户需求的不断变化，传统的分散式制造模式已经无法满足市场的需求。
这促使制造业开始关注提高生产效率、降低成本和提升产品质量等问题，集成制造系统应运而生。
3.2 集成制造系统的演进集成制造系统的发展经历了不同的阶段。
最初的阶段是简单的生产自动化，主要包括数控机床和生产线的自动化。
随着信息技术的发展，制造企业开始使用计算机进行生产计划和调度，实现了生产过程的管理化和柔性化。
随后，企业开始引入物联网和云计算等技术，进一步实现了生产过程的集成和优化。
3.3 集成制造系统的关键特征集成制造系统具有以下几个关键特征：•模块化：集成制造系统采用模块化的设计和实施方法，使得不同组件可以相互连接和交互。
•自适应性：集成制造系统可以根据生产需求和环境变化进行自动调整和优化。
•实时性：集成制造系统能够在实时掌握生产过程的信息，并作出及时的决策和调整。
•可视化：集成制造系统采用可视化的方式呈现生产过程的各个环节，方便管理人员监控和控制。
4. 集成制造系统的影响和挑战4.1 影响集成制造系统对制造业产生了深远的影响。
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
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CIM-OSA部分通用模型结构
华北电力大学自动化系
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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
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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。
CIMS
CIMSCIMS是英文Computer Integrated Manufacturing Systems或contemporary的缩写，直译就是计算机/现代集成制造系统。
计算机集成制造----CIM的概念最早是由美国学者哈林顿博士提出的，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。
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。
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。
未来工厂中的操作工人将会由这些机器人来代替，实现工厂无人化。
从CIM的概念的提出到现在已有20余年了。
20多年来，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。
CIMS与计算机综合自动化制造系统是同义词，后者是CIMS在中国早期的另一种叫法，虽然通俗些，但因此无法表达集成的内涵，使用得较少。
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。
金矿企业现代化集成制造系统结构
企业网服务系统。企业网服务系统不仅在企业内部形 成了完整的信息共享网络服务体系，而且可进行电子 商务。 磨矿分级作业使选矿厂能量消耗最大、影响金回 收率最重要的作业工段。保持问题的磨矿产品粒度指 标，提高磨矿过程的作业效率，使其工作在最佳负荷， 是磨矿过程的优化控制目标。而粒度与磨机负荷不能 在线连续测量，不能用控制系统的输入输出来描述， 而且受到内扰(设备自身的磨损等)与外扰(处理矿石的 性质变化，处理矿量的变化等)。因此磨矿过程具有
管理流程和组织机构特点，采用以财务分析决策为
核心的整体资源优化技术，根据企业的利润指标确 定企业的标准生产成本，在保证企业标准成本的前 提下，根据销售合同与市场预测来制订企业的生产 计划。生产计划包括采剥计划和选冶疾患、物料需 求计划、生产成本计划。然后进行人、财、物的整 体资源优化分配，从而达到既要连续、均衡地生产， 又要最大限度地降低原料和备品备件地库存量。财 务管理不仅进行会计管理、成本核算，而且通过财 务分析决策对原料供应、产品销售、原料、备品备 件库存、人力资源进行集成管理，保证生产成本不
MES的地测采信息管理系统和PCS的地测采数据实时采 集系统实现集成，实现开采境界和剥采比的优化确定。 总之，使生产管理扁平化，提高生产计划制订水平，提 高生产作业计划的效率。 ERP的财务计划、生产成本计划通过MES的生产成 本动态控制系统、生产过程信息管理系统与PCS的生产 过程信息采集系统实现集成，完成目标成本的分解、实 时控制与管理，根据生产过程动态成本，给出降低生产 成本的操作指导，从而实现生产成本的动态控制。 ERP的固定资产管理、备品备件管理通过MES的设 备管理和PCS的设备监控系统实现集成，将设备的静态
以及全矿经营和生产过程种的财务分析及财务监督等 职能。 目前国内金矿采用人工为主的管理方式，生产数 据的收集、统计、报表由人工完成，因而数据的准确 率不高，由下至上报送报表造成信息的传输滞后及失 真，影响企业人、财、物资源的合理及时配置和生产 过程的管理。
1-现代集成制造系统导论08
一、计算机集成制造系统和现代集成制造系统 1.3 从系统理论看现代集成制造系统CIMS
1.3.2 复杂问题求解的基本框架
4．数学等理论工具 （5）智能方法，如人工神经网络、遗传算法、多
智能体技术等 这些智能方法在解决上述应用问题时是有效的。
理论参数计算与智能方法相结合是解决不少复杂问题 的一种行之有效的办法。
1.3.2 复杂问题求解的基本框架
基本框架如下： 管理（包括生产组织模式）理念与模式； 方法论； 实现技术； 数学等理论工具；
一、计算机集成制造系统和现代集成制造系统
1.3 从系统理论看现代集成制造系统CIMS
1.3.2 复杂问题求解的基本框架
1．管理（包括生产组织模式）理念与模式 大量的先进的管理理念，如计算机集成制造；“推式”计划的生产
资源优化（敏捷制造是资源优化更快的响应市场）：网络化设计制 造的支持工具、使能技术、网络安全、供需链管理，从物流（logistics ）到电子物流（e-logistics）、电子商务以及协同产品商务CPC（ Collaborative Product Commerce）等等。
一、计算机集成制造系统和现代集成制造系统
3．实现技术 如何建立一个现代集成制造系统？ “现代”包含了当今信息技术的最新成果：数字化、网络化、虚拟
化、智能化、绿色化与集成化。 信息集成：异构环境下的信息集成，包括了协议的共存与转换；异
种数据库的数据共享；应用软件的数据交换等。 过程重组和优化（并行工程）：过程建模及优化（串行过程→并行
过程），上游过程考虑下游过程的设计工具DFX、虚拟制造装配、性能评 估技术和计算机协同工作环境等。
1.3.1 系统的复杂性 1．功能的复杂性
系统包含了产品从规划设计到最终交付用户使用的一切活动。如产品 设计开发过程、加工制造过程和经营管理过程（包括销售及服务）等。 不仅有物流，还有大量的人的活动。 2．对象的复杂性
现代集成制造系统CIMS
三、CIMS与管理创新模式 2．两种管理创新模式分析
以美国为代表的西方的技术—设计型管理创新模式
美国企业科学管理的基础雄厚，泰勒的管理思想
开始就是强调以工程技术为基础来规划设计企业的资 源（包括人的行为），以计划、控制为手段来实现企 业的高效率、低成本的经营运作，实现企业目标（见 图5）。
造传统制造业，支持新兴制造业，提高企业市场竞争能力的
一种高技术。
二、中国的CIMS之路
1.现代集成制造系统 (Contemporary Integrated Manufacturing System) 2.大制造的概念
空间尺度：市场→产品开发→生产装配→市场 知识→技术→产品，更新周期缩短，如汽车等。 产品批量：多品种、小批量、顾客需求、环保
技术--设计型模式特点
从整体上考虑企业进步发展，要求企业管
理基础程度较高。
技术--改善型模式特点
有利于企业从内部向外部的管理基础和积累的提高， 发挥员工的主动性和创造性。
成功企业的共性特点
(1)在机制创新上是先行者 主动按市场经济规律改造企业管理机制，无论在公司 机制、人事机制、分配机制等都进行了较大规模的创新。 (2)始终坚持提高企业管理基础
三、CIMS与管理创新模式
企业
设备 规划 物料 产品 设计 人员 计 划 控 制 高效率 经营 运行 低成本 企业
技术
目标
图5. 技术-设计型管理创新模式
三、CIMS与管理创新模式
以日本为代表的东方的技术—改善型管理创新模式
企业 技术 改善 设备 物料 创新 产品
准 时 化
高效率 经营 运行 低成本 企业 目标
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1.先进制造技术的学科内容？
①．先进设计技术
②．先进制造工艺技术
③．制造自动化技术
④．先进生产制造模式和制造系统
2.柔性制造系统主要由哪三部分组成？
柔性制造系统主要由三部分组成，即计算机控制与管理层、以NC为主的多台加工设备和物料运输装置。
与此相对应，可将其划分为控制与管理系统、加工系统、物流系统三个子系统。
3.CIMS的五大功能分系统是什么？
即管理信息分系统(MIS)、技术信息分系统(TIS)、制造自动化分系统(MAS)、质量信息分系统(QIS)等应用分系统，以及网络／数据库分系统(NET&DB)。
4.虚拟制造的研究内容是什么？
虚拟制造的主要研究内容可以分为三个方面：虚拟制造的理论体系、虚拟产品设计、虚拟产品制造。
5.PDM所包括的典型能力可以概括为
(1)数据管理。
它为管理所有与制造相关的数据以及描述产品结构和加工方法的文件提供了电子手段。
一些PDM系统甚至具有管理图象的能力。
(2)过程／工作流管理。
它们负责管理与产品开发与制造相关的过程工作流，它是通过对检验／审批以及签发过程进行明确地定义和描述而实现的。
(3)产品结构管理。
它提供了控制零件和产品版本的能力，以及对产品结构BOM表和配制方式进行管理的能力。
(4)分类。
大多数PDM系统提供了对“对象”(如零件)的属性进行定义，以及通过这些属性搜索／识别零件(或其他对象)的能力。
(5)客户化系统管理。
简答：
6.很多国家特别是美国把制定制造业发展战略列为重中之重，原因是什么?
答: ①世界经济发展的趋势表明，制造业是一个国家经济发展的基石，也是增强国家竞争力的基
础；
②制造业是解决就业矛盾的一个重要领域，也是21世纪提高一个国家整体就业水平的重要基础；
③制造业不仅是高新技术的载体，而且也是高新技术发展的动力。
7.信息化制造的特点是什么？
(1)基于Internet／Intranet的网络化。
(2)产品设计、制造进程中的全程数字化。
(3)制造设备的信息化、智能化、柔性化。
(4)制造组织的全球化、敏捷化。
(5)制造资源的分布性、共享性。
(6)制造过程的并行化、协同化。
(7)设计制造各要素全球性的分布和集成化。
(8)设计制造各个环节的并行协作与智能化。
8.什么是计算机仿真？
所谓计算机仿真，又称为计算机模拟或计算机实验，就是建立系统模型(系统包括所有工程和非工程的系统)的仿真模型，进而在计算机上对该仿真模型进行模拟实验(仿真实验)研究，以达到通过模拟实际系统的行为而认识其本质规律的目的的过程。
9.PDM系统的主要模块有哪些？
1)文档管理。
2)模型和工程图管理。
3)零件管理。
4)零件分类。
5)产品结构管理。
6)变型管理(配置管理)。
7)过程管理(工作流管理)。
8)项目管理(进度计划管理和任务计划管理)。
9)通用接口。
10.现代集成制造系统的关键技术包括哪些内容？
(1)快速进行产品开发的CAD／CAM／CAE／PDM技术。
(2)促进企业现代化管理的MRPII／ERP技术。
(3)信息技术引入到生产加工，提高生产效率、产品质量、快速响应的数控、快速原型制造、工业机器人技术等。
(4)基于设计过程重组和优化的并行工程技术。
(5)加快产品开发的虚拟制造技术。
(6)基于网络的异地设计、制造的网络化技术、协同生产技术。
(7)基于企业、企业间物流优化的供应链管理技术、电子商务技术。
(8)系统运行的先进控制技术。
11.敏捷性在作为一种主动型综合应变能力涵盖内容是什么？
(1)企业对市场需求的快速响应性。
(2)企业组织形态的动态可重组性、可重用性与可扩展性。
(3)企业管理方式的自适应性。
(4)制造资源的分布性、可配置性及可重构性。
(5)制造系统柔性及集成性。
(6)制造活动的协同性等。
12.什么叫绿色设计？
绿色设计是获得绿色产品的基础。
它是指在产品生命周期的全过程中，充分考虑对资源和环
境的影响，在考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化有关设计因素，使得产
品及其制造过程对环境的影响和资源的消耗到最小
13.什么是并行工程？按照并行工程的哲理，说明企业怎样实施并行工程？
并行工程是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。
这种工作模式力图使开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期中的各种因素，包括质量、成本、进度及用户需求。
并行工程CE作为一种崭新的设计“哲理”，是以缩短产品开发周期、降低成本、提高产品质量和提高产品设计一次成功率为目标，把先进的管理思想和先进的自动化技术结合起来，采用集成化和并行化的思想设计产品及其相关过程。
它是对产品及其相关过程(包括制造和支持过程)进行集成地并行地设计的系统化工作模式。
它在产品设计阶段，实时并行地模拟产品在制造过程中各环节的运作；在决定产品结构的同时能模拟产品在实际工作中的运转情况，预测产品的性能、产品可制造性(含可装配性)及其对结构设计的影响，评价制造过程的可行性及企业集团资源分配的合理性；以及对可能取得的效益及所承担的风险评估等等进行模拟运作。
这种模式力图使产品开发人员从设计一开始就考虑到产品全生命周期中的各种因素，包括
质量、成本、进度及用户需求。
并行工程的哲理和技术不是简单的发明或创造，而是集成了制造业中许多新的技术、模式、思想，经过系统化的抽象发展而成的，实现产品生命周期内的过程集成。
多品种小批量生产模式中的一体化设计与制造、大规模生产模式中的标准化零部件开发、精良生产模式中的综合产品开发团队、面向制造的设计、CIMS中的信息集成，以及集成化、智能化、网络化、可视化CAD／CAE／CAPP／CAM等都对并行工程的产生有着直接的影响。
企业
实施并行工程，应做好以下工作：
1．产品开发队伍重构
并行工程首先必须打破传统的、按部门划分的组织形式，组成以产品开发为对象的集成产品开发团队IPT。
它包含三类人员：企业管理决策者、团队领导和团队成员。
产品开发团队按任务级、项目级、工程级、企业级规模建立。
2．过程重构
在深入分析企业现有产品开发流程中对TQCSE(时间、质量、成本、服务、环境)构成障碍的各种
因素之后，企业决策者应对传统的产品开发模式进行改革，组建在并行工程哲理下所需要的IPT （集成产品开发团队）。
这种方法可称为产品开发过程重构。
它包括市场分析、确定产品开发信息流程和开发进程。
过程重构应按任务级、项目级、工程级和企业级分层次实施。
过程重构应当考虑(1)明确责任，划分的产品开发数据流程。
(2)产品开发过程由串行改为并行。
(3)对IPT成员素质的要求。
(4)不同层次的IPT对协同环境的要求。
(5)尽量利用已有的资源。
确定任务规划树：从传统的串行产品开发流程转变到集成的、并行的产品开发过程。
将设计任务逐步分解成不同层次上的子任务，形成任务树，从实现总任务的功能上划分的子任务之间存在着逻辑“与”的关系，它体现了完成产品开发的串、并行工作机制集成，即并行产品开发过程存在着有序性及可并行性。
制订信息流：根据确定的任务规划树，可制订出并行产品开发过程中的信息流程图，以改进过程，使信息流动与共享的效率更高。
3．数字化产品定义
产品数据定义与管理：建立和使用产品数据库是设计过程的一个关键工作，将工作、任务、工具和人员集成在一起。
产品数据管理系统(PDM)是一种重要的支持系统。
工具集成和信息集成：要实现产品并行开发，必须采用各种先进的计算机辅助工具。
4．协同工作环境
协同工作环境是用于支持IPT协同工作的网络与计算机平台。