现代集成制造系统(CIMS)和制造业信息化工程(MIE)
装备设计
1.计算机/现代集成制造系统（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。
2.柔性制造单元（MFC）：由一台或几台配有一定容量的工件自动更换装置的加工中心组成的生产设备。
能连续地自动加工一组不同工序与加工节拍的工件。
可以作为组成柔性制造系统的模块单元。
3.柔性制造系统（FMS）：是采用计算机控制系统将一组数控机床、自动化的工艺装备、自动化的物料储运系统有机结合的自动化制造系统4.工艺装备是生产过程中所用的各种刀具、夹具、模具、测量器具和辅具等工具的总称。
（1）刀具：切削加工时，从工件上切除多余材料或切断材料所用的工具，（2）夹具：在生产中，凡是用来对工件进行定位和夹紧的工艺装备系统（3）模具：用来将材料填充在其型腔中，以获得所需形状和尺寸之间的工具。
（4）测量工具：是以直接或间接方法测出被测对象量值的工具、仪器及表等，简称量具和量仪。
5.创新设计：创新设计是指设计者通过采用创造性思维及创新设计理念、方法和手段设计出结构新颖、性能优良和安全高效的新产品。
6.机械制造装备分为四大类：加工装备、工艺装备、物料储运装备和辅助装备。
7机床的主要技术参数确定：1，主参数：主参数或称主要规格，它表示了机床的加工范围。
2.尺寸参数：通用机床的主要尺寸已在相关标准中作了规定。
3.运动参数：运动参数指机床执行件。
可分为主运动参数和进给运动参数两大类。
8.主传动运动设计原则：1.变速组的传动副要“前多后少”2.变速组的传动线要“前密后疏”3.变速组的降速要“前慢后快”。
9.传动性能的改善：1.传动链要短2.转速和要小3.齿轮线速度要低4.空转件要少10.主轴组件是机床的执行件，它由主轴、轴承、传动件和密封件等组成。
它的功用是支撑并带动工件或刀具，完成表面成形运动，同时还起传递运动和转矩，承受切削力和驱动力的作用。
第3章计算机集成制造系统
2020/1/14
1
什么是CIMS？
CIMS－ 计算机集成制造系统（ Computer Integrated Manufacturing Systems ）
CIMS－ 现代集成制造系统（ Contemporary Integrated Manufacturing Systems）
制造业一般有消费品制造业和资本品制造业、轻 型制造业和重型制造业、民用制造业和军工制造 业、传统制造业和现代制造业之分，其中装备制 造业越来越重要。������ ������
工业化国家 ：约 1 / 4的人口从事制造业，约 70 %～ 80 %的物质财富来自制造业。
制造业在我国工业总产值中所占比重
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
毛主席1964年有一首词《贺新郎·读史》，头几句是 ： “人猿相揖别，只几个石头磨过，小儿时节。”
原始的工具制造是人类社会制造业的最早萌芽。
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中南大学
8
制造业发展史
制造业是产业革命的主力军
18世纪的产业革命和接踵而来的电气化运动，从 1765年瓦特发明蒸汽机算起已延续了240年。这场波 澜壮阔的工业革命使人类的生产和生活方式发生了不可 逆转的伟大变化 。
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
2020/1/14
中南大学
2
为什么要学习CIMS?
了解相关知识 从事企业软件开发
CAD/CAE/CAPP PDM/PLM ERP CRM 专用、高附加值的软件
精选现代集成制造系统CIMS和制造业信息化工程MIE
IDEF1X：IDEF1X是IDEF系列方法中IDEF1的扩展版本,是在E-R(实体联系)
法的原则基础上,增加了一些规则, 使语义更为丰富的一种方法。用于建立系统 信息模型。
E－R：实体-联系
决策视图的建模方法
GRAI：法国波尔多第一大学的ＧＲＡＩ实验室提出的一种用以描述与分析
供应商 Suppliers
6
我国学者对CIMS的理解
863/CIMS主题于1986年提出了CIMS计划。我们结合国情，正走着 一条具有中国特色的CIMS之路--包括在CIM/CIMS的哲理、技术及 其应用实施等诸多方面。基于863/CIMS主题的实践，我们对新的 CIM及CIMS的内涵概括如下：“CIM是一种组织、管理与运行企业 的哲理。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、系统工程技术等有机结合，借助计算机（硬、软件）， 使企业产品全生命周期市场需求分析、产品定义、研究开发、设 计、制造、支持（包括质量、销售、采购、发送、服务）以及产 品最后报废、环境处理等各阶段活动中有关的人/组织、经营管理 和技术三要素及其信息流、物流和价值流有机集成并优化运行， 实现企业制造活动的计算机化、信息化、智能化、集成优化，以 达到产品上市快，高质、低耗、服务好、环境清洁，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是 一种基于CIM哲理构成的计算机化、信息化、智能化、集成优化的 制造系统”。
企业生产过程的要素包括人/组织、技术及经营管理。 其中，尤其要继续重视发挥人在现代企业生产中的主导 作用，进而实现各要素间的集成优化。
8
我国学者对CIMS的理解
企业生产活动中包括信息流（采集、传递和加工处理）、 物流及价值流（在产品T、Q、C、S、E方面体现的价值 流，如资金流）等三大部分。现代企业中尤其要重视价 值流的管理、运行、集成、优化及价值流与信息流和物 流间的集成优化。
第10章 现代集成制造系统(CIMS)
10.1 CIMS概述
10.2 CIMS的构成
10.3 CIMS的演变
10.4 CIMS与ERP、PDM
10.5 我国CIMS的开发与实施
本章重点
1、CIM哲理 ； 2、CIMS的概念、发展 DM的关系 ；
二、中国的CIMS之路
信息化 + 管理基础提高 企业竞争力的提高
1.信息化对企业产生深刻的影响,是发展趋势 2.管理基础与管理创新能力的提高是当前我国企业 亟待解决的问题：
两元经济与错差理论（图1、图2、图3）
管理上的差距(图4)
知识经济 农业经济 工业经济 发达国家
两元经济结构
知识经济 工业经济
生产经营管理分系统、 工程设计分系统、制造 自动化分系统、质量保 证分系统、办公自动化 分系统、综合信息查询、 决策分系统等六个功能 分系统以及网络和数据 库两个支撑分系统共八 个分系统组成。
计算机网络支撑分系统
图 CIMS系统体系结构图
综合信息查询、决策分系统
生 产 经 营 管 理 分 系 统 制 造 自 动 化 分 系 统
例向大家作一介绍。 ●第三个台阶（“九五”期间）——工作重点：大力促成中国
CIMS产业；使应用示范工程在广度、深度上有新的、更大的发展；
技术重点：突破（部分）以敏捷工程为代表的企业间系统集成技术， 并发展形成现代集成制造系统的理论、方法、技术与工具，建成具 有中国特色的CIMS研究、开发、应用、推广体系。
不在一个起跑线上 工业化未完成 管理基础薄弱 技术水平较低 企业管理基础雄厚 管理技术扎实， 信息技术接受能力强
管理积累不同
中国CIMS之路与西方国家不同
三、CIMS与管理创新模式 1.管理创新对CIMS工程的重要意义
计算机集成制造系统(CIMS)技术
第一节 概述 一、CIM概念
• 约瑟夫·哈林顿基本观点为：
• 一是企业的各个生产环节是一个不可分隔的整体，需
要统一考虑；
• 二是整个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，最终形成的产品可看作是信息的
物质表现。
CIM的概念
•定义：
• CIM是一种组织、管理、企业生产
有自律、分布、智能、敏捷等特点的新一代制造系 统。
6、绿色化
• 包括绿色制造、环境意识的设计与制造、生态工
厂、清洁化生产等
• 它是全球可持续发展战略在制造业中的体现，是摆
在现代制造业面前的一个崭新课题。
第二节CIMS的基本组成、体系结构及其关键技术
• 一、CIMS的基本组成 • CIMS是一个大型的复
未经集成化处理的 计算机应用,形成了多个
“自动化孤岛”
CAD
CAPP
robot
FMS
FAS
CAE MIS
CAM MRPII
OA
自动化 立体仓库
销售系统
DSS
Database
Network
流程制造业CIMS
DSS
MIS
OA
营销管理分系统 M&S_S
生产管理分系统 PMS
化验室分系统 LIMIS
物流工程分系统 LOES
• 1、管理信息系统 • 2、工程设计系统 • 3、制造自动化系统 • 4、质量保证系统 • 5、--a)计算机通讯网络 • 6、--b)数据库。
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.
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。
名词解释
CIMS系统现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing Systems，简称CIMS），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。
CIMS功能结构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。
MIS系统MIS，即Management Information System（管理信息系统）,主要指的是进行日常事物操作的系统。
这种系统主要用于管理需要的记录，并对记录数据进行相关处理。
MIS系统通常用于系统决策，例如，可以利用MIS系统找出目前迫切需要解决的问题，并将信息及时反馈给上层管理人员，使他们了解当前工作发展的进展或不足。
换句话说，MIS系统的最终目的是使管理人员及时了解公司现状，把握将来的发展路径。
MIS系统，是一个由人、计算机及其他外围设备等组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统。
MIS 是一门新兴的科学，其主要任务是最大限度的利用现代计算机及网络通讯技术加强企业的信息管理，通过对企业拥有的人力、物力、财力、设备、技术等资源的调查了解，建立正确的数据，加工处理并编制成各种信息资料及时提供给管理人员，以便进行正确的决策，不断提高企业的管理水平和经济效益。
现代集成制造系统(CIMS)和制造业信息化工程(MIE)(ppt 108页)
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
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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％
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现代集成制造系统相关技术发展趋势
CIMS名词解释
1 CIMS(Computer Integrated Manufacturing System )CIMS是将信息技术、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、和价值流三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，质量，成本、服务、环境，从而提供企业的市场应变能力和竞争能力。
2 DBMS(Data Base Management System)DBMS是一种对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。
用户通过DBMS访问数据库中的数据，数据库管理员也通过DBMS进行数据库的维护工作。
它提供多种功能，可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库。
它使用户能方便地定义和操纵数据，维护数据的安全性和完整性，以及进行多用户下的并发控制和恢复数据库。
3 SQL(Structured Query Language)SQL是一种数据库查询和程序设计语言，用于存取数据以及查询、更新和管理关系数据库系统。
同时也是数据库脚本文件的扩展名。
4 C/S(Client/Server)C/S模式又称C/S结构，是20世纪80年代末逐步成长起来的一种模式，是软件系统体系结构的一种。
C/S结构的关键在于功能的分布，一些功能放在前端机（即客户机）上执行，另一些功能放在后端机（即服务器）上执行。
功能的分布在于减少计算机系统的各种瓶颈问题。
C/S模式简单地讲就是基于企业内部网络的应用系统。
与B/S （Browser/Server，浏览器/服务器）模式相比，C/S模式的应用系统最大的好处是不依赖企业外网环境，即无论企业是否能够上网，都不影响应用。
5 B/S(Browser/Server)B/S结构，是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。
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
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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。
计算机集成制造系统(CIMS)技术
伸了人的脑力劳动，引发了新的工业革命，使
人类社会通过信息化从工业社会发展到信息社
会，信息化是信息时代的工业革命。
工业化
工业社会
农业社会
工业革命
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信息化
信息社会
新的工业革命
10
从工业化到信息化的里程
碑
2021/8/5
11
机械制造业发展的几个阶
段
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％
产品概念设计
2021/8/5
产品详细设计
中南大学
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2021/8/5
中南大学
24
中国的进步
2021/8/5
中南大学
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2021/8/5
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数字化设计/制造创我国枭
龙飞机研制周期最短的奇
导致生产方式的革命和生产力发展的飞跃。
信息
材料
物质生产
产品
能源
2021/8/5
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制造业发展史
制造业创造了人类
人与猿相分离，是由于人学会了双足行走和用手制
造并使用工具，这是人类进化的关键一步。
随着狩猎和采集技术的改进，人们制造的工具日趋
精细，种类越来越多，出现了有组织的石料开采和
加工，形成了原始制造业。
维护费用下降、维护方法简化
－当生产量达200万量时，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－>官僚主义，对市场的响应能力下
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。
CIMS简介
CIMS简介摘要：本文大致的介绍了CIMS相关的知识，简单的讲解了CIMS的发展现状、体系结构、集成体系等内容。
阐述了作者对CIMS的一些认识，提出了作者对CIMS发展的一些看法。
关键字：CIMS CAD/CAPP/CAM系统集成1、CIMS定义CIMS是英文Computer Integrated Manufacturing Systems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。
[1]CIMS 定义：CIMS是通过计算机软件,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。
[2]CIMS 概念结构如图1所示。
图1 CIMS概念结构2、CIMS发展状况我国共有数10 万个制造企业, CIMS 产业的市场潜力很大。
[3]目前,我国CIMS 技术在研究、应用领域也在不断开拓。
在研究领域建立了更广泛的研究环境和工程环境, 包括国家CIMS 实验工程研究中心和7 个单元技术开放实验室(集成化产品设计自动化实验室、集成化工艺设计自动化实验室、柔性制造工程实验室、集成化管理与决策信息系统实验室、集成化质量控制实验室、CIMS 计算机网络与数据库系统实验室、CIMS 系统理论实验室)。
当前, CIMS 的进一步试点推广应用已经扩展到机械、电子、航空、航天、轻工、纺织、冶金、石油化工等诸多领域, 正得到各行各业越来越多的关注和投入。
如北京第一机床厂早在1995年就采用了CIMS；诸暨电动工具厂也采用了CIMS，还有如长安汽车公司、甘肃兰化化纤厂、唐钢高线厂、优兰发纸业、杭州三联电子有限公司等许多制造型企业都采用了CIMS，并取得了很好的效果。