21世纪的先进制造技术
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• 产品的市场特点
• 顾客对产品功能、性能、质量、服务 更高
• 参与全球竞争
更加激烈
现代制造企业环境的变化
大市场和大竞争； 产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争因素； 用户需求个性化, 多品种小批量
生产 比例增大。
发达国家的制造业发展迅速
例：波音777的设计和制造是20世纪90年代制 造业的标志性进展
Q
• 智能制造系统 (智能)
C
• 敏捷制造 (灵活)
• 精益生产 (简化)
S
• 合理化工程 (重组、标准化)
F
• 业务过程重组BPR(重组)
E
现代集成制造技术
J. Harringtong 博士 Computer Integrated Manufacturing 计算机集成制造 CIM
基本思想
• 企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理； • 整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理
的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程 ，而物流又是受信息流控制的。
“自动化孤岛”
1+1=2 ?
将“自动化孤岛”集成在一起
将“自动化孤岛”集成在一起
产品形成过程 昨天-今天-明天
昨天 过程序列
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
今天 过程链
产品规划
概念设计 详细设计 生产准备
企业生产过程中的各个环节是一个不可分的整体，要以系统的 观点进行优化。此处的优化是指对企业生产过程各阶段活动中 有关人/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；
CIM技术是传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动 化技术、系统工程技术等的有机结合，其包括总体技术、支撑 技术、设计自动化技术、制造自动化技术和管理自动化技术；
图纸管理 文档管理 零件管理 零件分类
–分类
产品结构管理
–设计 –计算 –绘图
BOM生成
2D / 3D - CAD FEM DTP
–建立零件表
文档保存
– 修改
产品数据管理（PDM）的原理
M-CAD E-CAD CAPP
FEM DTP
PDM
Client
PDM
Client
PDM
Client
PDM
Server
并行工程是集成地、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。这种方法要求产品开 发人员在设计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处理的所有 因素，包括质量、成本、进度计划和用户 要求。
丰田汽车公司的并行工程系统
规划
车型设计 产品设计
试价制评
生产准备
生产
CIMS的主要特点是计算机化、信息化、智能化、集成优化， CIM哲理和相关技术既可用于离散型制造业，也可用于流程和 混合型制造业；
CIM是生产力发展的必然结果；CIM不是排他的，如CIM与LP。
CIMS的集成
集成的内容
功能集成 组织集成 信息集成 过程集成
集成的范围
功能集成 组织集成
传统的组织结构
将核心工作放在本企业
两头在内，中间在外
开发设计
制造
市场销售
成功企业的关键因素
• 上市时间 T
• 质量
Q
• 产品成本 C
• 服务
S
• 灵活性 Ｆ
• 环境 Ｅ
“快鱼”吃“慢鱼”
现代制造系统的模式和哲理
• 成组技术 (相似性)
• CIM (集成)
T
• 并行工程 (同步)
• JIT (准确)
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。
对CIM和CIMS的进一步说明
CIM是一种组织、管理与运行企业的哲理。其目的是使企业达 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。因此， CIM/CIMS不是企业的目标，而是达到企业目标的手段之一；
全数字化定义——无纸生产； 数字化预装配——无金属样机的生产(虚拟) 广域网上的异地设计、异地制造； 基于ＳＴＥＰ的数据交换； 协同工作小组（Team work) 238 设计制造周期大大缩短：
波音757,767 —— 9-10年 波音7７7缩短到4.5年，并获得巨大的独 占性利润，每架波音777要价1.4亿美元。
面向功能的组织结构
销售部门
技术部门
制造部门
现代的组织结构
面向过程的组织结构
Teamwork
CIMS的发展
企业间集成
过程集成
信息集成
离散制造业CIMS的关键技术
并行工程 产品数据管理 PDM 项目管理 快速原型技术 拟实制造 大规模定制生产
并行工程 (Concurrent Engineering，CE)
开发期 Length of Development Time
在开发和设计的工作中，正确的文档应 该在正确的时候送到正确的地方
计算资料 工具单
产品目录
标准
DIN ISO
图纸
零件表
准则
规格说明书
功能图
需求
材料表
利用PDM可以大大简化开发
重要工作
和设计工作基于PDM的系统解决方案
–查找
– 通知 –检查 –归档
部件校对
零件设计
校对
感谢聆听
PDM
明天 过程流
产品规划
过程管理
概念设计 详细设计 生产准备
PDM 数字模型
CIM和CIMS的定义
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。
21世纪的产品特点
• 产品结构的特点 知识-->技术-->产品的时间越 来越来短、 结构越来越复杂
• 1782年摄影原理到1838年照相机 56年 • 1831年电机原理到1872年发动机 41年 • 1948年半导体到1954年半导体收音机 6年
21世纪的产品特点
• 产品的批量
更小
• 产品价格的特点 取决于独占知识的含量
DB
Server
数据库
文件系统
Metadaten
文档
利用 PDM实现异地设计
PDM Server
Files DB
Files DB
Files DB
Internet / LAN / WAN
Client
Local Files
PDM系统中工作流管理
修改意见
信息流 文档流
零件设计
校对?
概念设计
项目负责人
部件设计
规划 Planning 车形设计 Styling design
产品设计
Engineering Design 试制 . 评价
Prototype Fabrication & Testing
生产准备 生产
Production engineering Production
零部件厂家 Parts suppliers
规划 Planning
车形 设计
产品 设计
试制 评价
生产 准备
Styling design
Engineering Design
Prototype
Production
Fabrication & Testing
engineering
生产 Production
财务 . 会计 Finance /Accounting
• 产品的市场特点
• 顾客对产品功能、性能、质量、服务 更高
• 参与全球竞争
更加激烈
现代制造企业环境的变化
大市场和大竞争； 产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争因素； 用户需求个性化, 多品种小批量
生产 比例增大。
发达国家的制造业发展迅速
例：波音777的设计和制造是20世纪90年代制 造业的标志性进展
Q
• 智能制造系统 (智能)
C
• 敏捷制造 (灵活)
• 精益生产 (简化)
S
• 合理化工程 (重组、标准化)
F
• 业务过程重组BPR(重组)
E
现代集成制造技术
J. Harringtong 博士 Computer Integrated Manufacturing 计算机集成制造 CIM
基本思想
• 企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理； • 整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理
的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程 ，而物流又是受信息流控制的。
“自动化孤岛”
1+1=2 ?
将“自动化孤岛”集成在一起
将“自动化孤岛”集成在一起
产品形成过程 昨天-今天-明天
昨天 过程序列
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
今天 过程链
产品规划
概念设计 详细设计 生产准备
企业生产过程中的各个环节是一个不可分的整体，要以系统的 观点进行优化。此处的优化是指对企业生产过程各阶段活动中 有关人/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；
CIM技术是传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动 化技术、系统工程技术等的有机结合，其包括总体技术、支撑 技术、设计自动化技术、制造自动化技术和管理自动化技术；
图纸管理 文档管理 零件管理 零件分类
–分类
产品结构管理
–设计 –计算 –绘图
BOM生成
2D / 3D - CAD FEM DTP
–建立零件表
文档保存
– 修改
产品数据管理（PDM）的原理
M-CAD E-CAD CAPP
FEM DTP
PDM
Client
PDM
Client
PDM
Client
PDM
Server
并行工程是集成地、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。这种方法要求产品开 发人员在设计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处理的所有 因素，包括质量、成本、进度计划和用户 要求。
丰田汽车公司的并行工程系统
规划
车型设计 产品设计
试价制评
生产准备
生产
CIMS的主要特点是计算机化、信息化、智能化、集成优化， CIM哲理和相关技术既可用于离散型制造业，也可用于流程和 混合型制造业；
CIM是生产力发展的必然结果；CIM不是排他的，如CIM与LP。
CIMS的集成
集成的内容
功能集成 组织集成 信息集成 过程集成
集成的范围
功能集成 组织集成
传统的组织结构
将核心工作放在本企业
两头在内，中间在外
开发设计
制造
市场销售
成功企业的关键因素
• 上市时间 T
• 质量
Q
• 产品成本 C
• 服务
S
• 灵活性 Ｆ
• 环境 Ｅ
“快鱼”吃“慢鱼”
现代制造系统的模式和哲理
• 成组技术 (相似性)
• CIM (集成)
T
• 并行工程 (同步)
• JIT (准确)
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。
对CIM和CIMS的进一步说明
CIM是一种组织、管理与运行企业的哲理。其目的是使企业达 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。因此， CIM/CIMS不是企业的目标，而是达到企业目标的手段之一；
全数字化定义——无纸生产； 数字化预装配——无金属样机的生产(虚拟) 广域网上的异地设计、异地制造； 基于ＳＴＥＰ的数据交换； 协同工作小组（Team work) 238 设计制造周期大大缩短：
波音757,767 —— 9-10年 波音7７7缩短到4.5年，并获得巨大的独 占性利润，每架波音777要价1.4亿美元。
面向功能的组织结构
销售部门
技术部门
制造部门
现代的组织结构
面向过程的组织结构
Teamwork
CIMS的发展
企业间集成
过程集成
信息集成
离散制造业CIMS的关键技术
并行工程 产品数据管理 PDM 项目管理 快速原型技术 拟实制造 大规模定制生产
并行工程 (Concurrent Engineering，CE)
开发期 Length of Development Time
在开发和设计的工作中，正确的文档应 该在正确的时候送到正确的地方
计算资料 工具单
产品目录
标准
DIN ISO
图纸
零件表
准则
规格说明书
功能图
需求
材料表
利用PDM可以大大简化开发
重要工作
和设计工作基于PDM的系统解决方案
–查找
– 通知 –检查 –归档
部件校对
零件设计
校对
感谢聆听
PDM
明天 过程流
产品规划
过程管理
概念设计 详细设计 生产准备
PDM 数字模型
CIM和CIMS的定义
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。
21世纪的产品特点
• 产品结构的特点 知识-->技术-->产品的时间越 来越来短、 结构越来越复杂
• 1782年摄影原理到1838年照相机 56年 • 1831年电机原理到1872年发动机 41年 • 1948年半导体到1954年半导体收音机 6年
21世纪的产品特点
• 产品的批量
更小
• 产品价格的特点 取决于独占知识的含量
DB
Server
数据库
文件系统
Metadaten
文档
利用 PDM实现异地设计
PDM Server
Files DB
Files DB
Files DB
Internet / LAN / WAN
Client
Local Files
PDM系统中工作流管理
修改意见
信息流 文档流
零件设计
校对?
概念设计
项目负责人
部件设计
规划 Planning 车形设计 Styling design
产品设计
Engineering Design 试制 . 评价
Prototype Fabrication & Testing
生产准备 生产
Production engineering Production
零部件厂家 Parts suppliers
规划 Planning
车形 设计
产品 设计
试制 评价
生产 准备
Styling design
Engineering Design
Prototype
Production
Fabrication & Testing
engineering
生产 Production
财务 . 会计 Finance /Accounting