第十二章 流程工业CIMS简介

开始在流程行业受到重视
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—计算机控制系统—
流程工业自动化的发展过程
常规仪表，单回路，简单控制（70年代前） 年代前） 常规仪表，单回路，简单控制（70年代前 分布式计算机(DCS)，多回路， 分布式计算机(DCS)，多回路，先进控制 70-80年代 年代） （70-80年代） DCS网 多流程， DCS网，多流程，过程控制优化与生产调度 80-90年代 年代） （80-90年代） 企业计算机网络，多层次，过程控制优化、 企业计算机网络，多层次，过程控制优化、生产 调度管理与企业经营决策管理：综合自动化—— 调度管理与企业经营决策管理：综合自动化—— CIMS（90年代后期 CIMS（90年代后期） 年代后期）
1212-1-2 流程CIMS与离散CIMS的比较 流程CIMS 离散CIMS CIMS与 CIMS的比较
流程工业
安全生产要求 生产平衡要求 环境保护要求 设备投资 产品种类变化 新产品设计任务 新产品产生方式 售后服务要求 提高效益主要途径 高 高 高 高 少 少 试验 一般 稳定质量、 稳定质量、减少 消耗、满负荷、 消耗、满负荷、 长周期
工况、 工况、核算信息
控制 辅助决策 生产经营管理 调度优化
过程优化与监控
对象
投入产出模型
资金流模型
物料、 物料、能量平衡 静态数学模型
测量信息
控制算法
动态特性
生产与经营过程
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—计算机控制系统—
1212-2-1 流程工业CIMS的功能视图 流程工业CIMS CIMS的功能视图
生 产 过 程
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—计算机控制系统—
1212-2-1 流程工业CIMS的另一种集成方案 流程工业CIMS CIMS的另一种集成方案
方案组成
ִ企业资源计划（ERP）系统 企业资源计划（ERP） ——对应于经营决策层和企业管理层 ——对应于经营决策层和企业管理层 ִ制造执行系统（MES） 制造执行系统（MES） ——对应于生产调度层 ——对应于生产调度层 ִ集散控制系统（DCS） 集散控制系统（DCS） ——对应于过程优化层和过程控制层 ——对应于过程优化层和过程控制层 随着流程CIMS商品化软件在工业界的推广应用和发 随着流程CIMS商品化软件在工业界的推广应用和发 展，这种方案也开始在一些企业中应用。 这种方案也开始在一些企业中应用。
概述
ִCIMS的概念、流程CIMS与离散CIMS之比较 CIMS的概念 流程CIMS与离散CIMS之比较 的概念、
流程工业CIMS的体系结构 流程工业CIMS的体系结构
ִ功能结构及递阶层次、ERP与MES、间歇方式的影响 功能结构及递阶层次、ERP与MES、
核心问题及关键技术
ִ系统集成、系统优化、环境集成、功能集成 系统集成、系统优化、环境集成、
设计举例
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—计算机控制系统—
第一节 Unit 1
概述 Introduction
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—计算机控制系统—
本节主要内容
CIMS的概念 CIMS的概念 流程工业CIMS与离散CIMS CIMS与离散CIMS之比较 流程工业CIMS与离散CIMS之比较
控制频度 秒～数十秒
典型的系统实现平台 DCS 等计算机控制系统
数秒～数分 钟 数秒～数分钟 过程监控计算机
数分钟～ 数分钟～数天 调度管理计算机 周/月/季/年
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—计算机控制系统—
1212-2-1 流程工业CIMS的体系结构 流程工业CIMS CIMS的体系结构
信息 决策信息 管理信息 调度信息
CIM理念起源于70年代 CIM理念起源于70年代（Joseph Harrington, 1973) 理念起源于
——一种新的生产模式 ——一种新的生产模式
CIMS 80年代初被广泛接受（美国制造工程师学会） 80年代初被广泛接受 美国制造工程师学会） 首先广泛应用于离散制造业
—— 汽车、机械设备、家用电器等行业 汽车、机械设备、 在离散工业，CIMS已形成较为成熟的体系框架 在离散工业，CIMS已形成较为成熟的体系框架 CAD、CAM、CAPP、 （CAD、CAM、CAPP、MRP II 等） 国内已有上百家应用示范企业
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—计算机控制系统—
为何在流程工业实施CIMS 为何在流程工业实施CIMS
流程工业在整个制造业中所占比重大
占全国工业总产值的70％ 占全国工业总产值的70％以上 91年以来流程工业的产品销售额前 名中占 91年以来流程工业的产品销售额前10名中占80-90%, 年以来流程工业的产品销售额前10名中占80 利润前20名中占 名中占70% 利润前20名中占70%
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—计算机控制系统—
第二节 Unit 2
流程工业CIMS 流程工业CIMS的体系结构 CIMS的体系结构 Architectonic of Processing CIMS
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—计算机控制系统—
本节主要内容
流程工业CIMS 流程工业CIMS的功能结构及递阶控制层次 CIMS的功能结构及递阶控制层次 流程工业CIMS的企业资源计划(ERP) CIMS的企业资源计划(ERP)系统与制 流程工业CIMS的企业资源计划(ERP)系统与制 造执行系统(MES) 造执行系统(MES) 间歇生产方式对流程工业CIMS CIMS的影响 间歇生产方式对流程工业CIMS的影响
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—计算机控制系统—
1212-1-1 CIMS的概念与发展（1） CIMS的概念与发展 的概念与发展（
CIM的概念 CIM的概念
CIM(Computer CIM(Computer Integrated Manufacturing) 计算机集成制造
企业资源（ 企业资源（人、财、物、技术、经营管理） 技术、经营管理） 计算机技术集成 资源优化，产品优质、低耗、上市快， 资源优化，产品优质、低耗、上市快，增强竞争力
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离散工业
较低 较低 较低 较低 多 多 设计 高 缩短产品交货期 和新产品上市时间
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—计算机控制系统—
1212-1-2 流程CIMS与离散CIMS区别(1) 流程CIMS 离散CIMS区别(1) CIMS与 CIMS区别
流程工业 CIMS 生产计划
采用过程结构和配方 进行物料需求计划 同时考虑生产能力 和物料需求； 和物料需求； 主要面向库存； 主要面向库存； 可不包括工程(产品) 可不包括工程(产品) 设计子系统； 设计子系统； 质量管理系统与生产过程 自动化监控系统紧密相关； 自动化监控系统紧密相关；
1212-1-2 流程CIMS与离散CIMS相似之处 流程CIMS 离散CIMS CIMS与 CIMS相似之处 ♣ 财务管理 ♣ 供应销售管理 ♣ 资产管理 ♣ 人力资源管理 ♣ 发展趋势相同
♣ 网络化 ♣ 数字化 虚拟化 数字化/虚拟化 ♣ 以人为核心的智能化 ♣ 重视企业间的集成优化
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市场竞争对流程工业的压力不断增大 CIMS技术能够显著提高企业效益和市场竞争力 CIMS技术能够显著提高企业效益和市场竞争力
福建炼油厂CIMS工程 一期)年增效益2600多万元 福建炼油厂CIMS工程(一期)年增效益2600多万元 工程(
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—计算机控制系统—
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经营决策 强调优化，更注重生产 强调优化，
过程中资金流管理； 过程中资金流管理；
人的作用 自动化程度较高，一般不 自动化程度较高，
需要人直接参与加工； 需要人直接参与加工；
理论研究 尚未形成较为完善的理论
体系和规范。 体系和规范。
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—计算机控制系统—
技术信息 市场信息 原材料 生产自动化系统 生产自动化系统 生产自动化系统 生产自动化系统 生产自动化系统 生产自动化系统 生产自动化系统 生产自动化系统
管理信息系统 动态监控系统 动态监控系统 动态监控系统 动态监控系统 抽样统计信息
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计算机网络 与数据库管 理系统
能源 动力
质量控制系统
—计算机控制系统—
第十二章 流程工业CIMS简介 流程工业CIMS简介
Introduction of Computer integrated Manufacturing System in Process Industry
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—计算机控制系统—
本章主要内容
工程设计
调度管理 考虑因素复杂，涉及面广； 考虑因素复杂，涉及面广；
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百度文库
—计算机控制系统—
1212-1-2 流程CIMS与离散CIMS区别(2) 流程CIMS 离散CIMS区别(2) CIMS与 CIMS区别
流程工业 CIMS
实时性要求高； 实时性要求高；
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—计算机控制系统—
1212-2-1 流程工业CIMS的递阶控制层次 流程工业CIMS CIMS的递阶控制层次
经营决策 企业管理 生产调度 过程优化 过程控制
第五层：企业决策， 第五层：企业决策，生产规划 , 第四层：供销财务,计划,管理等 第四层： 第三层：生产调度， 第三层：生产调度，系统优化 第二层：先进控制， 第二层：先进控制，过程优化 第一层：单元自动化， 第一层：单元自动化，简单控制
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—计算机控制系统—
1212-2-1 各功能层次的控制频率及系统定位、实现平台 各功能层次的控制频率及系统定位、
功能层次 PID 控制 先进控制 多变量控制 预测控制 自适应控制 智能控制等 过程优化 装置优化 多装置区域优化 全厂经济优化
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产品
销售服务信息
第十二章 流程CIMS简介 20
—计算机控制系统—
1212-2-1 流程工业CIMS的网络结构 流程工业CIMS CIMS的网络结构
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第十二章 流程CIMS简介
离散工业CIMS 离散工业CIMS
采用物料清单进 行物料需求计划； 行物料需求计划； 先物料需求， 先物料需求， 后能力需求； 后能力需求； 主要面向定单； 主要面向定单； 工程(产品) 工程(产品)设计 子系统必不可少； 子系统必不可少； 主要考虑物料和设备能力； 主要考虑物料和设备能力； 质量管理系统相对独立； 质量管理系统相对独立；
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—计算机控制系统—
1212-1-1 CIMS的概念与发展（2） CIMS的概念与发展 的概念与发展（
CIMS的概念 CIMS的概念 CIMS(Computer CIMS(Computer Integrated Manufacturing system） system） —— 计算机集成制造系统
离散工业CIMS 离散工业CIMS
实时性要求不高； 实时性要求不高；
信息处理 要求处理大量动态数据， 主要处理静态数据， 要求处理大量动态数据， 主要处理静态数据， 安全性
首要任务，必须实现全 偏重于单个生产装置的监控， 首要任务， 偏重于单个生产装置的监控， 生产过程的动态监控； 为柔性生产提供信息； 生产过程的动态监控； 为柔性生产提供信息； 强调柔性； 强调柔性； 自动化程度相对较低，许多 自动化程度相对较低， 情况下需要人直接参与加工； 情况下需要人直接参与加工； 较为成熟，已形成较为完善 较为成熟， 的理论体系和规范。 的理论体系和规范。
是CIM哲理的具体体现 CIM哲理 哲理的具体体现
CIMS的主要特征是“四化” CIMS的主要特征是“四化” 的主要特征是 ——计算机化、信息化、智能化和集成优化 计算机化、信息化、
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—计算机控制系统—
1212-1-1 CIMS的概念与发展（3） CIMS的概念与发展 的概念与发展（