1、2023-2-161第3章 计算机集成制造系统（CIMS）技术2023-2-16中南大学2什么是CIMS？CIMS 计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systems）CIMS 现代集成制造系统（现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing Systems）C是手段是手段M是指大制造（是指大制造（制造业）制造业）S是指整个系统是指整个系统I是核心，是核心，即通过集成提高制造企业的市场竞争能即通过集成提高制造企业的市场竞争能力力2023-2-16中南大学3为什么要学习CIMS?
2、了解相关知识了解相关知识从事企业软件开发从事企业软件开发CAD/CAE/CAPPPDM/PLMERPCRM专用、高附加值的软件专用、高附加值的软件从事企业信息化工作从事企业信息化工作企业的技术主管企业的技术主管CIO从事企业信息化项目实施从事企业信息化项目实施金碟、用友金碟、用友浪潮、华天浪潮、华天2023-2-16中南大学4课程主要内容理念篇理念篇CIMS的基本概念、基本原理、基本方法、应用背景的基本概念、基本原理、基本方法、应用背景CIMS的方法体系的方法体系技术篇技术篇CIMS总体设计技术总体设计技术CIMS关键技术关键技术管理、设计、制造、集成管理、设计、制造、集成实践篇实践篇企业信息
3、化企业信息化我国的制造业信息化工程战略我国的制造业信息化工程战略2023-2-16中南大学53.1 信息时代的制造业制造业的发展历史制造业的发展历史信息化带动工业化是必由之路信息化带动工业化是必由之路2023-2-16中南大学6制造业的内涵 制造业是指对原材料制造业是指对原材料(采掘业的产品和农产品采掘业的产品和农产品)进进行加工或再加工，以及对零部件装配的工业的总行加工或再加工，以及对零部件装配的工业的总称。称。制造业一般有消费品制造业和资本品制造业、轻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
4、和现代制造业之分，其中装备制业、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。造业越来越重要。工业化国家工业化国家：约：约 1/4的人口从事制造业，约的人口从事制造业，约 70%80%的物质财富来自制造业。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42.47%42.47%57.53%57.53%制造业其它2023-2-16中南大学7物质生产贯穿人类历史材料、能源和信息是人类社会经济的三大重要支材料、能源和信息是人类社会经济的三大重要支柱。人类社会经济发展的历史，就是人类利用材柱。人类社会经济发展的历史，就是人类利用材料、能源和信息进行物质生产的历史。料、能源和信息进行物质生
5、产的历史。材料、能源和信息领域的任何技术革命，必然导材料、能源和信息领域的任何技术革命，必然导致生产方式的革命和生产力发展的飞跃。致生产方式的革命和生产力发展的飞跃。物质生产物质生产材料材料产品产品信息信息能源能源2023-2-16中南大学8制造业发展史制造业创造了人类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。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，细，种类越
6、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。形成了原始制造业。使用工具、制造工具，即原始的制造技术和生产方式的使用工具、制造工具，即原始的制造技术和生产方式的改变引发了古猿进化的改辙，驱引他们用脑思维，脑容改变引发了古猿进化的改辙，驱引他们用脑思维，脑容量增大，经选择遗传而与猿类分离，变成堂堂直立的人量增大，经选择遗传而与猿类分离，变成堂堂直立的人类类。毛主席毛主席1964年有一首词贺新郎年有一首词贺新郎读史，头几句是读史，头几句是：“人猿相揖别，只几个石头磨过，小儿时节。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。原始的工具制造是人类社会制造
7、业的最早萌芽。2023-2-16中南大学9制造业发展史制造业是产业革命的主力军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年瓦特发明蒸汽机算起已延续了240年。这场波年。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逆转的伟大变化。产业革命的标志产业革命的标志瓦特蒸汽机的发明瓦特蒸汽机的发明 工业革命的第二个高潮工业革命的第二个高潮电气化发生在电气化发生在19世纪后世纪后半叶和半叶和20世纪初。世纪初。以以1948年美国贝尔
8、实验室的巴丁、布拉顿和肖克利发年美国贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克利发明晶体管，明晶体管，1958年制成第一台固体元件计算机为开端年制成第一台固体元件计算机为开端，晶体管的发明和微电子制造技术的飞速发展，开创了，晶体管的发明和微电子制造技术的飞速发展，开创了全新的全新的信息时代信息时代。2023-2-16中南大学10制造业发展史的启示蒸汽机和电机的应用，蒸汽机和电机的应用，延伸了人的体力劳动延伸了人的体力劳动，催，催生了工业革命，使人类社会通过工业化从农业社生了工业革命，使人类社会通过工业化从农业社会发展到工业社会。会发展到工业社会。以计算机为核心的现代信息技术的应用，则以计算机为核心的现代信
9、息技术的应用，则延伸延伸了人的脑力劳动了人的脑力劳动，引发了新的工业革命，使人类，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。息化是信息时代的工业革命。农业社会农业社会工业社会工业社会信息社会信息社会工业化工业化工业革命工业革命信息化信息化新的工业革命新的工业革命2023-2-16中南大学11从工业化到信息化的里程碑1765年年蒸汽机的发明拉开工业化革命序幕；蒸汽机的发明拉开工业化革命序幕；20世纪上半叶世纪上半叶一批发达国家完成工业化革命；一批发达国家完成工业化革命；1948年年晶体管发明；晶体管发明
10、；1958年年第一台固体元件计算机第一台固体元件计算机；1959年年第一个集成电路；第一个集成电路；1960年年ALGOL和和COBOL计算机语言；计算机语言；1964年年大型电子计算机大型电子计算机IBM360系列；系列；1969年年互联网诞生；互联网诞生；1971年年用大规模集成电路组成的微处理机；用大规模集成电路组成的微处理机；1977年年个人计算机；个人计算机；1989年年万维网（万维网（WWW）诞生；诞生；在短短的在短短的50年时间内，信息技术使我们的生活发生年时间内，信息技术使我们的生活发生了质的变化，世界全面转向信息化时代。了质的变化，世界全面转向信息化时代。2023-2-16中
11、南大学12机械制造业发展的几个阶段第一阶段手工单件生产第一阶段手工单件生产第二阶段大批量重复生产第二阶段大批量重复生产第三阶段自动化生产第三阶段自动化生产第四阶段现代集成制造第四阶段现代集成制造2023-2-16中南大学13单件手工生产（第1阶段）法国巴黎法国巴黎P&L汽车制造公司的汽车制造过程汽车制造公司的汽车制造过程(1890年年)年产量年产量800台台有许多独立的工匠手工完成有许多独立的工匠手工完成单件制造方式单件制造方式生产流程生产流程几个主要伙伴讨论用户需求，确定汽车规格几个主要伙伴讨论用户需求，确定汽车规格定购主要零件、各个承包商制造零件、汇总安装定购主要零件、各个承包商制造零件、
12、汇总安装特点特点劳动力在设计、制造工艺水平上较高，组织十分分散劳动力在设计、制造工艺水平上较高，组织十分分散产量低、价格高、产品维护费用高产量低、价格高、产品维护费用高追求的目标追求的目标全面满足客户的要求全面满足客户的要求较高的制造装配工艺水平较高的制造装配工艺水平2023-2-16中南大学14大批量重复生产（第2阶段）Ford生产线方式的引入（生产线方式的引入（1908年）年）零件互换、标准化技术的引入零件互换、标准化技术的引入装配线（固定线装配线（固定线流动线）流动线）结果：生产成本大量下降、生产率提高、产品的维护结果：生产成本大量下降、生产率提高、产品的维护费用下降、维护方法简化费用下
13、降、维护方法简化当生产量达当生产量达200万量时，价格降低了万量时，价格降低了2/3。特点特点劳动力专业化分工、培训时间缩短劳动力专业化分工、培训时间缩短组织结构一体化、大而全，计划管理，由上而下协调组织结构一体化、大而全，计划管理，由上而下协调生产组织生产组织官僚主义，对市场的响应能力下降官僚主义，对市场的响应能力下降机床的能力不断提高机床的能力不断提高大批量生产追求的目标（大批量生产追求的目标（50年代前）年代前）大量生产大量生产低成本低成本提高劳动生产率提高劳动生产率2023-2-16中南大学15自动化生产（第三阶段，50-70年代）新的生产组织模式新的生产组织模式制造资源计划（制造资源
14、计划（MRPII，美国）美国）精益生产（日本）精益生产（日本）Siemag粗计划系统（德国）粗计划系统（德国）制造设备水平提高制造设备水平提高数控机床（数控机床（50年代）年代）FMS（70年代）年代）计算机辅助设计技术应用计算机辅助设计技术应用CAD、CAPP、CAM、CAE单元技术应用单元技术应用2023-2-16中南大学16自动化生产特点计算机应用水平提高计算机应用水平提高CAD、CAPP、CAM、CAE技术应用技术应用MRPII技术应用技术应用管理信息系统应用管理信息系统应用车间控制技术车间控制技术局部集成技术局部集成技术MRPII（计划、物料、库存、生产能力、财务、销售计划、物料、库
15、存、生产能力、财务、销售信息集成）信息集成）CAD/CAPP/CAM集成集成FMS、独立制造岛（加工设备、物料传送、仓库存储独立制造岛（加工设备、物料传送、仓库存储设备的集成设备的集成优化优化MRPII系统优化了物料供应和生产计划系统优化了物料供应和生产计划FMS应用优化了生产调度和控制策略应用优化了生产调度和控制策略车间作业计划与调度系统的应用优化了制造资源分配车间作业计划与调度系统的应用优化了制造资源分配2023-2-16中南大学17现代集成制造（20世纪80年代以后以信息技术为基础，系统集成与优化为手段，以以信息技术为基础，系统集成与优化为手段，以提高企业的市场竞争能力为目标，致力于全面
16、提提高企业的市场竞争能力为目标，致力于全面提高企业的高企业的T、Q、C、S 水平。水平。“自动化孤岛自动化孤岛”问题：片面提高自动化水平并不问题：片面提高自动化水平并不能够带来企业效益的提高能够带来企业效益的提高“信息孤岛信息孤岛”问题：孤立的信息单元作用有限问题：孤立的信息单元作用有限集成成为现代制造业发展的主旋律集成成为现代制造业发展的主旋律2023-2-16中南大学18现代集成制造的代表模式计算机集成制造计算机集成制造并行工程并行工程虚拟制造虚拟制造精良生产精良生产敏捷制造敏捷制造协同制造协同制造网络化制造网络化制造2023-2-1619自然经济自然经济 商品经济商品经济科科技技生生产产
17、力力经经济济形形态态19102000奴隶社会封建社会资本主义、社会主义共产主义200年差距自然经济自然经济 大量流水和大量流水和 成批生产成批生产 多品种多品种 小批量小批量 商品经济商品经济产品经济产品经济 信息信息 技术技术19001980产品产品经济经济科学管理，系统管理，现代管理计划计划经济经济科学管理 系统管理 现代管理t传统管理中中国国2023-2-16中南大学20信息技术引发了制造业的深刻变革信息技术促使工业产品知识化，制造业信息化信息技术促使工业产品知识化，制造业信息化产品信息化产品信息化设计制造过程信息化设计制造过程信息化管理信息化管理信息化资源信息化资源信息化服务信息化服务
18、信息化信息技术推动了新技术经济体系的形成信息技术推动了新技术经济体系的形成产生了新的生产管理和组织形式产生了新的生产管理和组织形式形成了当代最先进的生产力形成了当代最先进的生产力为制造业注入了新的活力为制造业注入了新的活力增强了制造业的技术创新和管理创新能力。增强了制造业的技术创新和管理创新能力。信息技术促进了经济全球化与制造全球化信息技术促进了经济全球化与制造全球化2023-2-16中南大学21信息时代制造业新的工业革命信息技术促进了信息技术促进了敏捷制造敏捷制造的发展，形成了以虚拟制的发展，形成了以虚拟制造和动态联盟为特征的新型制造模式。造和动态联盟为特征的新型制造模式。网络技术促进了网络
19、技术促进了全球化制造全球化制造的发展，引发了制造业的发展，引发了制造业的重新分工和资源的重新配置。的重新分工和资源的重新配置。计算机技术促进计算机技术促进设计制造数字化设计制造数字化，提高了产品创新，提高了产品创新能力，缩短了设计周期，降低了产品开发成本。能力，缩短了设计周期，降低了产品开发成本。电子商务技术促进了电子商务技术促进了全球化采购全球化采购/销售销售，降低了采，降低了采购与销售成本，提高了服务质量。购与销售成本，提高了服务质量。2023-2-16中南大学22数字数字BOEING技术趋势技术趋势虚拟设计制造虚拟设计制造全生命周期设计制造全生命周期设计制造PLM并行工程并行工程CE全球
20、化的协作平台全球化的协作平台EXSTAR美国美国B777的应用效果的应用效果开发周期：开发周期：9年年4.5年年成本降低：成本降低：25100整机数字化设计整机数字化设计世界垄断与霸主地位世界垄断与霸主地位制造业发生的深刻变革数字化飞机2023-2-16中南大学23技术趋势技术趋势数字化设计制造数字化设计制造虚拟样机虚拟样机全球采购和分销全球采购和分销大规模定制大规模定制通用公司应用状况通用公司应用状况开发周期（开发周期（48月月24月月 12月）月）碰撞试验（碰撞试验（100次次 50次）次）个性化定单个性化定单 3小时小时通过在线采购降低成本通过在线采购降低成本10产品概念设计产品概念设计
21、产品详细设计产品详细设计制造业发生的深刻变革数字化轿车2023-2-16中南大学242023-2-16中南大学25中国的进步2023-2-16262023-2-16中南大学27数字化设计/制造创我国枭龙飞机研制周期最短的奇迹枭龙枭龙/FC-1型飞机从冻结型飞机从冻结技术状态到首飞成功，只技术状态到首飞成功，只用了用了23个月的时间，这是个月的时间，这是采用了数字化设计采用了数字化设计/制造制造/管理技术创造的奇迹。管理技术创造的奇迹。建立枭龙建立枭龙/FC-1型飞机型飞机全机全机 结构数字样机，实结构数字样机，实现产品数据共享现产品数据共享 全机工艺规程编制计算机全机工艺规程编制计算机化化 实
22、现枭龙实现枭龙/FC-1飞机主飞机主要结构件数字化设计要结构件数字化设计/工工艺艺/加工加工/检测，突破结构检测，突破结构件制造瓶颈件制造瓶颈2023-2-1628 超七全机结构数字样机超七全机结构数字样机 数字化技术在超七飞机研制中的应用来源：成都飞机公司来源：成都飞机公司2023-2-16中南大学29数字化技术在超七飞机研制中的应用来源：成都飞机公司来源：成都飞机公司 超七全机结构分析模型超七全机结构分析模型 2023-2-1630新支线飞机虚拟样机数字化定义来源：中国航空工业第一集团公司来源：中国航空工业第一集团公司2023-2-1631全机外形前机身理论数据驾 驶 舱驾驶员座椅安装中央
23、操纵台机械系统 登机门机构壁板STA148.550-229.000长桁和接头壁板连接件 前起落架支撑梁前机身结构登机门来源：中国航空工业第一集团公司来源：中国航空工业第一集团公司新支线飞机虚拟样机数字化定义2023-2-1632铁路机车车辆虚拟样机系统来源：来源：中国铁路机车车辆北方集团公司中国铁路机车车辆北方集团公司 大连铁道学院大连铁道学院 清华大学清华大学2023-2-16中南大学33沪东造船厂以自行开发产品以自行开发产品“中国沪东型中国沪东型”74500吨散货吨散货轮作为主要应用对象，设计效率提高轮作为主要应用对象，设计效率提高40%以上以上,生产准备周期缩短了生产准备周期缩短了131
24、天。年增加新产品舯舰天。年增加新产品舯舰1 2艘（每艘船价平均为艘（每艘船价平均为1.7亿）亿）2023-2-16中南大学34深海载人潜器示意图 2023-2-16中南大学35 深海载人潜器的工作原理和效果图2023-2-16中南大学36机床2023-2-16373.2 计算机集成制造系统CIMS的基本概念2023-2-1638CIM概念1973年，年，J.Harrinton博士提出博士提出CIM概念概念基本思想基本思想系统的观点：企业的各个生产环节是不可分割的，应该系统的观点：企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理加以统一处理信息的观点：整个生产过程实质上也是对信息的采集、信息的观
25、点：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。流这两种运动过程，而物流又是受信息流控制的。2023-2-1639为什么要提出CIM？在在20世纪世纪70年代，年代，美国产业政策过分夸大了第美国产业政策过分夸大了第三产业的作用，三产业的作用，而将制造业贬低为而将制造业贬低为“夕阳工业夕阳工业”、“生了锈的皮带生了锈的皮带”，导致美国制造业优势的衰导致美国制造业优势的衰退。退。20世纪世纪80年代初开始的世界性石油危机，年代初开始的世界性石油危机，暴露暴露出美国制造
26、业的优势多数已被日本所取代，出美国制造业的优势多数已被日本所取代，美国美国报纸说：报纸说：“十个高技术产品中的七个，十个高技术产品中的七个，其市场已其市场已为日本所占有为日本所占有”、“日本产品在美国人心目中已日本产品在美国人心目中已经成为质量好、价格便宜的同义词经成为质量好、价格便宜的同义词”。美国要用其信息技术的优势夺回制造业的领导地美国要用其信息技术的优势夺回制造业的领导地位，位，认为认为“对对CIMS，不要再犹豫了！不要再犹豫了！（CIMS，no longer a choice!）”2023-2-16中南大学40“自动化孤岛”2023-2-16中南大学411+1=2?2023-2-16
27、中南大学42将“自动化孤岛”集成在一起2023-2-16中南大学43早期CIM的定义CIM是一种组织、管理与运行企业生产的新哲理，是一种组织、管理与运行企业生产的新哲理，它藉助计算机硬软件，综合运用现代管理技术、制它藉助计算机硬软件，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，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与物流有机地集成并优化运行，要素及其信息流与物流有机地集成并优化运行，以实现产品高质、低耗、上市快，从而使企业赢得以实现产品高质、低耗、上市快，从而使企
28、业赢得市场竞争市场竞争 经营管理人/组织技术2023-2-16中南大学44几层含义CIM是一种组织、管理与运行企业生产的哲理，其是一种组织、管理与运行企业生产的哲理，其宗旨是使企业的产品高质量、低成本、上市快，从宗旨是使企业的产品高质量、低成本、上市快，从而使企业赢得竞争力而使企业赢得竞争力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，其中，企业生产的要素包括人、技术及经营管理，其中，尤其重视发挥人在现代化企业生产中的主导作用。尤其重视发挥人在现代化企业生产中的主导作用。企业生产活动中包括信息流（采集、传递和加工处
29、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。现代企业中尤其重视信息流理）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。的管理运行及信息流与物流间的集成。CIM技术是基于现代管理技术、制造技术、信息技技术是基于现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术的一门综合性技术术、自动化技术、系统工程技术的一门综合性技术。2023-2-16中南大学45CIMS定义 CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）是基于）是基于CIM哲理而哲理而组成的系统，组成的系统，定义为：定义为：“CIMS是通过
30、计算机硬软件，并综合运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有关技术、系统工程技术，将企业生产全部过程有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机物有机集成并优化运行的复杂的大系统。机物有机集成并优化运行的复杂的大系统。”2023-2-16中南大学463.3 计算机集成制造系统CIMS的基本概念2023-2-16中南大学47提出1986年提出了年提出了863/CIMS主题计划。它以主题计划。它以“发发展高科技、实现产业化展高科技、实现产业
31、化”为宗旨，在国家科委为宗旨，在国家科委(科科技部技部)直接领导和各有关部门的大力支持下，经过直接领导和各有关部门的大力支持下，经过近近10000名专家、技术人员和管理人员不懈的努名专家、技术人员和管理人员不懈的努力，立足国情，创新发展，从早期的以信息集成力，立足国情，创新发展，从早期的以信息集成为特征的计算机集成制造系统（为特征的计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System）开始）开始，发展到以信息集成和企业优化为特征的现代集，发展到以信息集成和企业优化为特征的现代集成制造系统（成制造系统（Contemporary Integrated
32、 Manufacturing System），走出了一条具有），走出了一条具有中国特色的中国特色的CIMS之路，取得重大进展，并在国际之路，取得重大进展，并在国际上取得了一席之地。上取得了一席之地。2023-2-16中南大学48时代背景1.全球化趋势全球化趋势2.以客户为中心的市场以客户为中心的市场3.竞争新环境和新形式竞争新环境和新形式4.知识经济初露端倪知识经济初露端倪5.因特网的冲击因特网的冲击6.环境保护和可持续发展的呼声日盛环境保护和可持续发展的呼声日盛2023-2-16中南大学49CIM新定义“CIM是一种组织、管理和运行现代制造类企业是一种组织、管理和运行现代制造类企业的理念。它
33、将传统的制造技术与现代化信息技术的理念。它将传统的制造技术与现代化信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合，使企业结合，使企业产品全生命周期产品全生命周期（从市场需求分析从市场需求分析到最终报废处理）到最终报废处理）各阶段活动中有关的人（各阶段活动中有关的人（组织组织、管理）、管理）、经营管理和技术三要素及其信息流、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流三流有机集成并优化运行，以达到物流和价值流三流有机集成并优化运行，以达到产品（产品（P）上市快（）上市快（T）、高质（）、高质（Q）、低耗（）、低耗（C）、服务好（、服务好（S）、环
34、境清洁（）、环境清洁（E），进而提高企业），进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。”2023-2-16中南大学50信息集成过程集成企业间集成51四个功能分系统，两个支撑分系统组成 521 1、管理信息分系统（、管理信息分系统（MIS)MIS)MIS是是CIMS的神经中枢的神经中枢 信息处理信息处理 包括信息的收集、传输、加工和查询；包括信息的收集、传输、加工和查询；事务管理事务管理 包括计划管理、物料管理、生产管理、财包括计划管理、物料管理、生产管理、财务务 管理、人力资源管理等；管理、人力资源管理等；辅助决策辅助决策 根据现有信息，
35、利用数学分析手段预测未根据现有信息，利用数学分析手段预测未来，提供企业经营管理决策。来，提供企业经营管理决策。核心工具：核心工具：制造资源计划制造资源计划MRPIIMRPII，将企业内各个管理，将企业内各个管理环节进行集成，缩短生产周期、减少库存、降低成本环节进行集成，缩短生产周期、减少库存、降低成本、提高企业市场应变能力。、提高企业市场应变能力。532 2、工程设计信息分系统、工程设计信息分系统(EDIS)(EDIS)（CAD/CAPP/CAM）CAD CAD 计算机绘图、有限元分析、产品造型、图像分析计算机绘图、有限元分析、产品造型、图像分析处理、优化设计、动态分析与仿真、物料清单（处理、
36、优化设计、动态分析与仿真、物料清单（BOMBOM）生）生成等；成等；CAPP CAPP 毛坯设计、工艺方法选择、工序设计、工艺路线毛坯设计、工艺方法选择、工序设计、工艺路线制定、工时定额计算等；制定、工时定额计算等；CAM CAM 刀具路径确定、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、刀具路径确定、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、NCNC代码的生成等作业。代码的生成等作业。54CAPPCAPP系统的分类系统的分类 检索式：检索式：事先把零件的工艺规程按零件图号或成组编码储存在计算机中事先把零件的工艺规程按零件图号或成组编码储存在计算机中编制新零件的工艺规程时，检索编制新零件的工艺规程时，检索调出调出编辑修改编
37、辑修改检索不到时，另行编制并储存在计算机中检索不到时，另行编制并储存在计算机中 派生式派生式：例如美国国际计算机辅助制造公司开发的例如美国国际计算机辅助制造公司开发的CAM-ICAM-I系统系统按零件结构和工艺的相似性，将零件分为若干零件加工族按零件结构和工艺的相似性，将零件分为若干零件加工族对每一族零件制定优化加工方案对每一族零件制定优化加工方案编制新零件的工艺规程时，根据输入信息编制零件的成组代码编制新零件的工艺规程时，根据输入信息编制零件的成组代码，根据代码识别它所属的零件加工族，调出该族的典型工艺，根据代码识别它所属的零件加工族，调出该族的典型工艺，自动搜索零件的型面和尺寸参数，确定需
38、要的工序和工步。自动搜索零件的型面和尺寸参数，确定需要的工序和工步。55综合零件实际零件【例】56零件组矩阵零件编码查 找零件组输入表头信息工艺规程格式工艺规程打印输出标准工艺路线文件标准工序文件工作要素处理应用程序工艺路线检索/编辑标准工序检索/编辑工艺规程存储器CAM-I 推出的派生式 CAPP 系统框图57标准工艺规程文件特征矩阵文件零件图编码第零件组零件组形成工艺过程设计a）准备阶段 零件图标准工艺检索编码第零件组零件组搜索工艺 规程（编 辑）b）使用阶段派生式 CAPP 系统工作的两个阶段58派生式派生式CAPPCAPP的特点的特点：程序简单，易于实现。目前多用于回转体类零件程序简单
39、，易于实现。目前多用于回转体类零件CAPP系统。系统。需人工参与决策，自动化程度不高。需人工参与决策，自动化程度不高。具有浓厚的企业色彩，局限性较大。具有浓厚的企业色彩，局限性较大。59创成式创成式CAPPCAPP系统（系统（GenerativeGenerative CAPP System CAPP System）从无到有生成（工艺决策算法和逻辑推理）零件信息描述零件工艺过程 要求较高，目前还处于实验研究阶段。要求较高，目前还处于实验研究阶段。603 3、制造自动化分系统、制造自动化分系统(MAS)(MAS)MASMAS地位地位:位于企业底层，是企业信息流和物料流的结合点，位于企业底层，是企业
40、信息流和物料流的结合点，是最终产生效益聚集地。是最终产生效益聚集地。MASMAS组成组成:机械加工系统机械加工系统-CNC-CNC、MCMC、FMCFMC、FMSFMS加工设备；加工设备；物流系统物流系统对工件和工具存储、搬运、装卸等操作；对工件和工具存储、搬运、装卸等操作；控制系统控制系统-实现对加工设备和物流系统的控制；实现对加工设备和物流系统的控制；MASMAS目标目标:实现多品种、小批量生产柔性自动化；实现多品种、小批量生产柔性自动化；实现优质、低成本、短周期、高效率生产；实现优质、低成本、短周期、高效率生产；创造舒适安全劳动环境。创造舒适安全劳动环境。Real614 4、质量保证信息
41、分系统（、质量保证信息分系统（QIS)QIS)质量计划质量计划-建立质量技术标准，制定检测计划、检建立质量技术标准，制定检测计划、检测规程和规范；测规程和规范；质量检测管理质量检测管理-包括进出厂材料检测、产品质量检包括进出厂材料检测、产品质量检测管理，设计质量指标管理，生产质量数据管理；测管理，设计质量指标管理，生产质量数据管理；质量分析评价质量分析评价-对各类质量问题进行分析，评价各对各类质量问题进行分析，评价各种影响因素，查明主要原因。种影响因素，查明主要原因。质量信息综合与控制质量信息综合与控制-报表生成，质量综合查询，报表生成，质量综合查询，采取各种质量控制措施。采取各种质量控制措施
42、。625 5、数据库管理分系统、数据库管理分系统 对各类数据进行存储和调用，满足各分系统信对各类数据进行存储和调用，满足各分系统信息的交换和共享。息的交换和共享。数据的分布：采用分布式异型数据库技术，通数据的分布：采用分布式异型数据库技术，通过互连网络体系，完成全局数据调用和分布式事务过互连网络体系，完成全局数据调用和分布式事务处理。处理。数据库系统类型：工程数据库管理系统，实现对数据库系统类型：工程数据库管理系统，实现对图形数据和非图形数据处理。图形数据和非图形数据处理。6 6、计算机网络分系统、计算机网络分系统 是是CIMSCIMS信息集成工具，常用局域网，对地理范围信息集成工具，常用局域
43、网，对地理范围大的企业，可通过远程网进行互连，使大的企业，可通过远程网进行互连，使CIMSCIMS同时兼同时兼有局域网和广域网的特点。有局域网和广域网的特点。63工厂加工车间装配车间1#单元N#单元铣削工作站检验工作站物料运储工作站机器人铣床零件存储器机器人检验机零件存储器机器人机器人小车传感器.CIMSCIMS五层递阶控制结构五层递阶控制结构 64 工厂层工厂层-最高决策层，制定长期生产计划、确定资源需求、最高决策层，制定长期生产计划、确定资源需求、产品开发、成本核算，规划周期产品开发、成本核算，规划周期几个月几个月/几年时间几年时间 车间层车间层-协调车间作业和资源配置，作用周期协调车间作
44、业和资源配置，作用周期几周几周/几个月几个月 单元层单元层-完成本单元作业调度，包括作业顺序和指令发放、完成本单元作业调度，包括作业顺序和指令发放、进行任务分配调度、协调物料运输，规划时间进行任务分配调度、协调物料运输，规划时间几小时几小时/几周几周 工作站层工作站层-负责协调设备小组活动，规划时间负责协调设备小组活动，规划时间几分钟几分钟/几小时几小时 设备层设备层-各种设备控制器，执行上层控制命令，完成加工、各种设备控制器，执行上层控制命令，完成加工、测量、运输等任务，响应时间测量、运输等任务，响应时间几毫秒几毫秒/几分钟几分钟 CIMSCIMS递阶控制结构递阶控制结构 651、CIMS决
45、非无人化工厂。决非无人化工厂。在在CIMS研究初期，人们曾认为研究初期，人们曾认为全盘自动化和无人化工厂全盘自动化和无人化工厂或车间是其主要特征。随着或车间是其主要特征。随着CIMS实践的深入和一些无人化工实践的深入和一些无人化工厂实施的失败，人们对无人制造自动化问题进行反思，并对厂实施的失败，人们对无人制造自动化问题进行反思，并对于人在于人在CIMS中的重要作用进行重新认识。近年来，我国实施中的重要作用进行重新认识。近年来，我国实施的的CIMS早已突破无人化和高度自动化的局限，而主要强调信早已突破无人化和高度自动化的局限，而主要强调信息集成和功能集成。息集成和功能集成。CIMS研究和应用中值
46、得注意的几个问题研究和应用中值得注意的几个问题662、CIMS没有统一模式。没有统一模式。CIMS的系统结构仅针对一般情况，的系统结构仅针对一般情况，不同的企业类型，不不同的企业类型，不同的生产方式，其同的生产方式，其CIMS的系统结构亦不一样的系统结构亦不一样。实际应用中不。实际应用中不应求全和统一，而应根据企业实际决定其系统结构。应求全和统一，而应根据企业实际决定其系统结构。3、CIMS在应用工程中应强调结合实际，总体规划，分步在应用工程中应强调结合实际，总体规划，分步实施实施 CIMS是一个复杂的制造系统工程，工程投资大，投入是一个复杂的制造系统工程，工程投资大，投入人员多，开发周期长，
47、因此，必须在总体规划的基础上，根人员多，开发周期长，因此，必须在总体规划的基础上，根据企业的财力和物力，分步实施，重点突破，既要保证系统据企业的财力和物力，分步实施，重点突破，既要保证系统的实用有效，又要保证系统的集成。的实用有效，又要保证系统的集成。CIMS国外发展简况国外发展简况美国美国不仅企业重视，国家也极为重视，认为不仅企业重视，国家也极为重视，认为CIM是夺回失去市场、取得竞争成功的关键技术，并将不是夺回失去市场、取得竞争成功的关键技术，并将不可逆转地成为可逆转地成为21世纪占主导地位的新的生产方式。世纪占主导地位的新的生产方式。20世纪世纪80年代初，美国国家标准局（年代初，美国国
48、家标准局（NBA）所属）所属AMRF（自动化研究实验基地）（自动化研究实验基地）建立了世界上第一个建立了世界上第一个CIMS实验系统实验系统欧共体欧共体1984年开始实施年开始实施ESPRIT（欧洲信息技（欧洲信息技术研究战略计划），在术研究战略计划），在130个合作项目中，关于个合作项目中，关于CIM项目占项目占28项项日本日本CNC、DNC、FMS已处于世界领先地位，已处于世界领先地位，1985年通产省主持开发年通产省主持开发“筑波综合实验工厂筑波综合实验工厂”，相，相当于当于CIMS实验基地。实验基地。新加坡、以色列、韩国、巴西、南非等新加坡、以色列、韩国、巴西、南非等也在积极也在积极跟
49、踪和发展跟踪和发展CIM技术技术CIMS国内发展简况国内发展简况三个阶段三个阶段1989-1992年年,典型应用工厂的选点、可行性论证典型应用工厂的选点、可行性论证、初步设计和详细设计阶段；、初步设计和详细设计阶段；1993-1995年年,典型应用企业实施的突破阶段典型应用企业实施的突破阶段:北京一机床、沈阳鼓风机、成飞北京一机床、沈阳鼓风机、成飞(集团集团)公司公司1997年年-2000年年,实践深度、广度步入更高、更新实践深度、广度步入更高、更新的阶段，如主题重大项目：哈电机、科龙、的阶段，如主题重大项目：哈电机、科龙、金诚摩托金诚摩托实施效果实施效果I.成都飞机工业公司：麦道机头生产周期
50、成都飞机工业公司：麦道机头生产周期12个月个月6个个月，库存下降月，库存下降20%，竞标成功获得，竞标成功获得1亿波音亿波音757尾段尾段订单订单沈阳鼓风机厂：产品报价沈阳鼓风机厂：产品报价6周周2周，成本下降周，成本下降79.7%，市场占有率达，市场占有率达51%科龙、华宝：百元销售资金下降科龙、华宝：百元销售资金下降51%，人均产值提高，人均产值提高70%，98年达年达202万元万元/人人年年经纬纺机厂：流动资金下降经纬纺机厂：流动资金下降60%北京第一机床厂：北京第一机床厂：CIMS的意义与作用的意义与作用提高企业的管理效益提高企业的管理效益 新产品开发周期缩短1/2-1/3；管理工作效
