1、2014.72014.7武汉科技大学武汉科技大学 机械自动化学院机械自动化学院 工业工程系工业工程系武汉科技大学武汉科技大学 机械自动化学院机械自动化学院 工业工程系工业工程系2014-7什么是什么是CIMS？o CIMS 计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systems）o CIMS 现代集成制造系统（现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing Systems）o C是手段是手段o M是指大制造（是指大制造（制造业）制造业）o S是指整个系统是指整个系统o I是核心，是
2、核心，即通过集成提高制造企业的市场竞争能力即通过集成提高制造企业的市场竞争能力武汉科技大学武汉科技大学 机械自动化学院机械自动化学院 工业工程系工业工程系2014-7q掌握现代集成制造系统的概念、组成与内涵q全面了解CIMS的主要组成部分，对生产制造全过程建立整体、系统的观念q学习现代先进制造模式q了解信息技术在制造业中的应用q把握当前先进制造技术的发展方向为什么要学习为什么要学习CIMS？武汉科技大学武汉科技大学 机械自动化学院机械自动化学院 工业工程系工业工程系2014-7q 第一章 CIMS概述q 第二章 CIMS体系结构及系统设计方法q 第三章 CIMS体系支撑环境网络数据库技术q 第
3、四章 CAD/CAE/CAM集成技术q 第五章 CAPP技术q 第六章 PDM及iCAPP技术q 第七章 SCM供应链管理技术q 第八章 MES与ERP技术q 第九章 NMS网络化制造及企业信息化武汉科技大学武汉科技大学 机械自动化学院机械自动化学院 工业工程系工业工程系2014-7 武汉科技大学武汉科技大学 机械自动化学院机械自动化学院 工业工程系工业工程系2014-7q1.1 信息时代的制造业信息时代的制造业q1.2 从企业信息化谈从企业信息化谈CIMSq1.3 CIM概念目标及内容概念目标及内容q1.4 CIM技术发展过程、现状及趋势技术发展过程、现状及趋势q1.5 企业自动化与信息化的
4、发展阶段企业自动化与信息化的发展阶段q1.6 基于基于CIMS的的自动化工厂示例自动化工厂示例o 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)进行加工或再加进行加工或再加工，以及对零部件装配的工业的总称。工，以及对零部件装配的工业的总称。o 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。制造业之分，其中装备制造业越来越重要。o 工业化国家工业化国家：约：约 1/
5、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o 材料、能源和信息是人类社会经济的三大重要支柱。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，就是人类利用材料、能源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。和信息进行物质生产的历史。o 材料、能源和信息领域的任何技术革命，必然导致生材料、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。产方式的革命和生产力发展的飞跃。q物质生产
6、物质生产q材料材料q产品产品q信息信息q能源能源o 第一阶段手工单件生产第一阶段手工单件生产o 第二阶段大批量重复生产第二阶段大批量重复生产o 第三阶段自动化生产第三阶段自动化生产o 第四阶段现代集成制造第四阶段现代集成制造第第1阶段阶段 单件手工生产单件手工生产 （19世纪末世纪末-20世纪初）世纪初）o 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)n年产量年产量800台台n有许多独立的工匠手工完成有许多独立的工匠手工完成n单件制造方式单件制造方式o 生产流程生产流程n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n
7、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、汇总安装o 特点特点n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n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o 追求的目标追求的目标n全面满足客户的要求全面满足客户的要求n较高的制造装配工艺水平较高的制造装配工艺水平oFord生产线方式的引入（生产线方式的引入（1908年）年）n零件互换、标准化技术的引入零件互换、标准化技术的引入n装配线（固定线装配线（固定线流动线）流动线）n结果：生产成本大量下降、生产率提高、产品的维护费用下降、维护结果：生产成本大
8、量下降、生产率提高、产品的维护费用下降、维护方法简化方法简化n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。o特点特点n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n组织结构一体化、大而全，计划管理，由上而下协调生产组织组织结构一体化、大而全，计划管理，由上而下协调生产组织官官僚主义，对市场的响应能力下降僚主义，对市场的响应能力下降n机床的能力不断提高机床的能力不断提高o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）n大量生产大量生产n低成本低成本n提高劳动生产率提高劳动生产率第第2阶段阶段 大批量重复生产大批量重复生产 （20世纪初）
9、世纪初）o 新的生产组织模式新的生产组织模式n 制造资源计划（制造资源计划（MRPII，美国）美国）n 精益生产（日本）精益生产（日本）n Siemag粗计划系统（德国）粗计划系统（德国）o 制造设备水平提高制造设备水平提高n 数控机床（数控机床（50年代）年代）n FMS（70年代）年代）o 计算机辅助设计技术应用计算机辅助设计技术应用n CAD、CAPP、CAM、CAE单元技术应用单元技术应用第第3阶段阶段 自动化生产自动化生产 （20世纪世纪50-70年代）年代）o计算机应用水平提高计算机应用水平提高nCAD、CAPP、CAM、CAE技术应用技术应用nMRPII技术应用技术应用n管理信息
10、系统应用管理信息系统应用n车间控制技术车间控制技术o局部集成技术局部集成技术nMRPII（计划、物料、库存、生产能力、财务、销售信息集成）计划、物料、库存、生产能力、财务、销售信息集成）nCAD/CAPP/CAM集成集成nFMS、独立制造岛（加工设备、物料传送、仓库存储设备的集成独立制造岛（加工设备、物料传送、仓库存储设备的集成o优化优化nMRPII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nFMS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n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第第3阶段阶段 自动化生产自动化生
11、产 （20世纪世纪50-70年代）年代）o 以信息技术为基础，系统集成与优化为手段，以提高企业的以信息技术为基础，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，致力于全面提高企业的市场竞争能力为目标，致力于全面提高企业的T、Q、C、S 水平。水平。o“自动化孤岛自动化孤岛”问题：片面提高自动化水平并不能够带来企问题：片面提高自动化水平并不能够带来企业效益的提高业效益的提高o“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o 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第第4阶段阶段 现代集成制造现代集成制造 （20世纪世纪80年代以后）年代以
12、后）q现代集成制造的代表模式：现代集成制造的代表模式：计算机集成制造、并行工程、虚拟制造、计算机集成制造、并行工程、虚拟制造、精良生产、敏捷制造、协同制造、网络化制造精良生产、敏捷制造、协同制造、网络化制造o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n产品信息化产品信息化n设计制造过程信息化设计制造过程信息化n管理信息化管理信息化n资源信息化资源信息化n服务信息化服务信息化o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n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n形成了当代最先进的生产力形成了当代最先进的生产力n为制造
13、业注入了新的活力为制造业注入了新的活力n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。o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p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，形成了以虚拟制造和的发展，形成了以虚拟制造和动态联盟为特征的新型制造模式。动态联盟为特征的新型制造模式。p网络技术促进了网络技术促进了全球化制造全球化制造的发展，引发了制造业的重的发展，引发了制造业的重新分工和资源的重新配置。新分工和资源的重新配置。p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，提高了产品创新能力，提高了产品创新能力，缩短了
14、设计周期，降低了产品开发成本。缩短了设计周期，降低了产品开发成本。p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，降低了采购与，降低了采购与销售成本，提高了服务质量。销售成本，提高了服务质量。q数字数字BOEINGBOEINGq技术趋势技术趋势q虚拟设计制造虚拟设计制造q全生命周期设计制造全生命周期设计制造PLMPLMq并行工程并行工程CECEq全球化的协作平台全球化的协作平台EXSTAREXSTARq美国美国B777B777的应用效果的应用效果q开发周期：开发周期：9 9年年4.54.5年年q成本降低：成本降低：2525q100100整机数字化设计整机数字化设计q世界垄
15、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制造业发生的深刻变革数字化飞机数字化飞机武汉科技大学武汉科技大学 机械自动化学院机械自动化学院 工业工程系工业工程系2014-7q技术趋势技术趋势q数字化设计制造数字化设计制造q虚拟样机虚拟样机q全球采购和分销全球采购和分销q大规模定制大规模定制q通用公司应用状况通用公司应用状况q开发周期（开发周期（4848月月2424月月 12 12月）月）q碰撞试验（碰撞试验（100100次次 50 50次）次）q个性化定单个性化定单 3 3小时小时q通过在线采购降低成本通过在线采购降低成本1010q产品概念设计产品概念设计q产品详细设计产品详细设计制造业
16、发生的深刻变革制造业发生的深刻变革数字化轿车数字化轿车从企业信息化谈从企业信息化谈CIMSCIMS信息时代与知识经济的特点信息时代与知识经济的特点信息信息 生产力要素生产力要素 信息和知识已从非独立的生产力因素转变为独信息和知识已从非独立的生产力因素转变为独立因素，从潜在生产力转变为现实生产力。立因素，从潜在生产力转变为现实生产力。信息技术的迅猛发展促进了世界统一市场的形成，市场将以新产品竞信息技术的迅猛发展促进了世界统一市场的形成，市场将以新产品竞争为焦点争为焦点 商品形态：物质商品形态：物质、劳务劳务、技术技术、知识知识 国家经济振兴离不开国民经济信息化，企业信息化是国民经济信息化国家经济
17、振兴离不开国民经济信息化，企业信息化是国民经济信息化的基础。的基础。国民经济信息化国民经济信息化 =产业信息化产业信息化 +信息产业化信息产业化q制造业正在走向全球化，制造业信息化已成为全制造业正在走向全球化，制造业信息化已成为全球化的发展趋势；球化的发展趋势；q知识经济是以基于知识与独占性技术的产品为主知识经济是以基于知识与独占性技术的产品为主要基础的经济形态，要基础的经济形态，基于知识和高技术的新产品竞基于知识和高技术的新产品竞争成为争成为市场竞争焦点市场竞争焦点；q企业间竞争与合作共存；企业间竞争与合作共存；q与顾客的交流成为制造的一环；与顾客的交流成为制造的一环；q产品制造呈现为个性化
18、与多样化；产品制造呈现为个性化与多样化；q企业网络化与动态联盟形成，敏捷制造成为制造企业网络化与动态联盟形成，敏捷制造成为制造技术主流；技术主流；q信息与知识网络使企业由繁到简进行转型，企业信息与知识网络使企业由繁到简进行转型，企业必须快速必须快速/敏捷地适应市场的变化。敏捷地适应市场的变化。从企业信息化谈从企业信息化谈CIMSCIMS信息时代与知识经济的特点信息时代与知识经济的特点1.3.1 CIM概念概念qCIM：Computer Integrated ManufacturingqCIM一词是由美国的一词是由美国的Joseph Harrington博士于博士于1973年著书年著书Compu
19、ter Integrated Manufacturing从而提出的。从而提出的。qCIM的基本观点：的基本观点：q系统系统(集成化集成化)观点：观点：企业生产的各个环节企业生产的各个环节,即从市场分析、产即从市场分析、产品设计、加工制造、经营销售到售后服务的全部生产活动是一品设计、加工制造、经营销售到售后服务的全部生产活动是一个不可分割的整体，要紧密连接，统一考虑。个不可分割的整体，要紧密连接，统一考虑。q信息化观点：整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递信息化观点：整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过程。最终形成的产品可以看作是数据的物质表和加工处理的过程。最终形成的产品
20、可以看作是数据的物质表现。现。1.3.1 CIM概念概念q CIMS CIMS 是将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并是将信息技术、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）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、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营和技术三要素的集成，以加强企业新产品开发T T（
21、时间）、（时间）、Q Q（质量）、（质量）、C C（成本）、（成本）、S S（服务）、（服务）、E E（环境），从而提高企业（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。的市场应变能力和竞争能力。q1.3.1 CIM概念概念qCIMCIM技术：技术：它是将计算机在制造生产企业中各方面、各层次和它是将计算机在制造生产企业中各方面、各层次和各环节的应用技术集成而形成的一个技术范畴。各环节的应用技术集成而形成的一个技术范畴。集成信息技术管理技术制造自动化技术集成信息技术管理技术制造自动化技术 CIM技术技术qCIMCIM哲理：哲理：按照按照CIMCIM目标，对企业的各部门目标，对企业的各部门/各环
22、节的制造自动各环节的制造自动化单项技术化单项技术/分立子系统进行系统集成、协调，从而达到整体最分立子系统进行系统集成、协调，从而达到整体最优的企业目标。优的企业目标。q1.3.1 CIM概念概念qCIMS系统：系统：CIMSCIMS是用是用CIMCIM技术思想形成的生产制造系统，是技术思想形成的生产制造系统，是CIMCIM思思想的具体表现。想的具体表现。CIMS CIMS qCIM+S:CIM+S:计算机集成制造技术的系统计算机集成制造技术的系统qC+I+M+SC+I+M+S：应用计算机技术来集成制造过程的系统：应用计算机技术来集成制造过程的系统qC+I+MSC+I+MS：基于计算机技术的集成
23、化制造系统：基于计算机技术的集成化制造系统q部部 门门 工工 程程 管管 理理q计算机工具计算机工具 CAD/CAM CAPP DM PM 销售销售 财务财务q电电 子子 数数 据据q企业集成模式企业集成模式qC I M SqBOM,成本成本q市场市场,车间车间q单单 位位设计设计工艺工艺资料资料计划计划销售销售财务财务q纸纸q信息管理系统信息管理系统qPDMqERPq电子电子CIMSCIMS支持下的企业信息化活动支持下的企业信息化活动信息传递方式信息传递方式q1.3.2 CIM目标目标q目标：目标：在计算机辅助下利用最小的制造与管理资源，最在计算机辅助下利用最小的制造与管理资源，最优地去完成
24、企业特定的战略目标，改善企业产品的优地去完成企业特定的战略目标，改善企业产品的T(Time:T(Time:产品上市时间产品上市时间)、Q(Quality:Q(Quality:产品质量产品质量)、C(Cost:C(Cost:产品成产品成本本)、S(Service:S(Service:产品服务产品服务)、E(Environment:E(Environment:企业环境企业环境),),提高企业经济效益，增强企业市场竞争能力。提高企业经济效益，增强企业市场竞争能力。q1.3.2 CIM目标目标q(1)缩短产品开发、生产周期，快速响应市场：以时间求缩短产品开发、生产周期，快速响应市场：以时间求效益，以速
25、度求竞争，占领市场。效益，以速度求竞争，占领市场。q(2)降低产品成本，减少库存：以成本求效益，以价格求降低产品成本，减少库存：以成本求效益，以价格求竞争，占领市场。竞争，占领市场。q(3)提高产品质量：以质量求效益，以质量求竞争，赢得提高产品质量：以质量求效益，以质量求竞争，赢得信誉，占领市场。信誉，占领市场。q(4)增加生产柔性，提高设备利用率：以最小资源获最大增加生产柔性，提高设备利用率：以最小资源获最大效益，向设备要效益。效益，向设备要效益。q(5)提高企业制造与管理水平，保持整体实力：保持长期提高企业制造与管理水平，保持整体实力：保持长期效益，未来竞争能力。效益，未来竞争能力。q1.
26、2.3 CIM技术内容技术内容qCIMSCIMS总体技术：总体技术：先进企业运行模式、先进企业运行模式、CIMSCIMS体系结构、建模分体系结构、建模分析与优化方法、析与优化方法、CIMSCIMS实施方法论、标准化与规范实施方法论、标准化与规范qCIMSCIMS设计自动化技术：设计自动化技术：计算机辅助设计计算机辅助设计CAD/CAE/DFXCAD/CAE/DFX、异地协异地协同设计、计算机辅助工艺设计同设计、计算机辅助工艺设计CAPPCAPP、产品数据管理产品数据管理PDMPDMqCIMSCIMS制造自动化技术：制造自动化技术：计算机辅助制造计算机辅助制造CAMCAM、车间自动化、柔车间自动
27、化、柔性制造性制造FMSFMS、虚拟制造虚拟制造VMVMqCIMSCIMS管理技术：管理技术：管理信息系统管理信息系统MISMIS与与ERPERP、领导信息系统、领导信息系统EISEIS、决策支持系统决策支持系统DSSDSS、集成化质量系统集成化质量系统IQSIQS、敏捷虚拟企业管理敏捷虚拟企业管理qCIMSCIMS支撑技术：支撑技术：计算机网络、数据库、数据仓库、集成平台计算机网络、数据库、数据仓库、集成平台/集成框架、计算机协同工作系统集成框架、计算机协同工作系统CAECADCAPPCAMCAQ/IQSEISMISMPSMRPCRPSFCPPCCAX计计 划划控控 制制主要技术功能构成主要
28、技术功能构成主要计划功能构成主要计划功能构成主要管理功能构成主要管理功能构成CIM技术内容技术内容1.2.3 CIM技术内容技术内容 (1)CAE：计算机辅助工程：计算机辅助工程(Computer Aided Engineering)(产品功能与性能：物理、材料、经济等的设计）产品功能与性能：物理、材料、经济等的设计）(2)CAD：计算机辅助设计：计算机辅助设计(Computer Aided Design)(产品结构、零部件组成设计产品结构、零部件组成设计)(3)CAPP：计算机辅助工艺规程设计：计算机辅助工艺规程设计(Computer Aided Process Planning)(4)CA
29、M：计算机辅助制造：计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing)(5)CAQ：计算机辅助质量保证：计算机辅助质量保证(Computer Aided Quality Assurance/Control)注：上述各成员又统称为注：上述各成员又统称为CAx技术技术 (6)PPC：生产计划与控制生产计划与控制(Production Planning&Control)Manufacturing Planning&Control:MPC (7)MSS：管理支持系统：管理支持系统(Management Support System)经营管理经营管理信息分系统信息分系统质量保证分
30、系统质量保证分系统设计自动化分系统设计自动化分系统制造自动化分系统制造自动化分系统数据库分系统数据库分系统计算机网络分系统计算机网络分系统市场信息市场信息技术信息技术信息售后服务信息售后服务信息原材料原材料产品产品CIMS功能功能分系统分系统CIMS支撑支撑分系统分系统CIM系统构成系统构成q1.4.1 CIM技术产生背景技术产生背景技术背景技术背景q(1)CAM：以数控技术、机器人为代表，以柔性制造自动化进入高级阶段，已以数控技术、机器人为代表，以柔性制造自动化进入高级阶段，已实现局部生产自动化。现已进入柔性制造单元、柔性制造系统和分布式数字控制实现局部生产自动化。现已进入柔性制造单元、柔性
31、制造系统和分布式数字控制DNCDNC、虚拟制造虚拟制造阶段。阶段。q(2)CAD：以计算机图形学为基础，以计算机绘图，产品设计为标志，已实现以计算机图形学为基础，以计算机绘图，产品设计为标志，已实现设计局部自动化。目前已进入基于三维仿真的设计局部自动化。目前已进入基于三维仿真的CADCAD、并行设计、并行设计、DFX(Design for DFX(Design for X)X)、虚拟设计阶段。、虚拟设计阶段。q(3)CAQ：以计算机检测与诊断为基本手段，已发展成质量控制系统，目前是以计算机检测与诊断为基本手段，已发展成质量控制系统，目前是QFD(Quality Function Deploym
32、entQFD(Quality Function Deployment质量功能配置质量功能配置)/DFQ(Design for Quality)/DFQ(Design for Quality 全局质量设计全局质量设计)阶段。阶段。q(4)计算机控制：计算机控制：从单台设备控制发展到多组生产控制系统，目前是从单台设备控制发展到多组生产控制系统，目前是DCS(Discrete Control SystemDCS(Discrete Control System集散控制系统集散控制系统)、DNCDNC、敏捷单元、敏捷单元/车间控制。车间控制。q1.4.1 CIM技术产生背景技术产生背景技术背景技术背景q
33、(5)企业管理信息系统：企业管理信息系统：各种管理信息系统均已陆续建立各种管理信息系统均已陆续建立(生产计生产计划、库存、财务、订货销售、市场预测、人事与工资等划、库存、财务、订货销售、市场预测、人事与工资等)，目前是，目前是ERP(ERP(企业资源计划企业资源计划)、综合信息管理与决策、敏捷供应链系统。、综合信息管理与决策、敏捷供应链系统。q(6)系统集成支撑环境：系统集成支撑环境：计算机网络、数据库技术为信息集成计算机网络、数据库技术为信息集成(共共享、交换享、交换)提供了手段。目前提供了手段。目前,以企业网以企业网(Intranet/Extranet)(Intranet/Extranet
34、)为主为主要标志要标志,已出现了企业集成平台和集成框架。已出现了企业集成平台和集成框架。q(7)产品数据管理：产品数据管理：以企业产品数据、图纸、文档管理为主要内容，以企业产品数据、图纸、文档管理为主要内容，目前已发展到目前已发展到PDM(Product Data Management)PDM(Product Data Management)系统阶段系统阶段,实现了产实现了产品设计、制造、生产管理与销售的数据交换与信息集成。品设计、制造、生产管理与销售的数据交换与信息集成。1.4.1 CIM技术产生背景技术产生背景需求背景需求背景q(1)(1)缩短产品开发、生产周期：缩短产品开发、生产周期：快
35、速响应市场，尽快占领市快速响应市场，尽快占领市场。场。q(2)(2)降低成本和库存量：降低成本和库存量：以最有利的价格击败对手。以最有利的价格击败对手。q(3)(3)提高产品质量：提高产品质量：赢得信誉，吸引顾客。赢得信誉，吸引顾客。q(4)(4)提高生产提高生产“柔性柔性”：应付多变的市场，增加产品种类。应付多变的市场，增加产品种类。q(5)(5)提高企业人员素质：提高企业人员素质：调动人的积极因素，使职员适应不调动人的积极因素，使职员适应不断改进的生产方式。断改进的生产方式。时期时期市场市场竞争竞争焦点焦点技术技术发展发展趋势趋势早期早期70年代年代 80年代年代 90年代年代21世纪世纪
36、降低降低劳动劳动成本成本提高提高企业企业整体整体效率效率顾客顾客满意满意TQCS快速快速开发开发新新产品产品基于基于知识知识的新的新产品产品大规模大规模刚性刚性生产生产制造自动制造自动化设备、化设备、生产管理生产管理MRP、JIT、TQMCIMS并行并行工程工程敏捷敏捷制造制造(现代集成制造系统现代集成制造系统)1.4.2 CIM技术发展过程技术发展过程q信息集成：信息集成：信息集成是针对设计、管理与加工制造中大量存在信息集成是针对设计、管理与加工制造中大量存在的自动化孤岛，解决其信息的正确、高效共享和交换，提高产品的自动化孤岛，解决其信息的正确、高效共享和交换，提高产品的的T T、Q Q、C
37、 C、S S。q系统方法、企业建模及工具：系统方法、企业建模及工具：企业建模及设计方法是企业建模及设计方法是CIMSCIMS系统系统总体设计的基础；总体设计的基础；CIMSCIMS系统方法体系指出了系统方法体系指出了CIMSCIMS各部分的关系和各部分的关系和提供提供CIMSCIMS实施指南；实施指南；q异构环境下的信息集成：异构环境下的信息集成：不同通信协议间的共存与互通、不同不同通信协议间的共存与互通、不同数据库的相互访问与共享、不同商用应用软件间的接口与集成。数据库的相互访问与共享、不同商用应用软件间的接口与集成。1.4.2 CIMS1.4.2 CIMS发展过程发展过程信息集成信息集成过
38、程集成过程集成企业集成企业集成q1.4.2 CIMS1.4.2 CIMS发展过程发展过程信息集成信息集成过程集成过程集成企业集成企业集成q过程集成：过程集成：过程集成是针对传统的企业产品开发、经营生产的过程集成是针对传统的企业产品开发、经营生产的串行过程进行过程重构与优化，尽可能多地转变为并行过程，并串行过程进行过程重构与优化，尽可能多地转变为并行过程，并使产品生产上下游过程实现集成，进一步提高产品的使产品生产上下游过程实现集成，进一步提高产品的T T、Q Q、C C、S S。q并行工程并行工程CECE：产品设计开发过程重构与建模，将串行过程转变产品设计开发过程重构与建模，将串行过程转变为并行
39、过程；基于多学科项目小组的协同设计组织与支撑环境；为并行过程；基于多学科项目小组的协同设计组织与支撑环境；面向面向CECE的的DFXDFX工具。工具。q企业过程重组企业过程重组BPRBPR：通过企业过程进行再思考、再设计、重构通过企业过程进行再思考、再设计、重构与优化，使企业的关键绩效产生质的飞跃。与优化，使企业的关键绩效产生质的飞跃。1.4.2 CIMS1.4.2 CIMS发展过程发展过程信息集成信息集成过程集成过程集成企业集成企业集成q企业集成：企业集成：企业集成是针对新的市场经营机遇（特定产品），企业集成是针对新的市场经营机遇（特定产品），在全球范围内建立企业的动态联盟（虚拟企业），充分
40、利用全球在全球范围内建立企业的动态联盟（虚拟企业），充分利用全球制造资源，以更快、更好、更省的方式响应市场。制造资源，以更快、更好、更省的方式响应市场。q动态联盟与企业结构优化动态联盟与企业结构优化：“橄榄型橄榄型”企业企业 “哑铃型哑铃型”企企业结构；单一企业竞争业结构；单一企业竞争 企业群体或生产体系竞争；企业组织企业群体或生产体系竞争；企业组织结构的结构的“扁平化扁平化”；基于多功能项目组的企业组织与企业动态结；基于多功能项目组的企业组织与企业动态结盟方式；盟方式；q敏捷制造：敏捷制造：敏捷制造使能技术（如资源共享、信息服务、虚拟敏捷制造使能技术（如资源共享、信息服务、虚拟制造、并行工程
41、、建模制造、并行工程、建模/仿真和人工智能等）、敏捷虚拟企业、仿真和人工智能等）、敏捷虚拟企业、资源优化、全球化网络基础设施。资源优化、全球化网络基础设施。亚洲：亚洲：日本：日本：智能制造系统智能制造系统(IMS)(IMS)计划计划 韩国：韩国：高级先进技术国家计划（高级先进技术国家计划（G7G7计划）计划）网络化韩国网络化韩国2121世纪世纪 中国：中国：国家国家863863计划计划CIMSCIMS主题主题欧洲：欧洲：尤里卡计划尤里卡计划(EUREKA)(EUREKA)信息技术研究发展战略计划信息技术研究发展战略计划(ESPRIT)(ESPRIT)第四届框架研究计划第四届框架研究计划第五届框
42、架研究计划第五届框架研究计划德国制造德国制造20002000计划计划美国：美国：美国国家关键技术报告美国国家关键技术报告先进制造技术计划先进制造技术计划敏捷制造使能技术敏捷制造使能技术(TEAM)(TEAM)研究战略计划研究战略计划敏捷制造与制造技术计划敏捷制造与制造技术计划国家工业信息基础设施协议国家工业信息基础设施协议NIIIPNIIIP美国俄罗斯虚拟企业网美国俄罗斯虚拟企业网(RA-VEN)(RA-VEN)q各国对各国对CIMSCIMS技术技术q的重视的重视q美国美国未来学家未来学家杂杂志预测志预测20122012年年8080的美的美国企业将采用国企业将采用CIMSCIMS。q现代集成制
43、造现代集成制造q数字化企业数字化企业q虚拟制造虚拟制造q全球化敏捷制造全球化敏捷制造q智能制造智能制造q绿色制造绿色制造CIMSCIMS系统集成技系统集成技术的发展术的发展数字化设计制造数字化设计制造与管理技术的发展与管理技术的发展虚拟现实与仿真虚拟现实与仿真技术的发展技术的发展知识型新产品竞知识型新产品竞争与全球网络建设争与全球网络建设人工智能及其在人工智能及其在生产中的应用生产中的应用环境保护的约束环境保护的约束与压力与压力q1.4.3 1.4.3 CIMSCIMS发展趋势发展趋势1.5.1 企业中计算机多级企业中计算机多级(递阶递阶)控制结构控制结构企业结构控制层次主要功能计算机设备公司
44、公司层控制经营管理战略决策大型管理机事务计算机工厂工厂层控制生产管理信息管理制造工程中型管理机主控机事务机车间车间层控制任务管理资源分配小型辅助机工程工作站单元单元层控制批量管理调度、分配工程工作站高档微机工作站工作站层控制安装调整设备分配、拆卸高档微机控制机设备设备层控制加工贮运测量微型计算机工控机单片机/单板机1.5.1 企业中计算机多级企业中计算机多级(递阶递阶)控制结构控制结构q公司级控制系统公司级控制系统用计算机协助公司管理，执行经营管理和制定战略决策任务，用计算机协助公司管理，执行经营管理和制定战略决策任务，如预测、市场与销售、竞争分析、金融投资、财务、人事等。如预测、市场与销售、
45、竞争分析、金融投资、财务、人事等。q工厂级控制系统工厂级控制系统用计算机协助履行用计算机协助履行“厂部厂部”功能。功能。(1)生产管理生产管理:生产计划、物料需求、生产能力分析、追加投资、生产生产计划、物料需求、生产能力分析、追加投资、生产指令指令 下达、生产监督、质量管理。下达、生产监督、质量管理。(2)信息管理：经营管理、成本估算、库存、订货、采购、人事及工信息管理：经营管理、成本估算、库存、订货、采购、人事及工资。资。(3)制造工程：制造工程：CAD：产品设计、产品数据、材料清单。：产品设计、产品数据、材料清单。CAPP：工艺规程设计、定额标准。：工艺规程设计、定额标准。1.5.1 企业
46、中计算机多级企业中计算机多级(递阶递阶)控制结构控制结构车间级控制系统车间级控制系统q 用计算机协助车用计算机协助车 间管理和控制、生产运行、资源分配、质量活动。间管理和控制、生产运行、资源分配、质量活动。q (1)任务管理：任务管理：按生产计划对定单进行分批、单元配置、任务按生产计划对定单进行分批、单元配置、任务/资源资源/单单元分配、生产监控、工艺安排、质量检测。元分配、生产监控、工艺安排、质量检测。q (2)资源分配：资源分配：组织单元组织单元(工作站、贮存区、托盘、刀具、材料等工作站、贮存区、托盘、刀具、材料等)、单、单元动态重构元动态重构(构成虚拟单元构成虚拟单元)。单元级控制系统单
47、元级控制系统q 单元单元(Cell)(Cell)：车间内一组固定车间内一组固定(可变的可变的)工作站或设备，比如一组生产工作站或设备，比如一组生产线、完成某一加工过程的一组工作站或设备。线、完成某一加工过程的一组工作站或设备。q 单元控制系统用计算机控制批量加工件的处理顺序、物料贮运：单元控制系统用计算机控制批量加工件的处理顺序、物料贮运：q(1)排队管理：排队管理：对单元作业队列进行管理。对单元作业队列进行管理。q(2)调度管理：调度管理：作业调度、工作站任务监控。作业调度、工作站任务监控。q(3)分配管理：分配管理：任务任务/工作站分配、工作站状态监控。工作站分配、工作站状态监控。1.5.
48、1 企业中计算机多级企业中计算机多级(递阶递阶)控制结构控制结构q工作站级控制系统工作站级控制系统工作站工作站(Workstation)(Workstation)：以加工机床为核心的一组设备。典型工作站：以加工机床为核心的一组设备。典型工作站：1 1台机床、台机床、1 1个机器人、个机器人、1 1个物料运贮装置、个物料运贮装置、1 1台控制计算机。台控制计算机。工作站控制系统负责控制和协调设备组活动。如零件托盘控制、工作站控制系统负责控制和协调设备组活动。如零件托盘控制、工件调整、零件夹紧、切削加工、加工检验、下卸工件、清理、设备排序工件调整、零件夹紧、切削加工、加工检验、下卸工件、清理、设备
49、排序等。等。q设备级控制系统设备级控制系统它是设备控制器，其控制功能直接面向具体设备。通它是设备控制器，其控制功能直接面向具体设备。通过设备控制器，可以控制设备的每一个操作步骤。过设备控制器，可以控制设备的每一个操作步骤。1.5.2 企业自动化与信息化发展阶段企业自动化与信息化发展阶段q手工操作手工操作从生产管理、生产计划、生产任务下达、经整个生产过程、设备操纵、从生产管理、生产计划、生产任务下达、经整个生产过程、设备操纵、物料传送、产品质量检测、到产品下线、销售等均由人来手工或操纵机器处理。物料传送、产品质量检测、到产品下线、销售等均由人来手工或操纵机器处理。此阶段几乎无控制自动化可言此阶段
50、几乎无控制自动化可言,但有局部机械化。但有局部机械化。q数控操作数控操作(NC)工厂中至少有一台数控机床及一台微机，围绕着此类设备可实现基本的工厂中至少有一台数控机床及一台微机，围绕着此类设备可实现基本的生产加工生产加工(零件加工零件加工)部分自动化以及加工过程控制。此阶段会提高局部生产效率部分自动化以及加工过程控制。此阶段会提高局部生产效率和加工方式。和加工方式。qCAD/CAM一体化一体化工厂的产品设计与制造自动化相配合。工厂中由工厂的产品设计与制造自动化相配合。工厂中由CADCAD工作站、数控设备、工作站、数控设备、DNCDNC系统、系统、CAPPCAPP系统、系统、CAD/CAMCAD
