1、CIMS概述1第一章 CIMS概述1.1 從企業信息化談CIMS1.2 CIM概念目標及內容1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.5 基于CIMS的自動化工廠例子2第一章 CIMS概述1.1 從企業信息化談CIMS信息時代與知識經濟的特點信息 生產力要素 信息和知識已從非獨立的生產力因素轉變為獨立因素,從潛在生產力轉變為現實生產力。信息技術的迅猛開展促進了世界統一市場的形成,市場將以新產品競爭為焦點商品形態：物質、勞務、技術、知識國家經濟振興離不開國民經濟信息化,企業信息化是國民經濟信息化的根底。國民經濟信息化 = 產業信息化 + 信息產業化3信息時代的

2、制造業開展形態制造業正在走向全球化,制造業信息化已成為全球化的開展趨勢；知識經濟是以基于知識與獨占性技術的產品為主要根底的經濟形態,基于知識和高技術的新產品競爭成為市場競爭焦點；企業間競爭與合作共存；與顧客的交流成為制造的一環；產品制造呈現為個性化與多樣化；企業網絡化與動態聯盟形成,敏捷制造成為制造技術主流；信息與知識網絡使企業由繁到簡進行轉型,企業必須快速/敏捷地適應市場的變化。第一章 CIMS概述1.1 從企業信息化談CIMS4第一章 CIMS概述1.1 從企業信息化談CIMS信息時代企業面臨的壓力更加劇烈的競爭：全球化、新技術批量市場的分化：需求個性化、多樣化企業間的業務關系：外包、企業

3、聯盟、電子商務開展的客戶期望：解決方案、參與、速度增加的社會壓力：環保、政治、文化、法律5第一章 CIMS概述1.1 從企業信息化談CIMS什么是企業信息化企業信息化在企業的業務過程的各個環節應用現代信息技術,加快企業業務活動的信息傳遞、加工和處理的速度,使這些信息得到可靠的保存和有效的利用,及時地為企業的業務活動提供技術支持和決策依據,增強企業的綜合競爭力。目標：利用信息技術改造傳統產業、扶持新興產業。綜合運用信息技術、 制造技術、自動化技術、現代管理技術和系統科學技術,改善企業產品的T、Q、C、S、E；提高企業敏捷性、柔性、健壯性；提高企業的總體競爭能力。6企業信息化的開展階段局部應用/孤

4、島集成CAD、MRPII等初級應用模仿手工作業現代集成制造系統CIMS II企業間集成計算機集成制造CIMS全局集成優化第一章 CIMS概述1.1 從企業信息化談CIMS7計算機集成制造系統與企業資源方案（CIMS & ERP） 第一章 CIMS概述1.1 從企業信息化談CIMS1.2 CIM概念目標及內容1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.5 基于CIMS的自動化工廠例子8第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目標及內容1.2.1 CIM概念CIM：Computer Integrated ManufacturingCIM一詞是由美國的Joseph H

5、arrington博士于1973年著書Computer Integrated Manufacturing從而提出的。CIM的根本觀點：系統(集成化)觀點：企業生產的各個環節,即從市場分析、產品設計、加工制造、經營銷售到售后效勞的全部生產活動是一個不可分割的整體,要緊密連接,統一考慮。信息化觀點：整個生產過程實質上是一個數據的采集、傳遞和加工處理的過程。最終形成的產品可以看作是數據的物質表現。9第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目標及內容1.2.1 CIM概念 CIMS 是將信息技術、現代管理技術和制造技術相結合,并應用于企業產品全生命周期（從市場需求分析到最終報廢處理）的各個階段；通過信息

6、集成、過程優化及資源優化,實現物流、信息流、價值流的集成和優化運行,到達人（組織、管理）、經營和技術三要素的集成,以加強企業新產品開發T（時間）、Q（質量）、C（本錢）、S（效勞）、E（環境）,從而提高企業的市場應變能力和競爭能力。10第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目標及內容1.2.1 CIM概念CIM技術：它是將計算機在制造生產企業中各方面、各層次和各環節的應用技術集成而形成的一個技術范疇。 集成 信息技術管理技術制造自動化技術 CIM技術CIM哲理：按照CIM目標,對企業的各部門/各環節的制造自動化單項技術/分立子系統進行系統集成、協調,從而到達整體最優的企業目標。11第一章 CI

7、MS概述1.2 CIM概念目標及內容1.2.1 CIM概念CIMS系統：CIMS是用CIM技術思想形成的生產制造系統,是CIM思想的具體表現。 CIMS CIM + S : 計算機集成制造技術的系統C + I + M + S：應用計算機技術來集成制造過程的系統C + I + MS： 基于計算機技術的集成化制造系統12部 門 工 程 管 理計算機工具CAD/CAM CAPP DM PM 銷售 財務電 子 數 據企業集成模式C I M SBOM,成本市場,車間單 位設計工藝資料計劃銷售財務紙信息管理系統PDMERP電子CIMS支持下的企業信息化活動信息傳遞方式第一章 CIMS概述1.2 CIM概念

8、目標及內容13第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目標及內容1.2.2 CIM目標目標：在計算機輔助下利用最小的制造與管理資源,最優地去完成企業特定的戰略目標,改善企業產品的T(Time:產品上市時間)、Q(Quality:產品質量)、C(Cost:產品本錢)、S(Service:產品效勞)、E(Environment:企業環境), 提高企業經濟效益,增強企業市場競爭能力。14第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目標及內容1.2.2 CIM目標(1)縮短產品開發、生產周期,快速響應市場：以時間求效益,以速度求競爭,占領市場。(2)降低產品本錢,減少庫存：以本錢求效益,以價格求競爭,占領市場

9、。(3)提高產品質量：以質量求效益,以質量求競爭,贏得信譽,占領市場。(4)增加生產柔性,提高設備利用率：以最小資源獲最大效益,向設備要效益。(5)提高企業制造與管理水平,保持整體實力：保持長期效益,未來競爭能力。151.2.3 CIM技術內容CIMS總體技術：先進企業運行模式、CIMS體系結構、建模分析與優化方法、CIMS實施方法論、標準化與標準CIMS設計自動化技術：計算機輔助設計CAD/CAE/DFX、異地協同設計、計算機輔助工藝設計CAPP、產品數據管理PDMCIMS制造自動化技術：計算機輔助制造CAM、車間自動化、柔性制造FMS、虛擬制造VMCIMS管理技術：管理信息系統MIS與ER

10、P、領導信息系統EIS、決策支持系統DSS、集成化質量系統IQS、敏捷虛擬企業管理CIMS支撐技術：計算機網絡、數據庫、數據倉庫、集成平臺/集成框架、計算機協同工作系統第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目標及內容16第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目標及內容CAECADCAPPCAMCAQ/IQSEISMISMPSMRPCRPSFCPPCCAX計 劃控 制主要技術功能構成主要方案功能構成主要管理功能構成CIM技術內容17第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目標及內容1.2.3 CIM技術內容(1)CAE：計算機輔助工程(Computer Aided Engineering) (產品

11、功能與性能：物理、材料、經濟等的設計）(2)CAD：計算機輔助設計(Computer Aided Design) (產品結構、零部件組成設計)(3)CAPP：計算機輔助工藝規程設計(Computer Aided Process Planning)(4)CAM：計算機輔助制造(Computer Aided Manufacturing)(5) CAQ：計算機輔助質量保證 (Computer Aided Quality Assurance / Control) 注：上述各成員又統稱為CAx技術(6)PPC： 生產方案與控制(Production Planning & Control) Manufac

12、turing Planning & Control: MPC(7)MSS：管理支持系統(Management Support System)18經營管理信息分系統質量保證分系統設計自動化分系統制造自動化分系統數據庫分系統計算機網絡分系統市場信息技術信息售后效勞信息原材料產品CIMS功能分系統CIMS支撐分系統第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目標及內容CIM系統構成19計算機集成制造系統與企業資源方案（CIMS & ERP） 第一章 CIMS概述1.1 從企業信息化談CIMS1.2 CIM概念目標及內容1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.5 基于C

13、IMS的自動化工廠例子20第一章 CIMS概述1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.3.1 CIM技術產生背景技術背景(1)CAM：以數控技術、機器人為代表,以柔性制造自動化進入高級階段,已實現局部生產自動化。現已進入柔性制造單元、柔性制造系統和分布式數字控制DNC、虛擬制造階段。(2)CAD：以計算機圖形學為根底,以計算機繪圖,產品設計為標志,已實現設計局部自動化。目前已進入基于三維仿真的CAD、并行設計、DFX(Design for X)、虛擬設計階段。(3)CAQ：以計算機檢測與診斷為根本手段,已開展成質量控制系統,目前是QFD(Quality Function Deployment

14、質量功能配置)/DFQ(Design for Quality 全局質量設計) 階段。(4)計算機控制：從單臺設備控制開展到多組生產控制系統,目前是DCS(Discrete Control System集散控制系統)、DNC、敏捷單元/車間控制。21第一章 CIMS概述1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.3.1 CIM技術產生背景技術背景(5)企業管理信息系統：各種管理信息系統均已陸續建立(生產方案、庫存、財務、訂貨銷售、市場預測、人事與工資等),目前是ERP(企業資源方案)、綜合信息管理與決策、敏捷供給鏈系統。(6)系統集成支撐環境：計算機網絡、數據庫技術為信息集成(共享、交換)提供了手

15、段。目前,以企業網(Intranet/Extranet)為主要標志,已出現了企業集成平臺和集成框架。(7)產品數據管理：以企業產品數據、圖紙、文檔管理為主要內容, 目前已開展到PDM(Product Data Management)系統階段, 實現了產品設計、制造、生產管理與銷售的數據交換與信息集成。22第一章 CIMS概述1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.3.1 CIM技術產生背景需求背景(1)縮短產品開發、生產周期：快速響應市場,盡快占領市場。(2)降低本錢和庫存量：以最有利的價格擊敗對手。(3)提高產品質量：贏得信譽,吸引顧客。(4)提高生產“柔性：應付多變的市場,增加產品種類。

16、(5)提高企業人員素質：調動人的積極因素,使職員適應不斷改進的生產方式。23時期市場競爭焦點技術開展趨勢早期70年代80年代90年代21世紀降低勞動本錢提高企業整體效率顧客滿意TQCS快速開發新產品基于知識的新產品大規模剛性生產制造自動化設備、生產管理MRP、JIT、TQMCIMS并行工程敏捷制造(現代集成制造系統)第一章 CIMS概述1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.3.2 CIM技術開展過程24信息集成：信息集成是針對設計、管理與加工制造中大量存在的自動化孤島,解決其信息的正確、高效共享和交換,提高產品的T、Q、C、S。系統方法、企業建模及工具：企業建模及設計方法是CIMS系統總體

17、設計的根底；CIMS系統方法體系指出了CIMS各局部的關系和提供CIMS實施指南；異構環境下的信息集成：不同通信協議間的共存與互通、不同數據庫的相互訪問與共享、不同商用應用軟件間的接口與集成。第一章 CIMS概述1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.3.2 CIMS開展過程信息集成過程集成企業集成25第一章 CIMS概述1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.3.2 CIMS開展過程信息集成過程集成企業集成過程集成：過程集成是針對傳統的企業產品開發、經營生產的串行過程進行過程重構與優化,盡可能多地轉變為并行過程,并使產品生產上下游過程實現集成,進一步提高產品的T、Q、C、S。并行工程CE

18、：產品設計開發過程重構與建模,將串行過程轉變為并行過程；基于多學科工程小組的協同設計組織與支撐環境；面向CE的DFX工具。企業過程重組BPR：通過企業過程進行再思考、再設計、重構與優化,使企業的關鍵績效產生質的飛躍。26第一章 CIMS概述1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.3.2 CIMS開展過程信息集成過程集成企業集成企業集成：企業集成是針對新的市場經營機遇（特定產品）,在全球范圍內建立企業的動態聯盟（虛擬企業）,充分利用全球制造資源,以更快、更好、更省的方式響應市場。動態聯盟與企業結構優化：“橄欖型企業 “啞鈴型企業結構；單一企業競爭 企業群體或生產體系競爭；企業組織結構的“扁平化

19、；基于多功能工程組的企業組織與企業動態結盟方式；敏捷制造：敏捷制造使能技術（如資源共享、信息效勞、虛擬制造、并行工程、建模/仿真和人工智能等）、敏捷虛擬企業、資源優化、全球化網絡根底設施。27亞洲： 日本：智能制造系統(IMS)方案 韓國：高級先進技術國家方案（G7方案） 網絡化韓國21世紀 中國：國家863方案CIMS主題歐洲：尤里卡方案(EUREKA)信息技術研究開展戰略方案(ESPRIT)第四屆框架研究方案第五屆框架研究方案德國制造2000方案美國：美國國家關鍵技術報告先進制造技術方案敏捷制造使能技術(TEAM)研究戰略方案敏捷制造與制造技術方案國家工業信息根底設施協議NIIIP美國俄羅

20、斯虛擬企業網(RA-VEN)第一章 CIMS概述1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢各國對CIMS技術的重視美國未來學家雜志預測2012年80的美國企業將采用CIMS。28現代集成制造數字化企業虛擬制造全球化敏捷制造智能制造綠色制造l 集成化：CIMS系統集成技術的開展l 數字化：數字化設計制造與管理技術的開展l 虛擬化：虛擬現實與仿真技術的開展l 網絡化：知識型新產品競爭與全球網絡建設l 智能化：人工智能及其在生產中的應用l 綠色化：環境保護的約束與壓力第一章 CIMS概述1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.3.3 CIMS開展趨勢29第一章 CIMS概述1.3 CIM技術開展過程、

21、現狀及趨勢國家863方案CIMS主題的主要研究與應用成果攻克一批到達或接近世界先進水平,并對經濟和社會開展有重要影響的關鍵技術,在信息集成、過程集成技術,企業間集成技術方面取得突破性進展；在CIMS方面的突出成就得到了國際上的認可。在全國20多個省市、10多個行業的不同規模、運行機制、生產模式的200個企業中成功實施CIMS應用示范工程,效益顯著,奠定了全國CIMS推廣應用的堅實根底。開發出了一批有市場競爭能力的目標產品,形成10個CIMS產品系列,促進了中國CIMS產業的開展。建成了一批以CIMS工程中心和工程實驗室為代表的國內領先的高水平研究開發基地,培養了一支由專家、技術人員和管理人員組

22、成的規模上萬人的CIMS隊伍。30計算機集成制造系統與企業資源方案（CIMS & ERP）第一章 CIMS概述1.1 從企業信息化談CIMS1.2 CIM概念目標及內容1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.5 基于CIMS的自動化工廠例子31第一章 CIMS概述1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.4.1 企業中計算機多級(遞階)控制結構32第一章 CIMS概述1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.4.1 企業中計算機多級(遞階)控制結構公司級控制系統用計算機協助公司管理,執行經營管理和制定戰略決策任務,如預測、市場與銷售、競爭分析、金融投資、財務、

23、人事等。工廠級控制系統用計算機協助履行“廠部功能。(1)生產管理: 生產方案、物料需求、生產能力分析、追加投資、生產指令 下達、生產監督、質量管理。(2)信息管理：經營管理、本錢估算、庫存、訂貨、采購、人事及工資。(3)制造工程： CAD：產品設計、產品數據、材料清單。 CAPP：工藝規程設計、定額標準。33第一章 CIMS概述1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.4.1 企業中計算機多級(遞階)控制結構車間級控制系統用計算機協助車間管理和控制、生產運行、資源分配、質量活動。(1)任務管理：按生產方案對定單進行分批、單元配置、任務/資源/單元分配、生產監控、工藝安排、質量檢測。(2)資源分配

24、：組織單元(工作站、貯存區、托盤、刀具、材料等)、單元動態重構(構成虛擬單元)。單元級控制系統單元(Cell)：車間內一組固定(可變的)工作站或設備,比方一組生產線、完成某一加工過程的一組工作站或設備。 單元控制系統用計算機控制批量加工件的處理順序、物料貯運：(1)排隊管理：對單元作業隊列進行管理。(2)調度管理：作業調度、工作站任務監控。(3)分配管理：任務/工作站分配、工作站狀態監控。34第一章 CIMS概述1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.4.1 企業中計算機多級(遞階)控制結構工作站級控制系統工作站(Workstation)：以加工機床為核心的一組設備。典型工作站：1臺機床、1個

25、機器人、1個物料運貯裝置、1臺控制計算機。 工作站控制系統負責控制和協調設備組活動。如零件托盤控制、工件調整、零件夾緊、切削加工、加工檢驗、下卸工件、清理、設備排序等。設備級控制系統它是設備控制器,其控制功能直接面向具體設備。通過設備控制器,可以控制設備的每一個操作步驟。35第一章 CIMS概述1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.4.2 企業自動化與信息化開展階段手工操作從生產管理、生產方案、生產任務下達、經整個生產過程、設備操縱、物料傳送、產品質量檢測、到產品下線、銷售等均由人來手工或操縱機器處理。此階段幾乎無控制自動化可言, 但有局部機械化。數控操作(NC) 工廠中至少有一臺數控機床及

26、一臺微機,圍繞著此類設備可實現根本的生產加工(零件加工)局部自動化以及加工過程控制。此階段會提高局部生產效率和加工方式。CAD/CAM一體化工廠的產品設計與制造自動化相配合。工廠中由CAD工作站、數控設備、DNC系統、CAPP系統、CAD/CAM一體化數據庫等。此階段可實現甩圖板、局部無圖紙的產品生產過程,實現產品設計與制造自動化,從而大大縮短產品研制、生產周期,大大提高生產率。36第一章 CIMS概述1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.4.2 企業自動化與信息化開展階段車間自動化及柔性生產系統(FMS) FMS - Flexible Manufacturing System 工廠中有柔性

27、加工自動生產線、車間內的多臺數控設備、計算機全部聯網,且可統一控制。此階段已到達車間作業調度與控制,物料流管理,產品加工過程,生產過程檢測監控等環節的集成與自動化；并且車間通過物料流行程變換、加工工作站、單元重構可實現對多種產品的柔性加工。此時,產品加工已經根本自動化和柔性,生產率也極大提高。37第一章 CIMS概述1.4 企業自動化與信息化的開展階段工廠自動化(FA)/(CIMS) ： FA-Factory Automation工廠中的CAX系統、PPC系統和MSS系統被通過計算機網絡、數據庫及產品數據管理PDM系統集成為一體,從而實現了生產、技術、采購、銷售、人員的全面自動化管理與控制。在

28、自動化工廠中,生產方案是根據市場而定；產品設計也面向市場；物料需求也隨之而定,并產生采購清單、車間作業任務清單；加工工藝規程、加工生產也都自動進行；質量控制也分布于各生產環節；發貨控制/售后效勞也隨之配套；另外,還有完整的本錢核算和財務管理系統。此階段,工廠的生產是面向市場的,生產率/能力充分發揮；經濟效益也極大提高。1.4.2 企業自動化與信息化開展階段38第一章 CIMS概述1.4 企業自動化與信息化的開展階段企業集成這是指工廠集團、集團企業的更高層次上的集成化、自動化,包括戰略經營、戰略規劃、戰略決策、信息共享、綜合管理自動化等。在企業中,企業戰略是面向國際市場。CIMS與OA結合構成了

29、CIE(或CIB)。電子商務、供給鏈管理、企業資源方案ERP、并行工程CE、產品數據管理PDM等均成為企業集成重要局部。此階段,企業內工廠間的配合與協調能力大增,企業的競爭能力提高,整體效益也明顯提高。全球化生產體系的形成-敏捷制造/企業群集成通過Internet建立敏捷虛擬公司,形成生產體系,搞動態聯盟,并行工程和擬實制造,實現異地設計、異地制造、異地經營,快速響應市場,這是CIMS的必由開展之路。敏捷制造根底：敏捷虛擬企業AVE、并行工程CE、虛擬制造VM、電子商務、敏捷供給鏈管理SCM等。1.4.2 企業自動化與信息化開展階段39第一章 CIMS概述1.4 企業自動化與信息化的開展階段企

30、業信息化開展途徑40計算機集成制造系統與企業資源方案（CIMS & ERP） 第一章 CIMS概述1.1 從企業信息化談CIMS1.2 CIM概念目標及內容1.3 CIM技術開展過程、現狀及趨勢1.4 企業自動化與信息化的開展階段1.5 基于CIMS的自動化工廠例子41第一章 CIMS概述1.5 基于CIMS的自動化工廠例子42第一章 CIMS概述1.5 基于CIMS的自動化工廠例子基于CIMS的工廠自動化活動1)市場分析市場分析是對與產品及效勞有關問題的數據進行系統的采集和記錄,進行市場長期開展趨勢研究,如市場掃描、市場潛力預測、銷售預測、市場活動、產品壽命周期、產品更新換代周期、顧客行為與

31、未來需求等等。2)長遠規劃和預測預測工作包括對公司以往表現和未來目標的估計,規劃與預測活動包括：年銷售預測、生產量的預測、利潤目標制定、公司和工廠預算準備、產品標準費用預測、經營贏虧方案草案、投資時間進程、資金需求估計、資源和勞務市場預測等。這些活動依賴建模技術、統計計算、商業計算等。3)主要設備規劃 該活動用于設計規劃新的或改進的生產設備,活動內容涉及：生產規模選擇、加工方法選擇、生產場地選擇、設備配置、回收投資分析等等。43第一章 CIMS概述1.5 基于CIMS的自動化工廠例子基于CIMS的工廠自動化活動4)顧客訂貨效勞該活動是經過工廠快速高效地處理某項訂貨。該活動包括：訂貨單核對,特殊

32、定貨與實施工程(工程設計、原料清單、加工流程、生產方案)確實認商品庫存量查詢,制造進程安排,交貨期確定、訂貨變動信息處理等等。5)工程設計工程設計是指對要投入市場的產品進行構思、設計和測試,其內容包括：產品定義、工作原理設計、詳細設計及制圖。工程部門要處理原材料清單、工藝過程設計、所用機床設備說明。有關產品制造的文件包括：工程圖紙、材料清單、工藝規程、工藝設備、零件加工程序、機器負荷方案、生產線平衡表及質量控制方案等等。6)制造工程及工藝過程設計該活動是為工件加工制定操作方案和NC程序。其內容涉及：機械加工工藝、裝配過程工序、機床選擇、裝夾方法、零件程序選擇、NC程序、裝配指令等等。44第一章 CIMS概述1.5 基于CIMS的自動化工廠例子基于CIMS的工廠自動化活動7)交易(銷售)交易活動指經營機構的銷售活動,包括分析、組織、方案、控制公司的資源、策略和為滿足顧客需要的各種活動。例如銷售活動涉及：銷售戰略規劃與戰術、廣告市場評價、廣告、贏得方案、市場反響等等。8)生產指令方案和制造的監控生產指令方案包括主生產方案、物料需求方案、能力需求方案、購置/制造選擇、生產調度、工藝設備、生產工序、超期時間進程安排等等。生產監控則負責保證調度方案的嚴格執行和各項活動之間的協調。它所監督的制造活動包括：材料支出、生產制造控制、生產數據采集、質量控制、包裝、裝運等等。一個典型的計算機化車