华中科技大学_计算机集成制造系统_考试准备.doc

1、CIMS 核心观点：哈林顿提出的CIM概念包含两个基本观点：答：1、企业的全部生产活动是一个不可分割的整体（整体，系统的观点）2、全部生产活动实质上是数据的采集、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理表现。2、什么是计算机集成制造系统，由哪几个主要部分组成？答：计算机集成制造系统是由一个多级计算机控制硬件结构，配合一套订货、销售、设计、制造和管理综合为一体的软件系统所构成的全盘自动化制造系统。按照CIM思想方法所建立的制造系统。计算机集成制造系统CIMS是基于CIM哲理而组成的系统，是CIM思想的物理体现。我国863计划CIMS专家组将它定义为：“CIMS是通过计算机硬件和软件，并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，将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息流与物料流有机集成并优化运行的复杂的大系统。”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）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）、经营和技术三要素的集成。以加强企业新产品开发的T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）和E（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。计算机集成制造发展到现代集成制造。计算机集成制造系统主要由五个部分组成：1、 MAS分系统即制造装备/物料运输/存储设备/搬运机器人等；2、 C3P分系统即CAD/CAPP/CAM/PDM ERP；3、 ERP分系统即销售/采购/仓储/MRP-II/财务/人力资源等；4、 CAQ分系统即质量标准/数据采集/质量分析/评价/控制等；5、 支撑环境系统即网络/数据库/软硬件等。3、现代集成制造系统由哪几个主要部分组成？答：现代集成制造系统由-计算机集成制造系统、并行工程、绿色制造、敏捷制造、虚拟制造组成。4、什么是“两甩工程”？答：“两甩工程”指甩“图纸”、甩“帐表”。第一： 甩“图纸”，即产品的开发过程（CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM）计算机化信息化；甩“图纸”-从字面上理解“甩图纸”就是甩掉纸介质，实现无纸化；甩掉图传递，实现电子化。第二：甩“帐表”，即企业生产管理过程（ERP/CAQ/MAS）计算机化信息化。甩“帐表” -“甩帐本”，即抛弃企业经营管理过程中以纸介质为主要载体进行业务管理和信息传递的作业方式。二、 简述题（20分）简要阐述敏捷制造、绿色制造、并行工程或虚拟制造（四选一，不少于500汉字）？(基本概念、关键技术、应用效果和存在问题)答：并行工程（Concurrent Engineering简称CE）（仅供参考） 一种集成化（同步）产品开发的工作模式，强调产品开发过程优化、集成。关键技术： 产品开发队伍的重构（部门产品开发团队Teamwork） 产品开发过程重构（串行并行协同工作） 支持并行协同工作的支撑环境（计算机软硬件、网络等）存在的问题： 传统观念对CE束缚 并行协同工作的支撑环境？ 1、并行工程 定义 ：并行工程：是集成地、并行地设计产品及其相关过程（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的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。 2、并行工程在先进制造技术中的地位与作用并行工程在先进制造技术中具有承上启下的作用，这主要体现在两个方面： 1.并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术支持下，将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重迭，充分利用了原有技术，并吸收了当前迅速发展的计算机技术、信息技术的优秀成果，使其成为先进制造技术中的基础。 2.在并行工程中为了达到并行的目的，必须建立高度集成的主模型，通过它来实现不同部门人员的协同工作；为了达到产品的一次设计成功，减少反复，它在许多部分应用了仿真技术；主模型的建立、局部仿真的应用等都包含在虚拟制造技术中，可以说并行工程的发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件，虚拟制造技术将是以并行工程为基础的，并行工程的进一步发展方向是虚拟制造（VM,Virtual Manufacturing）。所谓虚拟制造又叫拟实制造，它利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。3、并行工程的关键技术1、并行工程的特征1.并行交叉 它强调产品设计与工艺过程设计、生产技术准备、采购、生产等种种活动并行交叉进行。并行交叉有两种形式：一是按部件并行交叉，即将一个产品分成若干个部件，使各部件能并行交叉进行设计开发；二是对每单个部件，可以使其设计、工艺过程设计、生产技术准备、采购、生产等各种活动尽最大可能并行交叉进行。需要注意的是，并行工程强调各种活动并行交叉，并不是也不可能违反产品开发过程必要的逻辑顺序和规律，不能取消或越过任何一个必经的阶段，而是在充分细分各种活动的基础上，找出各子活动之间的逻辑关系，将可以并行交叉的尽量并行交叉进行。 2.尽早开始工作 正因为强调各活动之间的并行交叉，以及并行工程为了争取时间，所以它强调人们要学会在信息不完备情况下就开始工作。因为根据传统观点，人们认为只有等到所有产品设计图纸全部完成以后才能进行工艺设计工作，所有工艺设计图完成后才能进行生产技术准备和采购，生产技术准备和采购完成后才能进行生产。正因为并行工程强调将各有关活动细化后进行并行交叉，因此很多工作要在我们传统上认为信息不完备的情况下进行。2、并行工程本质特点1.并行工程强调面向过程(process-oriented)和面向对象(object-oriented) 一个新产品从概念构思到生产出来是一个完整的过程(process)。传统的串行工程方法是基于二百多年前英国政治经济学家亚当斯密的劳动分工理论。该理论认为分工越细，工作效率越高。因此串行方法是把整个产品开发全过程细分为很多步骤，每个部门和个人都只做其中的一部分工作，而且是相对独立进行的，工作做完以后把结果交给下一部门。西方把这种方式称为“抛过墙法”(throw over the wall)，他们的工作是以职能和分工任务为中心的，不一定存在完整的、统一的产品概念。而并行工程则强调人唢要面向整个过程或产品对象，因此它特别强调设计人员在设计时不仅要考虑设计，还要考虑这种设计的工艺性、可制造性、可生产性、可维修性等等，工艺部门的人也要同样考虑其他过程，设计某个部件时要考虑与其他部件之间的配合。所以整个开发工作都是要着眼于整个过程(process)和产品目标(product object)。从串行到并行，是观念上的很大转变。 2.并行工程强调系统集成与整体优化 在传统串行工程中，对各部门工作的评价往往是看交给它的那一份工作任务完成是否出色。就设计而言，主要是看设计工作是否新颖，是否有创造性，产品是否有优良的性能。对其他部门也是看他的那一份工作是否完成出色。而并行工程则强调系统集成与整体优化，它并不完全追求单个部门、局部过程和单个部件的最优，而是追求全局优化，追求产品整体的竞争能力。对产品而言，这种竞争能力就是由产品的TQCS综合指标-交货期(time)、质量(quality)、价格(cost)和服务(service)。在不同情况下，侧重点不同。在现阶段，并货期可能是关键因素，有时是质量，有时是价格，有时是它们中的几个综合指标。对每一个产品而言，企业都对它有一个竞争目标的合理定位，因此并行工程应酬 围绕这个目标来进行整个产品开发活动。只要达到整体优化和全局目标，并不追求每个部门的工作最优。因此对整个工作的评价是根据整体优化结果来评价的并行工程的实施条件及原则 1.有效沟通与合作的环境 多学科小组+团队理念=良好的合作氛围2. 上级管理部门的切实支持+有效推行的组织机构3. 统一且明确的项目目标和任务+开发项目详细计划4. 技术支持(包括计算机支持和各种应用工具支持)产品设计时考虑已有制造、装配和检测手段下，产品能否顺利完成制造、装配，且通过检测，这即要求制造工艺、装配工艺等环节的人员在产品设计初期就与设计人员汇合，共同参与产品设计。并行工程考虑产品在使用过程中是否能满足用户要求，是否利于维修，在废弃时是否易于处理，市场竞争力导向。4、并行工程的实施效益 效果。1. 缩短产品投放上市时间2. 降低成本3. 提高质量4. 保证功能的实用性5. 增强市场竞争能力并行工程关键技术 产品开发过程的重构 从产品特征、开发活动、组织结构、资源配置、开发计划、调度策略等方面不断改进和提高。集成的产品信息模型 应能够全面表达产品、工艺、制造以及产品生命周期内各环节的信息，能够使小组成员共享模型中的信息，这是并行作业的基础。并行设计过程的协调与控制-并行设计是一个反复迭代优化的过程，该过程的管理、协调与控制是实现并行设计关键实施并行工程时存在的问题并行工程在我国企业中的应用并不成熟, 有一些企业应用并行工程并没有取得较好的效果, 经调查发现, 主要是因为我国企业中存在着许多阻碍并行工程实施的问题, 这些问题主要有：1、 对于并行工备了解不深 由于并行工程传入我国时间不长, 对我国大多数企业仍是一个较新的概念,，况且对并行工程的要求况且有很多错误概念 并行工程的开展需要开发人员具有较强的团队合作精神, 较宽的知识面及从整体上考虑问题的思维方式, 要求项目负责人有较强的组织、协调能力及丰富的开发和管理经验。这些要求都是我国科技开发人员所不具备的,这种并行工程人才的缺乏对并行工程的成功运用是一个大的障碍2、 传统观念及工作方式造成的问题。由于传统工作方式的长期影响, 我国企业设计技术人员思想中普遍存在一些不利于并行工程实施的传统观念。第一,人员喜欢“单干” , 习惯于在自己设计的方案完全成熟后才愿交给下一个部门, 不愿在设计过程中与其他部门人员进行交流。设计人员认为设计是新产品开发中最重要的部分, 觉得其他部门的参与会影响其创造性, 同时又担心其他人员从头到尾参与进来, 将会掌握他们的知识和技术。另外, 工艺和制造部门人员本身也不愿参与进去, 因为设计部门往往更被企业所重视, 而他们参与进去也不受设计人员欢迎, 待遇也与设计人员相差较多, 因此没有积极性：第二, 在产品方案讨论决策中, 设计部门和其下游的工艺、制造部门存在心理上的对抗意识, 往往相互指责 在实行并行工程中经常需要召开由不同部门的技术人员参加的方案讨论及评审会, 会上总会存在不同看法, 形成不同性质的两种争论, 即“部门利益之争” 和“学术观点之争” , 各个部门的意见往往是从它现有的工艺方法和水平、技术能力、生产能力以及需要完成的任务订单出发而提出的, 他们总是希望新产品设计能适合于本部门, 从而减少麻烦 但设计人员认为, 为了保证产品的创造性, 工艺和制造部门作相应调整是必要的, 从而造成“ 部门利益之争” 。对同一设计方案,不同的技术人员具有不同的学术观点, 在讨论过程中,当自己的方案没有被采纳或受到不友好的指责时为了挽回面子而形成“ 义气” 之争, 即“个人面子之争” 。这些争论在我国企业普遍存在, 是实行并行工程的严重障碍3、跨部门团队与职能部门之间的矛盾。在新产品开发过程中, 尽管设计的主体工作是由开发小组完成的, 但是各职能部门)如设计、工艺、图纸、档案管理, 标准化及生产等也参与了大量的工作, 特别是产品开发试制完成之后, 小组就解散了, 而后续工作量完全由职能部门承担。但在奖励上, 职能部门人员所拿的奖金与小组开发人员比起来显得非常少, 因此对各部门的积极性是一种很大的挫伤。同时, 由于开发小组人员最后仍各回原职能部门, 受职能部门领导, 但由于职能部门领导不能亲自观察其表现, 且小组人员较长时期脱离原职能部门, 可能会造成与原职能部门其他人员和领导的疏远与隔阂, 并最终影响其升迁。4、 跨职能小组的权威问题 在采用跨职能部门团队方式进行开发时, 由于仍然需要许多职能部门的大力支持, 这中间需要项目负责人进行大量的协调工作,但由于对这些职能部门没有制约权, 这些部门人员往往并不按其要求执行, 这种状况影响并行工程的实施 同时, 开发小组成员往往是由各部门一些技术人员)特别是年轻人组成, 他们尽管积极性很高, 但并不能代表原来职能部门的最高水平。因此这种与原部门基本上隔离的状态, 会造成在新产品开发中不能真正发挥企业各部门的整体优势和潜力优势, 这显然会影响产品的竞争能力。5、多个开发小组并存造成的问题。如果企业新产品较多, 且在开发中都采用这种小组形式进行则会造成两个方面的问题。第一, 造成原各职能部门技术人员的大量“暂时流失” , 使日常工作无人做。第二,小组多了之后, 各小组在技术、设备、资料利用上必然会形成矛盾, 而且也会给生产上造成较大混乱。11一、 论述题（20分）从计算机集成制造系统、现代集成制造系统、信息化、再到“两甩工程”，随着时间推移，尽管当初的概念已发生了很大的变化，内在的本质是否发生了变化（不少于1000汉字）？计算机集成制造系统，信息化，再到“两甩工程”，其内在本质没有发生变化。第一：从计算机集成制造系统、现代集成制造系统信息化、再到“两甩工程”，其内在本质没有发生变化，都是是基于计算机的集成制造系统的两个核心思想1. 一个不可分割整体（整体、系统的观点）2. 数据的采集、传递、加工和处理）的基础之上发展而来的。计算机集成制造系统是由一个多级计算机控制硬件结构，配合一套订货、销售、设计、制造和管理综合为一体的软件系统所构成的全盘自动化制造系统。按照CIM思想方法所建立的制造系统。主要由MAS分系统、C3P分系统、ERP分系统、CAQ分系统和支撑环境这五部分组成。第二：现代集成制造系统（CIMS Contemporary Integrated Manufacturing Systems）由计算机集成制造系统、并行工程、绿色制造、敏捷制造、虚拟制造组成。现代集成制造技术以“数字化”为发展核心包含了三大部分：以设计为中心的数字制造，以控制为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造。将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业全生命周期各个阶段，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（组织及管理）、经营和技术三要素的集成，以加强企业新产品开发的T、Q、C、S、E，从而提高企业的市场应变能力和竞争力。第三：现代集成制造系统作为一种对我国企业竞争力有重要作用的综合性技术，提供了：企业现代管理的新模式：集成制造、精益生产、MRP-II/JIT/ERP、企业重组、并行工程、敏捷制造等。企业现代化制造的新技术：集成化CAD/CAM/PDM、信息集成、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）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）、经营和技术三要素的集成。以加强企业新产品开发的T、Q、C、S、E（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。 20多年来， CIMS与计算机综合自动化制造系统是同义词，是自动化程度不同的多个子系统的集成，如管理信息系统（MIS）、制造资源计划系统（MRPII）、计算机辅助设计系统（CAD）、计算机辅助工艺设计系统（CAPP）、计算机辅助制造系统（CAM）、柔性制造系统（FMS）等。它面向整个企业，覆盖企业的多种经营活动，包括生产经营管理、工程设计和生产制造各个环节，即从产品报价、接受订单开始，经计划安排、设计、制造直到产品出厂及售后服务等的全过程。第四：“两甩工程”中甩“图纸”，即产品的开发过程（CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM）计算机化信息化；甩“图纸”-从字面上理解“甩图纸”就是甩掉纸介质，实现无纸化；甩掉图传递，实现电子化。“甩图纸”工程是对工程图纸概念的革命。甩掉人们对工程图纸的传统认识和应用方法，甩掉以图纸为主要载体进行产品开发和信息传递的工作模式，利用先进设计方法和信息化等技术手段，变“纸上作业”为“无纸作业”，变“纸面传递”为“无纸传输”，实现从设计或制造意图的电子化表达，向综合应用各种技术优化设计结果，再向产品开发各环节的集成和各组织的协同跃升，最终实现产品开发能力的提升。 以提升企业产品创新能力为目标，以企业应用为主体，以核心产品为载体，建立以三维产品模型为核心的产品设计、分析仿真、工艺规划和数控加工的数字化设计与制造集成环境，实现产品研发制造协同，实现以“甩图纸”为标志的设计制造一体化和无纸化应用。甩“帐表”，即企业生产管理过程（ERP/CAQ/MAS）计算机化信息化。甩“帐表” -“甩帐本”，即抛弃企业经营管理过程中以纸介质为主要载体进行业务管理和信息传递的作业方式。甩掉帐表，人财物产供销单项业务管理手段的电子化，成本、库存、销售等各种管理信息的电子化。可以动态生成各单项业务信息，便于统计图形与报表快速自动生成。根据上述内容，我们可以看出现代集成制造系统是以计算机集成制造系统为基础，而信息化、“两甩工程”最后分解后也的实质同样是建立CAD、ERP等这样的子系统，与计算机集成制造系统的子系统是一样的。CIMS与企业信息化 第一阶段为单机的计算机应用 如采用CAD以提高工程设计及绘图的效率和质量，采作会计、工资、合同等单项管理等等。与传统的手工作业方式相比，可以提高工作效率。第二阶段为局域网支持下的计算机应用 如基于网络和数据库的产品设计部门的CAD、CAPP、CAE以及MRP等应用。其技术水平和收到的效益比前者提高了一步。第三阶段为网络数据库支持下的计算机应用综合系统 这是CIMS的早期阶段，这时把企业的各个单元的计算机应用，如CAD、CAE、CAPP、CAM、MRP、车间管理与控制、质量保证以至办公、辅助决策等集成起来，实现信息资源共享。第四阶段为广域网、因特网支持下的企业之间的信息集成和资源优化， 这一阶段企业的信息化已经突破企业的界线，这是敏捷制造阶段的企业信息化。 CIMS是企业信息化的高级阶段，它实际上包含了企业信息化的第三、第四两个阶段。可以说，企业信息化的第一、第二阶段为CIMS的实施创造了技术和人才的基础。 企业信息化 是企业利用信息技术（包括计算机技术、通信技术和自动化技术等）改善企业的经营、管理和生产的各个环节，以提高效率、质量，降低消耗，提高企业的综合实力。 企业信息化大致可分为下面四个阶段： 第