2第二章CIMS体系结构及系统设计方法.ppt

2014 7 第二章CIMS体系结构及系统设计方法 第二章CIMS体系结构及系统设计方法 2 1CIMS的体系结构2 2CIMS支撑环境 网络数据库 组成2 3CIMS分系统组成与体系结构2 4CIMS系统设计方法 支撑环境 服务器 交换机 光纤 通信协议 网络接口和软件等构成网络 C S分布式DB 集中式DB BWD 应用环境 计算机 工作站 操作系统 DBMS等应用软件 CADCAPPCAMPDM 销售采购 仓储MRP II财务人力资源 质量标准质量数据采集质量分析评价质量控制策略 制造装备物料运输和存储设备搬运机器人立体仓库 C3P分系统 ERP分系统 CAQ分系统 MAS分系统 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 1CIMS的体系结构 支撑环境 网络组成 服务器 光纤 交换机 网关 网桥 路由器 通信协议等软硬件构成支撑环境 数据库 DB2 ORACLE SYBASE IMFOMIX SQL SEVER分布式数据库 可以通过浏览器等多种方式对数据库进行访问 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 2CIMS支撑环境 网络数据库 组成 2 3 1MAS 制造自动化分系统 组成 1 制造装备 加工设备 自动线 数控机床 FMS等 测量设备 三坐标测量机 各种量仪等 辅助设备 刀具 夹具等 2 物料运输和存储设备 运输物料小车 上下物料装置 搬运机器人 自动化立体仓库等3 车间作业计划 生产计划分解 任务分配 车间物料需求计划 加工能力平衡等 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 3CIMS分系统组成与体系结构 CAD 计算机辅助设计CAPP 计算机辅助工艺设计CAM 计算机辅助制造PDM 产品数据管理 2 3 2C3P CAD CAPP CAM PDM分系统 组成 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 3CIMS分系统组成与体系结构 统一的产品数据 含工艺文件 管理系统 PDM 数据管理 数据查询 数据共享 安全 版本 更改 发放 工作流程 电子邮件 网络 CAD 电子文档 电子文档 电子文档 电子文档 CAPP CAM 相关部门 产品数据管理 PDM MRP 物料需求计划MRP II 制造资源计划ERP 企业资源计划主要功能 1 信息处理 采集 传输 加工 查询 2 事务处理 经营计划 物料 生产 财务 人力资源管理等 3 辅助决策 预测未来 2 3 3MRP MRP II ERP 管理信息分系统 组成 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 3CIMS分系统组成与体系结构 2 3 4CAQ 质量控制与管理分系统 组成 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 3CIMS分系统组成与体系结构 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 如何建立现实和计算机这两个世界之间的映射关系呢 2 4 1概论 模型 系统 是抽取研究对象的本质特征 忽略掉或精简掉一些非本质因素后的表示法 这种表示法的形式 数学公式 缩小的物理装置 图形表格 某些特性或规则的语言文字的叙述 在研究过程中有一种共同语言 能毫不含糊地进行分析研究和交流 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 在集成制造系统建模 已有若干公认比较成熟的建模方法 过程链模型EPC 功能模型IDEF0 数据流程图DFD 信息模型E R等 集成建模方法正是要研究这些方法及模型之间的关系 以便在其间建立有效的链接和相互的映射 说明 目前没有一种建模方法能够全面地建立制造系统的模型 2 4 1概论 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 广泛用来描述企业事件与经营过程的一种传统方法 事件驱动的过程链模型 Event drivenProcessChain 简称为EPC模型 主要被用于企业的经营过程重构 BPR 过程模型的定义与控制等 EPC的主要元素就是功能和事件 功能被事件触发 功能也能产生相应的事件 经营过程的控制流就这样由交替出现的功能和事件彼此连接而构成 控制流的分支选择 汇合连接以及并发进行 则通过逻辑操作符 如 与 或 异或 或者更复杂的表达式来完成 2 4 2事件驱动的过程链模型 EPC 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 2 4 2事件驱动的过程链模型 EPC 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 主要元素 功能和事件事件 当过程的状态 参与过程的信息状态 发生改变时即产生业务事件 通常是对完成某一功能而做出的响应 如 MRP 产生一个采购计划和一个生产作业计划 等功能 完成一个活动或者一项任务 也可通过激活应用来自动完成 如 数据分类统计 审批 更改等说明 工作流程由交替出现的功能和事件彼此连接而构成 控制流的分支选择 汇合连接以及并发进行 则通过逻辑操作符 比如与 或 异或 完成 2 4 2事件驱动的过程链模型 EPC 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 其他元素 控制流 逻辑操作符 信息对象 组织单元 控制流 连接功能与事件的有向弧 用以表示过程的控制逻辑 逻辑操作符 用来实现控制流的分支与汇合 主要包括与 或 异或三类简单的逻辑操作 信息对象 完成功能时所需要的数据信息 它们既可以作为功能的输入 也可以是功能输出的结果 组织单元 负责执行功能单元的组织 注意 主线条 关联 业务流程重构或重组 2 4 2事件驱动的过程链模型 EPC 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 2 4 2事件驱动的过程链模型 EPC 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 1981年 在美国空军公布的ICAM IntegratedComputerAidedManufacturing 工程中 首次采用了名为 IDEF 的方法 IDEF是ICAMDefinitionMethod的缩写 后来就称之为IntegrationDefinitionMethod 简称IDEF IDEF0描述系统的功能活动及其联系模型方法 2 4 3系统功能模型 IDEF0 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 1 基本概念 工调规则 盒子的边表示所进入或离开的箭头的作用 它们分别是输入 控制 输出与机制 IDEF0模型由一系列图形组成 图形的元素由盒子及箭头构成 盒子表示活动 箭头表示处理的事件 2 4 3系统功能模型 IDEF0 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 控制 C 表示活动的条件 规则或约束 输入 I 表示为完成此活动所需要的数据 输出 O 表示执行活动时产生的数据 机制 M 是执行活动的人或设备 说明 1 每个活动盒子至少有一个控制箭头 不允许既没有输入又没有控制 2 输入与输出的关系就是活动 盒子 是将输入数据转变为输出数据的一种变换 1 基本概念 2 4 3系统功能模型 IDEF0 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 输入输出 I O 箭头 表示活动进行的是什么 what 控制 C 箭头 表明为何这么做 why 机制 M 箭头 表示如何做 how 1 基本概念 2 4 3系统功能模型 IDEF0 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 示例 1 基本概念 2 4 3系统功能模型 IDEF0 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 ICOM码表示法 1 基本概念 2 4 3系统功能模型 IDEF0 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 结点树 1 基本概念 2 4 3系统功能模型 IDEF0 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 1 建立一张数据表 列出在父图范围内首先想到的一些活动 2 对作用在数据上的活动进行命名 用盒子将活动名包围起来 3 布置合适的箭头 4 画出草图 5 检查图形目的 观点及平衡性 精确性 必要时写出文字说明重要部分 2 怎样画IDEF0图 2 4 3系统功能模型 IDEF0 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 3 CIMS的IDEF0图例 2 4 3系统功能模型 IDEF0 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 数据流程图 DataFlowDiagram 简称DFD 采用图示化的形式说明在一个系统 局部 中 输入的数据是什么 输出的数据是什么 对数据进行怎样的转换或处理 DFD图可以清晰地表达信息系统中的数据流程或信息流程 是描述现行系统中各职能部门业务流程的一种工具 1 基本概念 2 4 4数据流程图 DFD 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 2 数据流程图的基本符号 数据流程图有外部实体 处理过程 数据流 数据存贮四种基本元素 这些元素均用图示的形式表示 称之为DFD的基本符号 外部实体 处理过程 数据流 数据存贮 2 4 4数据流程图 DFD 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 1 外部实体外部实体是指不受系统控制 在系统以外的人和事 它表达了系统中有关数据的外部来源或去处 例如 顾客 供应商 供应科 技术科等 外部实体也可以是另外一个信息系统 它向该系统提供数据或接收来自该系统向它发出的数据 2 数据流程图的基本符号 2 4 4数据流程图 DFD 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 2 处理过程处理过程是对数据进行的变换操作 即对流向它的数据进行一定的处理变换 产生出新的数据 处理过程采用圆框表示 在圆框内的说明该处理过的名称 2 数据流程图的基本符号 2 4 4数据流程图 DFD 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 3 数据流数据流采用带箭头的线表示 箭头的方向指出了数据流动的方向 数据流可以由某个外部实体产生 也可以由某个处理过程产生 还可以来自某个数据存储 对每个数据流都要进行简单的描述 使用户或系统设计人员能够理解它的含义 2 数据流程图的基本符号 2 4 4数据流程图 DFD 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 4 数据存储数据存储表示系统中临时或永久保存的数据 以备调用 2 数据流程图的基本符号 2 4 4数据流程图 DFD 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 数据流程图是用来描述数据处理的过程 数据流程图表示 做什么 并不表示 如何做 作图步骤如下 1 找出数据的源点与汇点 也就是外部实体 2 找出外部实体的输入 输出数据流 3 从外部实体的输入点开始 按照系统的逻辑流程 绘制出一系列的加工过程 包括数据的输入 输出及数据的存储过程 3 绘制数据流程图 DFD 2 4 4数据流程图 DFD 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 4 一直绘制到结束的外部实体 5 反复检查修改 6 建立数据字典 DataDictionary DD 数据字典是对数据流图中出现的所有名称 如外部实体 数据项 数据流 存储文件 加工过程等 进行的定义和描述 3 绘制数据流程图 DFD 2 4 4数据流程图 DFD 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 数据流程图 DFD 转化为实体关系模型 E R 1 基本概念 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 1 现实世界现实世界是指存在于人脑之外的客观世界 泛指客观存在的事物及其相互间的联系 一个实际存在并且可以识别的事物称为个体 个体可以是一个具体的事物 如一个学生 一台计算机 一辆汽车等等 也可以是一个抽象的概念 如年龄 性格 爱好等等 所有这些客观事物是信息的源泉 是设计数据库的出发点 1 基本概念 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 2 信息世界现实世界中的事物反映到人们的头脑里 经过认识 选择 命名 分类等综合分析而形成了印象和概念 产生认识 这就是信息 在信息世界里 主要研究的不是个别的实体 而是它们的共性 把具有相同属性的实体称为同类实体 同类实体的集合为实体集 1 基本概念 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 3 计算机世界信息世界中的有些信息 可以直接用数字表示 例如学生成绩 年龄 书号等 有些是由符号 文字或其他形式来表示的 在计算机中 所有信息只能用二进制数表示 一切信息进入计算机时 必须是数据化的 1 基本概念 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 3 计算机世界在计算机世界中用到如下术语 1 数据项数据项是实体属性的数据表示 2 记录记录是实体的数据表示 3 文件文件是同类记录的集合 4 数据模型现实世界中 个体与个体之间总是存在着某些联系 反映到信息世界中 是实体与实体之间的联系 由此构成实体模型 反映到计算机世界中 表示记录与记录之间的联系 称为数据模型 1 基本概念 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 4 描述数据的常用术语 1 实体 若干个属性的属性值组成的集合 用来表征一个实体 例如 丁力 79021 男 21 党员 表示学生丁力 同类实体的集合则组成了实体集 例如描述全部学生的实体就构成了学生实体集 反映了一个学校全部学生的情况 2 属性 属性为事物的某一方面特征的抽象描述 例如学生这个事物 可以通过学生的 姓名 学号 性别 年龄 和 政治面貌 等特征来描述 称 姓名 学号 性别 年龄 和 政治面貌 为属性 1 基本概念 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 3 属性值属性值为属性的具体取值 例如学生丁力 其 姓名 为丁力 学号 为79201 性别 为男 年龄 为21 政治面貌 为党员 这些具体值称为属性值 4 关键字关键字为唯一标识实体的属性或属性组合 例如在学生实体集中 学号可以唯一地标识每个学生实体 所以学号为关键字 1 基本概念 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 5 数据模型现实世界中的事物是彼此关联的 任何一个实体都不是孤立存在的 实体间也是相互联系的 这种联系表现在两个方面 一个方面是反映实体内部的联系 反映在数据上便是记录内部各数据项之间的联系 另一方面 是实体之间的联系 反映在数据上则是记录之间的联系 这种联系用数据模型给予描述 数据模型 表示实体及其实体之间联系的数据结构 建立数据模型过程 就是研究如何表示和处理实体之间的联系 1 基本概念 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 6 E R模型的表示符号 实体 属性 联系 1 基本概念 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 确定局部视图的范围 确认实体及其标识 定义实体间的联系 给实体及联系加上描述属性 将各局部E R模型视图集成 2 建立实体关系 E R 模型步骤 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 1 确定局部视图的范围一个局部视图的最小范围可以只包含处理一项最基本的事务所涉及的数据 但如按这样的原则划定局部视图 那么局部视图的数量必然十分庞大 会有大量的数据冗余和不一致性 给以后的视图集成带来很大困难 2 建立实体关系 E R 模型步骤 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 1 确定局部视图的范围局部视图的范围到底以多大为合适 没有一个明确的标准 以下几个原则可供参考 关系最密切的若干功能域所涉及的数据可考虑包含在一个局部视图内 不同视图支持的功能域之间联系应最少 每个局部视图所支持的功能所组成的模块独立性高 一个局部视图的复杂性可以用它所包含的实体数作量度 5到9之间 2 建立实体关系 E R 模型步骤 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 2 确认实体及其标识从一个个用户 组 的观点 系统地定义有关数据对象在E R模式中的身分 初步确定某一局部的各类实体 实体间的联系以及描述其性质的数据元素 内容包括 数据对象的分类 确认实体与属性 数据对象的命名 确定实体的标识等 2 建立实体关系 E R 模型步骤 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 2 确认实体及其标识确认实体与属性 部门 员工 公司 联系 员工 部门 公司 联系 2 建立实体关系 E R 模型步骤 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 3 定义实体间的联系 一对一联系1 1这是一种最简单的联系类型 假如学校规定每门课程最多只能由一名教师讲 而一名教师最多也只能讲一门课程 那么教师与课程间的这种讲课联系便是的 一对多联系1 N以教师指导研究生作为例子 如果一个教师允许指导多名研究生 而每一位研究生只能由一个教师指导 这种联系便是一对多联系 多对多联系M N如一位教师可指导多名研究生 且一名研究生可由多位教师指导 则构成了多对多的联系 相应的E R模式 通常M N转化为两个1 N 2 建立实体关系 E R 模型步骤 2 4 5实体关系模型 E R图 第二章CIMS体系结构及系统设计方法2 4CIMS系统设计方法 3 定义实体间的联系有两个问题引起注意 消除冗余联系当两个或两个以上的联系被用来表示同一个概念时便出现冗余联系 出现冗余联系的一个重要原因是存在传递联系 正确鉴别多元联系参与一个联系的实体数超过两个称为多元联系 2 建立实体关系 E R 模型步骤 2 4 5实体关系模型 E R图