现代制造信息系统

1、现代制造信息系统现代制造信息系统报告人：卢伟 、张勇Page 2 一个企业的独特价值链决定了它把资源以归于合理的方法组织起来，并形成自己的组织结构。企业只有摒弃其内部那些不能创造价值的工作，同时加强那些真正对创造价值贡献较大的部分，才能赢得竞争。 因此，运用信息技术改造企业，重组业务流程，提高运作效率，从而提高企业的核心竞争力和经济效益，具有重要的意义。制造业信息化的意义Page 3世界世界制造业的发展历程制造业的发展历程 制造来源于希腊文的“manu factus”，意思是手工制作制造业大致可分为四个不同阶段：（1）19世纪末20世纪20年代，生产型阶段（2）在20世纪30年代40年代,销售

2、型阶段（3）50年代初期中期,营销部门型阶段（4）50年代末 80年代初中期,营销公司型阶段传统制造现代制造制造业可分为四种制造生产模式：（1）17701830年期间，手工场式制造（2）18511900s期间，单件小批量生产（3）1900s1980s期间，大规模生产（4）80年代末期至90年代初期，敏捷制造Page 4 Page 5Page 6传统制造逐步向网络化制造过渡传统制造逐步向网络化制造过渡 世界经济正朝“网络经济”方向发展，经济活动将按网络加以组织 网络经济是跨国性的、全球性的经济, 形成“无国界的经济实体” 面对网络经济时代制造环境的变化, 需要建立一种市场需求驱动的、具有快速响应

3、机制的网络化制造模式 网络化制造以数字化、柔性化、敏捷化为基本特征 Page 7传统经济时代传统经济时代 网络经济时代网络经济时代 消费者可选择性消费者可选择性区域性区域性全球性全球性消费需求消费需求物美价廉物美价廉, ,满足基本满足基本生活需求生活需求个性化、多样化个性化、多样化市场市场相对稳定相对稳定快速多变、无法预测快速多变、无法预测生产需求生产需求低成本、高质量低成本、高质量客户化、快速交货客户化、快速交货生产方式生产方式标准化、系列化、标准化、系列化、大批量大批量单件、小批量、多品单件、小批量、多品种种技术与资源技术与资源相对集中相对集中全球分布全球分布竞争要素竞争要素性价比性价比柔

4、性与响应速度柔性与响应速度传统制造与网络化制造的比较传统制造与网络化制造的比较 Page 8现代现代制造的根源和表现形式制造的根源和表现形式 现代制造是信息驱动型，其发展源于：（1）自然科学的全面发展。特别是系统论、信息论和控制论的建立 （2）新技术的产生。特别是数控技术,微电子技术,自动化技术的诞生 （3）社会发展对制造技术提出了需求。如敏捷制造、绿色制造Page 9制造系统制造系统(1)(1)英国著名学者帕纳比(Parnaby)1989年给出的定义为:“制造系统是工艺、机器系统、人、组织结构、信息流、控制系统和计算机的集成组合,其目的在于取得产品制造的经济性和产品性能的国际竞争性。”国际生

5、产工程学会(CIRP)于1990年公布的制造系统的定义:制造系统是制造业中形成制造生产(简称生产)的有机整体。在机电工程产业中,制造系统具有设计、生产、发运和销售一体化功能。美国麻省理工学院(MIT)教授G.Chryssolouris于1992年定义为：制造系统是人、机器和装备以及物料和信息流的一个组合体。Page 10制造系统制造系统(2)(2)国际著名制造系统工程专家、日本京都大学見勝人教授于1994年指出制造系统可以从三个方面来定义： （1）制造系统的结构方面：制造系统是一个包括人员、生产设施、物料加工设备和其它附属装置等各种硬件的统一整体； （2）制造系统的转变特性：制造系统可定义为生

6、产要素的转变过程，特别是将原材料以最大生产率转变成为产品； （3）制造系统的过程方面：制造系统可定义为生产的运行过程，包括计划、实施和控制。Page 11 制造系统制造系统(3)(3)制造系统的定义： 制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置以及有关软件包括制造理论、制造技术（制造工艺和制造方法等）和制造信息等组成的具有特定功能的一个有机整体。Page 12制造系统制造系统(4)(4)根据研究问题侧重面不同，借鉴見勝人教授等人的观点，制造系统还可有以下三种特定的定义： （1）制造系统的结构定义：制造系统是制造过程所涉及的硬件（包括人员、设备、物料流等）及其相关软件所

7、组成的一个统一整体。 （2）制造系统的功能定义：制造系统是一个将制造资源（原材料、能源等）转变为产品或半成品的输入输出系统。 （3）制造系统的过程定义：制造系统可看成是制造生产的运行全过程，包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造实施、检验出厂、产品销售、回收处理等各个环节的制造全过程。Page 13现代制造的信息制造观（现代制造的信息制造观（1 1） 传统制造观是指所谓的机械制造观，其本质在于认为制造过程是对原材料进行加工处理，使之具有一定用途的产品的过程，其中使用了能源作为加工制造的驱动源。传统制造观注重用制造系统中的物流与能量流来描述制造系统。 制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采

8、集、输入和加工处理过程，最终形成的产品可看作信息的物质表现。从信息的角度看，制造过程实质上是一个使原材料的熵降低，使产品信息含量增高的过程。 Page 14现代制造的信息制造观（现代制造的信息制造观（2 2） 制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入和加工处理过程，最终形成的产品可看作信息的物质表现。 （1）信息是连接各系统要素，从而形成一定生产组织结构的制造系统的纽带；（2）产品制造过程中的信息投入已逐步成为决定产品价值的主要因素；（3）现代集成制造系统（如CIMS）研究的重点之一是如何提高制造系统的信息处理能力；（4）制造系统中的信息已成为制造系统中与设备等同等重要的制造资源，

9、如同能量一样是驱动制造系统运行的重要驱动源；（5）智能制造的概念从本质上看是指制造系统在信息处理的某些方面“具备”人的智能。Page 15现代制造的信息制造观信息系统的形成与发展现代制造信息系统概论制造业信息化发展动态Page 16信息技术的由来信息技术的由来现代信息技术的核心是电子计算机和现代通信技术。现代通信技术主要包括数字通信、卫星通信、微波通信、光纤通信等。 通信技术的普及应用，是现代社会的一个显著标志；通信技术的普及应用，是现代社会的一个显著标志； 通信技术的迅速发展大大加快了信息传递的速度，使通信技术的迅速发展大大加快了信息传递的速度，使地球上任何地点之间的信息传递速度缩短到几分钟

10、之地球上任何地点之间的信息传递速度缩短到几分钟之内甚至更短；内甚至更短； 多种信息媒体（数字、声音、图形、图像）的传输，多种信息媒体（数字、声音、图形、图像）的传输，使社会生活发生了极其深刻的变化。使社会生活发生了极其深刻的变化。Page 17信息技术的内容信息技术的内容 现代信息技术包括电话、电报,无线电通信、广播、雷达、电视、电子显微镜、射电望远镜、遥测、遥控、遥感、自动控制、自动机、计算机、计算机通信、卫星通信、光导纤维通信,自动化系统,专家系统,人工智能系统、计算机辅助设计、计算机辅助生产、计算机辅助施工,计算机辅助教学、计算机辅助决策、计算机辅助管理、计算机辅助服务,汇成了20世纪技

11、术发展的核心和主流。现代信息技术还包括了现代办公设备、轻印刷设备、缩微技术、遥测技术等方面的内容，它们同样对人类信息处理水平的提高发挥了巨大的作用。Page 18信息化发展大趋势以计算机技术和通信技术为核心的信息技术对社会发展产生了前所未有的巨大影响。创造了新的技术经济体系，促使人类生存和生产方式发生了深刻的变革。随着融合了计算机、通信和信息处理技术的电子信息技术的飞速发展，人类在经历了农业社会、工业社会后，已步入信息化社会。物质、能源与信息已成为社会发展的三大资源。信息技术是当代人类最活跃的生产力，正在对经济和社会的发展产生巨大而深远的影响。信息化水平的高低已成为衡量一个国家、一个地区现代化

12、水平和综合国力的重要标志。Page 19信息技术与信息化信息技术与信息化 l信息技术既包括有关信息的产生、收集、表示、检测、处理和存储等方面的技术，也包括有关信息的传递、变换、显示、识别、提取、控制和利用等方面的技术。l“信息化”是指用以电子信息技术为代表的高新技术对社会的各个方面进行改造、改组或者重新定向，从而使其达到一个新的、前所未有的，比工业化时期更高级的、更有组织的、更高效的新的人类文明水平。 Page 20未来信息技术的发展趋势展望未来信息技术的发展趋势展望在社会生产力发展、人类认识和实践活动的推动下,扩展人类信息器官功能的信息技术将得到更深更广更快的发展,其发展趋势可以概括为高速度

13、、数字化、网络化、宽频带、智能化、多媒体化。 Page 21（1）数字化）数字化 当信息成为数字化并经由数字网络流通时,一个拥有无数可能性的全新世界便由此揭开序幕； 大量信息可以被压缩,并以光速进行传输,数字传输的信息品质又比模拟传输的品质要好得多； 许多种信息形态能够被结合、被创造,例如多媒体文件； 新的数字式用品也将被制造出来,有些小巧得足以放进你的口袋里,有些则大得足以对商业和个人生活的各层面都造成重大影响。 Page 22（2）多媒体化）多媒体化 随着未来信息技术的发展,将实现从分离的资料、文字、声音及图像到整合的多媒体； 多媒体技术将文字、声音、图形、静态图像、动态图像等信息媒体与计

14、算集成在一起,使计算机的应用由单纯的文字处理进入文、图、声、影集成处理的技术,其核心特性是信息媒体的多样性、集成性和交互性； 随着数字化技术的发展和成熟,以上每一种媒体都将被数字化容纳进多媒体的集合里,系统将信息整合与人们的日常生活中,以接近于人类的工作方式和思考方式来设计与操作。 Page 23（3）高速度、网络化、宽频带）高速度、网络化、宽频带 目前,每个国家的经济发展都需要进行信息基础建设,这将会成为21世纪的公共设施:一个为了宽频网络的、高能量的经济而建造的宽频高速公路； 与之相比,今日的像是一条花园小径,也是一条低容量频宽的网络路径,主要传送着资料和文字； 梵特瑟夫( ) 说道:“8

15、年前,我们以每秒两页的速度作资料传输,新网络则达到每秒两个公立图书馆资料量的速度作传输。”实现宽频的多媒体网络是未来信息技术的发展趋势之一。Page 24智能化智能化 直到今日,不仅是信息装置本身没有智慧,作为传输信息的路线导管也没有思考能力。对于大多数的人们而言,只是为了找有限的信息,却要在网络的冲浪板上耗费许多生命,这是非常不实际的； 随着未来信息技术向着智能化的方向发展,在超媒体的世界里,“软件代理”可以替我们在网络上漫游； 超媒体是以电脑为发展基础的一种信息传送系统,它让使用者能够在各个文件之间有效地穿梭寻找,而不需将文件从头到尾看一遍； 软件代理让资料网变得更聪明、让人们更容易去使用

16、,而不是要求人们必须够聪明才能去使用网络。人们就可以专注于工作的完成,而不是专注于如何和网络打交道。Page 25现代制造的信息制造观信息系统的形成与发展现代制造信息系统概论制造业信息化发展动态Page 26现代制造信息系统定义现代制造信息系统定义 现代制造信息系统泛指用于制造企业，适应现代制造模式的信息系统；是迅猛发展的信息技术与传统制造技术相结合的一个交叉学科的产物，是现代制造企业信息流的主要载体和表现形式；是利用现代信息技术，对信息资源的认识、开发和利用，不断提高制造企业的生产经营、管理、决策的水平和效益，使企业能以信息经济和知识经济的思维方式在现代市场竞争环境中选择正确定位，确立竞争优

17、势的辅助制造系统。 Page 27（4）现代制造信息系统功能模型）现代制造信息系统功能模型产品设计过程产品定义和配置管理产品信息桥过程设计 和定义工艺规程和 作业计划编制过程监控车间控制客户响应度人力资源管理成本管理控制设备材料管理供应链管理伙伴响应度网络和 计算机系统公共信息服务制造知识库共享软件和工具数字化设计数字化制造数字化管理信息化基础Page 28制造业信息化的主要内容制造业信息化的主要内容 q 设计数字化q 制造装备数字化q 生产过程控制智能化q 管理数字化q 企业数字化Page 29利用产品建模、优化设计、产品数据管理、虚拟现实、并行工程、多媒体和网络通信等技术和以4CP（CAD

18、、CAM、CAE、CAPP、PDM）为代表的工具实现产品设计和过程设计信息化。1、提高企业产品创新能力；2、减少返工次数，缩短产品生产周期；3、降低产品成本；4、提高产品质量。管路设计强度分析结构分析数字预装配CAM装配过程仿真装配过程仿真Page 30Page 31PCSMESERPIntelligent-Plant-Control (IPC)Page 32制造ERPPDMCRMERPPDMSCMERPSCMWCSERPWCSCRM工程供应商用户Page 33（5）企业数字化）企业数字化 CPC/PLM 虚拟企业应用平台（Virtual Enterprise Application Plat

19、form）SCM/ERPCAOCAQX .工程/产品数据计划/管理数据工艺过程规划产品规划产品设计制订生产计划 生产 市场开发 销售 服务CADCAPPCAQCAMCAxPDMMESInternet Intranet Extranet电子商务增值链 虚拟产品知 识 库产品Page 34现代制造信息系统特点现代制造信息系统特点 1.制造领域的专业特色形成了一些特定的制造信息系统2.现代制造信息系统是一个制造技术与信息技术相交叉的信息系统 3.现代制造信息系统覆盖面广，系统种类繁多，相互关联性强，自成体系 4.现代制造信息系统发展迅速，处于不断变化状态 Page 35信息系统的五大要素信息系统的五

20、大要素Page 36操作人员信息流程计算机及其外围设备，通信、网络设备 ，办公自动化设备等。基础和平台软件：操作系统、网络管理、数据库等；应用软件：CAD、CAM、CAE、PDM、ERP、OA等；其它系统：视频会议、呼叫中心等。内部信息：机构、人力资源、客户、业务文档、办公、财务等；外部信息：政策法规、科技成果、行业、市场信息等。（1）信息系统的五大要素）信息系统的五大要素Page 37软件系统数据资源硬件系统系统相关人员：数据库管理人员计算机操作人员（普通用户）系统管理员 企业的业务流程：产品设计流程业务管理流程等等信息系统的五大要素信息系统的五大要素Page 38现代制造信息系统组成（现代

21、制造信息系统组成（1） （1）硬件计算机及外围设备（微机、小型机、大型机），基本组成：中央处理器（中央处理器（CPU）和内存储器（）和内存储器（RAM）；）；大容量的外存储器（如磁带机、磁盘或光盘等）；大容量的外存储器（如磁带机、磁盘或光盘等）；输入设备（如键盘、鼠标、扫描仪、条码阅读机或触摸屏等）；输入设备（如键盘、鼠标、扫描仪、条码阅读机或触摸屏等）；输出设备（如显示器、打印机、绘图仪等）。输出设备（如显示器、打印机、绘图仪等）。通信、网络设备办公自动化设备，如传真机、复印机、视频会议设备、闭路电视等。Page 39现代制造信息系统组成（现代制造信息系统组成（2） （2）软件 系统软件是指

22、用于管理控制和支持硬件操作的软件系统软件是指用于管理控制和支持硬件操作的软件，如操作系统、监控程序、调试程序等；，如操作系统、监控程序、调试程序等； 应用软件是为解决某类实际问题而设计的软件，如应用软件是为解决某类实际问题而设计的软件，如数据库软件、数据库软件、Office系列软件、财务软件等。系列软件、财务软件等。（3）数据资源 数据资源是信息系统的核心内容，是系统运行的物数据资源是信息系统的核心内容，是系统运行的物质基础。数据库技术和数据仓库技术是目前比较流质基础。数据库技术和数据仓库技术是目前比较流行的数据库管理技术。行的数据库管理技术。Page 40现代制造信息系统组成（3） （4）运

23、行规则运行规则是帮助用户使用和维护信息系统的说明材料，如用运行规则是帮助用户使用和维护信息系统的说明材料，如用户手册、系统设计说明、操作手册、故障处理手册等。运行户手册、系统设计说明、操作手册、故障处理手册等。运行规则是系统正常运行的重要保证。规则是系统正常运行的重要保证。（5）操作人员信息系统是人机结合的系统，在信息系统运行过程中，人始信息系统是人机结合的系统，在信息系统运行过程中，人始终处于中心的地位，计算机毕竟只是辅助工具。终处于中心的地位，计算机毕竟只是辅助工具。与信息系统相关的人员有系统分析员、系统设计员、程序员与信息系统相关的人员有系统分析员、系统设计员、程序员、数据库管理人员、计

24、算机操作人员（普通用户）和系统管、数据库管理人员、计算机操作人员（普通用户）和系统管理员。理员。Page 41制造业信息系统的分类制造业信息系统的分类（1）产品内部信息系统利用控制、网络及计算机软件等信息技术提升产品原有功能和性能利用控制、网络及计算机软件等信息技术提升产品原有功能和性能的信息系统；的信息系统；（2）产品设计制造信息系统如如CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM等围绕产品设计、制造及其相关数等围绕产品设计、制造及其相关数据管理的信息系统；据管理的信息系统；（3）企业内部生产组织管理信息系统利用利用MRP/MRPII/ERP等改进企业业务流程，提高运行效率，降低等改进企业业务流

25、程，提高运行效率，降低成本，提高企业运做效率的信息系统；成本，提高企业运做效率的信息系统；（4）企业外部营销管理信息系统辅助企业与外部客户及相关部门营销管理的信息化，包括辅助企业与外部客户及相关部门营销管理的信息化，包括DPR/CRM/SCM、报关保税、电子商务等信息系统；、报关保税、电子商务等信息系统；Page 42 制造业信息化的分类制造业信息化的分类（5）生产过程自动化系统 通过加工数据采集、生产过程监控等手段实现企业底层通过加工数据采集、生产过程监控等手段实现企业底层生产过程自动化，也叫制造执行系统（生产过程自动化，也叫制造执行系统（MES）。）。（6）辅助决策信息系统 通过通过MIS

26、/DSS/KDD/DM等提高信息的利用率和支持企业等提高信息的利用率和支持企业决策的信息系统。决策的信息系统。（7）生产辅助信息系统 主要指与企业生产配套的非第一线应用的信息化，包括主要指与企业生产配套的非第一线应用的信息化，包括HR、财务系统、办公自动化（、财务系统、办公自动化（OA）等。）等。Page 43现代制造信息系统主要范围 产品开发生产管理加工控制营销管理财务管理人力资源管理决策支持 Page 44现代制造信息系统信息流需求原材料 /产品 /服务制造策略和价值链管理业务过程和信息流Page 45现代制造信息系统现代制造信息系统支撑技术支撑技术 制造及制造系统技术；管理与工业工程技术

27、；计算机软件开发与应用技术；计算机网络与通信技术；工程数据库应用技术；硬件配置与维护技术。Page 46现代制造的信息制造观信息系统的形成与发展现代制造信息系统概论制造业信息化发展动态Page 471、制造业信息化发展动力、制造业信息化发展动力全球化趋势全球化趋势 世界经济正朝“网络经济”方向发展，网络经济是跨国性的、全球性的经济,形成“无国界的经济实体”，经济活动将按网络加以组织。 形成以竞争为基础和合作协同为主导、风险共担、利益共享、共存共荣的机制，需要网络化协同平台。 国际间的经济贸易交往与合作更加频繁和紧密，竞争愈来愈激烈, 企业需要建立一种市场需求驱动的、具有快速响应机制的网络化业务模式。 面对网络经济时代企业环境的变化，数字化、柔性化、敏捷化是企业新的竞争要素。Page 481、制造业信息化发展动力、制造业