CIMS概述18122715

1、CIMS概述1第一章 CIMS概述1.1 从企业信息化谈CIMS1.2 CIM概念目标及内容1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.5 基于CIMS的自动化工厂例子2第一章 CIMS概述1.1 从企业信息化谈CIMS信息时代与知识经济的特点信息 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立因素,从潜在生产力转变为现实生产力。信息技术的迅猛开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商品形态：物质、劳务、技术、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的根底。国民经济信息化 = 产业信息化 + 信息产业化3信息时代的

2、制造业开展形态制造业正在走向全球化,制造业信息化已成为全球化的开展趋势；知识经济是以基于知识与独占性技术的产品为主要根底的经济形态,基于知识和高技术的新产品竞争成为市场竞争焦点；企业间竞争与合作共存；与顾客的交流成为制造的一环；产品制造呈现为个性化与多样化；企业网络化与动态联盟形成,敏捷制造成为制造技术主流；信息与知识网络使企业由繁到简进行转型,企业必须快速/敏捷地适应市场的变化。第一章 CIMS概述1.1 从企业信息化谈CIMS4第一章 CIMS概述1.1 从企业信息化谈CIMS信息时代企业面临的压力更加剧烈的竞争：全球化、新技术批量市场的分化：需求个性化、多样化企业间的业务关系：外包、企业

3、联盟、电子商务开展的客户期望：解决方案、参与、速度增加的社会压力：环保、政治、文化、法律5第一章 CIMS概述1.1 从企业信息化谈CIMS什么是企业信息化企业信息化在企业的业务过程的各个环节应用现代信息技术,加快企业业务活动的信息传递、加工和处理的速度,使这些信息得到可靠的保存和有效的利用,及时地为企业的业务活动提供技术支持和决策依据,增强企业的综合竞争力。目标：利用信息技术改造传统产业、扶持新兴产业。综合运用信息技术、 制造技术、自动化技术、现代管理技术和系统科学技术,改善企业产品的T、Q、C、S、E；提高企业敏捷性、柔性、健壮性；提高企业的总体竞争能力。6企业信息化的开展阶段局部应用/孤

4、岛集成CAD、MRPII等初级应用模仿手工作业现代集成制造系统CIMS II企业间集成计算机集成制造CIMS全局集成优化第一章 CIMS概述1.1 从企业信息化谈CIMS7计算机集成制造系统与企业资源方案（CIMS & ERP） 第一章 CIMS概述1.1 从企业信息化谈CIMS1.2 CIM概念目标及内容1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.5 基于CIMS的自动化工厂例子8第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目标及内容1.2.1 CIM概念CIM：Computer Integrated ManufacturingCIM一词是由美国的Joseph H

5、arrington博士于1973年著书Computer Integrated Manufacturing从而提出的。CIM的根本观点：系统(集成化)观点：企业生产的各个环节,即从市场分析、产品设计、加工制造、经营销售到售后效劳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。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现。9第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目标及内容1.2.1 CIM概念 CIMS 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）的各个阶段；通过信息

6、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,到达人（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T（时间）、Q（质量）、C（本钱）、S（效劳）、E（环境）,从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。10第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目标及内容1.2.1 CIM概念CIM技术：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。 集成 信息技术管理技术制造自动化技术 CIM技术CIM哲理：按照CIM目标,对企业的各部门/各环节的制造自动化单项技术/分立子系统进行系统集成、协调,从而到达整体最优的企业目标。11第一章 CI

7、MS概述1.2 CIM概念目标及内容1.2.1 CIM概念CIMS系统：CIMS是用CIM技术思想形成的生产制造系统,是CIM思想的具体表现。 CIMS CIM + S : 计算机集成制造技术的系统C + I + M + S：应用计算机技术来集成制造过程的系统C + I + MS： 基于计算机技术的集成化制造系统12部 门 工 程 管 理计算机工具CAD/CAM CAPP DM PM 销售 财务电 子 数 据企业集成模式C I M SBOM,成本市场,车间单 位设计工艺资料计划销售财务纸信息管理系统PDMERP电子CIMS支持下的企业信息化活动信息传递方式第一章 CIMS概述1.2 CIM概念

8、目标及内容13第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目标及内容1.2.2 CIM目标目标：在计算机辅助下利用最小的制造与管理资源,最优地去完成企业特定的战略目标,改善企业产品的T(Time:产品上市时间)、Q(Quality:产品质量)、C(Cost:产品本钱)、S(Service:产品效劳)、E(Environment:企业环境), 提高企业经济效益,增强企业市场竞争能力。14第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目标及内容1.2.2 CIM目标(1)缩短产品开发、生产周期,快速响应市场：以时间求效益,以速度求竞争,占领市场。(2)降低产品本钱,减少库存：以本钱求效益,以价格求竞争,占领市场

9、。(3)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。(4)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。(5)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。151.2.3 CIM技术内容CIMS总体技术：先进企业运行模式、CIMS体系结构、建模分析与优化方法、CIMS实施方法论、标准化与标准CIMS设计自动化技术：计算机辅助设计CAD/CAE/DFX、异地协同设计、计算机辅助工艺设计CAPP、产品数据管理PDMCIMS制造自动化技术：计算机辅助制造CAM、车间自动化、柔性制造FMS、虚拟制造VMCIMS管理技术：管理信息系统MIS与ER

10、P、领导信息系统EIS、决策支持系统DSS、集成化质量系统IQS、敏捷虚拟企业管理CIMS支撑技术：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第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目标及内容16第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目标及内容CAECADCAPPCAMCAQ/IQSEISMISMPSMRPCRPSFCPPCCAX计 划控 制主要技术功能构成主要方案功能构成主要管理功能构成CIM技术内容17第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目标及内容1.2.3 CIM技术内容(1)CAE：计算机辅助工程(Computer Aided Engineering) (产品

11、功能与性能：物理、材料、经济等的设计）(2)CAD：计算机辅助设计(Computer Aided Design) (产品结构、零部件组成设计)(3)CAPP：计算机辅助工艺规程设计(Computer Aided Process Planning)(4)CAM：计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing)(5) CAQ：计算机辅助质量保证 (Computer Aided Quality Assurance / Control) 注：上述各成员又统称为CAx技术(6)PPC： 生产方案与控制(Production Planning & Control) Manufac

12、turing Planning & Control: MPC(7)MSS：管理支持系统(Management Support System)18经营管理信息分系统质量保证分系统设计自动化分系统制造自动化分系统数据库分系统计算机网络分系统市场信息技术信息售后效劳信息原材料产品CIMS功能分系统CIMS支撑分系统第一章 CIMS概述1.2 CIM概念目标及内容CIM系统构成19计算机集成制造系统与企业资源方案（CIMS & ERP） 第一章 CIMS概述1.1 从企业信息化谈CIMS1.2 CIM概念目标及内容1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.5 基于C

13、IMS的自动化工厂例子20第一章 CIMS概述1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.3.1 CIM技术产生背景技术背景(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DNC、虚拟制造阶段。(2)CAD：以计算机图形学为根底,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CAD、并行设计、DFX(Design for X)、虚拟设计阶段。(3)CAQ：以计算机检测与诊断为根本手段,已开展成质量控制系统,目前是QFD(Quality Function Deployment

14、质量功能配置)/DFQ(Design for Quality 全局质量设计) 阶段。(4)计算机控制：从单台设备控制开展到多组生产控制系统,目前是DCS(Discrete Control System集散控制系统)、DNC、敏捷单元/车间控制。21第一章 CIMS概述1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.3.1 CIM技术产生背景技术背景(5)企业管理信息系统：各种管理信息系统均已陆续建立(生产方案、库存、财务、订货销售、市场预测、人事与工资等),目前是ERP(企业资源方案)、综合信息管理与决策、敏捷供给链系统。(6)系统集成支撑环境：计算机网络、数据库技术为信息集成(共享、交换)提供了手

15、段。目前,以企业网(Intranet/Extranet)为主要标志,已出现了企业集成平台和集成框架。(7)产品数据管理：以企业产品数据、图纸、文档管理为主要内容, 目前已开展到PDM(Product Data Management)系统阶段, 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。22第一章 CIMS概述1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.3.1 CIM技术产生背景需求背景(1)缩短产品开发、生产周期：快速响应市场,尽快占领市场。(2)降低本钱和库存量：以最有利的价格击败对手。(3)提高产品质量：赢得信誉,吸引顾客。(4)提高生产“柔性：应付多变的市场,增加产品种类。

16、(5)提高企业人员素质：调动人的积极因素,使职员适应不断改进的生产方式。23时期市场竞争焦点技术开展趋势早期70年代80年代90年代21世纪降低劳动本钱提高企业整体效率顾客满意TQCS快速开发新产品基于知识的新产品大规模刚性生产制造自动化设备、生产管理MRP、JIT、TQMCIMS并行工程敏捷制造(现代集成制造系统)第一章 CIMS概述1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.3.2 CIM技术开展过程24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T、Q、C、S。系统方法、企业建模及工具：企业建模及设计方法是CIMS系统总体

17、设计的根底；CIMS系统方法体系指出了CIMS各局部的关系和提供CIMS实施指南；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。第一章 CIMS概述1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.3.2 CIMS开展过程信息集成过程集成企业集成25第一章 CIMS概述1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.3.2 CIMS开展过程信息集成过程集成企业集成过程集成：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T、Q、C、S。并行工程CE

18、：产品设计开发过程重构与建模,将串行过程转变为并行过程；基于多学科工程小组的协同设计组织与支撑环境；面向CE的DFX工具。企业过程重组BPR：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。26第一章 CIMS概述1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.3.2 CIMS开展过程信息集成过程集成企业集成企业集成：企业集成是针对新的市场经营机遇（特定产品）,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。动态联盟与企业结构优化：“橄榄型企业 “哑铃型企业结构；单一企业竞争 企业群体或生产体系竞争；企业组织结构的“扁平化

19、；基于多功能工程组的企业组织与企业动态结盟方式；敏捷制造：敏捷制造使能技术（如资源共享、信息效劳、虚拟制造、并行工程、建模/仿真和人工智能等）、敏捷虚拟企业、资源优化、全球化网络根底设施。27亚洲： 日本：智能制造系统(IMS)方案 韩国：高级先进技术国家方案（G7方案） 网络化韩国21世纪 中国：国家863方案CIMS主题欧洲：尤里卡方案(EUREKA)信息技术研究开展战略方案(ESPRIT)第四届框架研究方案第五届框架研究方案德国制造2000方案美国：美国国家关键技术报告先进制造技术方案敏捷制造使能技术(TEAM)研究战略方案敏捷制造与制造技术方案国家工业信息根底设施协议NIIIP美国俄罗

20、斯虚拟企业网(RA-VEN)第一章 CIMS概述1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势各国对CIMS技术的重视美国未来学家杂志预测2012年80的美国企业将采用CIMS。28现代集成制造数字化企业虚拟制造全球化敏捷制造智能制造绿色制造l 集成化：CIMS系统集成技术的开展l 数字化：数字化设计制造与管理技术的开展l 虚拟化：虚拟现实与仿真技术的开展l 网络化：知识型新产品竞争与全球网络建设l 智能化：人工智能及其在生产中的应用l 绿色化：环境保护的约束与压力第一章 CIMS概述1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.3.3 CIMS开展趋势29第一章 CIMS概述1.3 CIM技术开展过程、

21、现状及趋势国家863方案CIMS主题的主要研究与应用成果攻克一批到达或接近世界先进水平,并对经济和社会开展有重要影响的关键技术,在信息集成、过程集成技术,企业间集成技术方面取得突破性进展；在CIMS方面的突出成就得到了国际上的认可。在全国20多个省市、10多个行业的不同规模、运行机制、生产模式的200个企业中成功实施CIMS应用示范工程,效益显著,奠定了全国CIMS推广应用的坚实根底。开发出了一批有市场竞争能力的目标产品,形成10个CIMS产品系列,促进了中国CIMS产业的开展。建成了一批以CIMS工程中心和工程实验室为代表的国内领先的高水平研究开发基地,培养了一支由专家、技术人员和管理人员组

22、成的规模上万人的CIMS队伍。30计算机集成制造系统与企业资源方案（CIMS & ERP）第一章 CIMS概述1.1 从企业信息化谈CIMS1.2 CIM概念目标及内容1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.5 基于CIMS的自动化工厂例子31第一章 CIMS概述1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.4.1 企业中计算机多级(递阶)控制结构32第一章 CIMS概述1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.4.1 企业中计算机多级(递阶)控制结构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,如预测、市场与销售、竞争分析、金融投资、财务、

23、人事等。工厂级控制系统用计算机协助履行“厂部功能。(1)生产管理: 生产方案、物料需求、生产能力分析、追加投资、生产指令 下达、生产监督、质量管理。(2)信息管理：经营管理、本钱估算、库存、订货、采购、人事及工资。(3)制造工程： CAD：产品设计、产品数据、材料清单。 CAPP：工艺规程设计、定额标准。33第一章 CIMS概述1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.4.1 企业中计算机多级(递阶)控制结构车间级控制系统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。(1)任务管理：按生产方案对定单进行分批、单元配置、任务/资源/单元分配、生产监控、工艺安排、质量检测。(2)资源分配

24、：组织单元(工作站、贮存区、托盘、刀具、材料等)、单元动态重构(构成虚拟单元)。单元级控制系统单元(Cell)：车间内一组固定(可变的)工作站或设备,比方一组生产线、完成某一加工过程的一组工作站或设备。 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：(1)排队管理：对单元作业队列进行管理。(2)调度管理：作业调度、工作站任务监控。(3)分配管理：任务/工作站分配、工作站状态监控。34第一章 CIMS概述1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.4.1 企业中计算机多级(递阶)控制结构工作站级控制系统工作站(Workstation)：以加工机床为核心的一组设备。典型工作站：1台机床、1个

25、机器人、1个物料运贮装置、1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、设备排序等。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。通过设备控制器,可以控制设备的每一个操作步骤。35第一章 CIMS概述1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.4.2 企业自动化与信息化开展阶段手工操作从生产管理、生产方案、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。此阶段几乎无控制自动化可言, 但有局部机械化。数控操作(NC) 工厂中至少有一台数控机床及

26、一台微机,围绕着此类设备可实现根本的生产加工(零件加工)局部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。CAD/CAM一体化工厂的产品设计与制造自动化相配合。工厂中由CAD工作站、数控设备、DNC系统、CAPP系统、CAD/CAM一体化数据库等。此阶段可实现甩图板、局部无图纸的产品生产过程,实现产品设计与制造自动化,从而大大缩短产品研制、生产周期,大大提高生产率。36第一章 CIMS概述1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.4.2 企业自动化与信息化开展阶段车间自动化及柔性生产系统(FMS) FMS - Flexible Manufacturing System 工厂中有柔性

27、加工自动生产线、车间内的多台数控设备、计算机全部联网,且可统一控制。此阶段已到达车间作业调度与控制,物料流管理,产品加工过程,生产过程检测监控等环节的集成与自动化；并且车间通过物料流行程变换、加工工作站、单元重构可实现对多种产品的柔性加工。此时,产品加工已经根本自动化和柔性,生产率也极大提高。37第一章 CIMS概述1.4 企业自动化与信息化的开展阶段工厂自动化(FA)/(CIMS) ： FA-Factory Automation工厂中的CAX系统、PPC系统和MSS系统被通过计算机网络、数据库及产品数据管理PDM系统集成为一体,从而实现了生产、技术、采购、销售、人员的全面自动化管理与控制。在

28、自动化工厂中,生产方案是根据市场而定；产品设计也面向市场；物料需求也随之而定,并产生采购清单、车间作业任务清单；加工工艺规程、加工生产也都自动进行；质量控制也分布于各生产环节；发货控制/售后效劳也随之配套；另外,还有完整的本钱核算和财务管理系统。此阶段,工厂的生产是面向市场的,生产率/能力充分发挥；经济效益也极大提高。1.4.2 企业自动化与信息化开展阶段38第一章 CIMS概述1.4 企业自动化与信息化的开展阶段企业集成这是指工厂集团、集团企业的更高层次上的集成化、自动化,包括战略经营、战略规划、战略决策、信息共享、综合管理自动化等。在企业中,企业战略是面向国际市场。CIMS与OA结合构成了

29、CIE(或CIB)。电子商务、供给链管理、企业资源方案ERP、并行工程CE、产品数据管理PDM等均成为企业集成重要局部。此阶段,企业内工厂间的配合与协调能力大增,企业的竞争能力提高,整体效益也明显提高。全球化生产体系的形成-敏捷制造/企业群集成通过Internet建立敏捷虚拟公司,形成生产体系,搞动态联盟,并行工程和拟实制造,实现异地设计、异地制造、异地经营,快速响应市场,这是CIMS的必由开展之路。敏捷制造根底：敏捷虚拟企业AVE、并行工程CE、虚拟制造VM、电子商务、敏捷供给链管理SCM等。1.4.2 企业自动化与信息化开展阶段39第一章 CIMS概述1.4 企业自动化与信息化的开展阶段企

30、业信息化开展途径40计算机集成制造系统与企业资源方案（CIMS & ERP） 第一章 CIMS概述1.1 从企业信息化谈CIMS1.2 CIM概念目标及内容1.3 CIM技术开展过程、现状及趋势1.4 企业自动化与信息化的开展阶段1.5 基于CIMS的自动化工厂例子41第一章 CIMS概述1.5 基于CIMS的自动化工厂例子42第一章 CIMS概述1.5 基于CIMS的自动化工厂例子基于CIMS的工厂自动化活动1)市场分析市场分析是对与产品及效劳有关问题的数据进行系统的采集和记录,进行市场长期开展趋势研究,如市场扫描、市场潜力预测、销售预测、市场活动、产品寿命周期、产品更新换代周期、顾客行为与

31、未来需求等等。2)长远规划和预测预测工作包括对公司以往表现和未来目标的估计,规划与预测活动包括：年销售预测、生产量的预测、利润目标制定、公司和工厂预算准备、产品标准费用预测、经营赢亏方案草案、投资时间进程、资金需求估计、资源和劳务市场预测等。这些活动依赖建模技术、统计计算、商业计算等。3)主要设备规划 该活动用于设计规划新的或改进的生产设备,活动内容涉及：生产规模选择、加工方法选择、生产场地选择、设备配置、回收投资分析等等。43第一章 CIMS概述1.5 基于CIMS的自动化工厂例子基于CIMS的工厂自动化活动4)顾客订货效劳该活动是经过工厂快速高效地处理某项订货。该活动包括：订货单核对,特殊

32、定货与实施工程(工程设计、原料清单、加工流程、生产方案)确实认商品库存量查询,制造进程安排,交货期确定、订货变动信息处理等等。5)工程设计工程设计是指对要投入市场的产品进行构思、设计和测试,其内容包括：产品定义、工作原理设计、详细设计及制图。工程部门要处理原材料清单、工艺过程设计、所用机床设备说明。有关产品制造的文件包括：工程图纸、材料清单、工艺规程、工艺设备、零件加工程序、机器负荷方案、生产线平衡表及质量控制方案等等。6)制造工程及工艺过程设计该活动是为工件加工制定操作方案和NC程序。其内容涉及：机械加工工艺、装配过程工序、机床选择、装夹方法、零件程序选择、NC程序、装配指令等等。44第一章 CIMS概述1.5 基于CIMS的自动化工厂例子基于CIMS的工厂自动化活动7)交易(销售)交易活动指经营机构的销售活动,包括分析、组织、方案、控制公司的资源、策略和为满足顾客需要的各种活动。例如销售活动涉及：销售战略规划与战术、广告市场评价、广告、赢得方案、市场反响等等。8)生产指令方案和制造的监控生产指令方案包括主生产方案、物料需求方案、能力需求方案、购置/制造选择、生产调度、工艺设备、生产工序、超期时间进程安排等等。生产监控则负责保证调度方案的严格执行和各项活动之间的协调。它所监督的制造活动包括：材料支出、生产制造控制、生产数据采集、质量控制、包装、装运等等。一个典型的计算机化车