1-现代集成制造系统导论08

1、先进制造系统Advanced Manufacturing System一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统二、CIMS的技术体体系概述述三、CIMS技术的发发展趋势势及前沿沿问题现代集成成制造系系统一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.1概述1.2计算机集集成制造造系统内内涵的变变化1.3从系统理理论看现现代集成成制造系系统CIMS1.3.1系统的复复杂性1.3.2复杂问题题求解的的基本框框架1.4现代集成成制造系系统实现现技术内内涵的发发展1.4.1信息集成成1.4.2过程集成成（并行行工程）1.4.3企业集成成（敏捷捷制造）1.5现代集成成制造系系统的组组

2、成1.6CIMS与企业信信息化 一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.1概述从1986年立项，1987年开始实实施至今今，已经经在我国国的机械械、电子子、航空空、航航天、轻工、纺织、石油、化工和和冶金等等主要制制造行业业中的二二百多家家企业中中应用。1999年华中理工工大学获得SME的“大学领先先奖”;1995年北京第第一机床床厂获SME的CIMS“工业领先先奖”。1994年清华大大学获得得美国SME（制造工工程师学学会)CIMS“大学领先先奖”（一般每每年在世世界范围围内只评评一所大大学或一一家企业业）。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.2计算机集集成

3、制造造系统内内涵的变变化CIM最早是英英文ComputerIntegrated Manufacturing的缩写，直译为为计算机机集成制制造，由由美国人人约瑟夫夫哈灵顿(J.Harrington)于1973年提出来来的7。哈灵顿顿认为企企业生产产的组织织和管理理应该强强调两个个观点，即：第一，企企业的各各种生产产经营活活动是不不可分割割的，需需要统一一考虑。第二，整整个生产产制造过过程实质质上是信信息的采采集、传传递和加加工处理理的过程程。实际上,哈灵顿强强调的一一是整体体观点，即系统统观点，二是信信息观点点。二者者都是信信息时代代组织、管理生生产最基基本的，也是最最重要的的观点。早期CIMS

4、组成框图图2020-02-106一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.2计算机集集成制造造系统内内涵的变变化我国863计划在1998年提出的的新定义义为910：“将信息息技术、现代管管理技术术和制造造技术相相结合，并应用用于企业业产品全全生命周周期（从从市场需需求分析析到最终终报废处处理）的的各个阶阶段。通通过信息息集成、过程优优化及资资源优化化，实现现物流、信息流流、价值值流的集集成和优优化运行行，达到到人（组组织、管管理）、经营和和技术三三要素的的集成。以加强强企业新新产品开开发的T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）和E（环境），从而而提高企企业的市市场应变变能

5、力和和竞争能能力。”实质上已已将计算算机集成成制造发发展到现代集成成制造。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.3从系统理理论看现现代集成成制造系系统CIMS现代集成成制造系系统是信信息时代代的一种种先进生生产系统统，这是是一种普普遍存在在的系统统：凡是是人造物物，都离离不开设设计、制制造及相相应的管管理，这这是一种种对国家家经济、安全至至关重要要的系统统，这是是一种复复杂的人人机大系系统，提提出了大大量的尚尚待解决决的新问问题，包括括许多理理论问题题。1.3.1系统的复复杂性1功能的的复杂性性系统包含含了产品品从规划划设计到到最终交交付用户户使用的的一切活活动。如如产品设设

6、计开发发过程、加工制制造过程程和经营营管理过过程（包包括销售售及服务务）等。不仅有有物流，还有大大量的人人的活动动。2对象的的复杂性性相当一部部分过程程和活动动很难完完全用一一般的动动力学系系统模型型、离散散事件系系统模型型及混杂杂系统模模型来描描述。3随机性性影响系统统性能的的随机因因素大量量、经常常存在，如：市市场、原原材料、零部件件的供应应、合同同、价格格、设备备的损坏坏，人员员的流动动等等。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.3从系统理理论看现现代集成成制造系系统CIMS4目标/约束的多多样性企业市场场竞争力力的提高高，表现现在多个个方面，如T（Time上市时间间）

7、、Q（Quality质量）、C（Cost成本）、S（Service服务）、K（Knowledge产品创新新）、E（Environment环境等可可持续发发展）等等等。解决这样样的复杂杂系统的的理论进进展还大大大落后后于实际际应用的的需求。 图2.1制造企业业的总体体模型一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.3从系统理理论看现现代集成成制造系系统CIMS1.3.2复杂问题题求解的的基本框框架基本框架架如下：管理（包包括生产产组织模模式）理理念与模模式；方法论；实现技术术；数学等理理论工具具；一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.3从系统理理论看现现代集成成制造

8、系系统CIMS1.3.2复杂问题题求解的的基本框框架1管理（包括生生产组织织模式）理念与模模式大量的先先进的管管理理念念，如计计算机集集成制造造；“推式”计划的生生产组织织MRP-II；精良生生产与“拉式”生产组织织；经营营过程重重组；协协作生产产的组织织模式（不是“小而全”“大而全”）等等。这些管理理理念对对企业的的影响是是至关重重要的。2方法论论体系结构构的概念念（系统统结构）；开放放系统的的概念以以及标准准化；企企业建模模的方法法论，如如功能模模型、信信息模型型、决策策模型、组织模模型、资资源模型型和动态态模型等等等。方法论不不在数学学层次解解决问题题，但重重要的在在于将问问题纳入入一个

9、正正确的方方向。多多数情况况下，方方法论主主要还在在定性阶阶段，但但对某些些问题，如大型型软件开开发采用用功能模模型便十十分有效效，对数数据库系系统的设设计与实实现，信信息模型型是主要要工具。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.3从系统理理论看现现代集成成制造系系统CIMS1.3.2复杂问题题求解的的基本框框架3实现技技术如何建立立一个现现代集成成制造系系统？“现代”包含了当当今信息息技术的的最新成成果：数数字化、网络化化、虚拟拟化、智智能化、绿色化化与集成成化。信息集成成：异构构环境下下的信息息集成，包括了了协议的的共存与与转换；异种数数据库的的数据共共享；应应用软件件的

10、数据据交换等等。过程重组组和优化化（并行行工程）：过程程建模及及优化（串行过过程并并行过程程），上上游过程程考虑下下游过程程的设计计工具DFX、虚拟制制造装配配、性能能评估技技术和计计算机协协同工作作环境等等。资源优化化（敏捷捷制造是是资源优优化更快快的响应应市场）：网络络化设计计制造的的支持工工具、使使能技术术、网络络安全、供需链链管理，从物流流（logistics）到电子子物流（e-logistics）、电子子商务以以及协同同产品商商务CPC（Collaborative ProductCommerce）等等。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.3从系统理理论看现现代集成

11、成制造系系统CIMS1.3.2复杂问题题求解的的基本框框架4数学等等理论工工具（1）生产线线的调度度优化理理论（机机器不可可靠有限限缓冲器器情况下下的串行行、并行行、混合合等生产产线的调调度问题题）如最小化化完工时时间，最最小化拖拖期任务务数，带带特殊工工艺约束束以及提提前/拖期等调调度问题题。多数数情况下下数学方方法很难难获得闭闭合解，数学计计算和智智能算法法的结合合往往是是有效的的。（2）推/拉结合的的生产计计划与调调度MRP-是美国制制造业管管理技术术的精华华，它把把对最终终产品的的需求通通过BOM展开为对对零部件件和原材材料的需需求，用用物料投投入的方方式推动动系统运运行，故故称推式式

12、控制策策略。JIT是日本丰丰田的管管理思想想，用产产品或成成品的取取出来拉拉动系统统运行，因此称称拉式控控制策略略。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.3从系统理理论看现现代集成成制造系系统CIMS1.3.2复杂问题题求解的的基本框框架4数学等等理论工工具（3）并行产产品开发发过程的的调度优优化问题题产品的开开发过程程由一系系列活动动组成，传统的的串行过过程由于于上游设设计过程程不考虑虑下游的的制造工工艺及装装配，往往往造成成经常性性的返工工，使产产品开发发时间大大大增加加，成本本提高。变串行行的活动动为尽可可能多的的并行活活动，资资源（设设备、人人员）需需要优化化配置，其

13、中需需要考虑虑信息的的约束和和活动中中可能存存在的反反馈。因因此问题题成为：在考虑虑信息约约束条件件下，通通过资源源的优化化配置，极小化化产品设设计开发发时间。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.3从系统理理论看现现代集成成制造系系统CIMS1.3.2复杂问题题求解的的基本框框架4数学等等理论工工具（4）供需链链管理中中的优化化问题供需链是是描述商商品需、产、供供过程中中各实体体的活动动及其相相互关系系的动态态变化的的网络。企业必然然会从“小而全全”“大大而全”的生产产结构调调整为协协作化产产品制造造的生产产结构。这便形形成了供供需链。由于多多种原因因，企业业在物料料获取、

14、加工和和产品（零部件件）配送送过程中中存在提提前期的的不确定定性，因因此安全全库存和和安全提提前期可可以缓解解提前期期变动的的影响。围绕供供需链的的越来越越广泛的的应用，相关的的优化问问题也很很多。例例如考虑虑运输时时间服从从一定的的概率分分布的前前提下，如何在在满足一一定顾客客服务水水平的同同时，实实现库存存费用极极小化等等。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.3从系统理理论看现现代集成成制造系系统CIMS1.3.2复杂问题题求解的的基本框框架4数学等等理论工工具（5）智能方方法，如如人工神神经网络络、遗传传算法、多智能能体技术术等这些智能能方法在在解决上上述应用用问题时

15、时是有效效的。理理论参数数计算与与智能方方法相结结合是解解决不少少复杂问问题的一一种行之之有效的的办法。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.4现代集成成制造系系统实现现技术内内涵的发发展1.4.1信息集成成1企业建建模、系系统设计计方法、软件工工具和规规范这是系统统总体设设计的基基础。没没有企业业的模型型就很难难科学地地分析和和综合企企业各部部分的功功能关系系、信息息关系以以至动态态关系。企业建建模及设设计方法法解决了了一个制制造企业业的物流流、信息息流、以以至资金金流、决决策流的的关系，这是企企业信息息集成的的基础。2异构环环境下的的信息集集成所谓异构构是指系系统中包包含

16、了不不同的操操作系统统、控制制系统、数据库库及应用用软件。如果各各个部分分的信息息不能自自动地交交换，则则很难保保证信息息传送和和交换的的效率和和质量。异构信信息集成成主要解解决下面面三个问问题：（1）不同通通信协议议的共存存及向ISO/OSI的过渡（2）不同数数据库的的相互访访问（3）不同商商用应用用软件之之间的接接口一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.4现代集成成制造系系统实现现技术内内涵的发发展1.4.2过程集成成（并行行工程）并行工程程的关键键技术：1）产品设设计开发发过程的的重构和和建模，即将原原来的串串行作业业过程，尽可能能地转变变为并行行作业。串行作业业：一、

17、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.4现代集成成制造系系统实现现技术内内涵的发发展1.4.2过程集成成（并行行工程）并行作业业：一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.4现代集成成制造系系统实现现技术内内涵的发发展1.4.2过程集成成（并行行工程）并行工程程的关键键技术：2）支持并并行作业业的多学学科的协协同工作作小组，以及计计算机网网络（往往往是广广域网）支持下下的协同同工作环环境（CSCW）和PDM，它可以以提供异异地设计计人员在在同一时时间对设设计的评评价和修修改，进进而支持持实现异异地互操操作。3）并行工工程的工工具，如如DFA，DFM（DesignFo

18、r Assembly,DesignForManufacturing）等并行行工程是是在信息息集成的的基础上上，实现现了过程程的重构构、集成成和优化化。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.4现代集成成制造系系统实现现技术内内涵的发发展1.4.2过程集成成（并行行工程）并行工程程的技术术攻关是是紧密结结合航天天工业复复杂机械械结构件件的设计计、开发发进行的的。通过过2年多的攻攻关，取取得了明明显的效效益。使使产品开开发时间间缩短了了1/3，设计过过程中的的反复减减少了70%，废品率率减少了了50%。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.4现代集成成制造系系统实

19、现现技术内内涵的发发展1.4.3企业集成成（敏捷捷制造）敏捷制造造的关键键技术有有：1）支持敏敏捷制造造的使能能技术，支持协协同设计计的工具具，电子子商务平平台。2）资源优优化，包包括供应应链的建建模和管管理。3）网络平平台，Internet/Intranet/Extranet。一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.5现代集成成制造系系统的组组成 虚拟制造造绿绿色制制造并行工程程敏敏捷制造造CIMS全球 企业 部门制造基础信息化集成优化：过程重组CE 企业集成AM虚拟技术 技术 + 管理 + 组织一、计算算机集成成制造系系统和现现代集成成制造系系统1.6CIMS与企业信信息化

20、企业信息息化大致致可分为为下面四四个阶段段。第一阶段段为单机的的计算机机应用：如采用CAD以提高工工程设计计及绘图图的效率率和质量量，采作作会计、工资、合同等等单项管管理等等等。与传传统的手手工作业业方式相相比，可可以提高高工作效效率。第二阶段段为局域网网支持下下的计算算机应用用：如基于网网络和数数据库的的产品设设计部门门的CAD、CAPP、CAE以及MRP等应用。其技术术水平和和收到的的效益比比前者提提高了一一步。第三阶段段为网络数数据库支支持下的的计算机机应用综综合系统统：把企业的的各个单单元的计计算机应应用，如如CAD、CAE、CAPP、CAM、MRP、车间管管理与控控制、质质量保证证以

21、至办办公、辅辅助决策策等集成成起来，实现信信息资源源共享、优化运运行，使使企业开开发产品品开发上上市更快快（T）、质量量更好（Q）、成本本更低（C）、服务务更好（S），以使使有更强强的企业业竞争能能力。第四阶段段为因特网网支持下下的企业业之间的的信息集集成和资资源优化：企业信息息化已经经突破企企业的界界线，是是敏捷制制造阶段段的企业业信息化化。 现代集成成制造系系统，实实际上包包含了企企业信息息化的第第三第四四两个阶阶段。2020-02-10252020-02-1026二、CIMS的技术体体系概述述2.1总体技术术2.2设计自动动化技术术2.3制造自动动化技术术2.4集成化管管理与决决策技术术

22、2.5支撑技术术2.6流程工业业CIMS技术二、CIMS的技术体体系概述述2.1总体技术术2.1.1企业运行行摸式2.1.2CIMS体系结构构2.1.3CIMS方法论2.1.4建模、仿仿真和优优化2.1.5集成技术术2.1.6标准化技技术二、CIMS的技术体体系概述述2.1总体技术术总体技术术的任务务是从全全局出发发，考虑虑构成CIMS各部分之之间的关关系，并并将它们们组成有有机的整整体，实实现信息息共享和和资源共共享，协协调各分分系统的的运行，提出的的系统整整体集成成的解决决方案。2.1.1企业运行行摸式企业运行行模式是是从战略略的高度度考虑企企业的发发展模式式。企业业应根据据自身的的条件和

23、和运行环环境的特特点选择择并推行行精良生生产、敏敏捷制造造、并行行工程、大规模模定制生生产或敏敏捷虚拟拟企业等等企业运运行模式式。不同运行行模式的的选择，在具体体设计时时会影响响CIMS单元技术术的选择择和实施施，而CIMS的实施，也必然然对企业业组织结结构和运运行机制制提出调调整的要要求。2020-02-1030图2.2传统制造造业的生生产组织织方式图2.3现代制造造业的生生产组织织方式二、CIMS的技术体体系概述述2.1总体技术术2.1.2CIMS体系结构构CIMS体系结构构是一组组代表系系统各个个方面的的多视图图、多层层次的模模型的集集合。由由于CIMS系统的复复杂性，要正确确全面理理解

24、这一一系统，必须从从各个不不同方面面、不同同阶段进进行建模模分析。目前最有有代表性性的CIMS体系结构构当属欧欧共体ESPRIT计划中的的CIM-OSA的三维结结构。它它的三个个坐标轴轴分别为为：生命命周期维维、视图图维和通通用维。生命周周期维指指的是CIM系统开发发的整个个生命周周期中，从需求求定义到到设计说说明到实实施描述述的三个个阶段；视图维维指的是是系统需需要建模模的各个个方面及及其相互互关系；通用维维则是一一个由一一般到特特殊的发发展过程程。二、CIMS的技术体体系概述述2.1总体技术术2.1.3CIMS方法论CIMS的实施需需要有一一套正确确实施CIMS的方法，这一组组方法的的集合

25、，就称为为CIMS方法论。具体来来说，CIMS方法论包包含如下下内容：1）从企业业诊断出出发，对对企业经经营目标标与实施施CIMS的需求进进行分析析。2）实施CIMS技术上应应采用的的方法。3）实施CIMS的组织队队伍及其其构成方方法。4）CIMS的项目管管理方法法。5）CIMS的质量控控制方法法。二、CIMS的技术体体系概述述2.1总体技术术2.1.4系统建模模CIM-OSA中的模型型主要有有功能模模型、信信息模型型、资源源模型和和组织模模型。由于CIMS的复杂性性，CIMS模型的主主要形式式是图形形、表格格和文字字叙述。二、CIMS的技术体体系概述述2.1总体技术术2.1.5集成技术术信息

26、集成成、过程程集成、企业间间集成。1.信息集成成指CIMS中不同应应用系统统之间实实现数据据共享，这些应应用系统统分布在在网络环环境下异异构计算算机系统统中，它它们所管管理和操操作的数数据格式式和存储储方式各各异，实实现信息息集成就就是要实实现数据据的转换换、数据据源的统统一、数数据一致致性的维维护、异异构环境境下不同同应用系系统之间间的数据据传送。企业的信信息集成成还解决决了企业业由于各各部门之之间信息息不共享享、信息息反馈速速度慢、信息不不全等造造成的企企业决策策因难、计划不不正确、库存量量大、产产品制造造周期长长、资金金积压等等问题，提高了了企业的的现代化化管理水水平和整整体经济济效益。

27、二、CIMS的技术体体系概述述2.1总体技术术2.1.5集成技术术2.过程集成成是指高效效、实时时地实现现CIMS的数据、资源共共享及其其协同工工作，将将孤立的的应用过过程集成成起来形形成一个个协调的的企业CIMS运行系统统。过程程集成涉涉及到不不同的过过程之间间的交互互和协同同工作，它比信信息集成成具有更更高的集集成度，其集成成难度也也更高。为了实现现过程集集成，需需要采用用过程建建模方法法来建立立企业的的业务过过程模型型。过程集成成需要有有更先进进的软件件集成支支持工具具，如集集成平台台、集成成框架等等。二、CIMS的技术体体系概述述2.1总体技术术2.1.5集成技术术3.企业集成成是指企

28、业业间的集集成。企业要提提高市场场竞争力力，不能能走小而而全、大大而全的的道路，而必须须面对全全球经济济、全球球制造的的新形势势，充分分利用全全球的制制造资源源，以更更快、更更好、更更省的方方式响应应市场。从组织层层面上说说，现代代企业提提倡扁平平式的企企业组织织结构，提倡企企业动态态联盟。产品型企企业应该该是两头头大、中中间小，即新产产品设计计开发能能力和市市场开拓拓能力大大，加工工制造设设备能力力可以小小。多数数零、部部件可以以靠协作作解决，这样企企业可以以在全球球采购价价格最便便宜、质质量最好好的零、部件。企业间的的集成是是企业优优化的新新台阶。二、CIMS的技术体体系概述述2.1总体技

29、术术2.1.6标准化技技术CIMS标准化技技术的主主要作用用是保证证CIMS实施的规规范性、开放性性、可移移植性和和互操作作性。具具体表现现在：制定或选选用CIMS信息分类类编码产品数据据交换网络通信信协议CIMS分系统间间的接口口等有关关规范制定并贯贯彻执行行一系列列有关的的标准、规范或或约定，来统一一整个系系统部件件的接口口、通信信和与外外部的连连接，使使系统能能容纳不不同厂家家制造的的设备，同时又又能适应应未来新新技术的的发展。二、CIMS的技术体体系概述述2.2设计自动动化技术术2.2.1CAD计算机辅辅助设计计2.2.2CAE计算机辅辅助工程程2.2.3CAPP计算机辅辅助工艺艺设计

30、2.2.4CAM计算机辅辅助制造造2.2.5PDM产品数据据管理2.2.6DFx并行设计计2.2.7异地、协协同、虚虚拟设计计2.2.8并行工程程二、CIMS的技术体体系概述述2.2设计自动动化技术术2.2.1CAD计算机辅辅助设计计CAD是指工程程技术人人员以计计算机为为工具，对产品品和工程程进行总总体设计计、绘图图、分析析和编写写技术文文档等设设计活动动的总称称。CAD的功能可可归纳为为四大类类：数字字建模、工程分分析、动动态模拟拟和自动动绘图。一个完完整的CAD系统应由由人机交交互接口口、科学学计算、图形系系统和工工程数据据库等组组成。二、CIMS的技术体体系概述述2.2设计自动动化技术

31、术2.2.2CAE计算机辅辅助工程程CAE是用计算算机辅助助求解复复杂工程程和产品品的计算算分析，例如：结构强强度、刚刚度、屈屈曲稳定定性、动动力响应应、热传传导、三三维多体体接触、弹塑性性等力学学性能的的分析计计算以及及结构性性能的优优化设计计等问题题的一种种近似数数值分析析方法。已广泛泛应用于于航空、航天、机械和和土木结结构等领领域。随随着计算算机技术术的普及及和不断断提高，CAE系统的功功能和计计算精度度都有很很大提高高，各种种基于产产品数字字建模的的CAE系统应运运而生，并已成成为结构构分析和和结构优优化的重重要工具具，同时时也是计计算机辅辅助4C系统（CAD/CAE/CAPP/CAM

32、）的重要要环节。二、CIMS的技术体体系概述述2.2设计自动动化技术术2.2.3CAPP计算机辅辅助工艺艺设计工艺设计计是机械械制造生生产过程程技术准准备工作作的一个个重要内内容，是产品设设计与车车间实际际生产的的纽带，是经验验性很强强且随环环境变化化而多变变的决策策过程。随着机机械制造造生产技技术的发发展和多多品种小小批量的的要求，特别是CIMS的发展与与运用，传统的的工艺设设计方法法，已经经远远不不能满足足自动化化和集成成化要求求。计算算机辅助助工艺设设计克服服了传统统工艺设设计的上上述缺点点，它可可以借助助计算机机技术，按照产产品设计计实现从从原材料料加工成成产品所所需的一一系列加加工动

33、作作，及其其对资源源需求的的数字化化描述。二、CIMS的技术体体系概述述2.2设计自动动化技术术2.2.4CAM计算机辅辅助制造造CAM的主要功功能是根根据零件件的工艺艺路线和和工序内内容，规规划刀具具路径，生成刀刀位文件件，进行行刀具轨轨迹仿真真，并生生成NC代码。它它是连接接设计自自动化系系统和制制造自动动化系统统的桥梁梁。二、CIMS的技术体体系概述述2.2设计自动动化技术术2.2.5PDM产品数据据管理PDM（Product DataManagement）是一门管管理所有有与产品品相关的的信息（包括电电子文档档、数字字化文件件、数据据库记录录等）和和所有与与产品相相关的过过程（包包括审

34、批批/发放过程程、工程程更改过过程等）的技术术。它是一门门集数据据库的数数据管理理能力、网络通通讯能力力与过程程控制能能力于一一体的工工程数据据管理综综合技术术。二、CIMS的技术体体系概述述2.2设计自动动化技术术2.2.6DFx面向产品品全生命命周期的的设计利用DFx技术，可可以在设设计阶段段尽早地地考虑产产品的性性能、质质量、可可制造性性、可装装配性、可测试试性、产产品服务务和价格格等因素素，对产产品进行行优化设设计或再再设计。最常见的的DFx技术有：面向装配配的设计计是一种种针对零零件配合合关系进进行分析析的设计计技术。它为产产品设计计在早期期提供一一种确定定装配所所用的定定量方法法。

35、其原原则包括括最小零零件数、最少接接触面和和易装配配。面向制造造的设计计则引入入诸如零零件最少少原则和和易制造造原则等等指导产产品的设设计。面向性能能的设计计中，设设计团队队从产品品整个生生命周期期的角度度审查有有关产品品的所有有独立的的规则集集，从而而完成产产品界面面及功能能设计、零件特特征设计计、加工工方法选选用、工工艺性设设计和工工艺方案案的选择择等。二、CIMS的技术体体系概述述2.2设计自动动化技术术2.2.6DFx面向产品品全生命命周期的的设计面向方案案的设计计是为了了从不同同设计方方案中选选择花费费最小的的方案，它涉及及产品设设计方案案的数量量、产品品设计阶阶段和产产品设计计更改

36、的的代价等等因素。面向环境境的设计计是指在在产品设设计时从从对环境境的影响响角度出出发，考考虑产品品在全生生命中的的使用。面向后勤勤的设计计是指设设计人员员在设计计时利用用不同的的约束进进行产品品设计，如费用用驱动约约束、最最小时间间约束等等。二、CIMS的技术体体系概述述2.2设计自动动化技术术2.2.7异地、协协同、虚虚拟设计计随着计算算机技术术、网络络技术的的发展以以及全球球性市场场的形成成，异地地设计、协同设设计和虚虚拟设计计日益成成为CIMS设计自动动化领域域的研究究热点。异地设计计是指处处于不同同地理位位置（同同一单位位或不同同单位）的设计计人员各各自发挥挥长处，共同完完成某一一设

37、计任任务；协协同设计计是指同同一单位位或不同同单位的的设计人人员同时时同地、同时异异地、异异时同地地或异时时异地共共同完成成某一设设计任务务；虚拟拟设计是是借助计计算机等等工具，在计算算机上模模拟设计计出新产产品，以以供有关关各方分分析、评评价、参参考。异异地设计计、协同同设计和和虚拟设设计均涉涉及Internet/Intranet支持环境境下的产产品需求求定义与与建模、产品数数据管理理、产品品数据交交换、产产品开发发过程模模型、集集成模式式、体系系结构及及支持工工具等相相关技术术。二、CIMS的技术体体系概述述2.2设计自动动化技术术2.2.8并行工程程并行工程程的具体体内涵主主要有：1）并

38、行工工程是一一种系统统化的工工作模式式。它强强调产品品全生命命周期的的市场需需求分析析、产品品定义、研究开开发、设设计、制制造、支支持（包包括质量量、销售售、采购购、发送送、服务务）及产产品报废废等各相相关阶段段过程的的集成、并发与与优化；人们在在产品生生命周期期的上游游阶段工工作时，就要充充分考虑虑下游工工作的可可实现性性，尤其其是在产产品设计计阶段，要进行行可制造造性、可可装配性性、可测测试性、可维护护性、可可靠性、可支持持性和成成本合理理性等方方面的设设计。它它要求产产品生命命周期各各阶段工工作间能能及时交交流、协协调，尽尽量避免免跨阶段段的大返返工。二、CIMS的技术体体系概述述2.2

39、设计自动动化技术术2.2.8并行工程程并行工程程的具体体内涵主主要有：2）并行工工程以产产品为中中心，组组成由有有关部门门代表参参加的多多学科小小组进行行团队工工作。这这种工作作方式不不仅加强强了部门门间的协协调，而而且集成成了多学学科人员员的智慧慧。根据据产品复复杂程度度不同，可组成成有层次次的团队队工作小小组群。如果条条件允许许，期望望用户也也成为团团队的成成员。3）并行工工程采用用新型的的信息化化的先进进设计、制造技技术，以以支持产产品及其其过程的的数字化化定义、计算机机辅助设设计与制制造（如如CAD/CAE/CAM等）、计计算机辅辅助下游游可实现现性设计计（如DFA/DFM/DFT等）

40、、计计算机辅辅助团队队协同工工作及各各阶段部部门间的的信息集集成等。二、CIMS的技术体体系概述述2.3制造自动动化技术术2.3.1自动化制制造设备备和控制制技术2.3.2生产计划划与生产产调度2.3.3自动化物物流技术术2.3.4制造过程程监控2.3.5制造执行行系统二、CIMS的技术体体系概述述2.3制造自动动化技术术制造自动动化系统统主要由由制造设设备系统统、物料料运输与与存储系系统、制制造信息息系统等等组成。制造设备备系统主主要包括括：专用自动动化机床床组合机床床自动线线数控机床床、加工工中心、分布式式数字控控制(DNC)柔性制造造单元(FMC)、柔性制制造系统统(FMS)柔性生产产线

41、(FML)等加工设设备测量设备备、辅助助设备(如刀具系系统)、夹具装装置等二、CIMS的技术体体系概述述2.3制造自动动化技术术物料运输输与存储储系统包包括：传送带有轨小车车自动导向向小车立体仓库库搬运机器器人托盘站等等二、CIMS的技术体体系概述述2.3制造自动动化技术术制造信息息系统：计算机控控制系统统数据库管管理系统统网络通信信系统制造信息息的获取取、分析析、处理理以及各各种信息息交换物料流管管理制造过程程监视与与控制生产计划划与生产产调度等等 二、CIMS的技术体体系概述述2.3制造自动动化技术术2.3.1自动化制制造设备备和控制制技术自动化制制造设备备和控制制技术主主要有数数控技术术

42、、DNC、FMC、FMS以及快速速成型技技术等。二、CIMS的技术体体系概述述2.3制造自动动化技术术2.3.2生产计划划与生产产调度生产计划划解决做什什么(Whattodo)的问题，即生产产什么生生产多少少的问题题；生产调度度则解决怎怎么做(How to do)的问题，即按什什么次序序生产和和何时生生产的问问题。生产计划划与调度度优化的目的不不仅仅要要解决如如何缩短短等待时时间问题题，而且且要解决决如何提提高设备备利用率率、满足足用户需需求、压压缩库存存与在制制品、降降低生产产成本和和提高经经济效益益等问题题。据有关资资料统计计：在生生产过程程中工件件在现场场、缓冲冲区和仓仓库中等等待加工工

43、的等待待时间占占了工件件总流通通时间的的95%，而真正正用在工工件加工工上的时时间不足足5%。由此可可见，在在大大缩缩短等待待时间以以最终缩缩短产品品生产流流通时间间和生产产周期方方面大有有潜力可可挖。二、CIMS的技术体体系概述述2.3制造自动动化技术术2.3.3自动化物物流技术术物流技术术主要涉涉及：物流的装装卸、输输送、识识别控制制、存取取等环节节，物流流自动化化就是要要实现物物流各个个环节的的综合自自动化。制造自动动化系统统中可以以采用的的物流技技术有多多种，目目前较为为先进的的有自动动导向小小车、机机器人、自动化化立体仓仓库、空空中自动动运输车车等，此此外还有有输送辊辊道、传传送带、

44、悬挂链链、地链链小车、升降机机、带真真空吸盘盘的转移移装置以以及平衡衡吊，叉叉车和工工位缓冲冲站等。二、CIMS的技术体体系概述述2.3制造自动动化技术术2.3.4制造过程程监控制造过程程监控是是利用传传感检测测技术、信号处处理、模模式识别别、信息息理论、人工智智能、预预报决策策、控制制工程、电子技技术、计计算机技技术及有有关专业业领域的的研究成成果，以以制造过过程的设设备（含含刀具）、流程程及产品品质量为为研究对对象，根根据制造造过程中中的二次次效应(如热力参参数、电电磁参数数、机械械力学参参数、各各种性能能参数等等)及其动态态变化，在不影影响制造造过程正正常工作作的前提提下，在在线识别别制

45、造过过程状态态，分析析制造过过程中的的问题，通过参参数调节节，提供供稳定的的生产条条件。二、CIMS的技术体体系概述述2.3制造自动动化技术术2.3.4制造过程程监控1.对制造过过程的设设备状态态进行监监测，做做出是否否有故障障、故障障种类、故障部部位、故故障严重重程度、故障发发展变化化趋势等等诊断结结果，判判断设备备性能劣劣化趋势势，并制制定出相相应对策策和处理理结果，对设备备进行自自动控制制；2.对制造过过程的流流程进行行监控；3.对制造过过程的产产品质量量进行监监控。设设备监控控是流程程监控的的基础，设备监监控和流流程监控控是质量量监控的的重要保保证。设设备监控控、流程程监控和和质量监监

46、控互为为支撑，互相渗渗透。二、CIMS的技术体体系概述述2.3制造自动动化技术术2.3.5制造执行行系统MES是位于企企业上层层生产计计划（MRPII/ERP）和底层工工业控制制之间，面向车车间层的的生产管管理技术术与实时时信息系系统。MES强调制造造计划的的执行，它在计计划管理理层和底底层控制制之间架架起了一一座桥梁梁，填补补了两者者之间的的鸿沟89。MES的主要研研究内容容：MES研究车间间实际信信息环境境下的建建模、决决策及信信息处理理；车间资源源配置、生产调调度与控控制中的的决策模模型与决决策机制制；车间的信信息集成成、信息息搜寻与与自组织织、数据据挖掘及及知识发发现等智智能信息息处理

47、方方法；构建敏捷捷化可重重构的MES集成信息息模型。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.1企业管理理模式2.4.2管理支持持系统2.4.3CIM管理系统统方法论论2.4.4企业过程程重组2.4.5全面质量量管理二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.1企业管理理模式企业管理理模式是是企业为为实现其其经营目目标，而而组织其其资源、经营生生产活动动的基本本框架和和方式，典型的的现代企企业管理理模式与与方法有有：制造造资源计计划、企企业资源源计划、准时生生产、供供应链管管理等。先进企企业管理理模式是是实现CIMS管理与决决策信息息系统的

48、的理论基基础。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.1企业管理理模式1制造资资源计划划制造资源源计划即即MRPII（Manufacturing Resource Planning）是美国国在20世纪70年代提出出的一种种现代企企业生产产管理模模式和组组织生产产的方式式。它是是以物料料需求计计划MRP（MaterialRequirementPlanning）为核心心的企业业生产管管理计划划系统。其基本本思想是是：基于于企业经经营目标标制定生生产计划划，围绕绕物料转转化，组组织制造造资源，实现按按需要按按时生产产。MRPII系统分为为五个计计划层次次：经营营规划、生

49、产计计划大纲纲、主生生产计划划、物料料需求计计划和车车间作业业计划。MRPII计划层次次体现了了由宏观观到微观观，由战战略到战战术，由由粗到细细的深化化过程。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.1企业管理理模式2企业资资源计划划一般而言言，除了了MRPII的主要功功能外，ERP系统还包包括以下下功能：供应链链管理、销售与与市场、分销、客户服服务、财财务管理理、制造造管理、库存管管理、工工厂与设设备维护护、人力力资源、报表、制造执执行系统统、工作作流服务务和企业业信息系系统等方方面。此此外，还还包括金金融投资资管理、质量管管理、运运输管理理、项目目管理、法规与与

50、标准和和过程控控制等补补充功能能。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.1企业管理理模式3准时生生产准时生产产（JIT，Just in Time）是20世纪70年代末由由日本丰丰田汽车车制造公公司设立立并实施施的一种种东方式式现代企企业生产产管理模模式。JIT的基本概概念是指指在所需需要的精精确时间间，按所所需要的的质量和和数量，生产所所需要的的产品。它的理理想目标标是六个个“零“和一个个“一”，即零零缺陷、零准备备、零库库存、零零搬运、零故障障停机、零提前前期和批批量为一一。JIT的构成主主要包括括：基于于看板的的生产控控制、全全面质量量管理、全体雇雇员参与与

51、决策、供应商商的协作作关系等等。此外，JIT还强调消消除生产产中的一一切浪费费，包括括消除过过量生产产、消除除部件与与操作者者的移动动和等待待时间、物料积积压储存存和生产产次品等等等。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.1企业管理理模式3准时生生产JIT是一种提提高整个个生产管管理水平平和消除除浪费的的严谨方方法。其其宗旨是是使用最最少量设设备、装装置、物物料和人人力资源源，在规规定的时时间、地地点，提提供必要要数量的的零部件件，达到到以最低低成本、最高效效益、最最好的质质量、零零库存进进行生产产和完成成交货的的目的。与MRPII的“推”式生产产管理模模式相对

52、对照，JIT是一种“拉”式式生产管管理模式式。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.1企业管理理模式4供应链链管理供应链或或供需链链（SupplyChain）作为跨跨企业中中多个职职能部门门活动的的集合，包括从从定单的的发送和和获取、原材料料的获得得、产品品的制造造到产品品分配发发放给用用户的整整个过程程。它是是描述商商品需、产、供供过程中中各实体体、活动动及其相相互关系系动态变变化的网网络。它它包括的的主要环环节有：顾客、制造、分发、运输、库存计计划、预预估和供供应计划划等。供供应链管管理是通通过前馈馈的信息息流（需需方向供供方流动动，如订订货合同同、加工工单

53、、采采购单等等）和反反馈的物物料流和和信息流流（供方方向需方方的物料料流及伴伴随的供供给信息息流，如如提货单单、入库库单、完完工报告告等），将供应应商、制制造商、分销商商、零售售商直到到最终用用户连成成一个整整体的模模式。供应链既既是一条条从供应应商到用用户的物物流链，又是一一条价值值的增值值链。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.2管理支持持系统CIM管理支持持系统（MSS）是指在在CIMS环境下，以先进进的管理理技术与与模式为为核心，与CIMS其它分系系统密切切配合并并充分集集成，管管理与控控制全企企业经营营生产活活动的集集成化管管理决策策信息系系统。MS

54、S包括：管理信息息系统（MIS）决策支持持系统（DSS）领导信息息系统（EIS）等。其其中，MIS主要涉及及经营销销售管理理、计划划管理、物料管管理、生生产管理理、车间间作业管管理、财财务管理理、人力力资源管管理、采采购与供供应管理理、库存存管理、设备管管理、能能源管理理、人事事劳资管管理、质质量信息息管理等等方面。DSS是帮助管管理者就就生产经经营管理理问题进进行决策策与选择择的辅助助支持工工具系统统。EIS则是专门门为企业业顶层领领导服务务的战略略级综合合信息查查询与处处理系统统。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.2管理支持持系统其中：MIS主要涉及及经

55、营销销售管理理、计划划管理、物料管管理、生生产管理理、车间间作业管管理、财财务管理理、人力力资源管管理、采采购与供供应管理理、库存存管理、设备管管理、能能源管理理、人事事劳资管管理、质质量信息息管理等等方面；DSS是帮助管管理者就就生产经经营管理理问题进进行决策策与选择择的辅助助支持工工具系统统；EIS则是专门门为企业业顶层领领导服务务的战略略级综合合信息查查询与处处理系统统。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.3CIM管理系统统方法论论CIM管理系统统方法论论涉及CIMS管理系统统方法指指南、企企业建模模和计算算机支撑撑环境，如面向向管理的的企业模模型与建建

56、模技术术、企业业管理系系统分析析、设计计方法及及计算机机辅助工工具和面面向管理理的人机机交互技技术等。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.4企业过程程重组企业过程程重组（BPR，BusinessProcess Engineering）是以企企业过程程为改造造对象，从顾客客的需求求出发，对企业业过程进进行根本本性的思思考和分分析，根根据企业业的战略略目标和和思想过过程模式式，对过过程进行行彻底的的重新设设计，以以信息技技术、人人与组织织管理为为使能器器，使企企业的性性能指标标和业绩绩得到巨巨大的改改善。BPR被称为“现代管管理的一一场革命命”，一一些大公公司如福

57、福特、IBM、通用汽汽车等，纷纷报报道了BPR所带来的的巨大成成效。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.4企业过程程重组BPR的基本内内容包括括人的重重构、经经营过程程重构、技术重重构、组组织结构构重构和和企业文文化的重重构。在我国，BPR也引起了了企业管管理理论论研究者者的关注注。在我我国当前前国有企企业“机机制改革革、结构构改组、技术改改造和加加强企业业管理”、建立立现代企企业制度度的过程程中，研研究先进进的BPR理论，结结合我国国企业的的实际情情况进行行实施，以过程程的观点点重构科科学的经经营管理理模式、撤消不不增值的的企业过过程，简简化组织织机构，削减

58、管管理层次次，面向向市场，关心客客户，以以顾客为为导向，推广信信息技术术的应用用，充分分发挥信信息技术术的潜能能，重视视人力资资源。加加强观念念教育和和培训，提倡创创造性和和革新精精神，提提高企业业对变化化的承受受能力，将为我我国企业业管理水水平、员员工素质质以及综综合竞争争实力的的提高起起到重要要的作用用。二、CIMS的技术体体系概述述2.4集成化管管理与决决策技术术2.4.5全面质量量管理企业为了了确保能能以高质质量的产产品在激激烈的市市场竞争争中取胜胜，必须须运用信信息技术术、计算算机技术术等先进进技术提提高企业业质量管管理的水水平，增增强质量量保证和和质量控控制的有有效性。CIMS中的

59、质量量保证系系统在网网络数据据库的支支持下，从产品品设计、开发、直到售售后服务务全生命命周期中中对与质质量有关关的数据据进行有有效的采采集、处处理、评评价和决决策，对对质量管管理、质质量保证证、质量量控制活活动进行行有效的的管理，实现企企业质量量管理的的整体优优化，以以达到全全面满足足顾客需需求、提提高市场场竞争能能力的目目的。CIMS质量保证证系统分分布在企企业的各各个层次次，它涉涉及底层层的各个个生产工工序的质质量检测测与控制制、检验验试验设设备的管管理，也也涉及上上层的质质量问题题决策，既覆盖盖产品制制造过程程，也覆覆盖产品品开发过过程和服服务过程程。二、CIMS的技术体体系概述述2.4

60、集成化管管理与决决策技术术2.4.5全面质量量管理1质量功功能配置置质量功能能配置（QFD，Quality Function Deployment）是从质质量保证证的角度度出发，通过一一定的市市场调查查方法获获取顾客客需求，并采用用矩阵图图解法将将顾客需需求分解解到产品品开发的的各个阶阶段和各各职能部部门中，通过协协调各部部门的工工作以保保证最终终产品质质量，使使得设计计和制造造的产品品能真正正地满足足顾客的的需求。QFD是一种顾顾客驱动动的产品品开发方方法，是是一种在在产品设设计阶段段进行质质量保证证的方法法，也是是使产品品开发各各职能部部门协调调工作的的方法。其目的的是使产产品能以以最快的