CIM基础理论学习

第二章CIM基础理论2.1几个概念2.1.1CIMS的组成涉及人/机构、经营与与技术三个方方面要素的集集成工程：经营营人/机构构技术术(1)(2)(3)(4)四个个方方面面的的集集成成问问题题(1)使用用技技术术支支持持经经营营(2)使用用技技术术支支持持人人员员的的工工作作(3)协调调机机构构/人员员工工作作以以支支持持经经营营(4)经营营、、人人员员、、技技术术的的集集成成2022/10/241CIMS和CIPS技技术与应应用(1)使用技术术支持经经营以计算机机技术、、自动化化技术、、生产技技术、信信息技术术等领域域的成果果为技术术手段来来支持企企业完成成预期的的经营目目标(2)使用技术术支持人人员的工工作利用技术术为企业业生产、、管理与与经营过过程中各各种人员员的工作作提供支支持，使使他们能能够协调调一致地地相互配配合完成成工作(3)协调机构构/人员工作作以支持持经营通过调整整组织结结构，提提高人员员的综合合素质支支持企业业的经营营活动(4)经营、人人员、技技术的集集成统一管理理追求经经营、人人员、技技术等方方面的集集成和整整体优化化2022/10/242CIMS和和CIPS技术术与应应用信息共共享在正确确的时时间，，将正正确的的信息息，以以正确确的形形式，，交给给正确确的用用户2.1.2CIMS的主要特征征智能化与综综合化的统统一人在工业生生产中积累累的知识加加以抽象以以特定的方方式加以描描述和表达达，总结成成一定的推推理逻辑、、规则和算算法，建立立相应模型型，将人的的思维活动动加以条理理化和科学学化----人的部分智智力活动将将由各种类类型的自动动化系统代代替。智能化自动化的深深度综合化涉及企业经经营、管理理、生产全全部活动的的决策，是是一种具有有全局意义义的企业综综合自动化化，自动化化系统的广广度2022/10/243CIMS和和CIPS技术与应应用分布与集成成的统一分布形式：：分散化、、单元化、、模块化典型化和通通用标准化化的统一2.1.3CIMS的功能构成成4个功能分系系统、2个支撑分系系统(1)管理信息系系统以MRPII为核心，从从制造资源源出发，考考虑企业进进行经营决决策的战略略层、中短短生产计划划编制的战战术层，其其功能覆盖盖市场销售售、物料供供应、各级级生产计划划与控制、、财务管理理、成本、、库存和技技术管理等等部分的活活动，是以以经营生产产计划、主主生产计划划、物料需需求计划、、能力需求求计划、车车间计划、、车间调度度与控制为为主体形成成的闭环一一体化生产产经营和管管理信息系系统2022/10/244CIMS和和CIPS技术与应应用(2)工程设计计自动化化系统在产品开开发过程程中引入入计算机机技术，，包括产产品的概概念设计计、过程程与结构构分析、、详细实实际、工工艺设计计与数控控编程。。CAD、CAPP、CAM(3)制造自动动化系统统制造现代代化系统统是在计计算机的的控制与与调度下下，按照照NC代码将一一个毛坯坯加工成成合成的的零件，，再装配配成部件件以至产产品，并并将制造造现场信信息实时时地反馈馈到相应应部门。。物流流和信息息流的结结合点，，最终产产生经济济效益的的聚集地地。(4)质量保证证系统采集、存存储、评评价与处处理设计计、制造造过程中中与质量量有关的的大量数数据，从从而获得得一系列列控制环环，并用用这些控控制环有有效促进进质量的的提高，，以实现现产品的的高质量量、低成成本、提提高企业业的竞争争力2022/10/245CIMS和CIPS技技术与应应用(5)计算机通通信网络络支持CIMS各个分系系统的开开放型网网络通信信系统，，采用国国际标准准和工业业标准规规定的网网络协议议，实现现异种机机互联、、异构局局部网络络及多种种网络互互联。(6)数据库系系统支持CIMS各个分系系统并覆覆盖企业业全部信信息的数数据库系系统。在在逻辑上上是统一一的，在在物理上上是分布布的，以以实现企企业数据据共享和和信息集集成。2.1.3CIMS集成工作作的三个个阶段CIMS集成不等于各个单项技术术简单叠加在在一起全企业内全方方位的综合过过程被认为应应该分为三个个阶段：物理系统的集集成应应用用集成经经营集成2022/10/246CIMS和CIPS技术术与应用(1)物理系统的集集成将制造自动化化设备和数据据处理设施用用通信网络互互连起来，将将自动化岛沟沟通起来，使使之能够互相相交换数据和和信息物理系统互连连网络配置与管管理数据交换规则则和惯例系统内部通信信(2)应用集成整个系统内各各部分的应用用软件及其用用户之间的集集成，包括人人和机器之间间的控制和信信息的集成公共(共享)数据资源公共服务执行行环境可移式应用与与分布系统2022/10/247CIMS和CIPS技术术与应用(3)经营和人的集集成从技术上实现现包含三个方方面：生产和过程的的仿真对底层的生产产过程，能进进行物理过程程动态调度的的仿真和优化化，对上层生生产计划的安安排与调整，，能进行仿真真统计分析，，给决策者提提供参考信息息。自动化的经营营过程监控全企业范围内内的综合数据据采集和统计计分析系统，，具备数据统统计和分析功功能，使高层层的经营人员员能随时掌握握整个过程的的情况。基于知识的决决策数据库、模型型库、知识库库、方法库，，帮助高层的的决策者科学学地完成决策策过程。2022/10/248CIMS和和CIPS技术术与应应用2.2CIMS体系结结构CIMS是一个个多层层次、、多结结构的的复杂杂系统统，实实施工工作需需要巨巨额投投资和和较长长周期期，面面临巨巨大的的风险险，需需要一一个合合理有有效的的CIMS系统结结构和和一指指导工工程设设计实实施和和运行行的有有效方方法。。CIM体系结结构的的研究究工作作通过过研究究系统统各部部分及及其相相互关关系，，提出出标准准的、、功能能优良良的CIM体系结结构、、建模模工具具和集集成基基础结结构，，系统统指导导系统统设计计、实实施和和运行行中问问题的的解决决2.2.1CIMS体系结结构的的作用用能够清清楚的的表达达企业业CIM项目整整个生生命周周期内内的发发展过过程，，解答答阐明明过程程中一一系列列问题题，提提供方方法比比较不不同的的方案案，选选择最最佳应应用方方案及及技术术降低企企业开开发工工作的的代价价和风风险指导和和帮助助用户户获得得需要要的技技术和和能力力用户利利用体体系结结构的的标准准化、、共性性化的的成果果，构构思企企业特特定结结构，，避免免从头头构思思实施施和重重复开开发。。2022/10/249CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用2.2.2CIMS体系系结结构构的的构构成成原原则则(a)抽象象化化(b)模块块化化系统统被被分分解解为为单单个个、、独独立立的的单单元元，，它它们们与与系系统统的的其其他他部部分分中中完完成成同同样样功功能能的的单单元元互互换换而而不不影影响响系系统统总总的的性性能能(c)开放放性性空间间上上将将系系统统各各组组成成部部分分有有效效的的集集成成起起来来，，能能扩扩展展新新的的功功能能，，将将新新技技术术、、新新模模块块简简易易、、有有效效的的集集成成；；时时间间上上有有尽尽可可能能长长的的生生命命周周期期(d)用户需求求与系统统实施分分离规划设计计与系统统运行相相分离，，不必考考虑控制制系统实实现用户户要求功功能时所所用方法法的特殊殊性2022/10/2410CIMS和CIPS技技术与应应用2.2.3CIMS体系结构构的共同同要素(1)模型集合合四个共同同要素：：(2)方法体系系(3)建模方法法和工具具(4)基础结构构什么是模模型模型是实实际对象象或系统统的抽象象及简化化表示，，是抽取取了研究究对象本本质特征征，忽略略或精简简了次要要的、非非本质影影响因素素后，用用文字、、图表、、符号、、数学公公式、物物理模拟拟装置等等形式对对所认识识的客观观对象描描述表达达方法CIM复杂对象象系统的的模型，，主要形形式为：：图形、、表格、、文字叙叙述2022/10/2411CIMS和CIPS技术术与应用(1)模型集合人们有时将模模型集合狭义义地称为体系系结构，它可可以分为：a)狭义的企业参参考体系结构构在通用层上描描述集成企业业，它们是从从不同角度描描述集成企业业的模型集合合b)广义的企业参参考体系结构构在企业的各个个开发阶段从从不同的角度度描述企业狭义的企业参参考体系结构构可以作为一一个部分包含含在广义的企企业参考体系系结构。2022/10/2412CIMS和CIPS技术术与应用(2)方法体系是经过验证的的、被确认为为有效的指南南、技术和过过程的集合，，包含下列内内容：参考模型：全局地和一般般地描述建立立集成化企业业的工程结构构建模机理：支持模型的建建立和对其进进行研究与评评估结构化方法：：指出根据目标标和特定约束束的变化，将将现有系统转转化为未来系系统的整个工工作程序步骤骤性能评价标准准：从几个角度(经济性、可靠靠性等)来评价系统2022/10/2413CIMS和和CIPS技术与应应用(3)建模方法和和工具用来生成、、开发和分分析上面定定义的模型型。工具从属特特定的方法法体系或参参考体系结结构，也可可以是独立立的(4)基础结构是一个支持持企业信息息集成所需需的处理功功能和通信信功能的系系统。2022/10/2414CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用2.2.4CIMS体系系结结构构的的研研究究应应用用状状况况和和发发展展方方向向HOW企业业集集成成What(1)面向局部的CIM体系结构(2)面向全局的CIM体系结构描述工厂集成成的组成或其其中某部分的的组成(如计算机系统统、通信系统统等)的体系结构或或物理结构描述工厂集成成工程全过程程开发生命周周期的体系结结构2022/10/2415CIMS和CIPS技术术与应用(1)面向局部的CIM体系结构CIM系统两种分解解方式：横向分解纵向分解横向分解对CIM系统进行正确确、合理、精精简而又充分分的分解，不不应有多余的的分系统、子子系统和不必必要的冗余面向功能构成成的体系结构构纵向分解确定合理的递递阶控制层数数，在保证有有效的控制前前提下，尽量量减少递阶控控制的层数面向控制结构构的体系结构构2022/10/2416CIMS和和CIPS技术术与应应用a)面向功功能构构成的的体系系结构构典型代代表是是美国国制造造工程程师学学会(SME)轮式结结构(CASAwheel)，很多多大的的计算算机公公司都都提出出了类类似的的结构构，但但这种种体系系结构构，从从技术术角度度考虑虑问题题较多多。它它能描描述的的与其其说是是“集集成””（integrating），还还不如如说只只是““互连连”（（interfacing）。80年代SME的轮式式结构构将CIM系统功功能分分解为为：核和里里、中中、外外三层层90年代SME的轮式式结构构该轮图图由六六层组组成：：(1)顾客(2)人、技技术和和组织织(3)共享的的知识识和系系统(4)过程(5)资源和和职责责(6)制造基基础结结构2022/10/2417CIMS和和CIPS技术术与应应用b)面向系系统控控制功功能的的体系系结构构美国NBS(现为NIST,国家标标准与与技术术研究究所)的递阶阶控制制模型型(1980)2022/10/2418CIMS和CIPS技技术与应应用国际标准准化组织织(ISO)的递阶控控制模型型(1980)2022/10/2419CIMS和CIPS技技术与应应用递阶控制制结构的的特点和和问题通过把复复杂系统统纵向分分解为分分层控制制，减少少了全局局控制和和开发的的难度(2)每层将上上层的命命令分解解成在该该层执行行的指令令或子命命令发往往下层(3)分层控制制结构限限制了每每层的职职责和权权限(4)符合当时时的企业业组织结结构，适适应当时时的计算算机技术术水平(网络、数数据库)(5)复杂的计计划是在在较高层层作出的的，命令令逐级从从上往下下发，速速度慢且且最新的的信息发发生在最最底层，，从最底底层向高高层逐级级反馈速速度慢，，系统柔柔性差(6)某一层发发生故障障将可能能引起下下属系统统停机(有冗余设设计除外外)(7)在工厂内内导致了了单块的的、难以以分布处处理的规规划系统统，导致致了车间间和设备备两级处处理能力力差的问问题，它它们没有有适当的的信息或或功能对对其工作作范围内内的变化化作出响响应2022/10/2420CIMS和CIPS技技术与应应用参差控制制对所有的的活动都都平等对对待，以以协商方方式进行行控制决决策，信信息在各各方面间间自由交交换采用随机机控制路路径，克克服了递递阶控制制中一个个控制器器只能做做一件事事的限制制单元单元单元单元单元单元2022/10/2421CIMS和和CIPS技术与应应用多级多层控控制适应优化调节适应优化调节适应优化调节适应优化调节N级N+1级N-1级NIST与AT&T贝耳实验室室提出一种种集分层递递阶控制和和参差控制制优点的控控制结构适应层：从上级调节节层接受有有时间限制制的任务单单和其它有有关工作。。(1)在有限时间间内完成生生产计划(2)考虑下级中中未预测到到的问题，，更新现有有计划优化层：(1)评价适应层层提出的计计划(2)为下一级生生成符合时时间限制的的任务单单(3)解决调节层层确定的当当前调度中中的各种矛矛盾和问题题2022/10/2422CIMS和和CIPS技术与应应用多级多层控控制(续)调节层：是相邻两级级间模块的的接口：(1)向下级释放放任务；(2)监视下级有有关工作的的反馈情况况(3)指导下级修修正错误有待于进一一步研究解解决的问题题：结构的准确确级数确定定动态重构为适应和优优化功能建建立动态模模型，协商商策略等分布式控制制结构平面面组组织织结结构构2022/10/2423CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用(2)面向向全全局局的的CIM体系系结结构构理想想体体系系结结构构应应具具备备的的完完备备性性体系系结结构构除除对对信信息息集集成成所所需需的的决决策策、、调调度度和和控控制制进进行行建建模模外外，，还还应应使使完完成成企企业业、、工工厂厂集集成成化化任任务务的的工工程程和和计计划划的的结结构构和和发发展展模模型型化化体系结构应与与方法体系相相联系，方法法体系指导用用户在信息、、物料流和产产品集成的设设计与实施方法体系还应应该包括可以以在某种程度度上描述和开开发企业集成成的计算机系系统或其它支支持工具，以以帮助用户设设计和实施小小组完成其期期望的集成任任务体系结构与相相关方法体系系的模型、技技术和工具形形式化定义的的语法和语义义应该是清楚楚的，且开发发的体系结构构应能适应当当前计算机开开放系统的趋趋势，具有计计算机可执行行的形式2022/10/2424CIMS和CIPS技术术与应用计算机集成制制造开放系统统体系结构(CIM-OSA)欧共体ESPRIT项目688、2422和5288中由来自多个个国家的22个公司、研究究所和大学组组成的欧洲CIM体系结构委员员会AMICE经六年多时间间开发的研究究成果包括两个部分分：建模框架(ModelingFramework)集成基础结构构(integratinginfrastructure)a)CIM-OSA的建模框架2022/10/2425CIMS和和CIPS技术术与应应用CIM-OSA的建模模框架架(续)结构框框架立立方体体的三三个坐坐标分分别表表示：：-逐步具具体化化(stepwiseparticularization)通用性性层次次-逐步推推导(stepwisederivation)生命周周期-逐步生生成(stepwisegeneration)多视图图角度度通用性性层次次(逐步具具体化化过程程)刻划企企业模模型从从一般般到特特殊的的演化化过程程，有有三个个层次次：通用层层、部部分通通用层层、专专用层层。通用层层描述的的内容容广泛泛地适适用于于各类类企业业，是是基本本的CIM-OSA构成成成分的的一种种参考考目录录，包包括元元件、、约束束、规规则、、术语语、服服务和和协议议等。。2022/10/2426CIMS和和CIPS技术术与应应用部分通通用层层有一组组适用用于多多类特特殊制制造企企业的的部分分通用用模型型。部部分通通用模模型包包括按按照工工业类类型(如航空空、航航天、、汽车车、电电子等等)、企业业规模模、国国别等等不同同分类类的典典型结结构CIM-OSA的建模模框架架(续2)专用层层仅适用用于一一个特特定的的企业业，包包含了了企业业必须须的所所有知知识，，它可可以直直接用用来描描述企企业物物理元元件和和信息息技术术的集集成元元件建模层层次(逐步推推导过过程)三个建建模层层次：：需求建建模定定义、、设设计说说明建建模、、实施施描述述建模模2022/10/2427CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用需求求建建模模定定义义层层描述述一一个个企企业业做做什什么么和和怎怎样样做做的的建建模模层层次次，，用用户户需需求求定定义义为为设设计计说说明明层层和和实实施施描描述述层层的的系系统统设设计计和和实实施施提提供供选选择择方方案案CIM-OSA的建模框框架(续3)设计说明明建模层层构造和优优化由用用户根据据全局经经营和系系统约束束来定义义的经营营需求，，进行系系统组织织和设计计，确定定技术实实现方案案实施描述述建模层层阐明有效效地实现现企业运运行的一一套必需需的组成成元件，，属于决决策和系系统实施施的范畴畴2022/10/2428CIMS和CIPS技技术与应应用CIM-OSA的建模框框架(续4)多视图(逐步生成成过程)定义了用用以完整整地说明明企业不不同侧面面的四个个相应的的视图：：功能、信信息、资资源和组组织信息视图图描述了功功能视图图中各个个对象的的信息、、信息结结构及其其相互之之间的关关系功能视图图描述了满满足企业业目标的的功能结结构和相相关的控控制结构构。控制制结构定定义了控控制顺序序的规则则或企业业内部的的活动流流以及经经营过程程的规则则资源视图图描述了资资源、资资源与功功能、控控制结构构的关系系以及资资源和组组织结构构的关系系组织视图图描述了企企业的组组织结构构，以及及和功能能、信息息、资源源等对象象的职责责关系2022/10/2429CIMS和CIPS技技术与应应用CIM-OSA的建模框框架(续5)2022/10/2430CIMS和CIPS技术术与应用b)CIM-OSA的集成基础结结构集成基础结构构为CIM系统提供一整整套公共服务务、包括信息息、功能、控控制、行为、、资源和通信信服务等，使使不同的单元元技术、异构构的应用软件件、人机接口口等等之间的的互连和通讯讯，变得很方方便。对企企业模型的建建立，企业CIM系统设计、实实施、运行和和维护，提供供有力的支持持2022/10/2431CIMS和CIPS技术术与应用CIM-OSA的集成基础结结构(续)2022/10/2432CIMS和和CIPS技术与应应用CIM-OSA的集成基础础结构(续1)2022/10/2433CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用c)CIM-OSA体系系结结构构的的特特点点和和不不足足2022/10/2434CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用CIM-OSA体系系结结构构的的特特点点和和不不足足(2)2022/10/2435CIMS和CIPS技技术与应应用CIM-OSA体系结构构的特点点和不足足(3)CIM-OSA体系结构构的特点点面向系统统全生命命周期规划设计计与当前前运行相相分离标准化、、规范性性和开放放性结构化的的规划设设计方法法具有计算算机可执执行性其应用范范围主要要在离散散制造领领域是各种体体系结构构中研究究最充分分且最广广泛发表表的一个个，作为为国际标标准化的预预标准而而最受注注目CIM-OSA体系结构构的不足足缺乏有效效的方方法体系系缺乏计算算机知识识的用户户难以掌掌握2022/10/2436CIMS和CIPS技技术与应应用GRAI-GIM体系结构构由法国波波尔多(BordeauxI)第一大学学GRAI实验室在在ESPRIT计划418号项目(开放式CAM系统)和2338号项目(IMPCS-集成制造造规划与与控制系系统)等范畴内内开发的的GRAI集成方法法体系(GIM，GRAIIntegratedMethodology)[1984]GIM基本观点点：整个企企业可可以由由以下下四个个部分分构成成：决策系系统、、物理系系统、、信息系系统、、全局性性的功功能视视图2022/10/2437CIMS和和CIPS技术术与应应用GRAI制造系系统宏宏观概概念模模型2022/10/2438CIMS和和CIPS技术与应应用GRAI-GIM模型化框架架2022/10/2439CIMS和CIPS技技术与应应用GRAI-GIM参照体系系结构功能视图物理视图决策视图信息视图功能视图物理视图决策视图信息视图信息技术制造技术组织理想CIM系统表示所需元素表示元素结构表示实际CIM系统画面实现参照体系结构概念参照体系结构结构参照体系结构2022/10/240CIMS和CIPS技术术与应用GRAI-GIM参照体系结构构(续)GRAI定义了三类参参照体系结构构：(a)概念参照体系系结构(b)结构参照体系系结构(c)实现参照体系系结构通过对四个视视图的定义，，导出系统需需求模型，回回答系统有关关的“什么””问题功能视图、物物理视图的形形式化工具：：IDEF0决策视图形式式化工具：GRAI栅格(Grid)和GRAI网(Net)信息体系形式式体系：实体/联系模型(E/R)通过考虑各种种标准与约束束来表示概念念参照体系结结构中定义的的元素的“理理想”结构用信息技术元元件、制造技技术元件和组组织技术元件件等术语表示示CIM系统41CIMS和CIPS技术术与应用GRAI-GIM方法体系方法的作用定定义从参照体体系结构导出出企业的特定定结构，支持持CIMS分析与设计的的方法体系包包括：带有各种参考考模型的参考考体系结构的的使用从模模型型导导出出的的图图形形和和计计算算机机形形式式体体系系的的使使用用结构构方方法法的的使使用用经济济性性评评价价概念念模模型型概念念模模型型结构构模模型型实现现模模型型概念念参参照照体体系系结结构构结构构参参照照体体系系结结构构实现现参参照照体体系系结结构构现存存系系统统待实实现现系系统统分析析设计计实现现2022/10/2442CIMS和和GRAI-GIM的结结构构化化方方法法GRAI-GIM的结结构构化化方方法法2022/10/2443CIMS和和CIPS技术术与应应用GRAI-GIM的特点点和缺缺陷特点：：具有一一套应应用该该体系系结构构的良良好的的方法法体系系，以以及供供用户户在说说明描描述阶阶段开开发集集成程程序的的有关关工具具和技技术描述文文件一一般限限于讨讨论实实现所所期望望的工工厂集集成而而进行行的计计算机机系统统及其其相关关的硬硬软件件的开开发主要用用于离离散制制造过过程具有可可扩展展性较易为为无计计算机机知识识的用用户理理解具有结结构化化的规规划设设计方方法考虑了了未来来系统统的经经济技技术评评价问问题局限：：没有讨讨论人人的关关系、、人员员组织织结构构等问问题，，与CIM-OSA一样将将人看看成是是关于于寻求求的技技能或或物理理能力力的资资源，，没有有讨论论人的的关系系、培培训持持续、、综合合需要要，人人员组组织结结构细细节等等2022/10/2444CIMS和和CIPS技术术与普渡企业参参考体系结结构(PurdueEnterpriseReferenceArchitecture，PERA)80年代末期，，美国普渡渡大学williams带领的工业业控制实验验室教授，，在长期对对连续型工工业生产过过程(钢铁和造纸纸)实施CIM的实践基础础上，提出出了一套旨旨在适用于于各种类型型工业过程程的CIM体系结构。。体系结构在在生命周期期方面规定定了五个阶阶段：概念阶段、、定义阶段段(功能设计和和详细设计计)、构造和安安装、运行行阶段等体系结构在在系统分解解方面阶段段：信息体系结结构+制造体系结结构(在进入说明明层后进一一步考虑人人和组织)2022/10/2445CIMS和CIPS技技术与应应用普渡参考考体系结结构简图图2022/10/2446CIMS和CIPS技技术与应应用PERA的自动化化界限划划分人和机械械、人和和计算机机之间的的分工及及其职责责2022/10/2447CIMS和CIPS技技术与应应用普渡参考考体系结结构(企业活动动举例)2022/10/2448CIMS和CIPS技术术与应用PERA企业工程指南PERA企业工程指南2022/10/2449CIMS和CIPS技术术与应用PERA的特点和缺陷陷特点：面向系统全生生命周期的所所有阶段的非非形式化描述述具有规划设计计与当前运行行分离的特点点具有结构化规规划设计方法法的特点具有一定的规规范化具有很强的可可扩展性，可可以覆盖各类类工业过程容易被非计算算机领域的技技术人员理解解缺陷：缺少用于计算算机化的必要要的数学建模模技术2022/10/2450CIMS和和CIPS技术与应应用Honeywell公司提出CIM体系结构2022/10/2451CIMS和和CIPS技术与应应用德国柏林弗弗劳恩霍夫夫生产设备备和设计技技术研究所所的CIM参考模型企业模型可可以分成两两种主要的的视图：功能模型+信息模型所有的企业业模型均可可以由这两两个核心模模型加上其其它附加模模型构成。。功能模型：：通过对信息息的处理和和信息间的的逻辑关系系、拓扑关关系描述企企业的实际情况信息模型：：描述企业内内部相互联联系的数据据的一个框框架结构产品模块+控制模块+资源模块2022/10/2452CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用弗劳劳恩恩霍霍夫夫的的CIM参考考模模型型2022/10/2453CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用(3)CIM体系系结结构构研研究究工工作作的的发发展展趋趋势势合并并的的方方案案由于最易易于由用用户实际际开发组组中那些些没有计计算机科科学教育育背景的的人们所所理解和和接受，，使用PERA指导整个个规划设设计。使用CIM-OSA的建模框框架为PERA的数据流流、物料料流和能能量流提提供分析析方法使用GRAI-GIM建模框架架作为必必要的参参考检测测，以保保证需求求的完备备性现有方法法和工具具的互补补与结合合在功能设设计或描描述层，，采用GRAI-GIM,GRAI-GRID和GRAI-NET，同时采采用CIM-OSA集成基础础结构的的形式体体系，集集成工程程环境和和集成运运行环境境作为实实际模型型的工具具将PERA的人员、、组织机机构、制制造和顾顾客服务务设施领领域形式式化采用CIM-OSA的集成基基础结构构或PERA的表示和和操作层层，并以以必要的的形式化化来完善善它2022/10/2454CIMS和和CIPS技术术与应应用2.3CIMS体系结结构中中的视视图及及其建建模方方法2.3.1功能视视图功能视视图以以功能能为视视角对对整个个企业业进行行的描描述，，清楚楚地描描述系系统的的活动动(如规划划、加加工等等)，能回回答以以下几几个问问题：：企业要要干什什么企业将将把什什么输输入转转化为为什么么输出出企业活企业活动受哪些限制结构化化分析析和设设计(StructuredAnalysisandDesignTechnology，SADT)是应用用很广广泛的的功能能模型型建模模方法法。SADT经美国国空军军在70年代末末80年代初初的ICAM(IntegratedComputerAidedManufacturing)项目加加以采采用，，并以以功能能活动动为关关注焦焦点发发展成成为IDEF0(ICAMDEFinitionmethods)2022/10/2455CIMS和和CIPS技术与应应用IDEF0方法activity(orfunction)isrepresentedbytheboxesinputsarerepresentedbythearrowsflowingintothelefthandoutputsarerepresentedbyarrowsflowingouttherighthandarrowsflowingintothetopportionoftheboxrepresentconstraintsorcontrolsarrowsflowingintothebottomoftheactivityboxarethemechanisms2022/10/2456CIMS和和CIPS技术与应应用IDEF0方法(1)输入活动需要““消耗掉””、“用掉掉”或“变变换成”输输出的东西西；输出活动的结果果机制活动赖以进进行的基础础或支撑条条件，可以以是执行活活动的人或或硬、软设设备控制该活动所受受的约束或或进行变换换的条件、、工作的依依据机制做某事(活动)输入输出控制2022/10/2457CIMS和和CIPSIDEF0方法法(节点点树树)A0A1A2A3A4A12A13A14A31A32A33A34A11A-02022/10/2458CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用IDEF0方法(递阶分解)2022/10/2459CIMS和CIPS技术术与应用IDEF0方法(A-0)2022/10/2460CIMS和CIPS技术术与应用IDEF0方法(A0)2022/10/2461CIMS和CIPS技术术与应用IDEF0方法(A1)2022/10/2462CIMS和和CIPS技术术与应应用IDEF0方法(A2)2022/10/2463CIMS和和CIPS技术术与应应用IDEF0方法(A3)2022/10/2464CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用IDEF0方法法(A31)2022/10/2465CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用IDEF0方法法(A4)2022/10/2466CIMS和CIPS技技术与应应用2.3.2信息视图图E/R(Entity-Relationship)方法IDEF1IDEF1X2022/10/2467CIMS和和CIPS技术与应应用IDEF1x方法2022/10/2468CIMS和和CIPS技术与应应用2.3.3决策视图通过对系统决决策视图的建建模来描述系系统的决策制制定原则和机机理，了解组组织结构和人人员配置。建建立决策系统统模型的目的的在于制定一一系列能够转转化为物理系系统的控制命命令的决策，，具体表现为为各种计划和和调度(年生产计划、、原料购供计计划、设备维维修计划、物物料调度、资资源分配)通过决策视图图：-决策系统的分分层和各层的的权利-分工(功能的划分)-组织机构(有相同的功能能但权利范围围不同，有相相同的权利范范围但功能不不同)-组织机构之间间的联系(相互制约和相相互依赖)2022/10/2469CIMS和CIPS技术术与应用决策系统的建建模方法(a)GRAI方法(b)Petri网方法GRAI方法第一步：采用自上而下下的分析过程程，建立GRAI格，划分系统统的不同功能能和各级权利利范围，刻划划决策系统的的宏观结构第二步：采用自底向上上的分析过程程，建立GRAI网，从最接近近物理系统的的那层组织机机构开始分析析，对其活动动方式以及它它们之间的相相互联系进行行描述。建立GRAI网后，对GRAI格进行必要的的修改和完善善2022/10/2470CIMS和CIPS技术术与应用GRAI格2022/10/2471CIMS和和CIPS技术术与应应用GRAI格(续)2022/10/2472CIMS和和CIPS技术术与应应用GRAI网2022/10/2473CIMS和和C2.3.4物理理视视图图全企企业业物物理理资资源源的的总总构构成成。。不不仅仅是是资资源源的的罗罗列列，，而而且且包包括括为为达达到到生生产产经经营营目目的的所所需需的的资资源源配配置置，，某某些些特特殊殊要要求求的的配配置置和和布布置置情情况况等等。。从需需求求分分析析说说明明开开始始下层层物物理理系系统统上层层经经营营决决策策、、计计划划管管理理、、工程程设设计计、、质质量量控控制制加工工设设备备工时时总总数数设备备精精度度自动动化化程程度度工人人技技能能要要求求产品运输输计算机硬硬件计算机软软件文字叙述述或表格格表达2022/10/2474CIMS和CIPS技技术与应应用资源集表表示法2022/10/2475CIMS和CIPS技技术与应应用2.3.5组织视图图和经济济视图组织视图图：主要是描描述组织织形式、、权限、、职责和和部门之之间的关关联等，，树状层次次结构图图经济视图图：ABC(ActivityBasedCosting基于活动动的成本本核算)2022/10/2476CIMS和和CIPS技术术与应应用MeasurableEconomicBenefit(includingtheimprovementsofproductivity,leadtime,cost,laborsaving,quality,etc.)theabilityformeetingmarketchangethereputationofproductqualitytheabilityfordevelopingnewproductsTotalStrategicBenefittheabilityforbatchproductioninanylotsizeBenefittheimprovementofcompanyfametheartofbusinessdecisionmakingtheimprovementofworkingconditionsthestaff’scorporateunderstandingtoenhancethecondensationoftheenterpriseOtherBenefitthedemonstrationroletootherenterpriseshelpfulnessininternationalcooperation应用CIM的综合合效益益2022/10/2477CIMS和和CIPS技术术与应应用2.4CIMS系统的设计计和实施指指南2.4.1CIM生命周期的的阶段划分分设计和实施施进程的结结构化（时时间、空间间）-总体工作方方案的全局局性、可行行性、合理理性-明确阶段目目标，工作作验收需求分析可行性论证证初步设计详细设计工程实施系统运行和和维护2022/10/2478CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用2.4.2用户户需需求求分分析析阶阶段段(1)组成成工工作作组组，，明明确确本本阶阶段段目目标标，，制制定定阶阶段段计计划划企业业的的内内部部、、外外部部环环境境的的初初步步调调研研生产产经经营营概概况况、、现现有有自自动动化化系系统统、、人人才才状状况况根据据企企业业长长远远发发展展规规划划确确定定CIM的主主要要目目标标(2)市场场分分析析和和变变化化趋趋势势分分析析企业业的的市市场场地地位位、、市市场场份份额额、、自自身身的的长长处处和和短短处处竞争争对对手手市市场场地地位位、、市市场场份份额额、、长长处处和和短短处处企业需解决的的最主要问题题2022/10/2479CIMS和CIPS技术术与应用2.4.2用户需求分析析阶段(续1)(3)确定企业发展展的具体方向向，提出初步步的定量目标标生产率指标质量指标生产交货周期期生产柔性成本库存设备利用率人工产品种种类2022/10/2480CIMS和和CIPS技术术与应应用2.4.2用户需需求分分析阶阶段(续2)(4)确定发发展策策略和和开发发工作作的优优先次次序关键技技术(引进、、自主主开发发)组织机机构开发过过程阶阶段的的规模模和速速度的的建议议车间平平面布布局调调整多项目目标的的排列列优先先次序序(5)编写需需求分分析报报告企业上上层领领导2022/10/2481CIMS和和CIPS技术与应应用2.4.3可行性论证证在理解企业业战略目标标和了解内内部外部现现实环境的的基础上，，确定企业业实施CIM的总体目标标和主要功功能，拟(1)为拟定本阶阶段计划，，组建队伍伍(多学科人员员)(2)基于需求分分析阶段结结果，进一一步阐明企企业市场环环境、战略略目标及及其外部条件尽可能定量量化地清楚楚阐述市场场竞争形势势，提出战战略目标，，明确市场场策略(3)调查分析内内部资源，，寻找缺陷陷和瓶颈(现有生产设设备、计算算机硬件和和软件、人人力资源的的结构和水水平)2022/10/2482CIMS和CIPS技技术与应应用2.4.3可行性论论证(续1)(4)提出系统统改造的的需求，，确立工工程实内外条件分析现有系统期望的新系统改造需求功能需求性能需求可靠性需求检验需求与组织有关的的需求外界提出的需需求可维护性需求求数据需求人/机接口需求安全和控制需需求可用性和可存存取性需求基于其他系统统需要的需求求经济的需求柔性和可重组组性需求2022/10/2483CIMS和CIPS技术术与应用2.4.3可行性论证(续2)(5)拟定CIM系统集成方案案，运行环境境要求及技术术路线(6)关键技术和解解决途径(7)组织机构更更改需求和和影响(8)投资概算和和初步成本本效益分析析(9)系统开发计计划(10)可行性论证证报告(11)评审2022/10/2484CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用2.4.4初步步设设计计确定定企企业业CIMS的系系统统需需求求，，建建立立目目标标系系统统的的功功能能模模型型、、信信息息模模型型(实体体和和联联系系)、主主要要实实施施技技术术方方案案(1)接受受任任务务，，制制定定本本阶阶段段计计划划(2)系统统需需求求分分析析可行行性性论论证证的的需需求求具体体技技术术实实现现方方案案的的需需求求(3)系统统总总体体结结构构设设计计(4)分系系统统技技术术方方案案的的确确定定提出出具具体体可可实实现现的的技技术术方方案案：：分系系统统划划分分为为适适当当的的子子系系统统子系系统统间间的的关关联联自动动化化的的程程度度数据据库库管管理理系系统统与与网网络络系系统统方方案案新旧旧系系统统衔衔接接2022/10/2485CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用2.4.4初步步设设计计(续1)(5)系统统的的功功能能模模型型及及技技术术性性能能指指标标设设计计(6)确定信息息模型的的实体和和联系(7)建立决策策模型或或其它在在体系结结构的相相关模型型(8)提出系系统集集成工工作的的内部部、外外部接接口要要求(9)确定开开发方方法和和技术术路线线(10)关键技技术和和解决决方案案(11)确定系系统配配置(物理资资源)(12)组织结结构的的规划划2022/10/2486CIMS和和CIPS技术术与应应用2.4.4初步设设计(续2)(13)经费预预算(14)技术经经济效效益分分析(15)确定详详细设设计任任务及及实施施进度度计划划(16)编制设设计报报告、、文档档2022/10/2487CIMS和和CIPS技术术与应应用2.4.5详细设计(1)下达任务书，，修定并确定定详细设计计计划(2)细化需求分析析(3)细化功能模型型(4)软件系统设计计软件结构设计计：将功能模型所所描述的需求求和功能活动动的逻辑关系系转化为软件件结构模型型，并进行细细化和优化程序模块的描描述：包括程序模块块功能、特点点、程序模块块处理逻辑及及算法，程序序模块涉及的的数据结构等等。形成程序流程程图、数据流流图(DFD)等形式描述，，使程序员可可利用本阶段段的成果编写写程序2022/10/2488CIMS和CIPS技术术与应用(5)接口设计2.4.5详细设计(续1)(6)数据库设计信息模型的建建立和完善逻辑数据库的的设计将信息模型转转化成数据库库管理系统(DBMS)类型(如关系、网状状、层次)相应的逻辑模模型，并进行行模型优化物理数据库的的设计确定数据库的的物理规模，，具体描述数数据库的物理理组织方式以以及访问和修修改数据的方方式和方法，，描述安全和和权限需求，，事故备份和和恢复需求，，所用硬件的的特点，处理理响应时间的的要求等。2022/10/2489CIMS和CIPS技术术与应用2.4.5详细设计(续2)(7)硬件件和和生生产产设设备备设设计计自制制设设备备设设计计完成成外外购购设设备备的的订订货货工工作作(8)关键键技技术术的的研研究究和和试试验验(9)系统统组组织织结结构构的的细细化化设设计计与与改改革革方方法法(10)人才才引引进进和和职职工工教教育育、、培培训训计计划划(11)修正正投投资资预预算算和和效效益益分分析析2022/10/2490CIMS和和CIPS技技术术与与应应用用2.4.5详细细设设计计(续3)(12)拟订订系系统统的的实实施施计计划划(13)编制制详详细细