计算机集成制造系统概论

计算机集成制造系统概论

AnIntroductiontoCIMS：

ComputerIntegratedManufacturing

System(1)

徐晓飞教授

哈尔滨工业大学

计算机科学与技术学院

CIMS课程特点

CIM是一个多学科交叉的技术领域，是制造业信息化的重要

方面；也是当前高技术领域中引人注目的一个新领域。

-本课程讲授特点如下：

♦以CIMS方向介绍、知识传播、动态了解为目的；

♦以大讲座形式授课，不详细讲原理；

♦课程内容偏计算机应用内容，重点介绍CIMS中的信息技术（尽

管如此，仍有许多外学科的东西和内容）。

■本课程追求的效果：

使同学们比较全面（但不详细）地了解CIMS的概貌（包括基本概

念、基本内容、基本方法和发展动态）；弄清计算机在制造业中的

主要应用领域和基本方法；指明在CIM方向的研究方法和途径，

为有志于这方面研究和有机会从事CIMS工作的同学打下基础。

哈工大徐晓飞

计算机集成制造系统概论

第一章CIMS概述

.第二章计算机辅助设计CAD

■第三章计算机辅助制造CAM

■第四章计算机辅助工艺规程设计CAPP

■第五章计算机辅助质量保证CAQ

■第六章现代企业管理信息系统

第七章CIMS中的计算机网络与数据库

哈工大徐晓飞

计算机集成制造系统概论

及ims参考书

UlrichRemBold等著，田雨华等译，《计算机集成制造技术和

系统》，兵器工业出版社，1991

ArthurL.Fostonetal.,FundamentalsofComputerIntegrated

Manufacturing.PreticeHall.Inc.1991

徐晓飞等主编，《计算机集成制造系统CIMS知识新解》，兵器

工业出版社，2000.2

白英彩主编，《CIMS教程》，学院出版社，1993

熊光楞等，《计算机集成制造系统的组成与实施》，清华大学

出版社，1996年

祁国宁等，《计算机集成制造系统方法论》，上海科学技术出

版社，1996年

刘文剑，《计算机集成制造系统》，哈工大出版社，1994

徐晓飞，《现代企业资源计划与管理》，经济出版社，

哈工大徐1晓99飞9上19乙

计算机集成制造系统概论

第一章概述

及imsCIMS

1.1从企业信息化谈CIMS

1.2CIM概念目标及内容

1.3CIM技术发展过程、现状及趋势

1.4企业自动化与信息化的发展阶段

1.5基于CIMS的自动化工厂示例

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

及ims1.1从企业信息化谈ClMS

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。

信息技术的迅猛发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

经济信息化的基础。

哈工大徐晓飞国民经济信息化=产业信息化+信息产业化

第一章CIMS4^述

及ims1.1从企业信息化谈ClMS

信息时代的制造业发展形态

制造业正在走向全球化，制造业信息化已成为

全球化的发展趋势；

知识经济是以基于知识与独占性技术的产品为

主要基础的经济形态，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

哈工大徐晓飞业必须快速/敏捷地适应市场的变化。

第一章CIMS4^述

及ims1.1从企业信息化谈ClMS

信息时代企业面临的压力

更加激烈的竞争：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、企业联盟、电子商务

发展的客户期望：解决方案、参与、速度

增加的社会压力：环保、政治、文化、法律

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

及ims1.1从企业信息化谈ClMS

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。

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

及ims1.1从企业信息化谈ClMS

企业信息化的发展阶段现代膘胪系统

CIMS

全局集成和优化

哈工大徐晓飞

计算机集成制造系统概论

第一章概述

及imsCIMS

1.1从企业信息化谈CIMS

1.2CIM概念目标及内容

1.3CIM技术发展过程、现状及趋势

1.4企业自动化与信息化的发展阶段

1.5基于CIMS的自动化工厂示例

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

及ims1.2CIM概念目标及内容

1.2.1CIM概念

CIM：ComputerIntegratedManufacturing

CIM一词是由美国的JosephHarrington博士于1973年著书

《ComputerIntegratedManufacturing^从而提出的。

CIM的基本观点：

♦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、经营销售到售后服务的全部生产活

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。

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

及ims1.2CIM概念目标及内容

1.2.1CIM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，达到人（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（成本）、S（服务）、

E（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争

能力。

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

1.2CIM概念目标及内容

1.2.1CIM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nCIM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，从而达到整体最优的企业目标。

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

及ims1.2CIM概念目标及内容

1.2.1CIM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

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

1.2CIM概念目标及内容

CIMS支持下的企业信息化活动

部门

单位

计算机工具

信息传递方式

信息管理系统

企业集成模式

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

及ims1.2CIM概念目标及内容

1.2.2CIM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:产品成本）、SGervice:产品

服务）、E（Environment:企业环境），提高企业经

济效益，增强企业市场竞争能力。

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

及ims1.2CIM概念目标及内容

1.2.2CIM目标

⑴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)降低产品成本，减少库存：以成本求效益，以价格求竞

争，占领市场。

⑶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。

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

及ims1.2CIM概念目标及内容

123CIM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、标准化与规范

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PDM

CIMS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VM

CIMS管理技术：管理信息系统MIS、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

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

概念目标及内容

ims1.2CIM

技术内容

主要管理功能构成CIM

EIS

计

划

CAM控

SFC制

CAQ/IQS

哈工大徐晓飞

第一章CIMS4^述

及ims1.2CIM概念目标及内容

123CIM技术内容

(l)CAE：计算机辅助工程(ComputerAidedEngineering)

(产品功能与性能：物理、材料、经济等的设计)

(2)CAD：计算机辅助设计(ComputerAidedDesign)

(产品结构、零部件组成设计)

(3)CAPP：计算机辅助工艺规程设计(ComputerAidedProcessPlanning)

(4)CAM：计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing)

(5)CAQ：计算机辅助质量保证(ComputerAidedQuality

Assurance/Control)

注:上述各成员又统称为CAx技术

(6)PPC：生产计划与控制(ProductionPlanning&Control)

ManufacturingPlanning&Control:MPC

哈工大(碘岱S：管理支持系统(ManagementSupportSystem)

第一章CIMS4^述

及ims1.2CIM概念目标及内容

CIM系统构成

市场信息技术信息

Q

信

分M设计自动化分系统

经

息

系S

营售后服务信息

分

功

管

统

系

理

能

统

制造自动化分系统

料

材

原

C

I

分M数据库分系统

系S

支

统

撑计算机网络分系统

哈工大徐晓飞

计算机集成制造系统概论

第一章概述

及imsCIMS

1.1从企业信息化谈CIMS

1.2CIM概念目标及内容

1.3CIM技术发展过程、现状及趋势

1.4企业自动化与信息化的发展阶段

1.5基于CIMS的自动化工厂示例

哈工大徐晓飞

第一章CIMS概^述

1.3CIM技术发展过程、现状及趋势

及ims

1.3.1CIM技术产生背景一一技术背景

(l)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：以计算机图形学为基础，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

forX)、虚拟设计阶段。

(3)CAQ：以计算机检测与诊断为基本手段，已发展成质量控制系统，目前是

QFD(QualityFunctionDeployment质量功能酉口置)/DFQ(DesignfbrQuality全局质

量设计)阶段。

(4)计算机控制：从单台设备控制发展到多组生产控制系统，目前是

DCS(DiscreteControlSystem集散控制系统)、DNC、敏捷单元/车间控制。

哈工大法晓飞

第一章CIMS概^述

1.3CIM技术发展过程、现状及趋势

及ims

1.3.1CIM技术产生背景一一技术背景

(5)企业管理信息系统：各种管理信息系统均已陆续建立(生产计划、库存、

财务、订货销售、市场预测、人事与工资等)，目前是ERP(企业资源计划)、

综合信息管理与决策、敏捷供应链系统。

(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)

提供了手段。目前以企业网(Intranet/Extranet)为主要标志。目前已出现了

企业集成平台和集成框架。

⑺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

已发展到PDM(ProductDataManagement)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。

哈工大徐晓飞

第一章CIMS概^述

1.3CIM技术发展过程、现状及趋势

及ims

1.3.1CIM技术产生背景一一需求背景

⑴缩短产品开发、生产周期：快速响应市场，尽快占

领市场。

⑵降低成本和库存量：以最有利的价格击败对手。

⑶提高产品质量：赢得信誉，吸引顾客。

⑷提高生产“柔性”：应付多变的市场，增加产品种

类。

(5)提高企业人员素质：调动人的积极因素，使职员适

哈工大、彳〜I-、I、

第一章CIMS概述

1.3CIM技术发展过程、现状及趋势

及ims

1.3.2CIM技术发展过程

时

年

期

期

代

早O

80年代90年代21世纪

高

基

提

于

市

场

降

低顾客快速

业

说

知

企

竞

争

泰

动满意开发

新

体

的

成

本新

TQ品

焦

点

率

整

产

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自

技

术

效

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制

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