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2019/10/41第六章先进生产制造模式6.1计算机集成制造(CIM)6.2并行工程（CE）6.3精益生产(LP)6.4敏捷制造（AM）6.5智能制造系统（IMS）2019/10/42本节要点CIM和CIMS的定义CIMS的组成CIMS的递阶控制结构第一节计算机集成制造系统ComputerIntegratedManufacturingSystem（CIMS）2019/10/43一、CIMS产生的技术基础计算机集成制造（CIMS）是20世纪80年代中期，在计算机技术、信息技术及自动化制造技术的基础上发展起来的一项高新技术。是制造业又一次新的技术革命，制造完全自动化。是未来制造业的发展趋势。电子计算机的出现为CIMS的产生做了技术上的准备。计算机是在1946年诞生的。在工业生产中，计算机使产品制造由刚性制造自动化向柔性制造自动化发展。计算机主要用于产品设计、产品制造和经营管理中。2019/10/441.计算机在机械设计中的应用1950年产生计算机辅助设计（CAD），主要功能是计算机绘图，设计计算和数据库处理。微型计算机可以完成产品设计、材料分析、优化设计以及工、模具和专用零部件设计等工作。可以大大节省设计时间，提高设计的效率，也提高设计的水平质量。2019/10/452.计算机在机械制造中的应用是从数控机床开始的。1952年，美国首先研制成功了数控机床，计算机应用在制造业中，成为CAM的开端。包括CAPP、CNC编程、工时定额的计算、生产计划的制定等。CAPP的研究是从60年代开始的，工艺路线设计、切削用量的选择和时间定额的制订。2019/10/463.计算机在经营管理中的应用应用在数据管理方面的应用。现代生产管理信息系统，以计算机为手段，对生产管理信息收集、传输、加工、存储和使用的人机系统。例如：物料需求计划（MRP）:只在需要的时间，向需要的部门按照需要的数量提供该部门所需的物料，以最大限度地减少库存，降低库存成本。制造资源计划（MRPⅡ）是将物料需求计划和企业的财务系统连接起来，形成一个集企业生产、财务、销售、工程技术、供应等各个子系统为一体的生产管理信息系统。2019/10/47二、CIMS的提出1973年美国人约瑟哈林顿博士在《ComputerIntegratedManufacturing》一书中提出了计算机集成制造（CIM）的概念。有两个重要的的观点。（1）企业的各个生产环节是一个不可分割的整体，需要紧密连接，综合考虑；（2）整个企业生产制造过程实质上是对信息的采集、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。用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益CIM：是一种思想、模式、哲理，强调企业信息集成。2019/10/48三、CIMS的概念根据CIM概念的含义出发，CIMS在功能上，包含了一个工厂的全部活动；涉及的自动化是工厂的各个环节的自动化有机地集成，是信息和人的集成。CIMS是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成，是适合多品种、中小批量生产的系统。2019/10/49CIMS三要素关系：经营管理与技术:技术支持企业达到预期的经营目标；人与技术:技术支持各类人员互相配合、协调一致工作；人与经营管理:人员素质提高支持企业的经营管理；CIMS三要素集成CIMS:基于CIM哲理的一种工程集成系统。CIMS核心:是将企业内的人/组织、经营管理和技术三要素之间的集成，以保证企业内的工作流程、物质流和信息流畅通无阻。2019/10/410通过信息集成将原来没有联系或联系不紧密的单元有机地组合成为功能协调的，互相紧密联系的新系统。1.人员和组织集成:管理者、设计者、制造者、保障者（质量、销售、服务）2.信息集成：产品生命周期中各类信息的获取、表示、处理和操作工具集成为一体。（产品信息模型PIM产品数据模型PDM）3.技术集成：产品开发全过程中涉及的多学科知识，以及各种技术、方法、知识库、方法库。4.功能集成：企业各部门功能、产品开发与外部协作企业间功能集成2019/10/411信息集成自动化孤岛CAD生产管理CAPP/CAM财务管理2019/10/412将“自动化孤岛”集成在一起2019/10/413过程集成规划车型设计产品设计生产准备生产财务.会计Finance/Accounting开发期LengthofDevelopmentTime规划Planning车形设计StylingdesignEngineering产品设计DesignPrototypeFabrication&Testing试制评价Productionengineering生产准备生产Production零部件厂家PartssuppliersProductionengineeringProduction规划Planning车形设计Stylingdesign产品设计EngineeringDesign试制.评价PrototypeFabrication&Testing生产准备生产试制评价丰田汽车公司的并行工程系统2019/10/414现代的组织结构面向过程的组织结构Teamwork2019/10/415企业集成多个企业动态企业联盟企业敏捷性2019/10/416◆CIM是一种哲理、思想、方法；◆CIMS是CIM哲理的具体体现；◆CIMS是一个计算机控制的闭环反馈系统，其输入是产品的需求和概念，输出的是合格的产品。2019/10/417管理信息分系统MIS质量保证分系统CAQ工程设计分系统CAD/CAE/CAM制造自动化分系统MAS数据库分系统DBS网络分系统NETS支撑分系统应用分系统市场信息技术信息服务信息四、CIMS的组成由4个功能分系统：1.经营管理信息系统（MIS）2.工程设计自动化系统（EDIS）3.制造自动化系统(MAS)4.质量保证信息系统(CAQ)2个支撑系统：1.数据库管理(DBS)2.计算机网络(NETS)2019/10/418产、供、销、人、财、物。是CIMS的神经中枢。有3方面的基本功能：（1）信息管理:包括信息的收集、传输、加工和查询；（2）事务管理:包括计划管理、物料管理、生产管理、财务管理、人力资源管理等；（3）辅助决策:根据现有信息，利用数学分析手段预测未来，提供企业经营管理决策。1.经营管理信息分系统(MIS)2019/10/419核心工具：制造资源计划MRPⅡ，是一个集生产、供应、销售和财务为一体的信息管理系统，包括生产经营规划、产品数据、物料需求计划、生产作业计划、库存管理、财务管理以及采购销售等模块组成。将企业内的各个管理环节有机地结合起来，在统一的数据环境下实现管理信息的集成，达到缩短产品生产周期、减少库存、降低流动资金、提高企业的应变能力。2019/10/420管理信息系统（MIS）基本结构2019/10/4212.工程设计自动化分系统(EDIS)指在产品设计开发过程中引用计算机技术。包含产品概念设计、工程结构分析、详细设计、工艺设计，以及数控编程等产品设计和制造准备阶段的系列工作。包括CAD/CAM/CAPP。CAD具有计算机绘图、有限元分析、产品造型、图像分析处理、优化设计、动态分析与仿真、物料清单的生成功能。2019/10/422CAPP是根据产品设计所给出的信息进行产品的加工方法和制造过程的设计技术。包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制订以及工时定额计算等。工序设计包括工装夹具的选择或设计、加工余量分配、切削用量选择、工序图生产，以及机床和刀具选择等。CAM是指刀具路径的确定、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC代码的生成等。CIM使CAD/CAPP/CAM集成技术得到快速的发展，并成为CIMS的重要性能指标。便于产品数据在各个系统中交换和共享。2019/10/4233.制造自动化分系统(MAS)地位:位于企业底层，是企业信息流和物料流的结合点，是最终产生效益聚集地。作用：是在计算机的控制与调度下，按照NC代码加工零件并装配成部件，完成设计和管理部门下达任务；并将制造现场的各种信息实时地或经过初步处理后反馈到相应部门，以便及时地进行调度和控制。2019/10/424MAS组成:（1）机械加工系统-CNC、MC、FMC、FMS加工设备；用于对零件或产品的各种加工和装配。（2）物流系统—对工件和工具存储、搬运、装卸等操作。（3）控制系统-实现对加工设备和物流系统的控制。2019/10/425MAS目标:•实现多品种、小批量生产柔性自动化；•实现优质、低成本、短周期、高效率生产；•创造舒适安全劳动环境。2019/10/4264.质量保证分系统(CAQ)通过质量保证规划、工况监控采集、质量分析评价和控制，以达到预定的质量要求。覆盖了产品生命周期的各个阶段。（1）质量计划子系统建立质量标准和技术标准，计划可能达到的途径和预计可能达到的改进效果，并根据生产计划及质量要求制定检测计划及检测规程和规范。2019/10/427（2）质量检测管理子系统建立成品出厂档案，改善售后服务工作质量；管理进厂材料、外购件和外协件的质量检验数据；管理生产过程中影响成品质量的数据；建立设计质量模块，做好项目决策、方案设计、结构设计、工艺设计的质量管理。2019/10/428（3）质量分析评价子系统包括对产品设计质量、外购件和外协件质量、供货商能力、质量成本等进行分析，评价各种因素对造成质量问题的影响，查明主要原因。2019/10/429（4）质量信息综合管理和反馈控制子系统包括质量报表生成、质量综合查询、产品使用过程质量综合管理，以及针对各类质量问题所采取的各种措施及信息反馈。2019/10/4305.数据库管理分系统(DBS)管理整个CIMS的数据,实现数据集成和共享。CIMS环境下的4个功能分系统的信息数据都要在一个结构合理的数据库系统中进行存贮,并通过计算机网络将不同分系统中的数据联系起来,达到信息交换和共享的目的。经营管理数据、工程技术数据、制造控制和质量保证数据。2019/10/4316.CIMS计算机网络分系统(NETS)由多台计算机、终端设备、数据传输设备以及通信控制处理等设备的集合，在统一的通信协议的控制下完成数据的共享。目标是实现CIMS的数据传递和系统通信功能。通过计算机网络系统,完成动态控制和管理。分系统的互联,实现信息传输和交流,使互联系统共享工程资源、数据库和存贮空间。是CIMS信息集成工具，常用局域网，对地理范围大的企业，可通过远程网进行互连。2019/10/4326.CIMS计算机网络分系统(NETS)CIMS层次结构及数据流2019/10/433五、CIMS的递阶控制体系美国国家标准局提出了著名的五级递阶控制模型,五级分别是:工厂层、车间层、单元层、工作站层和设备层。递阶控制：控制系统按功能分若干层，各层独立控制，层与层保持信息联系，上层对下层发出命令，下层向上层送命令执行结果。2019/10/434工厂加工车间装配车间1#单元N#单元铣削工作站检验工作站物料运储工作站机器人铣床零件存储器机器人检验机零件存储器机器人机器人小车传感器……….…..1.工厂层控制系统最高一级控制,履行“厂部”职能。完成的功能包括市场预测、制定生产计划、确定生产资源需求、制定资源规划、制定产品开发及工艺过程规划、厂级经营管理。规划周期一般从几个月到几年时间。2019/10/435工厂加工车间装配车间1#单元N#单元铣削工作站检验工作站物料运储工作站机器人铣床零件存储器机器人检验机零件存储器机器人机器人小车传感器……….…..2.车间层控制系统车间层控制主要有两个模块:作业管理：作业定单的制定、发放和管理，安排加工设备、刀具、夹具、机器人、物料运输设备的预防性维修工作。资源分配：将设备、托盘、刀具、夹具等根据作业计划分配给相应的工作站。根据工厂层生产计划,负责协调车间的生产工作以及资源配制，决策周期为几周到几个月。2019/10/436工厂加工车间装配车间1#单元N#单元铣削工作站检验工作站物料运储工