CIMS系统

计算机集成制造系统概论AnIntroductiontoCIMS：ComputerIntegratedManufacturingSystem第一章CIMS概述1.2CIM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1974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。第一章CIMS概述1.2CIM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，从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。第一章CIMS概述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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，从而达到整体最优的企业目标。部门工程管理计算机工具CAD/CAMCAPPDMPM销售财务电子数据企业集成模式CIMSBOM,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1.2CIM概念目标及内容第一章CIMS概述1.2CIM概念目标及内容1.2.2CIM目标目标：在计算机辅助下利用最少的制造与管理资源，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)、S(Service: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。第一章CIMS概述1.2CIM概念目标及内容1.2.2CIM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)降低产品成本，减少库存：以成本求效益，以价格求竞争，占领市场。(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。1.2.3CIM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第一章CIMS概述1.2CIM概念目标及内容第一章CIMS概述1.2CIM概念目标及内容1.2.3CIM技术内容(1)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(ComputerAidedQualityAssurance/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(7)MSS：管理支持系统(ManagementSupportSystem)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服务信息原材料产品CIMS功能分系统CIMS支撑分系统第一章CIMS概述1.2CIM概念目标及内容CIM系统构成第一章CIMS概述1.3CIM技术发展过程、现状及趋势1.3.1CIM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(DesignforX)、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质量功能配置)/DFQ(DesignforQuality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。第一章CIMS概述1.3CIM技术发展过程、现状及趋势1.3.1CIM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。(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。时期市场竞争焦点技术发展趋势早期70年代80年代90年代21世纪降低劳动成本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1.3CIM技术发展过程、现状及趋势1.3.2CIM技术发展过程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系统总体设计的基础；CIMS系统方法体系指出了CIMS各部分的关系和提供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1.3CIM技术发展过程、现状及趋势1.3.2CIMS发展过程信息集成→过程集成→企业集成第一章CIMS概述1.3CIM技术发展过程、现状及趋势1.3.2CIMS发展过程信息集成→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：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；基于多学科项目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。第一章CIMS概述1.3CIM技术发展过程、现状及趋势1.3.2CIMS发展过程信息集成→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”；基于多功能项目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、信息服务、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、全球化网络基础设施。亚洲：日本：《智能制造系统(IMS)计划》韩国：《高级先进技术国家计划（G7计划）》《网络化韩国21世纪》中国：《国家863计划CIMS主题》欧洲：《尤里卡计划(EUREKA)》《信息技术研究发展战略计划(ESPRIT)》《第四届框架研究计划》《第五届框架研究计划》《德国制造2000计划》美国：《美国国家关键技术报告》《先进制造技术计划》《敏捷制造使能技术(TEAM)研究战略计划》《敏捷制造与制造技术计划》《国家工业信息基础设施协议NIIIP》《美国－俄罗斯虚拟企业网(RA-VEN)》第一章CIMS概述1.3CIM技术发展过程、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。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系统集成技术的发展l数字化：数字化设计制造与管理技术的发展l虚拟化：虚拟现实与仿真技术的发展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1.3CIM技术发展过程、现状及趋势1.3.3CIMS发展趋势第一章CIMS概述1.3CIM技术发展过程、现状及趋势国家863计划CIMS主题的主要研究与应用成果攻克一批达到或接近世界先进水平，并对经济和社会发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推广应用的坚实基础。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产业的发展。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成的规模上万人的CIMS队伍。第一章CIMS概述1.4企业自动化与信息化的发展阶段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、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:生产计划、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、成本估算、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。第一章CIMS概述1.4企业自动化与信息化的发展阶段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：按生产计划对定单进行分批、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：组织单元(工作站、贮存区、托盘、刀具、材料等)、单元动