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1、1第第2 2章章 制造业信息化的先进制造业信息化的先进 理论理论(lln)(lln)与模式与模式第一页，共29页。一、基本概念一、基本概念 CIM：Computer Integrated Manufacturing 计算机集成制造计算机集成制造 Contemporary Integrated Manufacturing 现代集成制造现代集成制造 CIMS：CIM+S（System）CIM是组织、管理生产的一种哲理、思想是组织、管理生产的一种哲理、思想(sxing)与方法，而与方法，而CIMS是这种思想是这种思想(sxing)的的具体实现。具体实现。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j ch
2、n)(j chn)制造系制造系统统第二页，共29页。3 CIM是是一一种种概概念念，一一种种哲哲理理，它它是是用用来来组组织织工工业业生生产产的的指指导导思思想想。CIM是是1973年年由由哈哈林林顿顿提提出出的的，包包含含2个个基本的观点：基本的观点：一一是是整整体体观观点点（系系统统观观点点）：企企业业生生产产的的各各个个环环节节，即即从从市市场场分分析析、产产品品设设计计、加加工工制制造造、经经营营管管理理直直到到售售后后服服务务的的全全部部生生产产活活动动，形形成成了了一一个个不不可可分分割割的的整整体体，它它们们彼彼此此紧紧密密连连接接；单单一一的的生生产产活活动动都都应应在在企企业
3、业整整个个框框架下作统一的考虑。架下作统一的考虑。二二是是信信息息观观点点：整整个个生生产产过过程程实实质质上上是是一一个个数数据据的的采采集集、传传递递和和加加工工处处理理的的过过程程。最最终终形形成成的的产产品品可可以以看看作是作是“数据数据”的物质表现。的物质表现。按按照照这这一一哲哲理理和和技技术术(jsh)构构成成的的具具体体系系统统便便是是计计算算机集成制造系统机集成制造系统CIMS。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第三页，共29页。4CIM概概念念的的产产生生反反应应了了人人们们对对“制制造造”认认识识(rn shi)的的深深化化。制制
4、造造不不仅仅包包括括工工艺艺规规划划、库库存存控控制制、生生产产及及维维护护这这些些活活动动，而而应应该该包包括括产产品品生生命命周周期期中中的的全全部部活活动动；制制造造不不仅仅是是一一个个物物料料转转换换的的过过程程，即即由由原原材材料料经经过过加加工工、装装配配、最最终终变变成成一一个个产产品品，而而应应是是一一个个复复杂杂的的信信息息变变换换的的过过程程，在在制制造造中中进进行行的的一一切切活活动动都都是是信信息息处处理理连连续续统统一的一部分。一的一部分。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第四页，共29页。5CIM概概念念的的产产生生反反应应
5、了了人人们们对对“制制造造”认认识识的的深深化化。制制造造不不仅仅包包括括工工艺艺规规划划、库库存存控控制制、生生产产及及维维护护这这些些活活动动，而而应应该该包包括括产产品品生生命命周周期期中中的的全全部部活活动动；制制造造不不仅仅是是一一个个物物料料转转换换的的过过程程，即即由由原原材材料料经经过过加加工工、装装配配、最最终终变变成成一一个个产产品品，而而应应是是一一个个复复杂杂的的信信息息变变换换的的过过程程，在在制制造造中中进进行行的的一一切切(yqi)活活动动都都是是信信息息处理连续统一的一部分。处理连续统一的一部分。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制
6、造系统制造系统第五页，共29页。第六页，共29页。71987年年，我我国国863计计划划CIMS主主题题专专家家组组对对CIMS下下的的定定义义是是：CIMS是是未未来来工工厂厂自自动动化化的的一一种种模模式式。它它把把以以往往(ywng)企企业业内内相相互互分分离离的的技技术术（如如CAD、CAM、FMC、MRPII等等）和和人人员员，通通过过计计算算机机有有机机地地综综合合起起来来，使使企企业业内内部部各各种种活活动动高高速速度度、有有节节奏奏、灵灵活活和和相相互互协协调调地地进进行行，以以提提高高企企业业对对多多变变竞竞争争环环境境的的适适应应能能力力，使使企企业经济效益持续稳步地增长。
7、业经济效益持续稳步地增长。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第七页，共29页。第八页，共29页。91997年年5月月，国国家家科科委委对对CIMS的的定定义义为为：CIMS是是企企业业组组织织、管管理理和和运运行行的的新新模模式式(msh)。它它综综合合运运用用现现代代制制造造技技术术、信信息息技技术术、自自动动化化技技术术和和管管理理技技术术，将将企企业业各各项项活活动动中中的的人人、技技术术和和经经营营管管理理，以以及及信信息息流流、物物料料流流和和资资金金流流有有机机集集成成，并并实实现现企企业业整整体体优优化化，从从而而达达到到产产品品上上市市
8、快快、质质量量高高、成成本本低和服务好，使企业赢得市场竞争。低和服务好，使企业赢得市场竞争。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第九页，共29页。10 863/CIMS专专家家组组于于1998年年提提出出了了现现代代集集成成制制造造和和现现代代集集成成制制造造系系统统的的新新概概念念，认认为为：它它是是一一种种组组织织、管管理理和和运运行行企企业业的的理理念念。它它将将传传统统的的制制造造技技术术与与现现代代信信息息技技术术、自自动动化化技技术术、管管理理技技术术、系系统统工工程程技技术术等等有有机机结结合合，借借助助计计算算机机，使使企企业业产产品品全
9、全生生命命周周期期市市场场需需求求分分析析、产产品品定定义义、研研究究开开发发、设设计计、制制造造、支支持持（包包括括质质量量、销销售售、采采购购、发发送送、服服务务）以以及及产产品品最最后后报报废废、环环境境处处理理等等各各阶阶段段活活动动中中有有关关的的人人/组组织织、经经营营管管理理和和技技术术三三要要素素以以及及信信息息流流、物物流流和和价价值值流流有有机机集集成成并并优优化化运运行行，实实现现企企业业产产品品全全生生命命周周期期各各类类活活动动的的计计算算机机化化、信信息息化化、智智能能化化、集集成成优优化化，以以达达到到产产品品上上市市(shng sh)快快、高高质质、低低耗耗、服
10、服务务好好、环环境境清清洁洁的的目目标标，进进而而提提高高企企业业的的柔柔性性、健健壮壮性性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。敏捷性，使企业赢得市场竞争。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第十页，共29页。11CIM的内涵：的内涵：1）CIM是一种组织、管理与运行企业的生产哲理。是一种组织、管理与运行企业的生产哲理。2）企企业业生生产产的的各各个个环环节节是是一一个个不不可可分分割割的的相相互互关关联联的整体，要从系统的观点进行协调、集成、优化与控制。的整体，要从系统的观点进行协调、集成、优化与控制。3）CIM强强调调人人在在现现代代(xindi)企企业业
11、生生产产中中的的主主导导作作用用，重重视视企企业业生生产产过过程程的的三三要要素素人人/组组织织、技技术术和和经经营管理的集成。营管理的集成。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第十一页，共29页。124）CIM重重视视现现代代企企业业中中价价值值流流的的管管理理、运运行行、集集成成和和优优化化。以以价价值值流流为为目目标标，实实现现价价值值流流、信信息息流流和和物流之间的集成。物流之间的集成。5）CIM推推动动了了传传统统制制造造技技术术的的变变革革，使使制制造造业业成成为为(chngwi)集集制制造造技技术术、信信息息技技术术、计计算算机机技技术术、
12、管管理理技技术术、自自动动化化技技术术和和系系统统工工程程技技术术为为一一体体的的综综合合性性技术。技术。6）CIM哲哲理理不不仅仅适适于于离离散散型型制制造造业业，也也适适用用于于流流程程式式、混混合合型型制制造造业业。其其主主要要特特征征是是计计算算机机化化、信信息息化、智能化和集成化。化、智能化和集成化。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系统制造系统第十二页，共29页。13 2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第十三页，共29页。14根根据据CIMS的的三三要要素素互互相相间间的的关关系系可可以以看看出出有有4类类
13、集集成成(j chn)问题需要加以解决：问题需要加以解决：1.利利用用计计算算机机技技术术、自自动动化化技技术术、制制造造技技术术及及信信息息技技术术等等来来支支持企业达到预期的经营目标。持企业达到预期的经营目标。2.利利用用技技术术来来支支持持企企业业中中各各种种人人员员的的工工作作，使使之之能能互互相相配配合合，并协调一致。并协调一致。3.通通过过改改进进组组织织机机构构、培培训训人人员员及及提提高高人人员员素素质质，支支持持企企业业达达到经营目标。到经营目标。4.统一管理并实现经营、人统一管理并实现经营、人/机构及技术三者的集成机构及技术三者的集成(j chn)。2.1 2.1 计算机集
14、成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第十四页，共29页。15市场信息市场信息技术信息技术信息销售服务信息销售服务信息产品产品原材料原材料管理信息分系统管理信息分系统工程工程设计设计自动自动化分化分系统系统制造制造自动自动化分化分系统系统质量保证分系统质量保证分系统计算机网络计算机网络和数据库分和数据库分系统系统图图7.4 企业企业(qy)CIMS的构成的构成二、二、CIMS的系统结构的系统结构 2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第十五页，共29页。16 由四个应用分系统和两个支撑分系统组成。由四个应用分系统和两个支撑分系统组成。（1）管
15、理信息分系统（）管理信息分系统（MIS）具具有有预预测测、经经营营(jngyng)决决策策、生生产产计计划划、生生产产技技术术准准备备、销销售售、供供应应、财财务务、成成本本、设设备备、工工具具和和人人力力资资源源等等管管理理信信息息功功能能，通通过过信信息息集集成成，达达到到缩缩短短产产品品生生产产周周期期、降降低低流流动动资资金金占占用用、提高企业应变能力的目的。提高企业应变能力的目的。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第十六页，共29页。17 （2）工程设计自动化分系统）工程设计自动化分系统(xtng)（EDS）用用计计算算机机辅辅助助进进行行产
16、产品品设设计计、工工艺艺设设计计、制制造造准准备备、产产品品性性 能能 测测 试试 及及 产产 品品 数数 据据 管管 理理 等等 工工 作作，即即CAD/CAPP/CAE/CAM/PDM系系统统(xtng)，目目的的是是使使产产品品开开发发活动更高效，更优质地进行。活动更高效，更优质地进行。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第十七页，共29页。18 （3）制造自动化分系统（）制造自动化分系统（MAS）是是CIMS中中信信息息流流和和物物流流的的结结合合点点。由由制制造造设设备备及及相相应应的的支支持持软软件件组组成成。如如对对于于离离散散型型制制造造
17、业业，可可以以(ky)由由数数控控机机床床、加加工工中中心心、清清洗洗机机、测测量量机机、运运输输小小车车、立立体体仓仓库库、多多级级分分布布式式控控制制计计算算机机等等硬硬件件和和车车间间生生产产信信息息与与管管理理、车车间间生生产产调调度度、生生产产过过程程检检测测、库库存存管管理理等等应应用用软软件件组组成成。对对于于连连续续型型生生产产过过程程，可可以以(ky)由由DCS控控制制下下的的制制造造装装备备组组成成。通通过过管管理理与与控控制制，达达到到提提高高生生产产率率、优优化化生生产产过程、降低成本和能耗的目的。过程、降低成本和能耗的目的。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造
18、(zhzo)(zhzo)系统系统第十八页，共29页。19 （4）质量保证分系统（）质量保证分系统（QAS/CAQ）包包括括质质量量决决策策、质质量量检检测测与与数数据据采采集集(cij)、质质量量评评价价、控控制制与与跟跟踪踪等等功功能能。该该系系统统保保证证从从产产品品设设计计、制制造造、检检测测到到后后勤勤服服务务的的整整个个过过程程的的质质量量，以以实实现现产产品品高高质质量量、低低成成本本，提高企业竞争力的目的。提高企业竞争力的目的。（5）计算机网络分系统（）计算机网络分系统（NES）满满足足各各应应用用分分系系统统对对网网络络支支持持的的不不同同需需求求，支支持持资资源源共共享、分布
19、处理、分布数据库、分层递阶和实时控制。享、分布处理、分布数据库、分层递阶和实时控制。（6）数据库分系统（）数据库分系统（DBS）是是逻逻辑辑上上统统一一的的、物物理理上上分分布布的的全全局局数数据据管管理理系系统统，通通过该系统可以实现企业数据共享和信息集成。过该系统可以实现企业数据共享和信息集成。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系统制造系统第十九页，共29页。20 三、集成三、集成(j chn)技术的内涵技术的内涵与发展与发展 2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系统制造系统第二十页，共29页。21 1、信息集成、信息集成
20、信信息息集集成成是是指指企企业业信信息息化化不不同同应应用用系系统统之之间间实实现现数数据据共共享享，实实现现信信息息集集成成就就是是要要实实现现数数据据的的转转换换(不不同同数数据据格格式式和和存存储储之之间间的的转转换换)、数数据据源源的的统统一一(同同一一个个数数据据仅仅有有一一个个数数据据入入口口)、数数据据一一致致性性的的维维护护、异异构构环环境境下下不不同同应应用用系系统统之之间间的的数数据据传传送送。信信息息集集成成的的理理想想目目标标是是五五个个“正正确确”的的实实现现，即即“在在正正确确的的时时间间，将将正正确确的的信信息息以以正正确确的的方方式式传传送送给给正正确确的的人人
21、(或或机机器器)以以做做出出正正确确的的决决策策或或操操作作。”在在企企业业实实施施信信息息化的早期化的早期(zoq)阶段，应用系统的集成首先是信息集成。阶段，应用系统的集成首先是信息集成。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系制造系统统第二十一页，共29页。22 分系统之间的信息集成通常有以下一些方法：分系统之间的信息集成通常有以下一些方法：各各分分系系统统的的应应用用之之间间通通过过开开发发一一对对一一的的专专用用集集成成接接口口实实现现数数据据交交互互和和集集成成，这这种种方方法法的的缺缺点点是是开开发发量量大大，系系统统可可维维护护性性差差，任任何何一一
22、个个应应用用系系统统的的修修改改都都会会导导致致一一大大批批相相关应用系统的修改；关应用系统的修改；采采用用独独立立于于任任何何具具体体应应用用系系统统的的共共享享信信息息库库的的方方式式实实现现信信息息共共享享，这这种种方方式式可可以以避避免免重重复复(chngf)开开发发功功能能相同的集成接口；相同的集成接口；采采用用集集成成平平台台支支持持的的中中间间件件的的方方式式进进行行信信息息共共享享，这这种种方方式式可可以以实实现现应应用用对对数数据据的的透透明明访访问问，解解决决应应用用对对于于操操作作系系统统和和数数据据存存储储方方式式的的依依赖赖性性，是是当当今今最最先先进进的的应应用用系
23、系统集成方式之一。统集成方式之一。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系统制造系统第二十二页，共29页。23 2、过程集成、过程集成 信信息息集集成成在在很很大大程程度度上上提提高高了了生生产产率率，但但是是传传统统的的串串行行设设计计、开开发发方方法法往往往往造造成成产产品品开开发发过过程程的的经经常常(jngchng)反反复复，这这无无疑疑使使产产品品开开发发周周期期延延长长，成成本本增增加加。在在此此背背景景下下，产产生生了了过过程程集集成成，其其内内涵涵是是：以以并并行行的的思思想想综综合合考考虑虑产产品品全全生生命命周周期期中中的的所所有有活活动动，实
24、实现现企企业业产产品品全全周周期期中中各各业业务务过过程程的的整整体体优优化化。过过程程集集成成是是信信息息集集成成在在广广度度和和深深度度上上的的扩扩展展和和延延伸伸，更更多多的的考考虑虑了了系系统统的的优优化化。并并行行工工程程正正是是体体现现过过程程集集成成的的一一种种先先进进制制造造模模式式，它它将将产产品品开开发发设设计计中中的的各各个个串串行行过过程程尽尽可可能能多多的的转转变变为为并并行行过过程程，在在设设计计时时考考虑虑到到下下游游工工作作中中的的可可制制造造性、可装配以及质量问题，从而减少反复过程的发生。性、可装配以及质量问题，从而减少反复过程的发生。2.1 2.1 计算机集
25、成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第二十三页，共29页。24 关键技术有：关键技术有：1）团队协同技术）团队协同技术-CSCW 2）并行）并行(bngxng)产品开发工具产品开发工具 DFX 3）产品数据管理）产品数据管理 PDM 4）企业过程重构）企业过程重构-BPR 2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第二十四页，共29页。25 3、企业间的集成、企业间的集成 企企业业要要提提高高市市场场(shchng)竞竞争争能能力力，不不能能走走“小小而而全全”、“大大而而全全”的的模模式式，必必须须要要面面对对市市场场(shchng)竞竞争争
26、全全球球化化的的新新形形势势，充充分分利利用用全全球球的的制制造造资资源源，以以更更快快、更更好好、更更省省的的方方式式响响应应市市场场(shchng)，这这客客观观上上要要求求企企业业要要走走出出“家家门门”，同同其其他他企企业业结结成成动动态态联联盟盟”，实实现现优优势势互互补补、资资源源共共享享，从从而而提高企业的竞争能力，企业间集成就在这种要求下产生了。提高企业的竞争能力，企业间集成就在这种要求下产生了。其其内内涵涵是是：企企业业在在综综合合运运用用先先进进信信息息技技术术、制制造造技技术术等等的的基基础础上上，实实现现同同其其他他优优势势企企业业的的联联合合，形形成成以以产产品品为为
27、中中心心的的“虚虚拟拟企企业业”，以以求求最最大大优优化化企企业业内内、外外部部资资源源。企企业业间间集集成成以以美美国国提提出出的的敏敏捷捷制制造造为为代代表表。敏敏捷捷制制造造实实现现形形成成扁扁平平式式企企业业组组织织管管理理结结构构和和“哑哑铃铃型型企企业业”，克克服服了了传传统统企企业业的的弊弊端端，将将企企业业结结构构调调整整为为适适应应全全球球经经济济、全全球球制制造造，既既竞竞争争又又联联合合的的新模式。新模式。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系制造系统统第二十五页，共29页。26 4、人的集成、人的集成 企企业业信信息息化化的的实实施施对对
28、人人的的工工作作责责任任心心、协协作作精精神神、知知识识水水平平、生生产产技技能能等等各各方方面面的的素素质质都都提提出出了了更更高高的的要要求求。人人的的集集成成是是企企业业信信息息化化工工程程系系统统集集成成中中最最关关键键的的问问题。题。企业信息化工程中人的集成可分为三个层次：企业信息化工程中人的集成可分为三个层次：技技术术人人员员和和管管理理人人员员通通过过信信息息技技术术的的应应用用，提提高高自自身身(zshn)的的工工作作效效率率和和工工作作水水平平，并并协协同同地地进进行行产产品品设设计计、经经营营管管理理等等业业务务过过程程，提提高高企企业业的的产产品品开开发发和和经经营管理的
29、效率和水平。营管理的效率和水平。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第二十六页，共29页。27 技技术术人人员员和和管管理理人人员员通通过过熟熟练练地地掌掌握握和和应应用用信信息息系系统统，与与战战略略合合作作伙伙伴伴一一起起不不断断地地对对企企业业的的业业务务过过程程、工工作作方方法法和和企企业业系系统统结结构构进进行行改改进进、完完善善、优优化化和和再再造造，不不断断地进行技术创新和管理创新。地进行技术创新和管理创新。通通过过上上述述过过程程造造就就一一批批业业务务能能力力强强、热热爱爱企企业业、有有事事业业心心、创创新新精精神神和和协协作作精精神神
30、的的技技术术骨骨干干和和管管理理骨骨干干，特特别别是是既既懂懂技技术术又又懂懂经经营营管管理理的的复复合合型型人人才才。同同时时通通过过人人才才自自我我价价值值(jizh)(jizh)的的实实现现做做到到事事业业留留人人。这这些些人人才才及及其其所所拥有的知识和创新能力形成企业未来的核心竞争力。拥有的知识和创新能力形成企业未来的核心竞争力。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第二十七页，共29页。28 4、几种集成的相互关系、几种集成的相互关系(gun x)1）信息集成是过程集成的基础）信息集成是过程集成的基础 2）信信息息集集成成和和过过程程集集成成为
31、为更更好好地地实实现现企企业业间间集集成成创造了条件创造了条件 3）企企业业集集成成的的发发展展促促进进信信息息集集成成和和过过程程集集成成向向更更高层次发展高层次发展 4）人人的的集集成成是是实实现现信信息息集集成成、过过程程集集成成和和企企业业集集成的基本保障成的基本保障 四四方方面面的的集集成成技技术术都都在在不不断断地地向向前前发发展展着着，发发展展的的更高层次将是知识集成。更高层次将是知识集成。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统第二十八页，共29页。29 四、现代四、现代(xindi)集成制造系统的发展趋势集成制造系统的发展趋势 1）集成化）集成化 2）数字化）数字化/虚拟化虚拟化 3）网络化）网络化 4）柔性化）柔性化 5）智能化）智能化 6）绿色化）绿色化 2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系统制造系统第二十九页，共29页。