現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)導(dǎo)論08

1、先進(jìn)制造系統(tǒng)先進(jìn)制造系統(tǒng)Advanced Manufacturing System一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 二、 CIMS的技術(shù)體系概述 三、 CIMS技術(shù)的發(fā)展趨勢及前沿問題 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.1 概述概述1.2 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)內(nèi)涵的變化計算機(jī)集成制造系統(tǒng)內(nèi)涵的變化1.3 從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS 1.3.1 系統(tǒng)的復(fù)雜性系統(tǒng)的復(fù)雜性 1.3.2 復(fù)雜問題求解的基本框架復(fù)雜問題求解的基本框架1.4 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)內(nèi)涵的發(fā)展現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)內(nèi)涵的發(fā)展 1.4

2、.1 信息集成信息集成 1.4.2 過程集成（并行工程）過程集成（并行工程） 1.4.3 企業(yè)集成（敏捷制造）企業(yè)集成（敏捷制造）1.5 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的組成現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的組成1.6 CIMS與企業(yè)信息化與企業(yè)信息化 一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.1 概述 從從19861986年立項，年立項，19871987年開始實施至今，已經(jīng)在我國的機(jī)年開始實施至今，已經(jīng)在我國的機(jī)械、電子、航空、械、電子、航空、 航天、輕工、紡織、石油、化工和冶金航天、輕工、紡織、石油、化工和冶金等主要制造行業(yè)中的二百多家企業(yè)中應(yīng)用。等主要制造行業(yè)中的二百多家企業(yè)中應(yīng)用。 19991999年年華中理工

3、大學(xué)華中理工大學(xué)獲得獲得SMESME的的“大學(xué)領(lǐng)先獎大學(xué)領(lǐng)先獎”; ; 1995 1995年北京第一機(jī)床廠獲年北京第一機(jī)床廠獲SMESME的的CIMSCIMS“工業(yè)領(lǐng)先獎工業(yè)領(lǐng)先獎”。 19941994年清華大學(xué)獲得美國年清華大學(xué)獲得美國SMESME（制造工程師學(xué)會（制造工程師學(xué)會)CIMS )CIMS “大學(xué)領(lǐng)先獎大學(xué)領(lǐng)先獎” （一般每年在世界范圍內(nèi)只評一所大學(xué)或一家企業(yè)）。（一般每年在世界范圍內(nèi)只評一所大學(xué)或一家企業(yè)）。 一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.2 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)內(nèi)涵的變化計算機(jī)集成制造系統(tǒng)內(nèi)涵的變化 CIM最早是英文最早是英文Computer Integrate

4、d Manufacturing的縮寫，直譯為計算機(jī)集成制造，由美國人約瑟夫的縮寫，直譯為計算機(jī)集成制造，由美國人約瑟夫哈靈哈靈頓頓(J. Harrington)于于1973年提出來的年提出來的7。哈靈頓認(rèn)為企業(yè)。哈靈頓認(rèn)為企業(yè)生產(chǎn)的組織和管理應(yīng)該強(qiáng)調(diào)兩個觀點，即：生產(chǎn)的組織和管理應(yīng)該強(qiáng)調(diào)兩個觀點，即：第一，企業(yè)的各種生產(chǎn)經(jīng)營活動是不可分割的，需要統(tǒng)第一，企業(yè)的各種生產(chǎn)經(jīng)營活動是不可分割的，需要統(tǒng)一考慮。一考慮。第二，整個生產(chǎn)制造過程實質(zhì)上是信息的采集、傳遞和第二，整個生產(chǎn)制造過程實質(zhì)上是信息的采集、傳遞和加工處理的過程。加工處理的過程。 實際上實際上,哈靈頓強(qiáng)調(diào)的一是整體觀點，即系統(tǒng)觀點，哈靈

5、頓強(qiáng)調(diào)的一是整體觀點，即系統(tǒng)觀點，二是信息觀點。二者都是信息時代組織、管理生產(chǎn)最基本二是信息觀點。二者都是信息時代組織、管理生產(chǎn)最基本的，也是最重要的觀點。的，也是最重要的觀點。 早期CIMS組成框圖2021-12-146一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.2 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)內(nèi)涵的變化計算機(jī)集成制造系統(tǒng)內(nèi)涵的變化 我國我國863計劃在計劃在1998年提出的新定義為年提出的新定義為910： “將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，并將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場需求分析到最終報廢應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場需求分析到最終報廢處理

6、）的各個階段。通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，處理）的各個階段。通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成和優(yōu)化運行，達(dá)到人實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成和優(yōu)化運行，達(dá)到人（組織、管理）、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成。以加強(qiáng)企業(yè)（組織、管理）、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成。以加強(qiáng)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的新產(chǎn)品開發(fā)的T（時間）、（時間）、Q（質(zhì)量）、（質(zhì)量）、C（成本）、（成本）、S（服務(wù)）和（服務(wù)）和E（環(huán)境），從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和（環(huán)境），從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭能力。競爭能力?！?實質(zhì)上已將計算機(jī)集成制造發(fā)展到實質(zhì)上已將計算機(jī)集成制造發(fā)展到現(xiàn)代集成制造現(xiàn)代集成制造。 一

7、、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.3 從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)是信息時代的一種先進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)，這是一種普遍存現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)是信息時代的一種先進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)，這是一種普遍存在的系統(tǒng)：凡是人造物，都離不開設(shè)計、制造及相應(yīng)的管理，這是一種在的系統(tǒng)：凡是人造物，都離不開設(shè)計、制造及相應(yīng)的管理，這是一種對國家經(jīng)濟(jì)、安全至關(guān)重要的系統(tǒng)，這是一種復(fù)雜的人機(jī)大系統(tǒng)，提出對國家經(jīng)濟(jì)、安全至關(guān)重要的系統(tǒng)，這是一種復(fù)雜的人機(jī)大系統(tǒng)，提出了大量的尚待解決的新問了大量的尚待解決的新問題，包括許多理論問題。題，包括許多理論問題。 1.3.1 系統(tǒng)的復(fù)雜性系統(tǒng)的復(fù)雜性 1功能的復(fù)雜性功能

8、的復(fù)雜性 系統(tǒng)包含了產(chǎn)品從規(guī)劃設(shè)計到最終交付用戶使用的一切活動。如產(chǎn)品系統(tǒng)包含了產(chǎn)品從規(guī)劃設(shè)計到最終交付用戶使用的一切活動。如產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程、加工制造過程和經(jīng)營管理過程（包括銷售及服務(wù)）等。設(shè)計開發(fā)過程、加工制造過程和經(jīng)營管理過程（包括銷售及服務(wù)）等。不僅有物流，還有大量的人的活動。不僅有物流，還有大量的人的活動。2對象的復(fù)雜性對象的復(fù)雜性 相當(dāng)一部分過程和活動很難完全用一般的動力學(xué)系統(tǒng)模型、離散事件相當(dāng)一部分過程和活動很難完全用一般的動力學(xué)系統(tǒng)模型、離散事件系統(tǒng)模型及混雜系統(tǒng)模型來描述。系統(tǒng)模型及混雜系統(tǒng)模型來描述。3隨機(jī)性隨機(jī)性 影響系統(tǒng)性能的隨機(jī)因素大量、經(jīng)常存在，如：市場、原材料、零

9、部影響系統(tǒng)性能的隨機(jī)因素大量、經(jīng)常存在，如：市場、原材料、零部件的供應(yīng)、合同、價格、設(shè)備的損壞，人員的流動等等。件的供應(yīng)、合同、價格、設(shè)備的損壞，人員的流動等等。一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.3 從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS4目標(biāo)目標(biāo)/約束的多樣性約束的多樣性 企業(yè)市場競爭力的提高，表現(xiàn)在多個方面，如企業(yè)市場競爭力的提高，表現(xiàn)在多個方面，如T（Time上市時間）、上市時間）、Q（Quality質(zhì)量）、質(zhì)量）、C（Cost成本）、成本）、S（Service服務(wù)）、服務(wù)）、K（Knowledge產(chǎn)品創(chuàng)產(chǎn)品創(chuàng)新）、新）、E（Environment環(huán)境等可持續(xù)發(fā)展）等等。環(huán)境等

10、可持續(xù)發(fā)展）等等。 解決這樣的復(fù)雜系統(tǒng)的理論進(jìn)展還大大落后于實際應(yīng)用的需求。解決這樣的復(fù)雜系統(tǒng)的理論進(jìn)展還大大落后于實際應(yīng)用的需求。 圖圖2.1制造企業(yè)的總體模型制造企業(yè)的總體模型一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.3 從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS 1.3.2 復(fù)雜問題求解的基本框架復(fù)雜問題求解的基本框架基本框架如下：基本框架如下： 管理（包括生產(chǎn)組織模式）理念與模式；管理（包括生產(chǎn)組織模式）理念與模式； 方法論；方法論； 實現(xiàn)技術(shù)；實現(xiàn)技術(shù)； 數(shù)學(xué)等理論工具；數(shù)學(xué)等理論工具； 一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.3 從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成

11、制造系統(tǒng)從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS 1.3.2 復(fù)雜問題求解的基本框架復(fù)雜問題求解的基本框架1 1管理（包括生產(chǎn)組織模式）管理（包括生產(chǎn)組織模式）理念與模式理念與模式 大量的先進(jìn)的管理理念，如計算機(jī)集成制造；大量的先進(jìn)的管理理念，如計算機(jī)集成制造；“推式推式”計劃的生產(chǎn)計劃的生產(chǎn)組織組織MRP-IIMRP-II；精良生產(chǎn)與；精良生產(chǎn)與“拉式拉式”生產(chǎn)組織；經(jīng)營過程重組；協(xié)作生產(chǎn)生產(chǎn)組織；經(jīng)營過程重組；協(xié)作生產(chǎn)的組織模式（不是的組織模式（不是“小而全小而全”“”“大而全大而全”）等等。）等等。 這些管理理念對企業(yè)的影響是至關(guān)重要的。這些管理理念對企業(yè)的影響是至關(guān)重要的。2 2方法論方法

12、論 體系結(jié)構(gòu)的概念（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）；開放系統(tǒng)的概念以及標(biāo)準(zhǔn)化；企業(yè)體系結(jié)構(gòu)的概念（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）；開放系統(tǒng)的概念以及標(biāo)準(zhǔn)化；企業(yè)建模的方法論，如功能模型、信息模型、決策模型、組織模型、資源模建模的方法論，如功能模型、信息模型、決策模型、組織模型、資源模型和動態(tài)模型等等。型和動態(tài)模型等等。 方法論不在數(shù)學(xué)層次解決問題，但重要的在于將問題納入一個正確方法論不在數(shù)學(xué)層次解決問題，但重要的在于將問題納入一個正確的方向。多數(shù)情況下，方法論主要還在定性階段，但對某些問題，如大的方向。多數(shù)情況下，方法論主要還在定性階段，但對某些問題，如大型軟件開發(fā)采用功能模型便十分有效，對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，信型軟件開發(fā)采用功

13、能模型便十分有效，對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，信息模型是主要工具。息模型是主要工具。一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.3 從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS 1.3.2 復(fù)雜問題求解的基本框架3 3實現(xiàn)技術(shù)實現(xiàn)技術(shù) 如何建立一個現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)？如何建立一個現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)？ “現(xiàn)代現(xiàn)代”包含了當(dāng)今信息技術(shù)的最新成果：數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬包含了當(dāng)今信息技術(shù)的最新成果：數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、綠色化與集成化。化、智能化、綠色化與集成化。 信息集成：異構(gòu)環(huán)境下的信息集成，包括了協(xié)議的共存與轉(zhuǎn)換；異信息集成：異構(gòu)環(huán)境下的信息集成，包括了協(xié)議的共存與轉(zhuǎn)換；異種數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)共享；應(yīng)用

14、軟件的數(shù)據(jù)交換等。種數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)共享；應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)交換等。 過程重組和優(yōu)化（并行工程）：過程建模及優(yōu)化（串行過程過程重組和優(yōu)化（并行工程）：過程建模及優(yōu)化（串行過程并行并行過程），上游過程考慮下游過程的設(shè)計工具過程），上游過程考慮下游過程的設(shè)計工具DFXDFX、虛擬制造裝配、性能評、虛擬制造裝配、性能評估技術(shù)和計算機(jī)協(xié)同工作環(huán)境等。估技術(shù)和計算機(jī)協(xié)同工作環(huán)境等。 資源優(yōu)化（敏捷制造是資源優(yōu)化更快的響應(yīng)市場）：網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計制資源優(yōu)化（敏捷制造是資源優(yōu)化更快的響應(yīng)市場）：網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計制造的支持工具、使能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全、供需鏈管理，從物流（造的支持工具、使能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全、供需鏈管理，從物流（logi

15、sticslogistics）到電子物流（）到電子物流（e-logisticse-logistics）、電子商務(wù)以及協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)）、電子商務(wù)以及協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)CPCCPC（Collaborative Product CommerceCollaborative Product Commerce）等等。）等等。 一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.3 從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS 1.3.2 復(fù)雜問題求解的基本框架4 4數(shù)學(xué)等理論工具數(shù)學(xué)等理論工具（1 1）生產(chǎn)線的調(diào)度優(yōu)化理論（機(jī)器不可靠有限緩沖器情況）生產(chǎn)線的調(diào)度優(yōu)化理論（機(jī)器不可靠有限緩沖器情況下的串行、并行、混合等生產(chǎn)線的調(diào)

16、度問題）下的串行、并行、混合等生產(chǎn)線的調(diào)度問題） 如最小化完工時間，最小化拖期任務(wù)數(shù)，帶特殊工藝約束如最小化完工時間，最小化拖期任務(wù)數(shù)，帶特殊工藝約束以及提前以及提前/ /拖期等調(diào)度問題。多數(shù)情況下數(shù)學(xué)方法很難獲得閉拖期等調(diào)度問題。多數(shù)情況下數(shù)學(xué)方法很難獲得閉合解，數(shù)學(xué)計算和智能算法的結(jié)合往往是有效的。合解，數(shù)學(xué)計算和智能算法的結(jié)合往往是有效的。（2 2）推）推/ /拉結(jié)合的生產(chǎn)計劃與調(diào)度拉結(jié)合的生產(chǎn)計劃與調(diào)度 MRP-MRP-是美國制造業(yè)管理技術(shù)的精華，它把對最終產(chǎn)品的是美國制造業(yè)管理技術(shù)的精華，它把對最終產(chǎn)品的需求通過需求通過BOMBOM展開為對零部件和原材料的需求，用物料投入的展開為對零

17、部件和原材料的需求，用物料投入的方式推動系統(tǒng)運行，故稱推式控制策略。方式推動系統(tǒng)運行，故稱推式控制策略。JITJIT是日本豐田的管是日本豐田的管理思想，用產(chǎn)品或成品的取出來拉動系統(tǒng)運行，因此稱拉式理思想，用產(chǎn)品或成品的取出來拉動系統(tǒng)運行，因此稱拉式控制策略?？刂撇呗浴Ｒ?、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.3 從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS 1.3.2 復(fù)雜問題求解的基本框架4 4數(shù)學(xué)等理論工具數(shù)學(xué)等理論工具 （3 3）并行產(chǎn)品開發(fā)過程的調(diào)度優(yōu)化問題）并行產(chǎn)品開發(fā)過程的調(diào)度優(yōu)化問題 產(chǎn)品的開發(fā)過程由一系列活動組成，傳統(tǒng)的串行過程由于產(chǎn)品的開發(fā)過程由一系列活動組成，傳統(tǒng)的串行過程由于

18、上游設(shè)計過程不考慮下游的制造工藝及裝配，往往造成經(jīng)常上游設(shè)計過程不考慮下游的制造工藝及裝配，往往造成經(jīng)常性的返工，使產(chǎn)品開發(fā)時間大大增加，成本提高。變串行的性的返工，使產(chǎn)品開發(fā)時間大大增加，成本提高。變串行的活動為盡可能多的并行活動，資源（設(shè)備、人員）需要優(yōu)化活動為盡可能多的并行活動，資源（設(shè)備、人員）需要優(yōu)化配置，其中需要考慮信息的約束和活動中可能存在的反饋。配置，其中需要考慮信息的約束和活動中可能存在的反饋。因此問題成為：在考慮信息約束條件下，通過資源的優(yōu)化配因此問題成為：在考慮信息約束條件下，通過資源的優(yōu)化配置，極小化產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)時間。置，極小化產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)時間。 一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

19、和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.3 從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)CIMS 1.3.2 復(fù)雜問題求解的基本框架4 4數(shù)學(xué)等理論工具數(shù)學(xué)等理論工具 （4 4）供需鏈管理中的優(yōu)化問題）供需鏈管理中的優(yōu)化問題 供需鏈?zhǔn)敲枋錾唐沸?、產(chǎn)、供過程中各實體的活動及其相供需鏈?zhǔn)敲枋錾唐沸?、產(chǎn)、供過程中各實體的活動及其相互關(guān)系的動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)?；リP(guān)系的動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)。 企業(yè)必然會從企業(yè)必然會從“小而全小而全”“”“大而全大而全”的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整為協(xié)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整為協(xié)作化產(chǎn)品制造的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。這便形成了供需鏈。由于多種原作化產(chǎn)品制造的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。這便形成了供需鏈。由于多種原因，企業(yè)在物料獲取、加工和產(chǎn)品（零部件）配送過程中存因，

20、企業(yè)在物料獲取、加工和產(chǎn)品（零部件）配送過程中存在提前期的不確定性，因此安全庫存和安全提前期可以緩解在提前期的不確定性，因此安全庫存和安全提前期可以緩解提前期變動的影響。圍繞供需鏈的越來越廣泛的應(yīng)用，相關(guān)提前期變動的影響。圍繞供需鏈的越來越廣泛的應(yīng)用，相關(guān)的優(yōu)化問題也很多。例如考慮運輸時間服從一定的概率分布的優(yōu)化問題也很多。例如考慮運輸時間服從一定的概率分布的前提下，如何在滿足一定顧客服務(wù)水平的同時，實現(xiàn)庫存的前提下，如何在滿足一定顧客服務(wù)水平的同時，實現(xiàn)庫存費用極小化等。費用極小化等。 一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.3 從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從系統(tǒng)理論看現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

21、CIMS 1.3.2 復(fù)雜問題求解的基本框架復(fù)雜問題求解的基本框架4 4數(shù)學(xué)等理論工具數(shù)學(xué)等理論工具 （5 5）智能方法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、多）智能方法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、多智能體技術(shù)等智能體技術(shù)等 這些智能方法在解決上述應(yīng)用問題時是有效的。這些智能方法在解決上述應(yīng)用問題時是有效的。理論參數(shù)計算與智能方法相結(jié)合是解決不少復(fù)雜問題理論參數(shù)計算與智能方法相結(jié)合是解決不少復(fù)雜問題的一種行之有效的辦法。的一種行之有效的辦法。一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.4 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)內(nèi)涵的發(fā)展現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)內(nèi)涵的發(fā)展 1.4.1 信息集成信息集成1 1企業(yè)建模、

22、系統(tǒng)設(shè)計方法、軟件工具和規(guī)范企業(yè)建模、系統(tǒng)設(shè)計方法、軟件工具和規(guī)范 這是系統(tǒng)總體設(shè)計的基礎(chǔ)。沒有企業(yè)的模型就很難科學(xué)地這是系統(tǒng)總體設(shè)計的基礎(chǔ)。沒有企業(yè)的模型就很難科學(xué)地分析和綜合企業(yè)各部分的功能關(guān)系、信息關(guān)系以至動態(tài)關(guān)系分析和綜合企業(yè)各部分的功能關(guān)系、信息關(guān)系以至動態(tài)關(guān)系。企業(yè)建模及設(shè)計方法解決了一個制造企業(yè)的物流、信息流。企業(yè)建模及設(shè)計方法解決了一個制造企業(yè)的物流、信息流、以至資金流、決策流的關(guān)系，這是企業(yè)信息集成的基礎(chǔ)。、以至資金流、決策流的關(guān)系，這是企業(yè)信息集成的基礎(chǔ)。2 2異構(gòu)環(huán)境下的信息集成異構(gòu)環(huán)境下的信息集成 所謂異構(gòu)是指系統(tǒng)中包含了不同的操作系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、所謂異構(gòu)是指系統(tǒng)中包含

23、了不同的操作系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用軟件。如果各個部分的信息不能自動地交換，數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用軟件。如果各個部分的信息不能自動地交換，則很難保證信息傳送和交換的效率和質(zhì)量。異構(gòu)信息集成主則很難保證信息傳送和交換的效率和質(zhì)量。異構(gòu)信息集成主要解決下面三個問題：要解決下面三個問題：（1 1）不同通信協(xié)議的共存及向）不同通信協(xié)議的共存及向ISO/OSIISO/OSI的過渡的過渡 （2 2）不同數(shù)據(jù)庫的相互訪問）不同數(shù)據(jù)庫的相互訪問（3 3）不同商用應(yīng)用軟件之間的接口）不同商用應(yīng)用軟件之間的接口 一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.4 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)內(nèi)涵的發(fā)展 1.4.2 過程集成（

24、并行工程）并行工程的關(guān)鍵技術(shù)： 1）產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程的重構(gòu)和建模，即將原來的串行作業(yè)過程，盡可能地轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)。 串行作業(yè)：結(jié) 構(gòu) 分析 與優(yōu) 化方 案 設(shè)計 與論 證原 理 實驗 與分 析詳 細(xì) 設(shè)計工 藝 審查確 定 工藝 方案生 產(chǎn) 準(zhǔn)備加 工 制造 與測 試產(chǎn) 品 驗證較多一般頻繁偶爾一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.4 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)內(nèi)涵的發(fā)展 1.4.2 過程集成（并行工程） 并行作業(yè)： 方案設(shè)計與論證 詳細(xì)設(shè)計 確定工藝方案 CAPP, CAFD MPS 生產(chǎn)準(zhǔn)備 原理實驗與分析 DFX RPM CAE 加工制造與檢測 實驗驗證 預(yù)發(fā)布 偶爾 偶爾 較少

25、發(fā)布會 一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.4 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)內(nèi)涵的發(fā)展 1.4.2 過程集成（并行工程）并行工程的關(guān)鍵技術(shù)：并行工程的關(guān)鍵技術(shù)： 2 2）支持并行作業(yè)的多學(xué)科的協(xié)同工作小組，以及計算機(jī)網(wǎng)）支持并行作業(yè)的多學(xué)科的協(xié)同工作小組，以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（往往是廣域網(wǎng)）支持下的協(xié)同工作環(huán)境（絡(luò)（往往是廣域網(wǎng)）支持下的協(xié)同工作環(huán)境（CSCWCSCW）和）和PDMPDM，它可以提供異地設(shè)計人員在同一時間對設(shè)計的評價和修改，它可以提供異地設(shè)計人員在同一時間對設(shè)計的評價和修改，進(jìn)而支持實現(xiàn)異地互操作。進(jìn)而支持實現(xiàn)異地互操作。 3 3）并行工程的工具，如）并行工程的工具，如DFAD

26、FA，DFMDFM（Design For Assembly, Design For Assembly, Design ForDesign For ManufacturingManufacturing）等并行工程是在信息集成的基）等并行工程是在信息集成的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了過程的重構(gòu)、集成和優(yōu)化。礎(chǔ)上，實現(xiàn)了過程的重構(gòu)、集成和優(yōu)化。一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.4 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)內(nèi)涵的發(fā)展 1.4.2 過程集成（并行工程） 并行工程的并行工程的技術(shù)攻關(guān)是緊技術(shù)攻關(guān)是緊密結(jié)合航天工密結(jié)合航天工業(yè)復(fù)雜機(jī)械結(jié)業(yè)復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)件的設(shè)計、構(gòu)件的設(shè)計、開發(fā)進(jìn)行的。開發(fā)進(jìn)行的。通過通過2 2

27、年多的攻年多的攻關(guān)，取得了明關(guān)，取得了明顯的效益。使顯的效益。使產(chǎn)品開發(fā)時間產(chǎn)品開發(fā)時間縮短了縮短了1/31/3，設(shè)，設(shè)計過程中的反計過程中的反復(fù)減少了復(fù)減少了70%70%，廢品率減少了廢品率減少了50%50%。一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.4 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)內(nèi)涵的發(fā)展 1.4.3 企業(yè)集成（敏捷制造）敏捷制造的關(guān)鍵技術(shù)有：敏捷制造的關(guān)鍵技術(shù)有： 1 1）支持敏捷制造的使能技術(shù)，支持協(xié)同設(shè)計的工具，電）支持敏捷制造的使能技術(shù)，支持協(xié)同設(shè)計的工具，電子商務(wù)平臺。子商務(wù)平臺。 2 2）資源優(yōu)化，包括供應(yīng)鏈的建模和管理。）資源優(yōu)化，包括供應(yīng)鏈的建模和管理。 3 3）網(wǎng)絡(luò)平臺

28、，）網(wǎng)絡(luò)平臺，Internet/Intranet/ExtranetInternet/Intranet/Extranet。一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.5 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的組成 虛擬制造 綠色制造并行工程 敏捷制造CIMS全球全球 企業(yè)企業(yè) 部門部門制造制造基礎(chǔ)信息化基礎(chǔ)信息化集成集成優(yōu)化：過程重組優(yōu)化：過程重組CE 企業(yè)集成企業(yè)集成AM虛擬虛擬技術(shù)技術(shù) 技術(shù)技術(shù) + 管理管理 + 組織組織一、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) 1.6 CIMS與企業(yè)信息化企業(yè)信息化大致可分為下面四個階段。第一階段第一階段為單機(jī)的計算機(jī)應(yīng)用： 如采用CAD以提高工程設(shè)計及繪圖的效率和質(zhì)量，采

29、作會計、工資、合同等單項管理等等。與傳統(tǒng)的手工作業(yè)方式相比，可以提高工作效率。第二階段第二階段為局域網(wǎng)支持下的計算機(jī)應(yīng)用： 如基于網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)品設(shè)計部門的CAD、CAPP、CAE以及MRP等應(yīng)用。其技術(shù)水平和收到的效益比前者提高了一步。第三階段第三階段為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫支持下的計算機(jī)應(yīng)用綜合系統(tǒng)： 把企業(yè)的各個單元的計算機(jī)應(yīng)用，如CAD、CAE、CAPP、CAM、MRP、車間管理與控制、質(zhì)量保證以至辦公、輔助決策等集成起來，實現(xiàn)信息資源共享、優(yōu)化運行，使企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品開發(fā)上市更快（T）、質(zhì)量更好（Q）、成本更低（C）、服務(wù)更好（S），以使有更強(qiáng)的企業(yè)競爭能力。第四階段第四階段為因特網(wǎng)支持下的企業(yè)之

30、間的信息集成和資源優(yōu)化： 企業(yè)信息化已經(jīng)突破企業(yè)的界線，是敏捷制造階段的企業(yè)信息化。 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)，實際上包含了企業(yè)信息化的第三第四兩個階段。 2021-12-14252021-12-1426二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.1 總體技術(shù) 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.3 制造自動化技術(shù) 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.5 支撐技術(shù) 2.6 流程工業(yè)CIMS技術(shù)二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.1 總體技術(shù) 2.1.1 企業(yè)運行摸式 2.1.2 CIMS體系結(jié)構(gòu) 2.1.3 CIMS方法論 2.1.4 建模、仿真和優(yōu)化 2.1.5 集成技術(shù) 2.1.6 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)二、CIMS的技術(shù)體系概述 2

31、.1 總體技術(shù) 總體技術(shù)的任務(wù)是從全局出發(fā)，考慮構(gòu)成CIMS各部分之間的關(guān)系，并將它們組成有機(jī)的整體，實現(xiàn)信息共享和資源共享，協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)的運行，提出的系統(tǒng)整體集成的解決方案。 2.1.1 企業(yè)運行摸式 企業(yè)運行模式是從戰(zhàn)略的高度考慮企業(yè)的發(fā)展模式。企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的條件和運行環(huán)境的特點選擇并推行精良生產(chǎn)、敏捷制造、并行工程、大規(guī)模定制生產(chǎn)或敏捷虛擬企業(yè)等企業(yè)運行模式。 不同運行模式的選擇，在具體設(shè)計時會影響CIMS單元技術(shù)的選擇和實施，而CIMS的實施，也必然對企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和運行機(jī)制提出調(diào)整的要求。 2021-12-1430圖圖2.2傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)組織方式傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)組織方式圖圖2.3現(xiàn)

32、代制造業(yè)的生產(chǎn)組織方式現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)組織方式二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.1 總體技術(shù) 2.1.2 CIMS體系結(jié)構(gòu) CIMS體系結(jié)構(gòu)是一組代表系統(tǒng)各個方面的多視圖、多層次的模型的集合。由于CIMS系統(tǒng)的復(fù)雜性，要正確全面理解這一系統(tǒng)，必須從各個不同方面、不同階段進(jìn)行建模分析。 目前最有代表性的CIMS體系結(jié)構(gòu)當(dāng)屬歐共體ESPRIT計劃中的CIM-OSA的三維結(jié)構(gòu)。它的三個坐標(biāo)軸分別為：生命周期維、視圖維和通用維。生命周期維指的是CIM系統(tǒng)開發(fā)的整個生命周期中，從需求定義到設(shè)計說明到實施描述的三個階段；視圖維指的是系統(tǒng)需要建模的各個方面及其相互關(guān)系；通用維則是一個由一般到特殊的發(fā)展過程。二

33、、CIMS的技術(shù)體系概述 2.1 總體技術(shù) 2.1.3 CIMS方法論 CIMS的實施需要有一套正確實施CIMS的方法，這一組方法的集合，就稱為CIMS方法論。具體來說，CIMS方法論包含如下內(nèi)容：1）從企業(yè)診斷出發(fā)，對企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)與實施CIMS的需求進(jìn)行分析。2）實施CIMS技術(shù)上應(yīng)采用的方法。3）實施CIMS的組織隊伍及其構(gòu)成方法。4）CIMS的項目管理方法。5）CIMS的質(zhì)量控制方法。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.1 總體技術(shù) 2.1.4 系統(tǒng)建模 CIM-OSA中的模型主要有功能模型、信息模型、資源模型和組織模型。 由于CIMS的復(fù)雜性，CIMS模型的主要形式是圖形、表格和文字?jǐn)⑹?/p>

34、。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.1 總體技術(shù) 2.1.5 集成技術(shù) 信息集成、過程集成、企業(yè)間集成。1. 信息集成 指CIMS中不同應(yīng)用系統(tǒng)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，這些應(yīng)用系統(tǒng)分布在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下異構(gòu)計算機(jī)系統(tǒng)中，它們所管理和操作的數(shù)據(jù)格式和存儲方式各異，實現(xiàn)信息集成就是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一、數(shù)據(jù)一致性的維護(hù)、異構(gòu)環(huán)境下不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送。 企業(yè)的信息集成還解決了企業(yè)由于各部門之間信息不共享、信息反饋速度慢、信息不全等造成的企業(yè)決策因難、計劃不正確、庫存量大、產(chǎn)品制造周期長、資金積壓等問題，提高了企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和整體經(jīng)濟(jì)效益。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.1 總體技術(shù) 2.

35、1.5 集成技術(shù) 2. 過程集成 是指高效、實時地實現(xiàn)CIMS的數(shù)據(jù)、資源共享及其協(xié)同工作，將孤立的應(yīng)用過程集成起來形成一個協(xié)調(diào)的企業(yè)CIMS運行系統(tǒng)。過程集成涉及到不同的過程之間的交互和協(xié)同工作，它比信息集成具有更高的集成度，其集成難度也更高。 為了實現(xiàn)過程集成，需要采用過程建模方法來建立企業(yè)的業(yè)務(wù)過程模型。 過程集成需要有更先進(jìn)的軟件集成支持工具，如集成平臺、集成框架等。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.1 總體技術(shù) 2.1.5 集成技術(shù)3. 企業(yè)集成 是指企業(yè)間的集成。 企業(yè)要提高市場競爭力，不能走小而全、大而全的道路，而必須面對全球經(jīng)濟(jì)、全球制造的新形勢，充分利用全球的制造資源，以更快

36、、更好、更省的方式響應(yīng)市場。 從組織層面上說，現(xiàn)代企業(yè)提倡扁平式的企業(yè)組織結(jié)構(gòu)，提倡企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟。 產(chǎn)品型企業(yè)應(yīng)該是兩頭大、中間小，即新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力和市場開拓能力大，加工制造設(shè)備能力可以小。多數(shù)零、部件可以靠協(xié)作解決，這樣企業(yè)可以在全球采購價格最便宜、質(zhì)量最好的零、部件。 企業(yè)間的集成是企業(yè)優(yōu)化的新臺階。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.1 總體技術(shù) 2.1.6 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù) CIMS標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的主要作用是保證CIMS實施的規(guī)范性、開放性、可移植性和互操作性。具體表現(xiàn)在： 制定或選用CIMS信息分類編碼 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 CIMS分系統(tǒng)間的接口等有關(guān)規(guī)范 制定并貫徹執(zhí)行一系列有關(guān)的

37、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或約定，來統(tǒng)一整個系統(tǒng)部件的接口、通信和與外部的連接，使系統(tǒng)能容納不同廠家制造的設(shè)備，同時又能適應(yīng)未來新技術(shù)的發(fā)展。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.1 CAD計算機(jī)輔助設(shè)計 2.2.2 CAE計算機(jī)輔助工程 2.2.3 CAPP計算機(jī)輔助工藝設(shè)計 2.2.4 CAM計算機(jī)輔助制造 2.2.5 PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 2.2.6 DFx并行設(shè)計 2.2.7 異地、協(xié)同、虛擬設(shè)計 2.2.8 并行工程二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.1 CAD計算機(jī)輔助設(shè)計 CAD是指工程技術(shù)人員以計算機(jī)為工具，對產(chǎn)品和工程進(jìn)行總體設(shè)計、繪圖、分析和編

38、寫技術(shù)文檔等設(shè)計活動的總稱。CAD的功能可歸納為四大類：數(shù)字建模、工程分析、動態(tài)模擬和自動繪圖。一個完整的CAD系統(tǒng)應(yīng)由人機(jī)交互接口、科學(xué)計算、圖形系統(tǒng)和工程數(shù)據(jù)庫等組成。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.2 CAE計算機(jī)輔助工程 CAE是用計算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品的計算分析，例如：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計等問題的一種近似數(shù)值分析方法。已廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械和土木結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。隨著計算機(jī)技術(shù)的普及和不斷提高，CAE系統(tǒng)的功能和計算精度都有很大提高，各種基于產(chǎn)品數(shù)字建模的CAE系

39、統(tǒng)應(yīng)運而生，并已成為結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要工具，同時也是計算機(jī)輔助4C系統(tǒng)（CAD/CAE/CAPP/CAM）的重要環(huán)節(jié)。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.3 CAPP計算機(jī)輔助工藝設(shè)計 工藝設(shè)計是機(jī)械制造生產(chǎn)過程技術(shù)準(zhǔn)備工作的一個重要內(nèi)容，是產(chǎn)品設(shè)計與車間實際生產(chǎn)的紐帶，是經(jīng)驗性很強(qiáng)且隨環(huán)境變化而多變的決策過程。隨著機(jī)械制造生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和多品種小批量的要求，特別是CIMS的發(fā)展與運用，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計方法，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足自動化和集成化要求。計算機(jī)輔助工藝設(shè)計克服了傳統(tǒng)工藝設(shè)計的上述缺點，它可以借助計算機(jī)技術(shù)，按照產(chǎn)品設(shè)計實現(xiàn)從原材料加工成產(chǎn)品所需的一系列加工動

40、作，及其對資源需求的數(shù)字化描述。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.4 CAM計算機(jī)輔助制造 CAM的主要功能是根據(jù)零件的工藝路線和工序內(nèi)容，規(guī)劃刀具路徑，生成刀位文件，進(jìn)行刀具軌跡仿真，并生成NC代碼。它是連接設(shè)計自動化系統(tǒng)和制造自動化系統(tǒng)的橋梁。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.5 PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 PDM（Product Data Management）是一門管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息（包括電子文檔、數(shù)字化文件、數(shù)據(jù)庫記錄等）和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過程（包括審批/發(fā)放過程、工程更改過程等）的技術(shù)。 它是一門集數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理能力、網(wǎng)絡(luò)通訊

41、能力與過程控制能力于一體的工程數(shù)據(jù)管理綜合技術(shù)。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.6 DFx面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計 利用DFx技術(shù)，可以在設(shè)計階段盡早地考慮產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、可制造性、可裝配性、可測試性、產(chǎn)品服務(wù)和價格等因素，對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計或再設(shè)計。最常見的DFx技術(shù)有： 面向裝配的設(shè)計是一種針對零件配合關(guān)系進(jìn)行分析的設(shè)計技術(shù)。它為產(chǎn)品設(shè)計在早期提供一種確定裝配所用的定量方法。其原則包括最小零件數(shù)、最少接觸面和易裝配。 面向制造的設(shè)計則引入諸如零件最少原則和易制造原則等指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計。 面向性能的設(shè)計中，設(shè)計團(tuán)隊從產(chǎn)品整個生命周期的角度審查有關(guān)產(chǎn)品的所有獨立的

42、規(guī)則集，從而完成產(chǎn)品界面及功能設(shè)計、零件特征設(shè)計、加工方法選用、工藝性設(shè)計和工藝方案的選擇等。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.6 DFx面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計 面向方案的設(shè)計是為了從不同設(shè)計方案中選擇花費最小的方案，它涉及產(chǎn)品設(shè)計方案的數(shù)量、產(chǎn)品設(shè)計階段和產(chǎn)品設(shè)計更改的代價等因素。 面向環(huán)境的設(shè)計是指在產(chǎn)品設(shè)計時從對環(huán)境的影響角度出發(fā)，考慮產(chǎn)品在全生命中的使用。 面向后勤的設(shè)計是指設(shè)計人員在設(shè)計時利用不同的約束進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，如費用驅(qū)動約束、最小時間約束等。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.7 異地、協(xié)同、虛擬設(shè)計 隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

43、的發(fā)展以及全球性市場的形成，異地設(shè)計、協(xié)同設(shè)計和虛擬設(shè)計日益成為CIMS設(shè)計自動化領(lǐng)域的研究熱點。 異地設(shè)計是指處于不同地理位置（同一單位或不同單位）的設(shè)計人員各自發(fā)揮長處，共同完成某一設(shè)計任務(wù)；協(xié)同設(shè)計是指同一單位或不同單位的設(shè)計人員同時同地、同時異地、異時同地或異時異地共同完成某一設(shè)計任務(wù)；虛擬設(shè)計是借助計算機(jī)等工具，在計算機(jī)上模擬設(shè)計出新產(chǎn)品，以供有關(guān)各方分析、評價、參考。異地設(shè)計、協(xié)同設(shè)計和虛擬設(shè)計均涉及Internet/Intranet支持環(huán)境下的產(chǎn)品需求定義與建模、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換、產(chǎn)品開發(fā)過程模型、集成模式、體系結(jié)構(gòu)及支持工具等相關(guān)技術(shù)。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2

44、.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.8 并行工程 并行工程的具體內(nèi)涵主要有：1）并行工程是一種系統(tǒng)化的工作模式。它強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品全生命周期的市場需求分析、產(chǎn)品定義、研究開發(fā)、設(shè)計、制造、支持（包括質(zhì)量、銷售、采購、發(fā)送、服務(wù)）及產(chǎn)品報廢等各相關(guān)階段過程的集成、并發(fā)與優(yōu)化；人們在產(chǎn)品生命周期的上游階段工作時，就要充分考慮下游工作的可實現(xiàn)性，尤其是在產(chǎn)品設(shè)計階段，要進(jìn)行可制造性、可裝配性、可測試性、可維護(hù)性、可靠性、可支持性和成本合理性等方面的設(shè)計。它要求產(chǎn)品生命周期各階段工作間能及時交流、協(xié)調(diào)，盡量避免跨階段的大返工。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.2 設(shè)計自動化技術(shù) 2.2.8 并行工程 并行工程的具體內(nèi)

45、涵主要有：2）并行工程以產(chǎn)品為中心，組成由有關(guān)部門代表參加的多學(xué)科小組進(jìn)行團(tuán)隊工作。這種工作方式不僅加強(qiáng)了部門間的協(xié)調(diào)，而且集成了多學(xué)科人員的智慧。根據(jù)產(chǎn)品復(fù)雜程度不同，可組成有層次的團(tuán)隊工作小組群。如果條件允許，期望用戶也成為團(tuán)隊的成員。3）并行工程采用新型的信息化的先進(jìn)設(shè)計、制造技術(shù)，以支持產(chǎn)品及其過程的數(shù)字化定義、計算機(jī)輔助設(shè)計與制造（如CAD/CAE/CAM等）、計算機(jī)輔助下游可實現(xiàn)性設(shè)計（如DFA/DFM/DFT等）、計算機(jī)輔助團(tuán)隊協(xié)同工作及各階段部門間的信息集成等。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.3 制造自動化技術(shù) 2.3.1 自動化制造設(shè)備和控制技術(shù) 2.3.2 生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)調(diào)

46、度 2.3.3 自動化物流技術(shù) 2.3.4 制造過程監(jiān)控 2.3.5 制造執(zhí)行系統(tǒng)二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.3 制造自動化技術(shù) 制造自動化系統(tǒng)主要由制造設(shè)備系統(tǒng)、物料運輸與存儲系統(tǒng)、制造信息系統(tǒng)等組成。 制造設(shè)備系統(tǒng)主要包括： 專用自動化機(jī)床 組合機(jī)床自動線 數(shù)控機(jī)床、加工中心、分布式數(shù)字控制(DNC) 柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS) 柔性生產(chǎn)線(FML)等加工設(shè)備 測量設(shè)備、輔助設(shè)備(如刀具系統(tǒng))、夾具裝置等 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.3 制造自動化技術(shù) 物料運輸與存儲系統(tǒng)包括： 傳送帶 有軌小車 自動導(dǎo)向小車 立體倉庫 搬運機(jī)器人 托盤站等二、CIMS的技術(shù)體系

47、概述 2.3 制造自動化技術(shù) 制造信息系統(tǒng)： 計算機(jī)控制系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng) 制造信息的獲取、分析、處理以及各種信息交換 物料流管理 制造過程監(jiān)視與控制 生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)調(diào)度等 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.3 制造自動化技術(shù) 2.3.1 自動化制造設(shè)備和控制技術(shù) 自動化制造設(shè)備和控制技術(shù)主要有數(shù)控技術(shù)、DNC、FMC、FMS以及快速成型技術(shù)等。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.3 制造自動化技術(shù) 2.3.2 生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)調(diào)度 生產(chǎn)計劃生產(chǎn)計劃解決做什么(What to do)的問題，即生產(chǎn)什么生產(chǎn)多少的問題； 生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度則解決怎么做(How to do)的問題，即按什么次

48、序生產(chǎn)和何時生產(chǎn)的問題。 生產(chǎn)計劃與調(diào)度優(yōu)化生產(chǎn)計劃與調(diào)度優(yōu)化的目的不僅僅要解決如何縮短等待時間問題，而且要解決如何提高設(shè)備利用率、滿足用戶需求、壓縮庫存與在制品、降低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟(jì)效益等問題。 據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計：在生產(chǎn)過程中工件在現(xiàn)場、緩沖區(qū)和倉庫中等待加工的等待時間占了工件總流通時間的95%，而真正用在工件加工上的時間不足5%。由此可見，在大大縮短等待時間以最終縮短產(chǎn)品生產(chǎn)流通時間和生產(chǎn)周期方面大有潛力可挖。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.3 制造自動化技術(shù) 2.3.3 自動化物流技術(shù) 物流技術(shù)主要涉及： 物流的裝卸、輸送、識別控制、存取等環(huán)節(jié)，物流自動化就是要實現(xiàn)物流各個環(huán)節(jié)的綜合自

49、動化。 制造自動化系統(tǒng)中可以采用的物流技術(shù)有多種，目前較為先進(jìn)的有自動導(dǎo)向小車、機(jī)器人、自動化立體倉庫、空中自動運輸車等，此外還有輸送輥道、傳送帶、懸掛鏈、地鏈小車、升降機(jī)、帶真空吸盤的轉(zhuǎn)移裝置以及平衡吊，叉車和工位緩沖站等。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.3 制造自動化技術(shù) 2.3.4 制造過程監(jiān)控 制造過程監(jiān)控是利用傳感檢測技術(shù)、信號處理、模式識別、信息理論、人工智能、預(yù)報決策、控制工程、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)及有關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的研究成果，以制造過程的設(shè)備（含刀具）、流程及產(chǎn)品質(zhì)量為研究對象，根據(jù)制造過程中的二次效應(yīng)(如熱力參數(shù)、電磁參數(shù)、機(jī)械力學(xué)參數(shù)、各種性能參數(shù)等)及其動態(tài)變化，在不影響制造

50、過程正常工作的前提下，在線識別制造過程狀態(tài)，分析制造過程中的問題，通過參數(shù)調(diào)節(jié)，提供穩(wěn)定的生產(chǎn)條件。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.3 制造自動化技術(shù) 2.3.4 制造過程監(jiān)控 1. 對制造過程的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，做出是否有故障、故障種類、故障部位、故障嚴(yán)重程度、故障發(fā)展變化趨勢等診斷結(jié)果，判斷設(shè)備性能劣化趨勢，并制定出相應(yīng)對策和處理結(jié)果，對設(shè)備進(jìn)行自動控制； 2. 對制造過程的流程進(jìn)行監(jiān)控； 3. 對制造過程的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。設(shè)備監(jiān)控是流程監(jiān)控的基礎(chǔ)，設(shè)備監(jiān)控和流程監(jiān)控是質(zhì)量監(jiān)控的重要保證。設(shè)備監(jiān)控、流程監(jiān)控和質(zhì)量監(jiān)控互為支撐，互相滲透。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.3 制造自動化技術(shù)

51、 2.3.5 制造執(zhí)行系統(tǒng) MES是位于企業(yè)上層生產(chǎn)計劃（MRPII/ERP）和底層工業(yè)控制之間，面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實時信息系統(tǒng)。MES強(qiáng)調(diào)制造計劃的執(zhí)行，它在計劃管理層和底層控制之間架起了一座橋梁，填補(bǔ)了兩者之間的鴻溝89。 MES的主要研究內(nèi)容：的主要研究內(nèi)容： MES研究車間實際信息環(huán)境下的建模、決策及信息處理； 車間資源配置、生產(chǎn)調(diào)度與控制中的決策模型與決策機(jī)制； 車間的信息集成、信息搜尋與自組織、數(shù)據(jù)挖掘及知識發(fā)現(xiàn)等智能信息處理方法； 構(gòu)建敏捷化可重構(gòu)的MES集成信息模型。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.1 企業(yè)管理模式 2.4.2 管理支持

52、系統(tǒng) 2.4.3 CIM管理系統(tǒng)方法論 2.4.4 企業(yè)過程重組 2.4.5 全面質(zhì)量管理二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.1 企業(yè)管理模式 企業(yè)管理模式是企業(yè)為實現(xiàn)其經(jīng)營目標(biāo)，而組織其資源、經(jīng)營生產(chǎn)活動的基本框架和方式，典型的現(xiàn)代企業(yè)管理模式與方法有：制造資源計劃、企業(yè)資源計劃、準(zhǔn)時生產(chǎn)、供應(yīng)鏈管理等。先進(jìn)企業(yè)管理模式是實現(xiàn)CIMS管理與決策信息系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.1 企業(yè)管理模式 1制造資源計劃 制造資源計劃即MRPII（Manufacturing Resource Planning）是美國在2

53、0世紀(jì)70年代提出的一種現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)管理模式和組織生產(chǎn)的方式。它是以物料需求計劃MRP（Material Requirement Planning）為核心的企業(yè)生產(chǎn)管理計劃系統(tǒng)。其基本思想是：基于企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)制定生產(chǎn)計劃，圍繞物料轉(zhuǎn)化，組織制造資源，實現(xiàn)按需要按時生產(chǎn)。 MRPII系統(tǒng)分為五個計劃層次：經(jīng)營規(guī)劃、生產(chǎn)計劃大綱、主生產(chǎn)計劃、物料需求計劃和車間作業(yè)計劃。MRPII計劃層次體現(xiàn)了由宏觀到微觀，由戰(zhàn)略到戰(zhàn)術(shù)，由粗到細(xì)的深化過程。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.1 企業(yè)管理模式 2企業(yè)資源計劃 一般而言，除了MRPII的主要功能外，ERP系統(tǒng)還包括以下功

54、能：供應(yīng)鏈管理、銷售與市場、分銷、客戶服務(wù)、財務(wù)管理、制造管理、庫存管理、工廠與設(shè)備維護(hù)、人力資源、報表、制造執(zhí)行系統(tǒng)、工作流服務(wù)和企業(yè)信息系統(tǒng)等方面。此外，還包括金融投資管理、質(zhì)量管理、運輸管理、項目管理、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)和過程控制等補(bǔ)充功能。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.1 企業(yè)管理模式 3準(zhǔn)時生產(chǎn) 準(zhǔn)時生產(chǎn)（JIT，Just in Time）是20世紀(jì)70年代末由日本豐田汽車制造公司設(shè)立并實施的一種東方式現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)管理模式。 JIT的基本概念是指在所需要的精確時間，按所需要的質(zhì)量和數(shù)量，生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。它的理想目標(biāo)是六個“零“和一個“一”，即零缺陷、零準(zhǔn)

55、備、零庫存、零搬運、零故障停機(jī)、零提前期和批量為一。JIT的構(gòu)成主要包括：基于看板的生產(chǎn)控制、全面質(zhì)量管理、全體雇員參與決策、供應(yīng)商的協(xié)作關(guān)系等。 此外，JIT還強(qiáng)調(diào)消除生產(chǎn)中的一切浪費，包括消除過量生產(chǎn)、消除部件與操作者的移動和等待時間、物料積壓儲存和生產(chǎn)次品等等。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.1 企業(yè)管理模式 3準(zhǔn)時生產(chǎn) JIT是一種提高整個生產(chǎn)管理水平和消除浪費的嚴(yán)謹(jǐn)方法。其宗旨是使用最少量設(shè)備、裝置、物料和人力資源，在規(guī)定的時間、地點，提供必要數(shù)量的零部件，達(dá)到以最低成本、最高效益、最好的質(zhì)量、零庫存進(jìn)行生產(chǎn)和完成交貨的目的。 與MRPII的“推”式

56、生產(chǎn)管理模式相對照，JIT是一種“拉”式生產(chǎn)管理模式。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.1 企業(yè)管理模式 4供應(yīng)鏈管理 供應(yīng)鏈或供需鏈（Supply Chain）作為跨企業(yè)中多個職能部門活動的集合，包括從定單的發(fā)送和獲取、原材料的獲得、產(chǎn)品的制造到產(chǎn)品分配發(fā)放給用戶的整個過程。它是描述商品需、產(chǎn)、供過程中各實體、活動及其相互關(guān)系動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)。它包括的主要環(huán)節(jié)有：顧客、制造、分發(fā)、運輸、庫存計劃、預(yù)估和供應(yīng)計劃等。供應(yīng)鏈管理是通過前饋的信息流（需方向供方流動，如訂貨合同、加工單、采購單等）和反饋的物料流和信息流（供方向需方的物料流及伴隨的供給信息流，如提貨單、入

57、庫單、完工報告等），將供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商直到最終用戶連成一個整體的模式。 供應(yīng)鏈既是一條從供應(yīng)商到用戶的物流鏈，又是一條價值的增值鏈。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.2 管理支持系統(tǒng) CIM管理支持系統(tǒng)（MSS）是指在CIMS環(huán)境下，以先進(jìn)的管理技術(shù)與模式為核心，與CIMS其它分系統(tǒng)密切配合并充分集成，管理與控制全企業(yè)經(jīng)營生產(chǎn)活動的集成化管理決策信息系統(tǒng)。 MSS包括： 管理信息系統(tǒng)（MIS） 決策支持系統(tǒng)（DSS） 領(lǐng)導(dǎo)信息系統(tǒng)（EIS）等。其中，MIS主要涉及經(jīng)營銷售管理、計劃管理、物料管理、生產(chǎn)管理、車間作業(yè)管理、財務(wù)管理、人力資源管理、采

58、購與供應(yīng)管理、庫存管理、設(shè)備管理、能源管理、人事勞資管理、質(zhì)量信息管理等方面。DSS是幫助管理者就生產(chǎn)經(jīng)營管理問題進(jìn)行決策與選擇的輔助支持工具系統(tǒng)。EIS則是專門為企業(yè)頂層領(lǐng)導(dǎo)服務(wù)的戰(zhàn)略級綜合信息查詢與處理系統(tǒng)。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.2 管理支持系統(tǒng)其中： MIS主要涉及經(jīng)營銷售管理、計劃管理、物料管理、生產(chǎn)管理、車間作業(yè)管理、財務(wù)管理、人力資源管理、采購與供應(yīng)管理、庫存管理、設(shè)備管理、能源管理、人事勞資管理、質(zhì)量信息管理等方面； DSS是幫助管理者就生產(chǎn)經(jīng)營管理問題進(jìn)行決策與選擇的輔助支持工具系統(tǒng)； EIS則是專門為企業(yè)頂層領(lǐng)導(dǎo)服務(wù)的戰(zhàn)略級綜合信息

59、查詢與處理系統(tǒng)。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.3 CIM管理系統(tǒng)方法論 CIM管理系統(tǒng)方法論涉及CIMS管理系統(tǒng)方法指南、企業(yè)建模和計算機(jī)支撐環(huán)境，如面向管理的企業(yè)模型與建模技術(shù)、企業(yè)管理系統(tǒng)分析、設(shè)計方法及計算機(jī)輔助工具和面向管理的人機(jī)交互技術(shù)等。二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.4 企業(yè)過程重組 企業(yè)過程重組（BPR，Business Process Engineering）是以企業(yè)過程為改造對象，從顧客的需求出發(fā)，對企業(yè)過程進(jìn)行根本性的思考和分析，根據(jù)企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)和思想過程模式，對過程進(jìn)行徹底的重新設(shè)計，以信息技術(shù)、人

60、與組織管理為使能器，使企業(yè)的性能指標(biāo)和業(yè)績得到巨大的改善。 BPR被稱為“現(xiàn)代管理的一場革命”，一些大公司如福特、IBM、通用汽車等，紛紛報道了BPR所帶來的巨大成效。 二、CIMS的技術(shù)體系概述 2.4 集成化管理與決策技術(shù) 2.4.4 企業(yè)過程重組 BPR的基本內(nèi)容包括人的重構(gòu)、經(jīng)營過程重構(gòu)、技術(shù)重構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)重構(gòu)和企業(yè)文化的重構(gòu)。 在我國，BPR也引起了企業(yè)管理理論研究者的關(guān)注。在我國當(dāng)前國有企業(yè)“機(jī)制改革、結(jié)構(gòu)改組、技術(shù)改造和加強(qiáng)企業(yè)管理”、建立現(xiàn)代企業(yè)制度的過程中，研究先進(jìn)的BPR理論，結(jié)合我國企業(yè)的實際情況進(jìn)行實施，以過程的觀點重構(gòu)科學(xué)的經(jīng)營管理模式、撤消不增值的企業(yè)過程，簡化組織