第一章计算机集成制造

1、4计算机集成制造的内涵4计算机集成制造的国内外现状4计算机集成制造的理论4计算机集成制造的经典案例计算机集成制造的内涵计算机集成制造的内涵 第一章第一章1、计算机集成制造的概念 计算机集成制造计算机集成制造(CIM)是一种运用系统是一种运用系统工程的整体化观点工程的整体化观点,在以人为核心的作用下在以人为核心的作用下将现代信息技术与生产技术结合起来将现代信息技术与生产技术结合起来,从信从信息技术和组织上将全部生产过程的各项工息技术和组织上将全部生产过程的各项工作系统和信息系统联接起来作系统和信息系统联接起来,以便有效地提以便有效地提高企业对市场需求的响应能力和生产率高企业对市场需求的响应能力和

2、生产率,从从而保持企业生存和发展的生产策略而保持企业生存和发展的生产策略; 它包括它包括各项单元技术各项单元技术 (如如CAD、CAM、CAQ、FMS等等)和集成技术和集成技术(如网络等如网络等)。 CIM-Computer Integrated Manufacturing计算机集成制造的内涵计算机集成制造的内涵 CIM是信息时代组织、管理企业生是信息时代组织、管理企业生产的一种哲理，是信息时代新型企业的产的一种哲理，是信息时代新型企业的一种生产模式。按照这一哲理和技术构一种生产模式。按照这一哲理和技术构成的具体实现便是计算机集成制造系统成的具体实现便是计算机集成制造系统(Computer I

3、ntegrated Manufacturing Systems，CIMS)。计算机集成制造的内涵 CIM这一概念最早由美国的约瑟这一概念最早由美国的约瑟夫夫哈林顿哈林顿(J.Harrington)博士于博士于1973年提年提出。哈林顿认为，企业的生产组织和管出。哈林顿认为，企业的生产组织和管理应该强调两个观点，即：理应该强调两个观点，即： 企业的各种生产经营活动是不可分割企业的各种生产经营活动是不可分割的，需要统一考虑；的，需要统一考虑； 整个生产制造过程实质上是信息的采整个生产制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。集、传递和加工处理的过程。 CIM哲理1973年，年，J.Harr

4、inton博士提出博士提出CIM概概念念经营管理人/组织技术CIM的思想基础企业中各个部门，包括市场分析、经营企业中各个部门，包括市场分析、经营管理、工程设计、加工制造、装配、仓管理、工程设计、加工制造、装配、仓库管理、质量管理、服务等，是不可分库管理、质量管理、服务等，是不可分割的整体，需要统一考虑。割的整体，需要统一考虑。 整个生产过程实质上是一个数据的采集、整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递、加工处理和利用的过程。传递、加工处理和利用的过程。CIM的发展信息集成过程集成企业间集成现代制造企业环境的变化n大市场和大竞争；大市场和大竞争；n产品生命周期缩短；产品生命周期缩短；n交货期成

5、为主要竞争因素；交货期成为主要竞争因素；n用户需求个性化用户需求个性化, 多品种小批量多品种小批量生产生产 比例增大。比例增大。现代的制造企业须解决的难题4最快的上市速度最快的上市速度(T-Time to Market)4最好的质量最好的质量(Q-Quality)4最低的成本最低的成本(C-Cost)4最优的服务最优的服务(S-Service) 现代制造系统的模式和哲理4 成组技术成组技术 (相似性相似性)4 CIM (集成集成)4 并行工程并行工程 (同步同步)4 JIT (准确准确)4 智能制造系统智能制造系统 (智能智能)4 (灵活灵活)4 精益生产精益生产 (简化简化)4 合理化工程合

6、理化工程 (重组、标准化重组、标准化)4 业务过程重组业务过程重组BPR(重组重组)TQCSFE 1. 提高企业的管理效益提高企业的管理效益新产品开发周期缩短新产品开发周期缩短1/2-1/3；管理工作效率提高管理工作效率提高1倍；倍；库存压缩库存压缩20%；生产周期缩短生产周期缩短20%-50% 2. 改善企业的竞争地位改善企业的竞争地位,是进入是进入WTO的需要的需要3. 促进生产方式的转变促进生产方式的转变:市场经济和集约化生市场经济和集约化生产产CIM的国内外现状的国内外现状 第二章1 、国外概况 世界上许多国家和企业都将世界上许多国家和企业都将CIM纳入国家或企业的发展战略来纳入国家或

7、企业的发展战略来考虑，如美国的自动化制造研究实考虑，如美国的自动化制造研究实验基地验基地(AMRF)计划、集成计算机辅计划、集成计算机辅助制造助制造(ICAM)计划，日本的智能制计划，日本的智能制造系统造系统(IMS)计划，欧共体的欧洲信计划，欧共体的欧洲信息技术研究发展战略息技术研究发展战略(ESPRIT-CIM)计划等。计划等。 美国CIM发展现状4美国通用汽车公司、美国通用汽车公司、IBM公司等公司等已实施了信息集成和过程集成，已实施了信息集成和过程集成，但小型企业多数还未实现整个企但小型企业多数还未实现整个企业范围的集成，业范围的集成，CIM应用进展比应用进展比较缓慢；较缓慢；DEC和

8、和IBM公司推出了公司推出了各种框架集成产品。各种框架集成产品。 美国制造企业应用CIM单项技术的分布情况 德国的CIM发展现状4德国的德国的CIM研究与推广应用侧重研究与推广应用侧重于底层技术，包括制造技术、车于底层技术，包括制造技术、车间层的管理与控制技术、物流管间层的管理与控制技术、物流管理与控制技术、数控技术及机器理与控制技术、数控技术及机器人技术等，共建立了人技术等，共建立了16个个CIM技技术研究与开发中心术研究与开发中心(CIMTT)。 国外CIM发展的侧重点* 侧重于CIM体系结构的开发和设计* 侧重于数家标准化、连接性和联网 工作* 侧重于各项“自动化孤岛” 集成，形成各种不

9、同规模的集成化单元。国外CIM的发展趋势、进一步开发和扩展现有体系结构及模型；、进一步开发和扩展现有体系结构及模型；、在、在CIM环境下，更加强调人的作用；环境下，更加强调人的作用；、市场信息、产品设计及工业设计活动进一、市场信息、产品设计及工业设计活动进一步集成；步集成；、继续改进和发展用于、继续改进和发展用于CIM开发的方法和工开发的方法和工具，并趋于集成化的开发平台；具，并趋于集成化的开发平台； 、广泛用于、广泛用于CIM及其单元设计；及其单元设计； 、积极发展特征造型技术，建立统一的产、积极发展特征造型技术，建立统一的产 品品数据模型；数据模型； 、更加注重市场信息、更加注重市场信息(

10、MKT)的集成。的集成。2、国内CIM发展现状 我国在1987年开始实施“863高技术计划”的CIM主题，这一时期国外正强调CIM的核心是“集成系统体系结构”，我国在实施中不可避免受其影响，经过10年多的努力实施，有成绩、有教训。 国内CIM取得的主要成绩 1）企业具有了应用高技术、提高综合竞争）企业具有了应用高技术、提高综合竞争能力的意识能力的意识,取得了明显的经济效益取得了明显的经济效益2）推动了企业应用信息技术，提高了生产）推动了企业应用信息技术，提高了生产率和经营管理水平率和经营管理水平3）为探索在我国条件下发展高技术及其产）为探索在我国条件下发展高技术及其产业化的道路，提供了可借鉴的

11、经验和教业化的道路，提供了可借鉴的经验和教训训国内CIM取得的主要成绩4）高校、企业培养大批掌握）高校、企业培养大批掌握CIM技术及相技术及相关技术的人才关技术的人才5）开发建立了若干具有自主版权、且已初）开发建立了若干具有自主版权、且已初步形成商品的软件产品步形成商品的软件产品6）建立了一批）建立了一批CIM工程技术研究中心、实工程技术研究中心、实验网点和培训中心，为验网点和培训中心，为CIM技术的研究、技术的研究、试验、人员培训打下基础试验、人员培训打下基础我国推行CIM技术的思考 （1）确定基础与提高）确定基础与提高（2）做好）做好CIMS的试点与推广的试点与推广 （3）处理好企业局部集

12、成与整体集成关系）处理好企业局部集成与整体集成关系 （4）CIM与与CIMS 概念仍在发展概念仍在发展 计算机集成制造的理论计算机集成制造的理论第三章第一部分第一部分CIM系统的分类和组成系统的分类和组成4轮形体系结构轮形体系结构4ESPRIT/CIM-OSA立方体结构立方体结构4PERA体系结构体系结构4GERAM体系结构体系结构4 ARIS体系结构体系结构4阶梯型体系结构（阶梯型体系结构（SLA） CIM的系统构成 4管理信息应用分系统（管理信息应用分系统（MIS）4技术信息应用分系统（技术信息应用分系统（CAD&CAPP）4制造自动化应用分系统（制造自动化应用分系统（CAM）4计

13、算机辅助质量管理分系统（计算机辅助质量管理分系统（CAQ） 4数据管理支持分系统数据管理支持分系统4网络支持分系统网络支持分系统CIM的技术体系4总体技术总体技术 4设计自动化技术设计自动化技术4加工生产自动化技术加工生产自动化技术4经营管理与决策技术经营管理与决策技术4支撑平台技术和流程企业生产过程支撑平台技术和流程企业生产过程控制技术控制技术 CIM功能层分类4生产生产/制造系统制造系统4硬事务处理系统硬事务处理系统4技术设计系统技术设计系统4软事务处理系统软事务处理系统4信息服务系统信息服务系统4决策管理系统决策管理系统p 组织集成组织集成p 信息集成信息集成p 功能集成功能集成p 过程

14、集成过程集成p 功能集成功能集成p 组织集成组织集成CIM控制结构4层次型的控制结构层次型的控制结构 特点：上层系统控制下层系统，易特点：上层系统控制下层系统，易于形成模块化结构，层次分明，易扩展于形成模块化结构，层次分明，易扩展和维护和维护4分布式的控制结构分布式的控制结构 特点：各层处于平等的地位，各系特点：各层处于平等的地位，各系统间互相协作，灵活，易于改变反应快统间互相协作，灵活，易于改变反应快CIM在企业中的分类在企业中的分类4从生产工艺方面分从生产工艺方面分 离散型制造业离散型制造业 连续性制造业连续性制造业 混合型制造业混合型制造业4从体系结构来分从体系结构来分 集中性集中性 分

15、散性分散性 混合型混合型支持企业集成的CIM平台4微软的微软的Biztalk平台平台4BEA的的WEBLogic平台平台4IBM的的WEBSphere平台平台4Tibco公司的公司的ActiveEnterprise 3.04Vitria 公司的公司的Businessware3.14WebMethods公司的公司的Enterprise4.1 CIM的主要技术特征4集成化集成化 信息集成信息集成-过程集成过程集成-企业集成企业集成4网络化网络化 局域网局域网-广域网广域网-internet/intranet4数字化数字化 零件的数字化模型零件的数字化模型-部件部件 -产品的全数字化的模型产品的全数

16、字化的模型4虚拟化虚拟化 2D，3D仿真仿真-基于仿真的基于仿真的VM -基于基于VR的的VM4智能化智能化 专家系统等分布式人工智能专家系统等分布式人工智能DAI实施CIM的生命周期CIM的生命周期可分为五个阶段的生命周期可分为五个阶段 （1）项目准备）项目准备 这个阶段要对是否要投资开发这个阶段要对是否要投资开发CIM进行决策。其主要任务是要在理解企业进行决策。其主要任务是要在理解企业战略目标和了解内部外部现实环境的基战略目标和了解内部外部现实环境的基础上，确定本企业实施础上，确定本企业实施CIM的总体目标的总体目标和主要功能，拟定集成的方案，比较选和主要功能，拟定集成的方案，比较选定实施

17、的技术路线，并从技术、经济和定实施的技术路线，并从技术、经济和社会条件等方面论证集成方案的可行性，社会条件等方面论证集成方案的可行性，制定投资规划和开发计划，编写可行性制定投资规划和开发计划，编写可行性论证报告论证报告实施CIM的生命周期 （2）需求分析）需求分析 调查分析企业的内部和外部环境、调查分析企业的内部和外部环境、企业现状、业务模式及现行的信息系统，企业现状、业务模式及现行的信息系统，结合企业的发展战略，分析企业发展过结合企业的发展战略，分析企业发展过程中的瓶颈问题，并对企业现状模型进程中的瓶颈问题，并对企业现状模型进行分析、优化和重组，建立企业未来业行分析、优化和重组，建立企业未来

18、业务过程模型，明确技术、市场、软件产务过程模型，明确技术、市场、软件产品、信息技术的支撑环境和应用需求。品、信息技术的支撑环境和应用需求。 实施CIM的生命周期 （3）总体解决方案设计）总体解决方案设计 根据企业根据企业CIM的需求、目标和发展的需求、目标和发展模式，设计总体集成方案和各分系统方模式，设计总体集成方案和各分系统方案，建立目标系统的功能模型、确定信案，建立目标系统的功能模型、确定信息模型的实体和联系，提出息模型的实体和联系，提出CIM系统实系统实施的主要技术方案，形成支持企业业务施的主要技术方案，形成支持企业业务流程的基础技术体系、应用系统和集成流程的基础技术体系、应用系统和集成

19、平台解决方案，确定实施平台解决方案，确定实施CIM的集成与的集成与共性支撑关键技术问题，为开发与实施共性支撑关键技术问题，为开发与实施CIM系统打下基础。系统打下基础。 实施CIM的生命周期 （4）系统开发与实施）系统开发与实施 根据总体设计对分系统的划分，对根据总体设计对分系统的划分，对分系统进行详细设计，并将详细设计的分系统进行详细设计，并将详细设计的内容进行物理实现，产生一个可运行的内容进行物理实现，产生一个可运行的系统。该阶段各项工作最终都要达到可系统。该阶段各项工作最终都要达到可运行的程度，在实施过程中可能会发现运行的程度，在实施过程中可能会发现很多设计中的错误与漏洞，必须及时修很多

20、设计中的错误与漏洞，必须及时修正，其最后衡量标准就是用户接受。正，其最后衡量标准就是用户接受。 实施CIM的生命周期 （5）运行及维护）运行及维护 运行及维护阶段的主要任务就是对运行及维护阶段的主要任务就是对系统进行改正性的、完善性的、适应性系统进行改正性的、完善性的、适应性的和发展性的维护与升级。需要强调的的和发展性的维护与升级。需要强调的是系统运行及维护工作是一个长期的过是系统运行及维护工作是一个长期的过程，不仅需要业务人员的参与，还需要程，不仅需要业务人员的参与，还需要建立专门的机构，对于中小企业也可以建立专门的机构，对于中小企业也可以外包给专业公司。外包给专业公司。开发CIM应注意的问

21、题4开发开发CIM是一项长期而复杂的工作，是一项长期而复杂的工作，一一 般要般要410年的周期年的周期4做好开放式做好开放式CIM总体规划总体规划4简化贯穿在生产全过程中的信息流简化贯穿在生产全过程中的信息流4标准化的通信网络和接口标准化的通信网络和接口4做好计算机选型做好计算机选型4数据库建设和局域网选型的问题等数据库建设和局域网选型的问题等实施CIM的效益（非定量） 4降低成本；降低成本；4提高生产力；提高生产力；4提高柔性（灵捷性）；提高柔性（灵捷性）；4提高产品可制造性；提高产品可制造性；实施CIM的效益（非定量）4提高产品质量；提高产品质量；4减少生产准备时间；减少生产准备时间；4增

22、加员工满足感；增加员工满足感；4增加用户满意度。增加用户满意度。实施CIM的效益（定量）4缩短产品研制周期缩短产品研制周期 30%-50%4提高产品质量提高产品质量 200%-500%4降低设计成本降低设计成本 15%-30%4提高工程分析能力提高工程分析能力 300%-3500%4提高生产设施产出输出提高生产设施产出输出 40%-70%4增加设备的可使用时间增加设备的可使用时间 200%-300%4降低工作人员的成本降低工作人员的成本 5%-20%第二部分第二部分CIM的技术构成的技术构成CIM发展过程中的新技术4精益生产精益生产4敏捷制造敏捷制造4虚拟制造虚拟制造4并行工程并行工程4智能制

23、造智能制造4先进制造技术先进制造技术精益生产(LPLean Production) 精益生产方式精益生产方式JIT源于丰田生产源于丰田生产方式，精，即少而精，不投入多余方式，精，即少而精，不投入多余的生产要素，只是在适当的时间生的生产要素，只是在适当的时间生产必要数量的市场急需产品产必要数量的市场急需产品(或下道或下道工序急需的产品工序急需的产品)；益，即所有经营；益，即所有经营活动都要有益有效，具有经济效益。活动都要有益有效，具有经济效益。 精益生产的内涵 精益制造包含了及时响应精益制造包含了及时响应 (Just-in-Time, JIT)、约束理论、约束理论 (Theory of Cons

24、traints, TOC)、精益生产及敏捷制、精益生产及敏捷制造的概念，同时也与以减少错误为目的造的概念，同时也与以减少错误为目的的六标准差的六标准差 (Six Sigma) 互相补足。精益互相补足。精益制造主要专注在客户的增值项目上、减制造主要专注在客户的增值项目上、减少生产的废弃物以及提倡不断改进生产少生产的废弃物以及提倡不断改进生产过程的方法。过程的方法。 精益生产的实践精益生产的实践 4 汽车行业内，几乎所有的大型汽车行业内，几乎所有的大型汽车制造厂商都开始吸收精益生产汽车制造厂商都开始吸收精益生产的思想，推行的思想，推行“准时化（准时化（JIT）”生生产产精益生产管理方法上的特点精益

25、生产管理方法上的特点 （1）拉动式准时化生产）拉动式准时化生产 （2）全面质量管理）全面质量管理 （3）团队工作法（）团队工作法（Teamwork） 精益生产的主要特征 (1) 品质品质-寻找和解决问题；寻找和解决问题； (2) 柔性柔性-小批量；小批量； (3) 投放市场时间投放市场时间-开发时间减至最小；开发时间减至最小； (4) 产品多元化产品多元化-减小规模效益影响；减小规模效益影响； (5) 效率效率-提高生产率、减少浪费；提高生产率、减少浪费； (6) 适应性适应性-标准尺寸总成、协调合作；标准尺寸总成、协调合作； (7) 学习学习-不断改善。不断改善。精益生产的目标4追求完美追求

26、完美4追求卓越追求卓越4精益求精精益求精4尽善尽美尽善尽美 敏捷制造（AMAgile Manufacturing） 敏捷制造是以竞争力和信誉度敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。出快速反应，以满足用户的需要。 敏捷制造的核心思想4适应多变地市场环境并取得竞争优势适应多变地市场环境并取得竞争优势4以合理地机制充分利用其它企业地资源以合理地机制充分利用其它企业地资源与技术与技术4以适当地方式集成产

27、品开发和生产制造以适当地方式集成产品开发和生产制造4实现资源动态优化配置实现资源动态优化配置敏捷制造的三大基石4高度柔性高度柔性4先进的技术系统先进的技术系统4高素质人员和用户的参与高素质人员和用户的参与敏捷制造的特征4反应地灵敏性反应地灵敏性4技术地先进性技术地先进性4资源地集成性资源地集成性敏捷制造的目标4更快的速度更快的速度4更好的质量更好的质量4更低的成本更低的成本4更优质的服务更优质的服务 敏捷制造的发展前景4建立并完善敏捷化工程模型建立并完善敏捷化工程模型4进一步加强经营决策工具和实验性实进一步加强经营决策工具和实验性实施设计策略开发工作施设计策略开发工作4探索企业的敏捷因素的评价

28、准则和分探索企业的敏捷因素的评价准则和分析技术将受到广泛的重视析技术将受到广泛的重视4进一步开发支持实施敏捷制造的各种进一步开发支持实施敏捷制造的各种技术和工具技术和工具虚拟制造（VMVirtual Manufacturing） 虚拟制造利用信息技术、仿真技术、虚拟制造利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，从而达到生产前就采取预防措施，从而达到 产品产品一次性制造成功，来达到降低成

29、本、缩一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。的。 虚拟制造的分类4以设计为核心的虚拟制造以设计为核心的虚拟制造(Design Centered VM)4以生产为核心的虚拟制造以生产为核心的虚拟制造(Production Centered VM)4以控制为中心的虚拟制造以控制为中心的虚拟制造(Control Centered VM) 虚拟制造满足的条件1、支持视觉感知；、支持视觉感知；2、构造的视觉表示以便于各种层次、构造的视觉表示以便于各种层次 的解释；的解释；3、保证结果图像要便于商业理解和、保证结果图像要便于商业理解和使使

30、 用。用。 虚拟制造的企业效益1）提供关键的设计和管理决策对生产成本、周）提供关键的设计和管理决策对生产成本、周期和能力的影响信息，以便正确处理产品性期和能力的影响信息，以便正确处理产品性能与制造成本、生产进度和风险之间的平衡，能与制造成本、生产进度和风险之间的平衡，作出正确的决策；作出正确的决策；2）提高生产过程开发的效率，可以按照产品的）提高生产过程开发的效率，可以按照产品的特点优化生产系统的设计；特点优化生产系统的设计；3）通过生产计划的仿真，优化资源的利用，缩）通过生产计划的仿真，优化资源的利用，缩短生产周期，实现柔性制造和敏捷制造；短生产周期，实现柔性制造和敏捷制造；4）可以根据用户

31、的要求修改产品设计，及时作）可以根据用户的要求修改产品设计，及时作出报价和保证交货期。出报价和保证交货期。并行工程(CEConcurrent Engineering) 并行工程是集成地、并行地设计产并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。它要求产品开持过程）的系统方法。它要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求，并行工程的发展为虚拟制用户要求，并行工程的

32、发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件，虚拟制造造技术的诞生创造了条件，虚拟制造技术将是以并行工程为基础的，并行技术将是以并行工程为基础的，并行工程的进一步发展就是虚拟制造技术。工程的进一步发展就是虚拟制造技术。 并行工程的研究范围并行工程管理与过程控制技术并行工程管理与过程控制技术并行设计技术并行设计技术快速制造技术快速制造技术传统串行工程的时序并行工程的时序时序比较结果 显然显然T并并T串。据文献报导，贯串。据文献报导，贯彻并行工程，研制周期将缩短彻并行工程，研制周期将缩短4060%，生产初期的工程更改减少，生产初期的工程更改减少50%以上，制造费用降低以上，制造费用降低3040%，报废和返工

33、减少报废和返工减少75%。 并行工程的特点4良好的可制造性良好的可制造性4良好的可装配性良好的可装配性4良好的可维护性良好的可维护性4良好的可回收再生良好的可回收再生 实施并行工程的条件实施并行工程的条件 4团队工作方式团队工作方式4技术平台技术平台4对设计过程进行并行管理对设计过程进行并行管理4强调设计过程的系统性强调设计过程的系统性4基于网络进行快速反馈基于网络进行快速反馈 实施并行工程的效益实施并行工程的效益 缩短产品投放市场的时间缩短产品投放市场的时间 降低成本降低成本 提高质量提高质量 增强功能的实用性增强功能的实用性丰田汽车公司的并行工程系统规划车型设计产品设计生产准备生产财务财务

34、 . 会计会计Finance /Accounting开发期开发期Length of Development Time规划Planning 车形 设计 Styling design Engineering 产品设计DesignPrototypeFabrication & Testing 试制评价 Productionengineering 生产准备生产 Production零部件厂家零部件厂家Parts suppliers Production engineeringProduction规划规划 Planning车形设计车形设计Styling design产品设计产品设计Engineer

35、ing Design试制试制 . 评价评价PrototypeFabrication& Testing生产准备生产准备 生产生产 试制评价智能制造(Intelligent Manufacturing，IM) 智能制造是一种由智能机器和人类智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思。和决策等。分析、推理、判断、构思。和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程延伸和部分地取代

36、人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。成化。智能制造的研究内容 (1) 系统构筑技术；系统构筑技术；(2) 生产、控制和加工技术；生产、控制和加工技术；(3) 与生产相关的信息、通信技术与生产相关的信息、通信技术(4) 新材料应用技术新材料应用技术(5) 制造系统中人的因素制造系统中人的因素 智能制造系统的特征4自律能力自律能力 4人机一体化人机一体化 4虚拟现实（虚拟现实（Virtual Reality）技术）技术 4自组织与超柔性自组织与超柔性 4学习能力与自我维护能力

37、学习能力与自我维护能力 智能制造的具体表现4智能设计、智能设计、4智能加工、智能加工、4智能控制、智能控制、4智能工艺规划、智能工艺规划、4智能调度与管理、智能调度与管理、4智能装配、智能装配、4智能测量与诊断等智能测量与诊断等智能制造系统的子系统 4智能制造系统的智能制造系统的设计设计子系统子系统4智能制造系统的智能制造系统的计划计划子系统子系统4智能制造系统的智能制造系统的生产生产子系统子系统4智能制造系统的智能制造系统的系统活动系统活动子系统子系统智能制造系统的效益4快速设计、快速制造、快速检测、快速快速设计、快速制造、快速检测、快速响应和快速重组响应和快速重组4增强制造企业的产品开发及

38、创新能力增强制造企业的产品开发及创新能力4提高产品的技术和知识含量提高产品的技术和知识含量4提高制造业对瞬息万变的巿场的响应能提高制造业对瞬息万变的巿场的响应能力和响应速度力和响应速度第三部分第三部分网络制造技术网络制造技术制造环境的变化 传统经济时代网络经济 时代消费者的可选择性区域性全球性消费需求物美价廉，满足基本生活需求个性化、多样化市场相对稳定快速多变、无法预测生产需求低成本、高质量客户化、快速交货生产方式标准化、系列化、大批量单件、小批量、多品种技术与资源相对集中全球分布竞争要素性价比柔性与响应速度网络化制造的概念网络化制造的概念 网络化制造是面对市场机遇，针对网络化制造是面对市场机

39、遇，针对某一市场需要，利用以因特网为标志的某一市场需要，利用以因特网为标志的信息高速公路，灵活而迅速地组织社会信息高速公路，灵活而迅速地组织社会制造资源，把分散在不同地区的现有生制造资源，把分散在不同地区的现有生产设备资源、智力资源和各种核心能力，产设备资源、智力资源和各种核心能力，按资源优势互补的原则，迅速地组合成按资源优势互补的原则，迅速地组合成靠电子手段联系的、统一指挥的经营实靠电子手段联系的、统一指挥的经营实体体-网络联盟企业，以便快速推出高质量、网络联盟企业，以便快速推出高质量、低成本的新产品。低成本的新产品。 网络制造的国内外现状网络制造的国内外现状网络制造的国内现状网络制造的国内

40、现状1994年，网络制造技术被国家定年，网络制造技术被国家定为重点发展的科技领域之一为重点发展的科技领域之一1999年年3月科学技术部将月科学技术部将“网络化网络化制造在精密成形与加工领域的应制造在精密成形与加工领域的应用研究及示范用研究及示范”课题列入课题列入“九五九五”国家重点科技攻关计划国家重点科技攻关计划 网络制造的国内外现状网络制造的国内外现状网络制造的国外现状网络制造的国外现状 90年代初，美国里海大学发表了具有年代初，美国里海大学发表了具有划划 时代意义的时代意义的“21世纪制造企业发世纪制造企业发展战略展战略”报告报告 1994年，美国能源部制订了年，美国能源部制订了“实现敏实

41、现敏捷制造的技术捷制造的技术”的计划的计划 1998年年12月，欧洲联盟公布了月，欧洲联盟公布了“第五第五框架计划框架计划(1998-2002)”，将虚拟网络，将虚拟网络企业列入研究主题企业列入研究主题网络制造的关键技术分析网络制造的关键技术分析1、分布式网络通讯技术、分布式网络通讯技术2、网络数据存取、交换技术、网络数据存取、交换技术3、工作流管理、工作流管理4、网络安全性、网络安全性5、有效管理模式、有效管理模式网络化制造基本特征 4数字化数字化4柔性化柔性化4敏捷化敏捷化网络化制造的目的 通过制造企业间的合作与协通过制造企业间的合作与协调，共享信息、资源和知识调，共享信息、资源和知识,

42、以以实现产品整个生命周期的制造业实现产品整个生命周期的制造业务活动。务活动。 网络化制造总体结构网络化制造总体结构(1)网络化制造应用层网络化制造应用层(2)网络化制造应用平台层网络化制造应用平台层(3)使能工具层使能工具层 (4)安全基础体系层安全基础体系层(5)网络基础设施层网络基础设施层 网络制造的基础数据4数据元（数据元（data element）4元数据（元数据（meta Data）4异构数据（异构数据（heterogeneous data）4“桥桥”和信息分类编码和信息分类编码 网络化制造结构网络化制造实施关键实施关键4软件硬件的兼容性选择软件硬件的兼容性选择4网络制造方案制订网络

43、制造方案制订4 网络化产品数据规范化管理网络化产品数据规范化管理网络制造涵盖技术4组织管理与运营管理技术组织管理与运营管理技术4资源重组技术资源重组技术4网络与通讯技术网络与通讯技术4信息传输、处理与转换技术等信息传输、处理与转换技术等 网络制造的生命周期4面对市场机遇时的市场分析面对市场机遇时的市场分析4资源重组分析资源重组分析4网络制造组建设计网络制造组建设计4网络制造组建实施网络制造组建实施4网络制造运营网络制造运营网络化制造应用领域应用领域4机械制造机械制造4汽车制造汽车制造4服装制造服装制造4电子电子 制造等制造等影响网络化制造的主要问题1、技术人才问题、技术人才问题2、观念问题、观

44、念问题 网络化制造的效益4实现制造资源优化配置与合理利用实现制造资源优化配置与合理利用4将分散的制造资源有效集成，形成将分散的制造资源有效集成，形成核心优势，降低成本核心优势，降低成本4提高企业的效率和效益提高企业的效率和效益 第四部分第四部分 CIM实施的经典案例实施的经典案例 国外国外CIM的经典案例的经典案例4美国美国波音公司是实施波音公司是实施CIM最著名的公司之一，最著名的公司之一，该公司成功的实施了该公司成功的实施了CIM，使得该公司能够有，使得该公司能够有条不紊的组织生产和对世界各地的零部件生产条不紊的组织生产和对世界各地的零部件生产厂商准确的、实时的管理厂商准确的、实时的管理;

45、以及对飞机飞行中以及对飞机飞行中如：电子飞行包、电子记录本、飞机状态管理、如：电子飞行包、电子记录本、飞机状态管理、机场无线联接等系统与相应的地面信息网络系机场无线联接等系统与相应的地面信息网络系统信息交流的实时性、高速性和便捷性。统信息交流的实时性、高速性和便捷性。 国外国外CIM的经典案例的经典案例4日本日本 精益生产源于丰田公司，该公司成功的精益生产源于丰田公司，该公司成功的应用了应用了“丰田生产系统丰田生产系统”，通过该系统对公司，通过该系统对公司的供应链管理、一体化的产品与工艺设计、标的供应链管理、一体化的产品与工艺设计、标准化作业及全员生产维护进行管理，从而实现准化作业及全员生产维

46、护进行管理，从而实现对产品的从供货、生产到下线的生产与质量控对产品的从供货、生产到下线的生产与质量控制全过程的管理制全过程的管理国内国内CIM的经典案例的经典案例4成都飞机工业集团 成都飞机工业集团CIMS工程由管理信息分集成系统（MIS）、工程信息分集成系统（CADCAPPCAM）、车间自动化系统（FA）。质量信息分集成系统（QIS）等4个应用分集成系统以及数据库（DB）系统和网络系统（NET）两个支持系统组成(如图)。 国内国内CIM的经典案例的经典案例4成都飞机工业集团成都飞机工业集团效益：效益：在新机研制中，用计算机建立了全机外形数学模型，完成了结构设计、在新机研制中，用计算机建立了全机外形数学模型，完成了结构设计、系统和工程分析；传统手工绘制模线系统和工程分析；传统手工绘制模线100由计算机完成；工装由计算机完成；工装CAD、工艺过程设计工艺过程设计CAPP、数控弯管的、数控弯管的CAM、复杂机加结构件和工装的数控、复杂机加结构件和工装的数控加工都提高到一个新的水平加工都提高到一个新的水平 采用采用CAD/CAPP/CAM集成系统，使复杂的飞机结构零件编程与加工周集成系统，使复杂的飞机结构零