CAD12CIMS简介ppt课件

1、 第12章 CIMS简介 计算机集成制造系统CIMSComputer Integrated Manufacturing System是当代消费自动化领域的前沿学科，也是集多种高新技术为一体的现代化制造技术。 12.1 CIMS的提出 20世纪80年代中期以来，以CIMS为标志的综合消费自动化日趋成为制造工业的热点，其主要缘由是： (1) CIMS具有提高消费率、缩短消费周期、减少废品、顺应市场竞争的需求等一系列优点。 (2) 一些大公司由于采用CIMS获得了显著的经济效益，展现了这一技术的潜在优势。 (3) CIMS是一种管理企业和组织消费的新哲理，也是在新的消费组织原理和概念下构成的一种新消

2、费方式。 . 12.2 CIM和CIMS的根本概念 12.2.1 CIMS的由来 计算机集成制造CIMComputer Integrated Manufacturing技术是美国乔赛夫哈林顿博士Joseph. Harrington1973年提出的组织企业消费的一种哲理。哈林顿博士提出的CIM概念的根本论点为： (1) 企业消费的各个环节，即从市场分析、产品设计、加工制造、运营管理到售后效力的全部消费活动，是一个不可分割的整体，要严密衔接、一致思索。 (2) 整个消费过程本质上是一个数据采集、传送和加工处置的过程。最终构成的产品，可以看作数据的物质表现。 直到20世纪80年代，这一概念才被普遍接

3、受。 . 12.2.2 CIM与CIMS的意义 CIM是组织现代化消费的一种哲理，是一种指点思想，CIMS是这种哲理的实现。 日天性源协会在1991年提出CIM的定义是：“CIM是以信息作为媒介，用计算机把企业活动中业务领域及其职能集成起来，追求整体效率的新型消费系统。 IBM公司1990年提出CIM的定义是：“运用信息技术提高组织的消费率和呼应才干。 欧共体CIMOSA课题委员会也提出了被以为是最权威最科学的定义：“CIM是信息技术和消费技术和综合运用，旨在提高制外型企业的消费率和呼应才干，由此，企业的一切功能、信息、管理方面都是一个集成起来的整体的各个部分。 . 综合已提出的各种有关的定义

4、和了解，CIMS是现代制造企业的一种消费、运营和管理方式。 对CIMS的了解可进一步论述如下： (1) CIMS是一种组织、管理与企业运转消费的现代制造系统。 (2) CIMS强调企业消费的各个环节、进而实现全局优化 (3)实施CIMS要更加注重发扬人在现代化企业消费中的主导作用。 (4)现代企业中尤其要注重信息的管理、运转以及信息流与物流间的集成。 (5) CIMS是基于现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术的一门综合性技术。 . 12.2.3 CIMS根本特点 在CIMS中主要包含四个要素及两个特征。 四个要素如下： (1) CIMS适用于各种中、小批量的离散消费过程型

5、制造厂。 (2)CIMS应将制造工厂的消费运营活动都纳入到多方式、多层次、人机交互的自动化系统之中。 (3) CIMS由多个自动化子系统有机综合而成。 (4) CIMS的目的是提高经济效益、提高柔性、追求总体动态优化。 两个特征为： (1) 在功能上，CIMS包含了一个工厂的全部消费运营活动。 (2)CIMS涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化、计算机及网络的简单相加，而是有机的集成。 . 12.3 CIMS中的集成及集成关系 12.3.1 CIMS中的集成 CIMS涉及到自动化的许多单项技术，而更为重要的是将这些技术综合集成，其集成特性主要包括： (1) 人员集成 管理者、设计者、制造者、保

6、证者以及用户应集成为一个协调整体。 (2) 信息集成 产品消费周期中和类信息的获取、表达、处置和操作工具集成为一体，组成一致的管理控制系统。 (3) 功能集成 产品生命周期中，企业各部门功能集成，以及产品开发与外部协作企业间功能的集成。 (4) 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、方法的集成。 . 12.3.2 CIMS技术的集成关系 集成的定义：集成是指基于信息技术的资源及运用集聚成一个协同任务的整体。集成包含功能交互FI、信息共享IS及数据通讯DC，如图12.1所示，也就是说在一个集成系统的各子系统之间，需求对信息共享、信息交互以及信息通讯进展管理与控制。 图12.1

7、 集成的概念. 1全局集成和部分集成 全局集成是指信息技术的消费技术在整个企业业务范围内综合运用的集成； 部分集成是指一个分系统或企业一个部门内的集成。 全局集成进一步细化可分为：任务流程集成、物流集成和信息流集成。 CIMS信息集成包括三个层次：物理集成、运用集成和运营集成。 物理集成是一切信息集成任务的根底。 运用集成又称运用软件集成，它可提供某些机制，能使过程之间共享公共数据和公共资源。 运营集成又称业务集成，它可支持稳定的决策过程。 . 2纵向集成和横向集成 CIMS的集成，假设按企业组织的层次划分，那么可分为纵向集成和横向集成。 纵向集成又称为垂直集成，是指日常运用系统、方案、检查直

8、至最高指点层在业务、组织和信息方面的集成。 横向集成又称程度集成，它是指各日常运用系统的集成。 如图12.5所示为CIMS的层次集成关系。 图12.5 CIMS的层次集成关系 . 12.4 CIMS的体系构造 12.4.1 CIMS体系功能构成 CIMS的功能构成如图12.6所示。 图12.6 CIMS的功能构成. 12.4.2 CIMS体系分系统 根据CIMS的功能构成，CIMS是由4个功能分系统和两个支撑分系统组成。即CIMS通常是由管理信息系统MIS、产品设计与工程设计自动化系统EDIS、制造自动化柔性自动化系统MAS、计算机辅助质量保证系统CAQ以及计算机网络NETS和数据管理系统DB

9、S等6个部分有机地集成起来的。 1管理信息系统(CIMS/MISManagement Information System) 目的是经过信息集成，缩短产品消费周期，降低流通资金占用，提高企业应变才干。CIMS/MIS的根本构造如图12.9所示。 图12.9 CIMS/MIS根本构造. 2工程设计集成分系统CIMS/EDISEngineering Design Integrated System 该分系统的目的是使产品开发活动可以高效、优质、自动地进展。工程设计集成分系统是CIMS中的一个中心分系统，它包括CAD计算机辅助设计、CAPP计算机辅助工艺规划、CAM计算机辅助制造和NCP数控程序编制

10、等子系统，用以支承产品的设计和工艺预备等功能，处置有关产品构造方面的信息。 在CIMS环境下，除本身子系统之间需求实现集成外，还要与其它分系统实现集成，经过数据交换实现信息共享。如图12.12所示为EDIS与MIS、MAS和CAQ之间的接口主要信息传送关系。 . 3制造自动化分系统CIMS/MASManufacturing Automation System 该分系统的目的是使产品制造活动最优化。它包括各种不同自动化程度的制造系统，如NC机床、柔性制造单元FMC、柔性制造系统FMS以及其他制造单元，用以实现信息流对物流的控制并完成物流的转换，是CIMS信息流和物流结合部，也是CIMS最终产生经

11、济效益的聚集地。 在CIMS环境中，MAS分系统运转过程的本质是产品的物化构成过程，MAS中的数据是衔接产品设计、消费过程控制和实践产品加工制造之间的桥梁，即CIMS中的产品设计方案和工艺规划等工程信息是经过MAS信息转换为实践产品的。 . 4计算机辅助质量保证分系统CIMS/CAQComputer Aided Quality 该分系统的目的是保证从产品设计、制造、检验到售后效力整个过程的质量。CIMS/CAQ的组织构造分规划层、管理层和执行层三层，如图12.14所示。 CIMS支持的CAQ分系统将贯穿质量管理的全过程，覆盖全企业各主要处、室、分厂，并逐渐实现与MIS、MAS和EDIS分系统的

12、集成。 图12.14 CAQ分系统构造. 5数据管理分系统CIMS/DBSData Base System 该分系统的目的是管理整个CIMS的数据，实现数据的集成和共享。DBS既是CIMS信息流的载体，又对信息进展控制和管理，并为CIMS提供集成的手段。 6网络分系统CIMS/NETSNet System 该分系统的目的是传送CIMS各个分系统之间和内部的信息，实现的数据传送和系统通讯功能。经过计算机网络系统，可完成动态控制和管理的各功能分系统的互联，实现信息传输和交流，使互联络统共享工程资源、数据库和存贮空间。 . 12.4.3 面向功能和控制的体系构造 图12.20所示为美国制造工程学会S

13、ME提出的轮式构造。其“核为集成系统体系构造；内层为支撑分系统；中层可“程度分解为工程设计产品/过程、制造方案与控制以及工厂自动化3个分系统；外层那么有市场、战略规划、财务及制造管理和人力资源管理等分系统。图12.20 面向功能构成的CIMS体系构造. 12.5 CIMS的控制体系 1工厂层控制系统 这是最高一级控制，履行“厂部职能。这一层按主要功能可分为三个子系统：消费管理、信息管理和制造工程 (1) 消费管理 它跟踪主要工程，制定长期消费方案，用消费方案数据来确定交给下一级的消费指令。 (2) 信息管理 经过用户接口实现必要的行政或运营管理功能。 (3) 制造工程 制造工程包括CAD、CA

14、PP和CAM，其功能普通都是经过用户、数据接口，并在人口的干涉下实现的。 . 2车间层控制系统 这一层控制系统主要根据工厂层消费方案，担任协调车间的消费和辅助性任务以及这些任务的资源配置。 (1) 作业管理 担任安排消费方案，将义务分配给各单元。 (2) 资源分配 担任分配单元层各工程在详细加工时所需的任务站、储存区、托盘刀具及资料等。 3单元层控制系统 这一层控制系统安排零件经过任务站的分批顺序和管理物料贮运、检验及其它有关辅助性任务。单元层控制系统设有如下3个模块： (1) 排队管理模块 它向上与操作命令模块接口，向下与调度模块接口。 . (2) 调度模块 每一个任务站都配有一个调度模块，

15、它向上与排队模块接口，向下与本单元的分配模块接口。调度模块担任管理各自的调度作业和监控任务站义务的完成。 (3) 分配模块 每个任务站都配有分配模块，它向上与调度模块接口，向下直接与有关任务站控制器接口。 4任务站层控制系统 这一层主要担任指挥和协调车间中一个设备小组的活动。一个典型的加工任务站由一台机器人、一台机床、一个物料贮运器和一台控制计算机组成。 5设备层控制系统 这一层是“前沿 系统，是各种设备如机床、机器人、坐标丈量机、自动导引小车等的控制器。设备控制器的功能是将任务站控制器命令转换成可操作的、有顺序的简单义务来支配被控设备，并经过各种传感器监控这些义务的执行。 . 12.6 CI

16、MS的开展现状 12.6.1 国外CIMS开展简况 空前猛烈的市场竞争的主要特点是： (1) 产品的消费周期越来越短 (2) 产品的种类增多，批量减少 (3) 产质量量、价钱和交货斯已成为加强企业竞争力的3个决议要素 1美、欧、日CIMS开发运用的进展及战略 在美国国家科学基金会的支持下，投资上千万美圆的普度Purdue大学、杨百翰Brigham Young大学和俄亥俄Ohio州立大学分别建立了“计算机集成和制造自动化中心CIDMAC、“CIM研讨中心和研讨多种CIM技术的出色研讨中心，有效地推进了CIM技术的开展与运用。 CIM的概念和主要单元技术如NC、CAD、制造资源规划MRP-II、F

17、MS等都来源于美国，并且美国在这些领域的研讨上仍坚持着总体优势。 . 西欧开展CIM的战略有两个层次：第一层次是西欧多国群体的共同协作战略；第二层次是各国国内的CIM战略。 尤里卡即欧洲研讨协调组织，主要开发的工程有： (1) 大型消费过程管理系统： (2) 柔性自动化工厂： 自20世纪80年代中期以来，日本逐渐加强了CIM的运用开发，很快吸收了美国提出的CIM思想，并在消费实际中合理而有效地加以运用，根据详细情况开展适用于日本企业的CIMS. 1983年5月，日本美浓加茂Minokamo工厂建立了CIM-FMS-21系统，这是一个实现了物流和信息流自动化的车间，它包括5套FMS。 1989年

18、末建成的具有先进的CIMS的筑波电加工机床装配工厂，此工厂可看做是FANUC公司的CIMS实验工厂，为开展CIM产品提供实践考核环境。 . 2CIMS的开展趋势 纵观国外CIMS研讨和运用工程的开发，大致阅历了3个开展阶段： (1) 以信息集成为特征的阶段20世纪7080年代 这一阶段企业开展的需求是产品消费的自动化，随着电子信息技术的开展，相应的各种单元技术，如CAD、CAM、工业机器人、FMS、MRP-II得到了广泛的运用。 (2) 以过程集成为特征的阶段进入20世纪80年代后 市场竞争的焦点集中到以更新更快的手段开发并上市新产品，以争取更多的用户。其制造需求是使产品设计和相关过程并行进展。 (3) 以企业集成为特征的阶段20世纪80年代末到90年代初 CIMS进入了一个着重务虚，讲究处理实践问题、提高竞争力的迅速开展阶段，在其内涵与概念上都有了新的内容。 . 12.6.2 我