现代制造系统技术发展趋势课件

1、补充：现代制造系统技术发展趋势Advanced Manufacturing System1基本要求与知识点：基本概念：CIM;CIMS31 CIMS的基本概念 32 CIMS的体系结构12345内容提要：31 CIMS的基本概念 北京科技大学物流工程311 CIMS的产生背景及意义关键机构:美国里海大学关键人物:约瑟夫哈林顿(Joseph Harrington)博士 关键概念:CIM企业生产的各个环节是一个不可分割的整体，从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务的全部生产过程要统一考虑。”“整个制造过程实质上是一个数据采集、传递和加工处理的过程，最终形成的产品可看作是数据的物质表现。

2、 计算机集成制造CIM概念北京科技大学物流工程Computer Integrated Manufacture提出：1974年约瑟夫哈林顿博士提出的CIM(计算机集成制造)是企业组织生产的先进哲理(phil osophy)。他的基本观点是: (1) 企业的多个生产环节是不可分割的,需要统一考虑。 (2) 整个制造过程实质上是信息采集、传递和加工处理的过程。 计算机集成制造CIM概念北京科技大学物流工程Computer Integrated ManufactureCIM是一种组织、管理和运行企业的理念将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机地结合，借助计算机，使企业

3、产品全生命周期，即市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、生产、支持（包括质量、销售、采购、发送、服务）及产品最后报废、环境处理等各阶段活动中有关的人/组织、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流（以产品T(Time)、Q(Quality)、C(Cost)、S(Serve)、E(Environment)等价值指标所体现的企业业务过程流，如成本流等）有机集成，并优化运行，以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。 31 CIMS的基本概念北京科技大学物流工程CIMS基本概念组织概念:CIMS是一种组织、管理与运行企业生产的现代制

4、造系统，其宗旨是使企业的产品质量好、成本低、上市快和服务好，从而提高企业的市场竞争力；全局概念:CIMS强调企业生产的各个环节，即市场分析、经营决策、管理、产品设计、工艺规划、加工制造、销售、售后服务等全部活动过程，是一个不可分割的有机整体，要从系统的观点进行协调，进而实现全局优化；人的作用:企业生产的要素包括人、技术及经营管理。实施CIMS更应重视发挥人在现代化企业生产中的主导作用；信息集成:企业生产活动中包括信息流(采集、传递和加工处理)、物料流、能量流三大部分。现代企业中尤其应重视信息的管理运行及信息流与物料流间的集成；现代技术:CIM是基于现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、

5、系统工程技术的一门综合性技术，它综合并发展了企业生产各环节有关的计算机应用技术，即计算机辅助经营管理与决策技术(MRPII、ERP等)、计算机辅助设计与制造技术 (CADCAPPCAM)、计算机辅助制造过程与控制技术(CNC、DNC、FMC、FMS等)、自动化物流储运技术(工业机器人、自动导向小车、立体仓库等)、信息集成技术(网络、数据库、标准化等)、计算机仿真和实验技术、计算机辅助质量管理与控制技术等。 CIMS的产生与发展北京科技大学物流工程产生：电子计算机技术的产生、发展以及计算机在生产和管理领域越来越广泛的应用孕育着一个新的高技术的产生，从局部自动化走向全面自动化；即由原来局限于产品制

6、造过程的自动化扩展到脑力劳动领域的产品设计和经营管理自动化。产生的技术基础及关键技术先进的管理科学和方法MRP、MRP、LP、OPT、 TQC生产过程的自动化NC、FMS、CAD、CAPP、传感 技术、自动化仓库、自动化物料传输信息技术计算机工程、信息处理技术、通信技术、计 算机数据库技术、网络系统发展: 将整个生产过程的有关单元技术、自动化孤岛有机的集成起来，有效地利用信息资源，实现系统的优化，即将CIM的各项技术综合应用所形成的一个实现具体目标的生产系统。31 CIMS的基本概念312 CIMS技术内涵的发展1信息集成(1)企业建模、系统设计方法、软件工具和规范 (2)异构环境下的信息集成

7、 2过程集成:并行工程 的应用 3企业集成北京科技大学物流工程32 CIMS的体系结构北京科技大学物流工程CIMS：复杂系统！如何认识？任何规划？如何设计？如何建设？整个CIMS各个方面的多视图多层次的模型的集合逐步推导、逐步具体化和逐步生成 图4.3 ICM-OSA建模层次和过程计算机集成制造技术体系框架北京科技大学物流工程CIM产品设计制造工艺计划系统管理机器人FMSNC/CNC/DNC自动检测AGV,ASRSJIT/看板DSS/ES/AITQM条码,EDIMRPII/ERPGTCAECAD产品数据管理DFM单元制造CAD/CAMCAPP计算机集成制造系统概念北京科技大学物流工程CIMS是

8、一种基于CIM理念构成的计算机化、信息化、智能化、绿色化、集成优化的制造系统。 计算机集成制造系统(CIMS)网络由各个方面的子网络组成，每一子网络都有一整套保证制造过程实现的设备仪器和与之相应的服务系统，此外，还包括操作系统、数据库、通信、用户界面服务、采集和报告系统等辅助子系统。CIMS提供的服务包括工厂管理、工厂计划、工厂调度、规范管理、模型试验和工厂模拟、机器和加工过程的控制等方面，从而形成了具有对生产变化或新环境作出快速响应能力的网络，适应当代市场竞争的需要。 CIMS系统构成北京科技大学物流工程制造自动化系统知识创新自动化系统管理自动化系统质量监控自动化系统管理自动化系统（MIS）

9、北京科技大学物流工程（1）生产计划与控制子系统（PPC）生产计划功能主生产进度计划与MRP生产活动控制（PAC）（2）其他有关的企业管理子系统经营决策子系统销售管理子系统财务管理子系统采购管理子系统企业现代管理ERP北京科技大学物流工程通过企业内外部管理的数字化，实现制造资源的最优化配置制造ERPPDMCRMERPPDMSCMERPSCMWCSERPWCSCRM工程供应商用户知识创新自动化系统北京科技大学物流工程（1）计算机辅助设计（CAD)（2）计算机辅助工艺规程编制（CAPP）（3）数控程序编制（NCP）产品创新设计北京科技大学物流工程知识创新体系数字化：缩短新产品开发周期，提高企业的产品

10、创新能力 。管路设计强度分析结构分析数字预装配CAM装配过程仿真装配过程仿真制造自动化系统北京科技大学物流工程（1）数控加工（NC）（2）计算机数控系统（CNC）（3）计算机群控系统（DNC）（4）柔性制造系统（FMS）4 计算机辅助质量管理自动化系统北京科技大学物流工程（1）制定质量规划质量目标质量指标计划检测规程和计划（2）质量监控和检测利用计算机自动控制设备，进行实时、动态的质量监控选择恰当抽样检查方法（3）质量分析与评价产品质量分析工序能力分析质量成本分析（4）质量信息管理: 质量信息包括：质量法规信息；从产品实际使用过程、制造过程和辅助过程收集的有关工作质量和产品质量方面的信息；国内

11、外同行业的产品质量信息以及质量发展的新技术、新水平和新动向。北京科技大学物流工程CIMS的相关的技术 北京科技大学物流工程 (1)总体技术系统总体模式包括柔性制造、集成制造、敏捷制造、智能制造及绿色制造等模式；系统集成方法论包括信息集成、过程集成、企业间集成及知识集成等方法论；系统集成技术包括设计、生产、管理及后勤等子系统间的集成技术，企业三要素及三流的集成技术等；标准化技术包括产品信息标准、过程信息标准、数据交换与格式标准、图形标准及零件库标准等技术；企业建模和仿真技术包括企业功能、信息、工作流、资源及组织模型等的建立、确认及其仿真技术；CIMS系统开发与实施技术。 CIMS的相关的技术 北

12、京科技大学物流工程 (2)支撑技术包括网络、数据库、集成平台/框架、计算机辅助软件工程、产品数据管理（PDM）、计算机支持协同工作及人/机接口等技术。 (3)设计自动化技术包括CAD、CAPP、CAM、CAE、DFX（面向下游工作的设计）及虚拟样机（VP）等。 (4)加工生产自动化技术包括DNC、CNC、FMC、FMS、虚拟制造（VM）及快速成形制造（RPM）技术等。 CIMS的相关的技术北京科技大学物流工程(5)经营管理与决策系统技术包括MIS、OA、MRP、CAQ、供应链、BPR及ERP等技术。(6)生产过程控制技术过程检测、先进控制、故障诊断和面向生产目标的建模、优化集成控制技术等。 C

13、IMS关键技术北京科技大学物流工程产品数据管理PDM数控技术机器人技术自动化物流系统AS/RSAGV产品数据管理北京科技大学物流工程产品数据、PDM概念产品数据交换标准STEPIGESDWGSTLPDM关键技术数据仓库、数据挖掘EDIPDM系统结构CIMS总体规划北京科技大学物流工程图2-1 CIMS工程开发过程可行性论证 北京科技大学物流工程任务 了解企业的战略目标及内外现实环境，确定CIMS的总体目标和主要功能，拟定初步的总体方案和实施的技术路线，从技术，经济和社会条件等方面论证总体方案的可行性，制定投资规划和初步开发计划，编写可行性论证报告。 图2-2 可行性论证的工作步骤可行性论证北京

14、科技大学物流工程了解企业的市场环境，生产经营特点，经营目标及采取的策略；调查和分析企业当前的生产经营活动流程，物流、信息流、资金流、生产设备及计算机资源情况，计算机应用情况，组织机构及人员情况；明确企业的需求，确定CIMS的目标及主要功能；提出CIMS的初步总体方案和采取的技术路线；指出CIMS的关键技术，提出可行的解决途径；提出CIMS对组织机构变化的需求及其可能造成的影响；提出CIMS系统的初步开发计划；图2-2 可行性论证的工作步骤提出投资规划并进行初步的成本效益分析；编写可行性论证报告。 可行性论证 北京科技大学物流工程流程图2-2 可行性论证的工作步骤初步设计阶段 北京科技大学物流工

15、程任务确定CIMS的系统需求，建立目标系统的功能模型初步的信息模型，提出CIMS系统的总体方案，拟定实施计划，提出投资预算，进行经济效益分析，编写初步设计报告等。 初步设计阶段 北京科技大学物流工程任务初步设计的工作内容如下：系统需求分析；系统总体结构设计；系统的功能及技术性能设计；确定信息模型的实体和联系；提出系统集成的内部和外部接口要求；找出关键技术，逐一提出每个关键技术的解决途径；图2-3 初步设计的工作步骤确定系统配置；确定实施进度计划；规划CIMS环境下的组织机构；提出经费预算；进行技术经济效益分析；编写初步设计报告；编辑功能模型和信息模型图表。初步设计阶段北京科技大学物流工程图2-

16、3 初步设计的工作步骤详细设计阶段 北京科技大学物流工程任务:细化和完善初步设计得出的系统和分系统方案完善业务过程重组和工作流设计完成系统界面设计数据库逻辑设计计算机网络的逻辑与物理设计。详细设计阶段北京科技大学物流工程工作内容1）系统详细需求分析；2）规定系统运行环境及限制条件；3）确定系统性能指标；4）确定各分/子系统的详细功能界面、信息界面、资源界面和组织界面；5）定义实体的键和属性，建立系统的总体信息模型；6）完成数据库的逻辑设计，确定数据类型，共享方式，访向频度和流量，进行数据安全与保密设计，编写全局信息数据字典；7)完成网络的逻辑设计与物理设计，确定网络协议及服务；8)拟定编码方案，给出代码表；9)确定软硬件配置及采购开发工作需求；10）确定实施计划和要求；11）制定系统测试计划和质量保证措施；图2-5 详细设计的工作步骤12）编写详细设计报告；13）提出实施任务书。 详细设计阶段北京科技大学物流工程流程图2-5 详细设计的工作步骤系统实施和测试阶段 北京科技大学物