制造业信息化第2章课件

1第2章制造业信息化的先进

理论与模式1第2章制造业信息化的先进

理论与模式

一、基本概念

CIM：ComputerIntegratedManufacturing

计算机集成制造

ContemporaryIntegratedManufacturing

现代集成制造

CIMS：CIM+S（System）

CIM是组织、管理生产的一种哲理、思想与方法，而CIMS是这种思想的具体实现。2.1计算机集成制造系统一、基本概念2.1计算机集成制造系统3

CIM是一种概念，一种哲理，它是用来组织工业生产的指导思想。CIM是1973年由哈林顿提出的，包含2个基本的观点：一是整体观点（系统观点）：企业生产的各个环节，即从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理直到售后服务的全部生产活动，形成了一个不可分割的整体，它们彼此紧密连接；单一的生产活动都应在企业整个框架下作统一的考虑。二是信息观点：整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过程。最终形成的产品可以看作是“数据”的物质表现。按照这一哲理和技术构成的具体系统便是计算机集成制造系统CIMS。2.1计算机集成制造系统3CIM是一种概念，一种哲理，它是用来组织工业生产的指导4CIM概念的产生反应了人们对“制造”认识的深化。制造不仅包括工艺规划、库存控制、生产及维护这些活动，而应该包括产品生命周期中的全部活动；制造不仅是一个物料转换的过程，即由原材料经过加工、装配、最终变成一个产品，而应是一个复杂的信息变换的过程，在制造中进行的一切活动都是信息处理连续统一的一部分。

2.1计算机集成制造系统4CIM概念的产生反应了人们对“制造”认识的深化。制造不仅包5CIM概念的产生反应了人们对“制造”认识的深化。制造不仅包括工艺规划、库存控制、生产及维护这些活动，而应该包括产品生命周期中的全部活动；制造不仅是一个物料转换的过程，即由原材料经过加工、装配、最终变成一个产品，而应是一个复杂的信息变换的过程，在制造中进行的一切活动都是信息处理连续统一的一部分。

2.1计算机集成制造系统5CIM概念的产生反应了人们对“制造”认识的深化。制造不仅包制造业信息化第2章71987年，我国863计划CIMS主题专家组对CIMS下的定义是：CIMS是未来工厂自动化的一种模式。它把以往企业内相互分离的技术（如CAD、CAM、FMC、MRPII等）和人员，通过计算机有机地综合起来，使企业内部各种活动高速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以提高企业对多变竞争环境的适应能力，使企业经济效益持续稳步地增长。

2.1计算机集成制造系统71987年，我国863计划CIMS主题专家组对CIMS下的制造业信息化第2章91997年5月，国家科委对CIMS的定义为：CIMS是企业组织、管理和运行的新模式。它综合运用现代制造技术、信息技术、自动化技术和管理技术，将企业各项活动中的人、技术和经营管理，以及信息流、物料流和资金流有机集成，并实现企业整体优化，从而达到产品上市快、质量高、成本低和服务好，使企业赢得市场竞争。2.1计算机集成制造系统91997年5月，国家科委对CIMS的定义为：CIMS是企业10863/CIMS专家组于1998年提出了现代集成制造和现代集成制造系统的新概念，认为：它是一种组织、管理和运行企业的理念。它将传统的制造技术与现代信息技术、自动化技术、管理技术、系统工程技术等有机结合，借助计算机，使企业产品全生命周期——市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、制造、支持（包括质量、销售、采购、发送、服务）以及产品最后报废、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以及信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，实现企业产品全生命周期各类活动的计算机化、信息化、智能化、集成优化，以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁的目标，进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。2.1计算机集成制造系统10863/CIMS专家组于1998年提出了现代集成制造11CIM的内涵：1）CIM是一种组织、管理与运行企业的生产哲理。2）企业生产的各个环节是一个不可分割的相互关联的整体，要从系统的观点进行协调、集成、优化与控制。3）CIM强调人在现代企业生产中的主导作用，重视企业生产过程的三要素——人/组织、技术和经营管理的集成。2.1计算机集成制造系统11CIM的内涵：2.1计算机集成制造系统124）CIM重视现代企业中价值流的管理、运行、集成和优化。以价值流为目标，实现价值流、信息流和物流之间的集成。5）CIM推动了传统制造技术的变革，使制造业成为集制造技术、信息技术、计算机技术、管理技术、自动化技术和系统工程技术为一体的综合性技术。6）CIM哲理不仅适于离散型制造业，也适用于流程式、混合型制造业。其主要特征是计算机化、信息化、智能化和集成化。2.1计算机集成制造系统124）CIM重视现代企业中价值流的管理、运行、集成和优化。132.1计算机集成制造系统132.1计算机集成制造系统14根据CIMS的三要素互相间的关系可以看出有4类集成问题需要加以解决：1.利用计算机技术、自动化技术、制造技术及信息技术等来支持企业达到预期的经营目标。2.利用技术来支持企业中各种人员的工作，使之能互相配合，并协调一致。3.通过改进组织机构、培训人员及提高人员素质，支持企业达到经营目标。4.统一管理并实现经营、人/机构及技术三者的集成。2.1计算机集成制造系统14根据CIMS的三要素互相间的关系可以看出有4类集成问题需15市场信息技术信息销售服务信息产品原材料管理信息分系统工程设计自动化分系统制造自动化分系统质量保证分系统计算机网络和数据库分系统图7.4企业CIMS的构成二、CIMS的系统结构2.1计算机集成制造系统15市场信息技术信息销售服务信息产品原材料管理信息分系统工程16

由四个应用分系统和两个支撑分系统组成。（1）管理信息分系统（MIS）具有预测、经营决策、生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具和人力资源等管理信息功能，通过信息集成，达到缩短产品生产周期、降低流动资金占用、提高企业应变能力的目的。

2.1计算机集成制造系统16由四个应用分系统和两个支撑分系统组成。217

（2）工程设计自动化分系统（EDS）用计算机辅助进行产品设计、工艺设计、制造准备、产品性能测试及产品数据管理等工作，即CAD/CAPP/CAE/CAM/PDM系统，目的是使产品开发活动更高效，更优质地进行。

2.1计算机集成制造系统172.1计算机集成制造系统18

（3）制造自动化分系统（MAS）是CIMS中信息流和物流的结合点。由制造设备及相应的支持软件组成。如对于离散型制造业，可以由数控机床、加工中心、清洗机、测量机、运输小车、立体仓库、多级分布式控制计算机等硬件和车间生产信息与管理、车间生产调度、生产过程检测、库存管理等应用软件组成。对于连续型生产过程，可以由DCS控制下的制造装备组成。通过管理与控制，达到提高生产率、优化生产过程、降低成本和能耗的目的。

2.1计算机集成制造系统18（3）制造自动化分系统（MAS）2.119

（4）质量保证分系统（QAS/CAQ）包括质量决策、质量检测与数据采集、质量评价、控制与跟踪等功能。该系统保证从产品设计、制造、检测到后勤服务的整个过程的质量，以实现产品高质量、低成本，提高企业竞争力的目的。（5）计算机网络分系统（NES）满足各应用分系统对网络支持的不同需求，支持资源共享、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（DBS）是逻辑上统一的、物理上分布的全局数据管理系统，通过该系统可以实现企业数据共享和信息集成。2.1计算机集成制造系统19（4）质量保证分系统（QAS/CAQ）20

三、集成技术的内涵与发展2.1计算机集成制造系统20三、集成技术的内涵与发展2.1计算机集成制造系统21

1、信息集成

信息集成是指企业信息化不同应用系统之间实现数据共享，实现信息集成就是要实现数据的转换(不同数据格式和存储之间的转换)、数据源的统一(同一个数据仅有一个数据入口)、数据一致性的维护、异构环境下不同应用系统之间的数据传送。信息集成的理想目标是五个“正确”的实现，即“在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传送给正确的人(或机器)以做出正确的决策或操作。”在企业实施信息化的早期阶段，应用系统的集成首先是信息集成。

2.1计算机集成制造系统211、信息集成2.1计算机集成制22

分系统之间的信息集成通常有以下一些方法：①各分系统的应用之间通过开发一对一的专用集成接口实现数据交互和集成，这种方法的缺点是开发量大，系统可维护性差，任何一个应用系统的修改都会导致一大批相关应用系统的修改；

②采用独立于任何具体应用系统的共享信息库的方式实现信息共享，这种方式可以避免重复开发功能相同的集成接口；

③采用集成平台支持的中间件的方式进行信息共享，这种方式可以实现应用对数据的透明访问，解决应用对于操作系统和数据存储方式的依赖性，是当今最先进的应用系统集成方式之一。2.1计算机集成制造系统22分系统之间的信息集成通常有以下一些方法23

2、过程集成

信息集成在很大程度上提高了生产率，但是传统的串行设计、开发方法往往造成产品开发过程的经常反复，这无疑使产品开发周期延长，成本增加。在此背景下，产生了过程集成，其内涵是：以并行的思想综合考虑产品全生命周期中的所有活动，实现企业产品全周期中各业务过程的整体优化。过程集成是信息集成在广度和深度上的扩展和延伸，更多的考虑了系统的优化。并行工程正是体现过程集成的一种先进制造模式，它将产品开发设计中的各个串行过程尽可能多的转变为并行过程，在设计时考虑到下游工作中的可制造性、可装配以及质量问题，从而减少反复过程的发生。2.1计算机集成制造系统232、过程集成2.1计算机集成制造系统24

关键技术有：

1）团队协同技术-CSCW2）并行产品开发工具–DFX3）产品数据管理–PDM4）企业过程重构-BPR2.1计算机集成制造系统24关键技术有：2.1计算机集成制25

3、企业间的集成

企业要提高市场竞争能力，不能走“小而全”、“大而全”的模式，必须要面对市场竞争全球化的新形势，充分利用全球的制造资源，以更快、更好、更省的方式响应市场，这客观上要求企业要走出“家门”，同其他企业结成‘‘动态联盟”，实现优势互补、资源共享，从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。其内涵是：企业在综合运用先进信息技术、制造技术等的基础上，实现同其他优势企业的联合，形成以产品为中心的“虚拟企业”，以求最大优化企业内、外部资源。企业间集成以美国提出的敏捷制造为代表。敏捷制造实现形成扁平式企业组织管理结构和“哑铃型企业”，克服了传统企业的弊端，将企业结构调整为适应全球经济、全球制造，既竞争又联合的新模式。2.1计算机集成制造系统253、企业间的集成2.1计算机集成制造系26

4、人的集成

企业信息化的实施对人的工作责任心、协作精神、知识水平、生产技能等各方面的素质都提出了更高的要求。人的集成是企业信息化工程系统集成中最关键的问题。企业信息化工程中人的集成可分为三个层次：

①技术人员和管理人员通过信息技术的应用，提高自身的工作效率和工作水平，并协同地进行产品设计、经营管理等业务过程，提高企业的产品开发和经营管理的效率和水平。2.1计算机集成制造系统264、人的集成2.1计算机集成制造系统27

②技术人员和管理人员通过熟练地掌握和应用信息系统，与战略合作伙伴一起不断地对企业的业务过程、工作方法和企业系统结构进行改进、完善、优化和再造，不断地进行技术创新和管理创新。③通过上述过程造就一批业务能力强、热爱企业、有事业心、创新精神和协作精神的技术骨干和管理骨干，特别是既懂技术又懂经营管理的复合型人才。同时通过人才自我价值的实现做到事业留人。这些人才及其所拥有的知识和创新能力形成企业未来的核心竞争力。

2.1计算机集成制造系统27②技术人员和管理人员通过熟练地掌握和应用28

4、几种集成的相互关系

1）信息集成是过程集成的基础

2）信息集成和过程集成为更好地实现企业间集成创造了条件

3）企业集成的发展促进信息集成和过程集成向更高层次发展

4）人的集成是实现信息集成、过程集成和企业集成的基本保障四方面的集成技术都在不断地向前发展着，发展的更高层次将是知识集成。2.1计算机集成制造系统284、几种集成的相互关系2.1计29

四、现代集成制造系统的发展趋势

1）集成化

2）数字化/虚拟化

3）网络化

4）柔性化

5）智能化

6）绿色化2.1计算机集成制造系统29四、现代集成制造系统的发展趋势2.1计算30第2章制造业信息化的先进

理论与模式1第2章制造业信息化的先进

理论与模式

一、基本概念

CIM：ComputerIntegratedManufacturing

计算机集成制造

ContemporaryIntegratedManufacturing

现代集成制造

CIMS：CIM+S（System）

CIM是组织、管理生产的一种哲理、思想与方法，而CIMS是这种思想的具体实现。2.1计算机集成制造系统一、基本概念2.1计算机集成制造系统32

CIM是一种概念，一种哲理，它是用来组织工业生产的指导思想。CIM是1973年由哈林顿提出的，包含2个基本的观点：一是整体观点（系统观点）：企业生产的各个环节，即从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理直到售后服务的全部生产活动，形成了一个不可分割的整体，它们彼此紧密连接；单一的生产活动都应在企业整个框架下作统一的考虑。二是信息观点：整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过程。最终形成的产品可以看作是“数据”的物质表现。按照这一哲理和技术构成的具体系统便是计算机集成制造系统CIMS。2.1计算机集成制造系统3CIM是一种概念，一种哲理，它是用来组织工业生产的指导33CIM概念的产生反应了人们对“制造”认识的深化。制造不仅包括工艺规划、库存控制、生产及维护这些活动，而应该包括产品生命周期中的全部活动；制造不仅是一个物料转换的过程，即由原材料经过加工、装配、最终变成一个产品，而应是一个复杂的信息变换的过程，在制造中进行的一切活动都是信息处理连续统一的一部分。

2.1计算机集成制造系统4CIM概念的产生反应了人们对“制造”认识的深化。制造不仅包34CIM概念的产生反应了人们对“制造”认识的深化。制造不仅包括工艺规划、库存控制、生产及维护这些活动，而应该包括产品生命周期中的全部活动；制造不仅是一个物料转换的过程，即由原材料经过加工、装配、最终变成一个产品，而应是一个复杂的信息变换的过程，在制造中进行的一切活动都是信息处理连续统一的一部分。

2.1计算机集成制造系统5CIM概念的产生反应了人们对“制造”认识的深化。制造不仅包制造业信息化第2章361987年，我国863计划CIMS主题专家组对CIMS下的定义是：CIMS是未来工厂自动化的一种模式。它把以往企业内相互分离的技术（如CAD、CAM、FMC、MRPII等）和人员，通过计算机有机地综合起来，使企业内部各种活动高速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以提高企业对多变竞争环境的适应能力，使企业经济效益持续稳步地增长。

2.1计算机集成制造系统71987年，我国863计划CIMS主题专家组对CIMS下的制造业信息化第2章381997年5月，国家科委对CIMS的定义为：CIMS是企业组织、管理和运行的新模式。它综合运用现代制造技术、信息技术、自动化技术和管理技术，将企业各项活动中的人、技术和经营管理，以及信息流、物料流和资金流有机集成，并实现企业整体优化，从而达到产品上市快、质量高、成本低和服务好，使企业赢得市场竞争。2.1计算机集成制造系统91997年5月，国家科委对CIMS的定义为：CIMS是企业39863/CIMS专家组于1998年提出了现代集成制造和现代集成制造系统的新概念，认为：它是一种组织、管理和运行企业的理念。它将传统的制造技术与现代信息技术、自动化技术、管理技术、系统工程技术等有机结合，借助计算机，使企业产品全生命周期——市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、制造、支持（包括质量、销售、采购、发送、服务）以及产品最后报废、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以及信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，实现企业产品全生命周期各类活动的计算机化、信息化、智能化、集成优化，以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁的目标，进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。2.1计算机集成制造系统10863/CIMS专家组于1998年提出了现代集成制造40CIM的内涵：1）CIM是一种组织、管理与运行企业的生产哲理。2）企业生产的各个环节是一个不可分割的相互关联的整体，要从系统的观点进行协调、集成、优化与控制。3）CIM强调人在现代企业生产中的主导作用，重视企业生产过程的三要素——人/组织、技术和经营管理的集成。2.1计算机集成制造系统11CIM的内涵：2.1计算机集成制造系统414）CIM重视现代企业中价值流的管理、运行、集成和优化。以价值流为目标，实现价值流、信息流和物流之间的集成。5）CIM推动了传统制造技术的变革，使制造业成为集制造技术、信息技术、计算机技术、管理技术、自动化技术和系统工程技术为一体的综合性技术。6）CIM哲理不仅适于离散型制造业，也适用于流程式、混合型制造业。其主要特征是计算机化、信息化、智能化和集成化。2.1计算机集成制造系统124）CIM重视现代企业中价值流的管理、运行、集成和优化。422.1计算机集成制造系统132.1计算机集成制造系统43根据CIMS的三要素互相间的关系可以看出有4类集成问题需要加以解决：1.利用计算机技术、自动化技术、制造技术及信息技术等来支持企业达到预期的经营目标。2.利用技术来支持企业中各种人员的工作，使之能互相配合，并协调一致。3.通过改进组织机构、培训人员及提高人员素质，支持企业达到经营目标。4.统一管理并实现经营、人/机构及技术三者的集成。2.1计算机集成制造系统14根据CIMS的三要素互相间的关系可以看出有4类集成问题需44市场信息技术信息销售服务信息产品原材料管理信息分系统工程设计自动化分系统制造自动化分系统质量保证分系统计算机网络和数据库分系统图7.4企业CIMS的构成二、CIMS的系统结构2.1计算机集成制造系统15市场信息技术信息销售服务信息产品原材料管理信息分系统工程45

由四个应用分系统和两个支撑分系统组成。（1）管理信息分系统（MIS）具有预测、经营决策、生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具和人力资源等管理信息功能，通过信息集成，达到缩短产品生产周期、降低流动资金占用、提高企业应变能力的目的。

2.1计算机集成制造系统16由四个应用分系统和两个支撑分系统组成。246

（2）工程设计自动化分系统（EDS）用计算机辅助进行产品设计、工艺设计、制造准备、产品性能测试及产品数据管理等工作，即CAD/CAPP/CAE/CAM/PDM系统，目的是使产品开发活动更高效，更优质地进行。

2.1计算机集成制造系统172.1计算机集成制造系统47

（3）制造自动化分系统（MAS）是CIMS中信息流和物流的结合点。由制造设备及相应的支持软件组成。如对于离散型制造业，可以由数控机床、加工中心、清洗机、测量机、运输小车、立体仓库、多级分布式控制计算机等硬件和车间生产信息与管理、车间生产调度、生产过程检测、库存管理等应用软件组成。对于连续型生产过程，可以由DCS控制下的制造装备组成。通过管理与控制，达到提高生产率、优化生产过程、降低成本和能耗的目的。

2.1计算机集成制造系统18（3）制造自动化分系统（MAS）2.148

（4）质量保证分系统（QAS/CAQ）包括质量决策、质量检测与数据采集、质量评价、控制与跟踪等功能。该系统保证从产品设计、制造、检测到后勤服务的整个过程的质量，以实现产品高质量、低成本，提高企业竞争力的目的。（5）计算机网络分系统（NES）满足各应用分系统对网络支持的不同需求，支持资源共享、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（DBS）是逻辑上统一的、物理上分布的全局数据管理系统，通过该系统可以实现企业数据共享和信息集成。2.1计算机集成制造系统19（4）质量保证分系统（QAS/CAQ）49

三、集成技术的内涵与发展2.1计算机集成制造系统20三、集成技术的内涵与发展2.1计算机集成制造系统50

1、信息集成

信息集成是指企业信息化不同应用系统之间实现数据共享，实现信息集成就是要实现数据的转换(不同数据格式和存储之间的转换)、数据源的统一(同一个数据仅有一个数据入口)、数据一致性的维护、异构环境下不同应用系统之间的数据传送。信息集成的理想目标是五个“正确”的实现，即“在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传送给正确的人(或机器)以做出正确的决策或操作。”在企业实施信息化的早期阶段，应用系统的集成首先是信息集成。

2.1计算机集成制造系统211、信息集成2.1计算机集成制51

分系统之间的信息集成通常有以下一些方法：①各分系统的应用之间通过开发一对一的专用集成接口实现数据交互和集成，这种方法的缺点是开发量大，系统可维护性差，任何一个应用系统的修改都会导致一大批相关应用系统的修改；

②采用独立于任何具体应用系统的共享信息库的方式实现信息共享，这种方式可以避免重复开发功能相同的集成接口；

③采用集成平台支持的中间件的方式进行信息共享，这种方式可以实现应用对数据的透明访问，解决应用对于操作系统和数据存储方式的依赖性，是当今最先进的应用系统集成方式之一。2.1计算机集成制造系统22分系统之间的信息集成通常有以下一些方法52

2、过程集成

信息集成在很大程度上提高了生产率，但是传统的串行设计、开发方法往往造成产品开发过程的经常反复，这无疑使产品开发周期延长，成本增加。在此背景下，产生了过程集成，其内涵是：以并行的思想综合考虑产品全生命周期中的所有活动，实现企业产品全周期中各业务过程的整体优化。过程集成是信息集成在广度和深度上的扩展和延伸，更多的考虑了系统的优化。并行工程正是体现过程集成的一种先进制造模式，它将产品开发设计中的各个串行过程尽可能多的转变为并行过程，在设计时考虑到下游工作中的可制造性、可装配以及质量问题，从而减少反复过程的发生。2.1计算机集成制造系统232、过程集成2.1计算机集成制造系统53

关键技术有：

1）团队协同技术-CSCW2）并行产品开发工具–DFX3）产品数据管理–PDM4）企业过程重构-BPR2.1计算机集成制造系统24关键技术有：2.1计算机集成制54

3、企业间的集成

企业要提高市场竞争能力，不能走“小而全”、“大而全”的模式，必须要面对市场竞争全球化的新形势，充分利用全球的制造资源，以更快、更好、更省的方式响应市场，这客观上要求企业要走出“家门”，同其他企业结成‘‘动态联盟”，实现优势互补、资源共享，从而提高企业的