現(xiàn)代制造系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)課件

1、補(bǔ)充：現(xiàn)代制造系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)Advanced Manufacturing System1基本要求與知識(shí)點(diǎn)：基本概念：CIM;CIMS31 CIMS的基本概念 32 CIMS的體系結(jié)構(gòu)12345內(nèi)容提要：31 CIMS的基本概念 北京科技大學(xué)物流工程311 CIMS的產(chǎn)生背景及意義關(guān)鍵機(jī)構(gòu):美國里海大學(xué)關(guān)鍵人物:約瑟夫哈林頓(Joseph Harrington)博士 關(guān)鍵概念:CIM企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)是一個(gè)不可分割的整體，從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)過程要統(tǒng)一考慮?！薄罢麄€(gè)制造過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，最終形成的產(chǎn)品可看作是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。

2、 計(jì)算機(jī)集成制造CIM概念北京科技大學(xué)物流工程Computer Integrated Manufacture提出：1974年約瑟夫哈林頓博士提出的CIM(計(jì)算機(jī)集成制造)是企業(yè)組織生產(chǎn)的先進(jìn)哲理(phil osophy)。他的基本觀點(diǎn)是: (1) 企業(yè)的多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)是不可分割的,需要統(tǒng)一考慮。 (2) 整個(gè)制造過程實(shí)質(zhì)上是信息采集、傳遞和加工處理的過程。 計(jì)算機(jī)集成制造CIM概念北京科技大學(xué)物流工程Computer Integrated ManufactureCIM是一種組織、管理和運(yùn)行企業(yè)的理念將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合，借助計(jì)算機(jī)，使企業(yè)

3、產(chǎn)品全生命周期，即市場(chǎng)需求分析、產(chǎn)品定義、研究開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、支持（包括質(zhì)量、銷售、采購、發(fā)送、服務(wù)）及產(chǎn)品最后報(bào)廢、環(huán)境處理等各階段活動(dòng)中有關(guān)的人/組織、經(jīng)營(yíng)管理和技術(shù)三要素及其信息流、物流和價(jià)值流（以產(chǎn)品T(Time)、Q(Quality)、C(Cost)、S(Serve)、E(Environment)等價(jià)值指標(biāo)所體現(xiàn)的企業(yè)業(yè)務(wù)過程流，如成本流等）有機(jī)集成，并優(yōu)化運(yùn)行，以達(dá)到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務(wù)好、環(huán)境清潔，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性、敏捷性，使企業(yè)贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。 31 CIMS的基本概念北京科技大學(xué)物流工程CIMS基本概念組織概念:CIMS是一種組織、管理與運(yùn)行企業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代制

4、造系統(tǒng)，其宗旨是使企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低、上市快和服務(wù)好，從而提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；全局概念:CIMS強(qiáng)調(diào)企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即市場(chǎng)分析、經(jīng)營(yíng)決策、管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、銷售、售后服務(wù)等全部活動(dòng)過程，是一個(gè)不可分割的有機(jī)整體，要從系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行協(xié)調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化；人的作用:企業(yè)生產(chǎn)的要素包括人、技術(shù)及經(jīng)營(yíng)管理。實(shí)施CIMS更應(yīng)重視發(fā)揮人在現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)中的主導(dǎo)作用；信息集成:企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中包括信息流(采集、傳遞和加工處理)、物料流、能量流三大部分?，F(xiàn)代企業(yè)中尤其應(yīng)重視信息的管理運(yùn)行及信息流與物料流間的集成；現(xiàn)代技術(shù):CIM是基于現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、

5、系統(tǒng)工程技術(shù)的一門綜合性技術(shù)，它綜合并發(fā)展了企業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)有關(guān)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，即計(jì)算機(jī)輔助經(jīng)營(yíng)管理與決策技術(shù)(MRPII、ERP等)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù) (CADCAPPCAM)、計(jì)算機(jī)輔助制造過程與控制技術(shù)(CNC、DNC、FMC、FMS等)、自動(dòng)化物流儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)(工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)導(dǎo)向小車、立體倉庫等)、信息集成技術(shù)(網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、標(biāo)準(zhǔn)化等)、計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理與控制技術(shù)等。 CIMS的產(chǎn)生與發(fā)展北京科技大學(xué)物流工程產(chǎn)生：電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展以及計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)和管理領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用孕育著一個(gè)新的高技術(shù)的產(chǎn)生，從局部自動(dòng)化走向全面自動(dòng)化；即由原來局限于產(chǎn)品制

6、造過程的自動(dòng)化擴(kuò)展到腦力勞動(dòng)領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和經(jīng)營(yíng)管理自動(dòng)化。產(chǎn)生的技術(shù)基礎(chǔ)及關(guān)鍵技術(shù)先進(jìn)的管理科學(xué)和方法MRP、MRP、LP、OPT、 TQC生產(chǎn)過程的自動(dòng)化NC、FMS、CAD、CAPP、傳感 技術(shù)、自動(dòng)化倉庫、自動(dòng)化物料傳輸信息技術(shù)計(jì)算機(jī)工程、信息處理技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì) 算機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展: 將整個(gè)生產(chǎn)過程的有關(guān)單元技術(shù)、自動(dòng)化孤島有機(jī)的集成起來，有效地利用信息資源，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化，即將CIM的各項(xiàng)技術(shù)綜合應(yīng)用所形成的一個(gè)實(shí)現(xiàn)具體目標(biāo)的生產(chǎn)系統(tǒng)。31 CIMS的基本概念312 CIMS技術(shù)內(nèi)涵的發(fā)展1信息集成(1)企業(yè)建模、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、軟件工具和規(guī)范 (2)異構(gòu)環(huán)境下的信息集成

7、 2過程集成:并行工程 的應(yīng)用 3企業(yè)集成北京科技大學(xué)物流工程32 CIMS的體系結(jié)構(gòu)北京科技大學(xué)物流工程CIMS：復(fù)雜系統(tǒng)！如何認(rèn)識(shí)？任何規(guī)劃？如何設(shè)計(jì)？如何建設(shè)？整個(gè)CIMS各個(gè)方面的多視圖多層次的模型的集合逐步推導(dǎo)、逐步具體化和逐步生成 圖4.3 ICM-OSA建模層次和過程計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)體系框架北京科技大學(xué)物流工程CIM產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造工藝計(jì)劃系統(tǒng)管理機(jī)器人FMSNC/CNC/DNC自動(dòng)檢測(cè)AGV,ASRSJIT/看板DSS/ES/AITQM條碼,EDIMRPII/ERPGTCAECAD產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理DFM單元制造CAD/CAMCAPP計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)概念北京科技大學(xué)物流工程CIMS是

8、一種基于CIM理念構(gòu)成的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、綠色化、集成優(yōu)化的制造系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)網(wǎng)絡(luò)由各個(gè)方面的子網(wǎng)絡(luò)組成，每一子網(wǎng)絡(luò)都有一整套保證制造過程實(shí)現(xiàn)的設(shè)備儀器和與之相應(yīng)的服務(wù)系統(tǒng)，此外，還包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、通信、用戶界面服務(wù)、采集和報(bào)告系統(tǒng)等輔助子系統(tǒng)。CIMS提供的服務(wù)包括工廠管理、工廠計(jì)劃、工廠調(diào)度、規(guī)范管理、模型試驗(yàn)和工廠模擬、機(jī)器和加工過程的控制等方面，從而形成了具有對(duì)生產(chǎn)變化或新環(huán)境作出快速響應(yīng)能力的網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)當(dāng)代市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。 CIMS系統(tǒng)構(gòu)成北京科技大學(xué)物流工程制造自動(dòng)化系統(tǒng)知識(shí)創(chuàng)新自動(dòng)化系統(tǒng)管理自動(dòng)化系統(tǒng)質(zhì)量監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)管理自動(dòng)化系統(tǒng)（MIS）

9、北京科技大學(xué)物流工程（1）生產(chǎn)計(jì)劃與控制子系統(tǒng)（PPC）生產(chǎn)計(jì)劃功能主生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃與MRP生產(chǎn)活動(dòng)控制（PAC）（2）其他有關(guān)的企業(yè)管理子系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)決策子系統(tǒng)銷售管理子系統(tǒng)財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)采購管理子系統(tǒng)企業(yè)現(xiàn)代管理ERP北京科技大學(xué)物流工程通過企業(yè)內(nèi)外部管理的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)制造資源的最優(yōu)化配置制造ERPPDMCRMERPPDMSCMERPSCMWCSERPWCSCRM工程供應(yīng)商用戶知識(shí)創(chuàng)新自動(dòng)化系統(tǒng)北京科技大學(xué)物流工程（1）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)（2）計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程編制（CAPP）（3）數(shù)控程序編制（NCP）產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)北京科技大學(xué)物流工程知識(shí)創(chuàng)新體系數(shù)字化：縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，提高企業(yè)的產(chǎn)品

10、創(chuàng)新能力 。管路設(shè)計(jì)強(qiáng)度分析結(jié)構(gòu)分析數(shù)字預(yù)裝配CAM裝配過程仿真裝配過程仿真制造自動(dòng)化系統(tǒng)北京科技大學(xué)物流工程（1）數(shù)控加工（NC）（2）計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）（3）計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)（DNC）（4）柔性制造系統(tǒng)（FMS）4 計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理自動(dòng)化系統(tǒng)北京科技大學(xué)物流工程（1）制定質(zhì)量規(guī)劃質(zhì)量目標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)計(jì)劃?rùn)z測(cè)規(guī)程和計(jì)劃（2）質(zhì)量監(jiān)控和檢測(cè)利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制設(shè)備，進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的質(zhì)量監(jiān)控選擇恰當(dāng)抽樣檢查方法（3）質(zhì)量分析與評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量分析工序能力分析質(zhì)量成本分析（4）質(zhì)量信息管理: 質(zhì)量信息包括：質(zhì)量法規(guī)信息；從產(chǎn)品實(shí)際使用過程、制造過程和輔助過程收集的有關(guān)工作質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量方面的信息；國內(nèi)

11、外同行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量信息以及質(zhì)量發(fā)展的新技術(shù)、新水平和新動(dòng)向。北京科技大學(xué)物流工程CIMS的相關(guān)的技術(shù) 北京科技大學(xué)物流工程 (1)總體技術(shù)系統(tǒng)總體模式包括柔性制造、集成制造、敏捷制造、智能制造及綠色制造等模式；系統(tǒng)集成方法論包括信息集成、過程集成、企業(yè)間集成及知識(shí)集成等方法論；系統(tǒng)集成技術(shù)包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理及后勤等子系統(tǒng)間的集成技術(shù)，企業(yè)三要素及三流的集成技術(shù)等；標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)包括產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)、過程信息標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交換與格式標(biāo)準(zhǔn)、圖形標(biāo)準(zhǔn)及零件庫標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)；企業(yè)建模和仿真技術(shù)包括企業(yè)功能、信息、工作流、資源及組織模型等的建立、確認(rèn)及其仿真技術(shù)；CIMS系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)施技術(shù)。 CIMS的相關(guān)的技術(shù) 北

12、京科技大學(xué)物流工程 (2)支撐技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、集成平臺(tái)/框架、計(jì)算機(jī)輔助軟件工程、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）、計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作及人/機(jī)接口等技術(shù)。 (3)設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)包括CAD、CAPP、CAM、CAE、DFX（面向下游工作的設(shè)計(jì)）及虛擬樣機(jī)（VP）等。 (4)加工生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)包括DNC、CNC、FMC、FMS、虛擬制造（VM）及快速成形制造（RPM）技術(shù)等。 CIMS的相關(guān)的技術(shù)北京科技大學(xué)物流工程(5)經(jīng)營(yíng)管理與決策系統(tǒng)技術(shù)包括MIS、OA、MRP、CAQ、供應(yīng)鏈、BPR及ERP等技術(shù)。(6)生產(chǎn)過程控制技術(shù)過程檢測(cè)、先進(jìn)控制、故障診斷和面向生產(chǎn)目標(biāo)的建模、優(yōu)化集成控制技術(shù)等。 C

13、IMS關(guān)鍵技術(shù)北京科技大學(xué)物流工程產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM數(shù)控技術(shù)機(jī)器人技術(shù)自動(dòng)化物流系統(tǒng)AS/RSAGV產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理北京科技大學(xué)物流工程產(chǎn)品數(shù)據(jù)、PDM概念產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEPIGESDWGSTLPDM關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘EDIPDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CIMS總體規(guī)劃北京科技大學(xué)物流工程圖2-1 CIMS工程開發(fā)過程可行性論證 北京科技大學(xué)物流工程任務(wù) 了解企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)及內(nèi)外現(xiàn)實(shí)環(huán)境，確定CIMS的總體目標(biāo)和主要功能，擬定初步的總體方案和實(shí)施的技術(shù)路線，從技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)條件等方面論證總體方案的可行性，制定投資規(guī)劃和初步開發(fā)計(jì)劃，編寫可行性論證報(bào)告。 圖2-2 可行性論證的工作步驟可行性論證北京

14、科技大學(xué)物流工程了解企業(yè)的市場(chǎng)環(huán)境，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)，經(jīng)營(yíng)目標(biāo)及采取的策略；調(diào)查和分析企業(yè)當(dāng)前的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)流程，物流、信息流、資金流、生產(chǎn)設(shè)備及計(jì)算機(jī)資源情況，計(jì)算機(jī)應(yīng)用情況，組織機(jī)構(gòu)及人員情況；明確企業(yè)的需求，確定CIMS的目標(biāo)及主要功能；提出CIMS的初步總體方案和采取的技術(shù)路線；指出CIMS的關(guān)鍵技術(shù)，提出可行的解決途徑；提出CIMS對(duì)組織機(jī)構(gòu)變化的需求及其可能造成的影響；提出CIMS系統(tǒng)的初步開發(fā)計(jì)劃；圖2-2 可行性論證的工作步驟提出投資規(guī)劃并進(jìn)行初步的成本效益分析；編寫可行性論證報(bào)告。 可行性論證 北京科技大學(xué)物流工程流程圖2-2 可行性論證的工作步驟初步設(shè)計(jì)階段 北京科技大學(xué)物流工

15、程任務(wù)確定CIMS的系統(tǒng)需求，建立目標(biāo)系統(tǒng)的功能模型初步的信息模型，提出CIMS系統(tǒng)的總體方案，擬定實(shí)施計(jì)劃，提出投資預(yù)算，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析，編寫初步設(shè)計(jì)報(bào)告等。 初步設(shè)計(jì)階段 北京科技大學(xué)物流工程任務(wù)初步設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容如下：系統(tǒng)需求分析；系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)的功能及技術(shù)性能設(shè)計(jì)；確定信息模型的實(shí)體和聯(lián)系；提出系統(tǒng)集成的內(nèi)部和外部接口要求；找出關(guān)鍵技術(shù)，逐一提出每個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的解決途徑；圖2-3 初步設(shè)計(jì)的工作步驟確定系統(tǒng)配置；確定實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃；規(guī)劃CIMS環(huán)境下的組織機(jī)構(gòu)；提出經(jīng)費(fèi)預(yù)算；進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析；編寫初步設(shè)計(jì)報(bào)告；編輯功能模型和信息模型圖表。初步設(shè)計(jì)階段北京科技大學(xué)物流工程圖2-

16、3 初步設(shè)計(jì)的工作步驟詳細(xì)設(shè)計(jì)階段 北京科技大學(xué)物流工程任務(wù):細(xì)化和完善初步設(shè)計(jì)得出的系統(tǒng)和分系統(tǒng)方案完善業(yè)務(wù)過程重組和工作流設(shè)計(jì)完成系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的邏輯與物理設(shè)計(jì)。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段北京科技大學(xué)物流工程工作內(nèi)容1）系統(tǒng)詳細(xì)需求分析；2）規(guī)定系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境及限制條件；3）確定系統(tǒng)性能指標(biāo)；4）確定各分/子系統(tǒng)的詳細(xì)功能界面、信息界面、資源界面和組織界面；5）定義實(shí)體的鍵和屬性，建立系統(tǒng)的總體信息模型；6）完成數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)，確定數(shù)據(jù)類型，共享方式，訪向頻度和流量，進(jìn)行數(shù)據(jù)安全與保密設(shè)計(jì)，編寫全局信息數(shù)據(jù)字典；7)完成網(wǎng)絡(luò)的邏輯設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì)，確定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及服務(wù)；8)擬定編碼方案，給出代碼表；9)確定軟硬件配置及采購開發(fā)工作需求；10）確定實(shí)施計(jì)劃和要求；11）制定系統(tǒng)測(cè)試計(jì)劃和質(zhì)量保證措施；圖2-5 詳細(xì)設(shè)計(jì)的工作步驟12）編寫詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告；13）提出實(shí)施任務(wù)書。 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段北京科技大學(xué)物流工程流程圖2-5 詳細(xì)設(shè)計(jì)的工作步驟系統(tǒng)實(shí)施和測(cè)試階段 北京科技大學(xué)物