CIMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法課件

專題三：

CIMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法之IDEF0現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)朱海平haipzhu@機(jī)械學(xué)院制造裝備數(shù)字化國(guó)家工程中心/工業(yè)工程系專題三：

CIMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法之IDEF0現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)朱1本節(jié)的主要內(nèi)容信息系統(tǒng)建模的基本過(guò)程及策略信息系統(tǒng)建模的主要方法IDEFEPCE-RDFD其他方法本節(jié)的主要內(nèi)容信息系統(tǒng)建模的基本過(guò)程及策略2什么是系統(tǒng)模型

模型（系統(tǒng)）是抽取研究對(duì)象的本質(zhì)特征，忽略掉或精簡(jiǎn)掉一些非本質(zhì)因素后的表示法。這種表示法的形式：數(shù)學(xué)公式；縮小的物理裝置；圖形表格；某些特性或規(guī)則的語(yǔ)言文字的敘述。在研究過(guò)程中有一種共同語(yǔ)言，能毫不含糊地進(jìn)行分析研究和交流。什么是系統(tǒng)模型模型（系統(tǒng)）是抽取研究對(duì)象的本質(zhì)特征，忽略掉3什么是信息系統(tǒng)建模信息系統(tǒng)模型是客觀數(shù)據(jù)世界的“純粹”反映獨(dú)立于DBMS用各種圖表來(lái)表示系統(tǒng)概念模式和邏輯模式告訴閱讀者：本系統(tǒng)大致是什么樣的本系統(tǒng)是包含哪些主要部分，它們之間的關(guān)系本系統(tǒng)的如何運(yùn)作的什么是信息系統(tǒng)建模信息系統(tǒng)模型4現(xiàn)實(shí)世界信息世界數(shù)據(jù)世界事物類事物特征實(shí)體集實(shí)體屬性文件記錄數(shù)據(jù)項(xiàng)事物及其聯(lián)系實(shí)體模型數(shù)據(jù)模型什么是信息系統(tǒng)建模現(xiàn)實(shí)世界信息世界數(shù)據(jù)世界事物類事物特征實(shí)體集實(shí)體屬性文件記錄5信息系統(tǒng)建模的基本過(guò)程DomainDefinitionsInformationFlowsofInterestFunctionsofInterestCategoriesofInformationInformationDefinitionsFunctionsinDomains信息系統(tǒng)建模的基本過(guò)程DomainInformationFu6信息系統(tǒng)建模的基本策略自頂向下：先全局，后細(xì)化自底向上：先局部，后集成由里向外：先核心，后擴(kuò)充混合策略：自頂向下+自底向上信息系統(tǒng)建模的基本策略自頂向下：先全局，后細(xì)化7信息系統(tǒng)建模的基本方法在集成制造系統(tǒng)建模領(lǐng)域，已有若干公認(rèn)比較成熟的建模方法：過(guò)程鏈模型EPC；功能模型IDEF0；數(shù)據(jù)流程圖DFD；信息模型E-R等。

說(shuō)明：

目前沒(méi)有一種建模方法能夠全面地建立制造系統(tǒng)的模型。信息系統(tǒng)建模的基本方法在集成制造系統(tǒng)建模領(lǐng)域，已有若干公認(rèn)比8IDEF方法1981年，在美國(guó)空軍公布的ICAM（IntegratedComputerAidedManufacturing）工程中，首次采用了名為“IDEF”的方法。IDEF是ICAMDefinitionMethod的縮寫，后來(lái)就稱之為IntegrationDefinitionMethod，簡(jiǎn)稱IDEFIDEF方法1981年，在美國(guó)空軍公布的ICAM（Integ9IDEF方法IDEF方法族包括的主要方法功能建模方法（IDEF0）信息建模方法（IDEF1）數(shù)據(jù)建模方法（IDEF1）動(dòng)態(tài)仿真建模方法（IDEF2）過(guò)程描述方法（IDEF3）面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法（IDEF4）本體論描述方法（IDEF5）設(shè)計(jì)原理獲取方法（IDEF6）信息系統(tǒng)審定方法（IDEF7）人機(jī)接口設(shè)計(jì)方法（IDEF8）IDEF方法IDEF方法族包括的主要方法10盒子的邊表示所進(jìn)入或離開的箭頭的作用。它們分別是輸入、控制、輸出與機(jī)制IDEF方法IDEF0描述系統(tǒng)的功能活動(dòng)及其聯(lián)系模型方法。IDEF0模型由一系列圖形組成，圖形的元素由盒子及箭頭構(gòu)成。盒子表示活動(dòng)，箭頭表示處理的事件。盒子的邊表示所進(jìn)入或離開的箭頭的作用。它們分別是輸入、控制、11輸入輸出（I/O）箭頭：表示活動(dòng)進(jìn)行的是什么(what)；控制（C）箭頭：表明為何這么做(why）；機(jī)制（M）箭頭：表示如何做(how)。盒子：動(dòng)詞，箭頭：名詞IDEF方法LabelCONTROLOUTPUTINPUTMECHANISMICOMs輸入輸出（I/O）箭頭：表示活動(dòng)進(jìn)行的是什么(what)；I12InputsRealObjectsorDataNeededtoPerformaFunctionObjectsorDataTransformedbyaFunctionLabeledwithaNounorNounPhraseINPUTSFUNCTIONInputsRealObjectsorDataNee13OutputObjectsorDataProducedasaResultoftheFunctionLabeledwithaNounorNounPhraseINPUTSOUTPUTSFUNCTIONOutputObjectsorDataProduced14ControlThatwhichGovernstheAccomplishmentoftheFunctionThingsthatInfluenceorDeterminetheOutputsLabeledwithaNounorNounPhraseINPUTSOUTPUTSCONTROLSFUNCTIONControlThatwhichGovernsthe15MechanismPerson,Device,orDatawhichCarriesouttheFunctionTheMeansbywhichtheFunctionisPerformedLabeledwithaNounorNounPhraseINPUTSOUTPUTSCONTROLSMECHANISMSFUNCTIONMechanismPerson,Device,orDa16Syntax:ContextDiagram:isamodelofthefunctionatthehighestlevelofinputs,controls,outputs,andmechanismsMechanismsFunctionNameControlsInputsOutputsitemsthattriggertheactivityresultsofperformingtheactivityGuideorregulatetheactivitysystems,people,equipmentusedtoperformtheactivityIDEF基本元素小結(jié)Syntax:MechanismsFunctionName17控制（C）：表示活動(dòng)的條件、規(guī)則或約束；輸入（I）：表示為完成此活動(dòng)所需要的數(shù)據(jù)；輸出（O）：表示執(zhí)行活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；機(jī)制（M）：是執(zhí)行活動(dòng)的人或設(shè)備。說(shuō)明：

1.每個(gè)活動(dòng)盒子至少有一個(gè)輸入或控制箭頭，不允許既沒(méi)有輸入又沒(méi)有控制。

2.輸入與輸出的關(guān)系就是活動(dòng)（盒子），是將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鰯?shù)據(jù)的一種變換。

IDEF基本元素小結(jié)控制（C）：表示活動(dòng)的條件、規(guī)則或約束；IDEF基本元素小結(jié)18示例：調(diào)資政策IDEF方法舉例示例：調(diào)資政策IDEF方法舉例19收料庫(kù)存策略采購(gòu)策略支付料款退料供應(yīng)商3PLA0A-0Diagram收料單庫(kù)管IDEF方法舉例收料庫(kù)存策略采購(gòu)策略支付料款退料供應(yīng)商3PLA0A-0Di20BoxandArrowRelationsinaDiagram123INPUTOUTPUTTOINPUTSOUTPUTTOCONTROLOUTPUTTOMECHANISMOUTPUTARROWSBRANCHING(Split)FEEDBACKOUTPUTTOCONTROL(Join)關(guān)系BoxandArrowRelationsinaD21舉例

一般關(guān)系BuildSystemA3DesignSystemA2EstablishReqmnts.A1NeedsAlternativeTechnologiesKnowledgeofPreviousDesignCustomerExpectationsUnderstandingofCustomerRequirementsRequirementsContractforTradeoffDecisionsDesignProductRawMaterialAnalysisMethodsDesignMethodsFabricationMethodsIDEF方法舉例 一般關(guān)系BuildA3DesignA2Estab22IDEF0-FunctionModeling復(fù)雜關(guān)系SplitJoinSplitJoinIDEF0-FunctionModeling復(fù)雜關(guān)系Sp23Join&SplitJoin:ConceptsBandCarejoined

toformconceptA.Split:ConceptAisunbundledintoconceptsBandC.CBAABCJoin&SplitJoin:ConceptsB24JoinFINISHEDSUB-PARTSPROCUREDITEMSPRODUCTIONITEMSCONTROLPRODUCTIONITEMS&TOOLSJoinFINISHEDSUB-PARTSPROCURED25SplitOutputcanbranchandbeusedbytwofunctions

simultaneouslyorsequentiallyWithoutlabelswecannottellhowthebranchingoccurs123OUTPUTDATAONCETHISDATAISSUPPLIED,FUNCTIONS2&3CANOPERATESIMULTANEOUSLYORSEQUENTIALLYSplitOutputcanbranchandbe26Split

and

Join:PCBASSEMBLYProcessPlan=loadingdetails+solderpastedetails+chipplacementmethodAssemblyRecords=solderingcompleteddata+placementcompleteddataPlacechiponboardApplysolderpasteA2Loadboardontom/cA1ManagementDirectivesBareboardsChippositionedboardplacementcompleteddataPlacementmethodSplitJoinA3PasteappliedboardProcessplanSolderpastemethodsolderingcompleteddataAssemblyRecordsSplitandJoin:PCBASSEMBLYPr27分層第一層只有一個(gè)功能，標(biāo)注為A-0圖每一個(gè)圖中最多可以有6個(gè)功能，至少3個(gè)A1A2A3IDEF方法分層A1A2A3IDEF方法28A0A1A2A3A4A3A32A33A34A31子圖父圖IDEF的分層IDEF方法MoreGeneralMoreDetailedA0A1A2A3A4A3A32A33A34A31子圖父圖ID29IDEF的分層IDEF方法IDEF的分層IDEF方法30節(jié)點(diǎn)樹IDEF方法節(jié)點(diǎn)樹IDEF方法31TunnelledArrowsTunneledArrowsatUnconnectedEnds(ConceptDoesNotAppearontheNextHigherLevel.)TunneledArrowsatConnectedEnds(ConceptDoesNotAppearontheNextLowerLevel.)TunnelledArrowsTunneledArro32TunnelingExampleThiscontrolwillnotappearonchilddiagram.ThiscontrolwillstillbedesignatedasC3onchilddiagram.Thisoutputwillnotbeshownonparentdiagram.A0A-0ParentDiagramA0A1A2A3C1C3O1I1ChildDiagramI1I2I2O1C1C3TunnelingExampleThiscontrol33A0DiagramPaymentsCheckStockLevels&DetReorderQtyA1PrepareAuthorize&MailPOA2ReceivePOProduce&ShipA3ReceiveShipment&InspectA4Restock&MakePaymentA5InventoryPolicyStockLevelsReorderQtyPurchasePolicyInvoiceMaterialOKMaterialABCCo.VendorRejectedMaterialPurchaseOrderPOPrep.PolicyInspectionPolicyIDEF方法應(yīng)用舉例A0DiagramPaymentsCheckStock34FeedbackSYSTEMREQUIREMENTSDRAFTSPECIFICATIONSCOMMENTSDRAFTSPECIFICATIONWITHDESIGNCHANGESDESIGNREVIEWAPPROVEDDESIGNFeedbackSYSTEMREQUIREMENTSDRA35IDEF方法應(yīng)用舉例IDEF方法應(yīng)用舉例36Files=CustomerRecords+Price&TaxTablesAccountEntries=TransactionEntries+BillingEntriesPerformBillingDeliverProductsA2KeepRecordsA1OrdersManagementDirectivesFilesInvoicesTransactionEntriesBillingEntriesPrices&TaxTablesAccountEntriesCustomerRecordsSplitJoinA3TransactionsIDEF方法應(yīng)用舉例Files=CustomerRecords+Pri37IDEF方法應(yīng)用舉例IDEF方法應(yīng)用舉例38怎樣畫IDEF0圖（1）建立一張數(shù)據(jù)表，列出在父圖范圍內(nèi)首先想到的一些活動(dòng)；（2）對(duì)作用在數(shù)據(jù)上的活動(dòng)進(jìn)行命名，用盒子將活動(dòng)名包圍起來(lái)；（3）布置合適的箭頭；（4）畫出草圖；（5）檢查圖形目的、觀點(diǎn)及平衡性、精確性，必要時(shí)寫出文字說(shuō)明重要部分。IDEF方法怎樣畫IDEF0圖IDEF方法39專題三：

CIMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法之IDEF0現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)朱海平haipzhu@機(jī)械學(xué)院制造裝備數(shù)字化國(guó)家工程中心/工業(yè)工程系專題三：

CIMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法之IDEF0現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)朱40本節(jié)的主要內(nèi)容信息系統(tǒng)建模的基本過(guò)程及策略信息系統(tǒng)建模的主要方法IDEFEPCE-RDFD其他方法本節(jié)的主要內(nèi)容信息系統(tǒng)建模的基本過(guò)程及策略41什么是系統(tǒng)模型

模型（系統(tǒng)）是抽取研究對(duì)象的本質(zhì)特征，忽略掉或精簡(jiǎn)掉一些非本質(zhì)因素后的表示法。這種表示法的形式：數(shù)學(xué)公式；縮小的物理裝置；圖形表格；某些特性或規(guī)則的語(yǔ)言文字的敘述。在研究過(guò)程中有一種共同語(yǔ)言，能毫不含糊地進(jìn)行分析研究和交流。什么是系統(tǒng)模型模型（系統(tǒng)）是抽取研究對(duì)象的本質(zhì)特征，忽略掉42什么是信息系統(tǒng)建模信息系統(tǒng)模型是客觀數(shù)據(jù)世界的“純粹”反映獨(dú)立于DBMS用各種圖表來(lái)表示系統(tǒng)概念模式和邏輯模式告訴閱讀者：本系統(tǒng)大致是什么樣的本系統(tǒng)是包含哪些主要部分，它們之間的關(guān)系本系統(tǒng)的如何運(yùn)作的什么是信息系統(tǒng)建模信息系統(tǒng)模型43現(xiàn)實(shí)世界信息世界數(shù)據(jù)世界事物類事物特征實(shí)體集實(shí)體屬性文件記錄數(shù)據(jù)項(xiàng)事物及其聯(lián)系實(shí)體模型數(shù)據(jù)模型什么是信息系統(tǒng)建?，F(xiàn)實(shí)世界信息世界數(shù)據(jù)世界事物類事物特征實(shí)體集實(shí)體屬性文件記錄44信息系統(tǒng)建模的基本過(guò)程DomainDefinitionsInformationFlowsofInterestFunctionsofInterestCategoriesofInformationInformationDefinitionsFunctionsinDomains信息系統(tǒng)建模的基本過(guò)程DomainInformationFu45信息系統(tǒng)建模的基本策略自頂向下：先全局，后細(xì)化自底向上：先局部，后集成由里向外：先核心，后擴(kuò)充混合策略：自頂向下+自底向上信息系統(tǒng)建模的基本策略自頂向下：先全局，后細(xì)化46信息系統(tǒng)建模的基本方法在集成制造系統(tǒng)建模領(lǐng)域，已有若干公認(rèn)比較成熟的建模方法：過(guò)程鏈模型EPC；功能模型IDEF0；數(shù)據(jù)流程圖DFD；信息模型E-R等。

說(shuō)明：

目前沒(méi)有一種建模方法能夠全面地建立制造系統(tǒng)的模型。信息系統(tǒng)建模的基本方法在集成制造系統(tǒng)建模領(lǐng)域，已有若干公認(rèn)比47IDEF方法1981年，在美國(guó)空軍公布的ICAM（IntegratedComputerAidedManufacturing）工程中，首次采用了名為“IDEF”的方法。IDEF是ICAMDefinitionMethod的縮寫，后來(lái)就稱之為IntegrationDefinitionMethod，簡(jiǎn)稱IDEFIDEF方法1981年，在美國(guó)空軍公布的ICAM（Integ48IDEF方法IDEF方法族包括的主要方法功能建模方法（IDEF0）信息建模方法（IDEF1）數(shù)據(jù)建模方法（IDEF1）動(dòng)態(tài)仿真建模方法（IDEF2）過(guò)程描述方法（IDEF3）面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法（IDEF4）本體論描述方法（IDEF5）設(shè)計(jì)原理獲取方法（IDEF6）信息系統(tǒng)審定方法（IDEF7）人機(jī)接口設(shè)計(jì)方法（IDEF8）IDEF方法IDEF方法族包括的主要方法49盒子的邊表示所進(jìn)入或離開的箭頭的作用。它們分別是輸入、控制、輸出與機(jī)制IDEF方法IDEF0描述系統(tǒng)的功能活動(dòng)及其聯(lián)系模型方法。IDEF0模型由一系列圖形組成，圖形的元素由盒子及箭頭構(gòu)成。盒子表示活動(dòng)，箭頭表示處理的事件。盒子的邊表示所進(jìn)入或離開的箭頭的作用。它們分別是輸入、控制、50輸入輸出（I/O）箭頭：表示活動(dòng)進(jìn)行的是什么(what)；控制（C）箭頭：表明為何這么做(why）；機(jī)制（M）箭頭：表示如何做(how)。盒子：動(dòng)詞，箭頭：名詞IDEF方法LabelCONTROLOUTPUTINPUTMECHANISMICOMs輸入輸出（I/O）箭頭：表示活動(dòng)進(jìn)行的是什么(what)；I51InputsRealObjectsorDataNeededtoPerformaFunctionObjectsorDataTransformedbyaFunctionLabeledwithaNounorNounPhraseINPUTSFUNCTIONInputsRealObjectsorDataNee52OutputObjectsorDataProducedasaResultoftheFunctionLabeledwithaNounorNounPhraseINPUTSOUTPUTSFUNCTIONOutputObjectsorDataProduced53ControlThatwhichGovernstheAccomplishmentoftheFunctionThingsthatInfluenceorDeterminetheOutputsLabeledwithaNounorNounPhraseINPUTSOUTPUTSCONTROLSFUNCTIONControlThatwhichGovernsthe54MechanismPerson,Device,orDatawhichCarriesouttheFunctionTheMeansbywhichtheFunctionisPerformedLabeledwithaNounorNounPhraseINPUTSOUTPUTSCONTROLSMECHANISMSFUNCTIONMechanismPerson,Device,orDa55Syntax:ContextDiagram:isamodelofthefunctionatthehighestlevelofinputs,controls,outputs,andmechanismsMechanismsFunctionNameControlsInputsOutputsitemsthattriggertheactivityresultsofperformingtheactivityGuideorregulatetheactivitysystems,people,equipmentusedtoperformtheactivityIDEF基本元素小結(jié)Syntax:MechanismsFunctionName56控制（C）：表示活動(dòng)的條件、規(guī)則或約束；輸入（I）：表示為完成此活動(dòng)所需要的數(shù)據(jù)；輸出（O）：表示執(zhí)行活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；機(jī)制（M）：是執(zhí)行活動(dòng)的人或設(shè)備。說(shuō)明：

1.每個(gè)活動(dòng)盒子至少有一個(gè)輸入或控制箭頭，不允許既沒(méi)有輸入又沒(méi)有控制。

2.輸入與輸出的關(guān)系就是活動(dòng)（盒子），是將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鰯?shù)據(jù)的一種變換。

IDEF基本元素小結(jié)控制（C）：表示活動(dòng)的條件、規(guī)則或約束；IDEF基本元素小結(jié)57示例：調(diào)資政策IDEF方法舉例示例：調(diào)資政策IDEF方法舉例58收料庫(kù)存策略采購(gòu)策略支付料款退料供應(yīng)商3PLA0A-0Diagram收料單庫(kù)管IDEF方法舉例收料庫(kù)存策略采購(gòu)策略支付料款退料供應(yīng)商3PLA0A-0Di59BoxandArrowRelationsinaDiagram123INPUTOUTPUTTOINPUTSOUTPUTTOCONTROLOUTPUTTOMECHANISMOUTPUTARROWSBRANCHING(Split)FEEDBACKOUTPUTTOCONTROL(Join)關(guān)系BoxandArrowRelationsinaD60舉例

一般關(guān)系BuildSystemA3DesignSystemA2EstablishReqmnts.A1NeedsAlternativeTechnologiesKnowledgeofPreviousDesignCustomerExpectationsUnderstandingofCustomerRequirementsRequirementsContractforTradeoffDecisionsDesignProductRawMaterialAnalysisMethodsDesignMethodsFabricationMethodsIDEF方法舉例 一般關(guān)系BuildA3DesignA2Estab61IDEF0-FunctionModeling復(fù)雜關(guān)系SplitJoinSplitJoinIDEF0-FunctionModeling復(fù)雜關(guān)系Sp62Join&SplitJoin:ConceptsBandCarejoined

toformconceptA.Split:ConceptAisunbundledintoconceptsBandC.CBAABCJoin&SplitJoin:ConceptsB63JoinFINISHEDSUB-PARTSPROCUREDITEMSPRODUCTIONITEMSCONTROLPRODUCTIONITEMS&TOOLSJoinFINISHEDSUB-PARTSPROCURED64SplitOutputcanbranchandbeusedbytwofunctions

simultaneouslyorsequentiallyWithoutlabelswecannottellhowthebranchingoccurs123OUTPUTDATAONCETHISDATAISSUPPLIED,FUNCTIONS2&3CANOPERATESIMULTANEOUSLYORSEQUENTIALLYSplitOutputcanbranchandbe65Split

and

Join:PCBASSEMBLYProcessPlan=loadingdetails+solderpastedetails+chipplacementmethodAssemblyRecords=solderingcompleteddata+placementcompleteddataPlacechiponboardApplysolderpasteA2Loadboardontom/cA1ManagementDirectivesBareboardsChippositionedboardplacementcompleteddataPlacementmethodSplitJoinA3PasteappliedboardProcessplanSolderpastemethodsolderingcompleteddataAssemblyRecordsSplitandJoin:PCBASSEMBLYPr66分層第一層只有一個(gè)功能，標(biāo)注為A-0圖每一個(gè)圖中最多可以有6個(gè)功能，至少3個(gè)A1A2A3IDEF方法分層A1A2A3IDEF方法67A0A1A2A3A4A3A32A33A34A31子圖父圖IDEF的分層IDEF方法MoreGeneralMoreDetailedA0A1A2A3A4A3A32A33A34A31子圖父圖ID68IDEF的分層IDEF方法IDEF的分層IDEF方法69節(jié)點(diǎn)樹IDEF方法節(jié)點(diǎn)樹IDEF方法70TunnelledArrowsTunneledArrowsatUnconnectedEnds(ConceptDoesNotAppearontheNextHigherLevel.)TunneledArrowsatConnectedEnds(ConceptDoesNotAppearontheNextLowerLevel.)TunnelledArrowsTunneledArro71TunnelingExampleThiscontrolwillnot