制造業(yè)信息化第章2

1第2章制造業(yè)信息化的先進(jìn)

理論與模式

一、基本概念

CIM：ComputerIntegratedManufacturing

計(jì)算機(jī)集成制造

ContemporaryIntegratedManufacturing

現(xiàn)代集成制造

CIMS：CIM+S（System）

CIM是組織、管理生產(chǎn)的一種哲理、思想與方法，而CIMS是這種思想的具體實(shí)現(xiàn)。2.1計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)3

CIM是一種概念，一種哲理，它是用來組織工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)思想。CIM是1973年由哈林頓提出的，包含2個(gè)基本的觀點(diǎn)：一是整體觀點(diǎn)（系統(tǒng)觀點(diǎn)）：企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理直到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動(dòng)，形成了一個(gè)不可分割的整體，它們彼此緊密連接；單一的生產(chǎn)活動(dòng)都應(yīng)在企業(yè)整個(gè)框架下作統(tǒng)一的考慮。二是信息觀點(diǎn)：整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)的采集、傳遞和加工處理的過程。最終形成的產(chǎn)品可以看作是“數(shù)據(jù)”的物質(zhì)表現(xiàn)。按照這一哲理和技術(shù)構(gòu)成的具體系統(tǒng)便是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS。2.1計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)4CIM概念的產(chǎn)生反應(yīng)了人們對(duì)“制造”認(rèn)識(shí)的深化。制造不僅包括工藝規(guī)劃、庫(kù)存控制、生產(chǎn)及維護(hù)這些活動(dòng)，而應(yīng)該包括產(chǎn)品生命周期中的全部活動(dòng)；制造不僅是一個(gè)物料轉(zhuǎn)換的過程，即由原材料經(jīng)過加工、裝配、最終變成一個(gè)產(chǎn)品，而應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的信息變換的過程，在制造中進(jìn)行的一切活動(dòng)都是信息處理連續(xù)統(tǒng)一的一部分。

2.1計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)5CIM概念的產(chǎn)生反應(yīng)了人們對(duì)“制造”認(rèn)識(shí)的深化。制造不僅包括工藝規(guī)劃、庫(kù)存控制、生產(chǎn)及維護(hù)這些活動(dòng)，而應(yīng)該包括產(chǎn)品生命周期中的全部活動(dòng)；制造不僅是一個(gè)物料轉(zhuǎn)換的過程，即由原材料經(jīng)過加工、裝配、最終變成一個(gè)產(chǎn)品，而應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的信息變換的過程，在制造中進(jìn)行的一切活動(dòng)都是信息處理連續(xù)統(tǒng)一的一部分。

2.1計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)71987年，我國(guó)863計(jì)劃CIMS主題專家組對(duì)CIMS下的定義是：CIMS是未來工廠自動(dòng)化的一種模式。它把以往企業(yè)內(nèi)相互分離的技術(shù)（如CAD、CAM、FMC、MRPII等）和人員，通過計(jì)算機(jī)有機(jī)地綜合起來，使企業(yè)內(nèi)部各種活動(dòng)高速度、有節(jié)奏、靈活和相互協(xié)調(diào)地進(jìn)行，以提高企業(yè)對(duì)多變競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的適應(yīng)能力，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)穩(wěn)步地增長(zhǎng)。

2.1計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)91997年5月，國(guó)家科委對(duì)CIMS的定義為：CIMS是企業(yè)組織、管理和運(yùn)行的新模式。它綜合運(yùn)用現(xiàn)代制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和管理技術(shù)，將企業(yè)各項(xiàng)活動(dòng)中的人、技術(shù)和經(jīng)營(yíng)管理，以及信息流、物料流和資金流有機(jī)集成，并實(shí)現(xiàn)企業(yè)整體優(yōu)化，從而達(dá)到產(chǎn)品上市快、質(zhì)量高、成本低和服務(wù)好，使企業(yè)贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。2.1計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)10863/CIMS專家組于1998年提出了現(xiàn)代集成制造和現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的新概念，認(rèn)為：它是一種組織、管理和運(yùn)行企業(yè)的理念。它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、管理技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，借助計(jì)算機(jī)，使企業(yè)產(chǎn)品全生命周期——市場(chǎng)需求分析、產(chǎn)品定義、研究開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、支持（包括質(zhì)量、銷售、采購(gòu)、發(fā)送、服務(wù)）以及產(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)三要素以及信息流、物流和價(jià)值流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品全生命周期各類活動(dòng)的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成優(yōu)化，以達(dá)到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務(wù)好、環(huán)境清潔的目標(biāo)，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)。2.1計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)11CIM的內(nèi)涵：：1）CIM是一種組組織、管管理與運(yùn)運(yùn)行企業(yè)業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)哲理。。2）企業(yè)生生產(chǎn)的各各個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)是一個(gè)個(gè)不可分分割的相相互關(guān)聯(lián)聯(lián)的整體體，要從從系統(tǒng)的的觀點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)、集成成、優(yōu)化化與控制制。3）CIM強(qiáng)調(diào)人在在現(xiàn)代企企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中的主主導(dǎo)作用用，重視視企業(yè)生生產(chǎn)過程程的三要要素——人/組織、技技術(shù)和經(jīng)經(jīng)營(yíng)管理理的集成成。2.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)124）CIM重視現(xiàn)代代企業(yè)中中價(jià)值流流的管理理、運(yùn)行行、集成成和優(yōu)化化。以價(jià)價(jià)值流為為目標(biāo)，，實(shí)現(xiàn)價(jià)價(jià)值流、、信息流流和物流流之間的的集成。。5）CIM推動(dòng)了傳傳統(tǒng)制造造技術(shù)的的變革，，使制造造業(yè)成為為集制造造技術(shù)、、信息技技術(shù)、計(jì)計(jì)算機(jī)技技術(shù)、管管理技術(shù)術(shù)、自動(dòng)動(dòng)化技術(shù)術(shù)和系統(tǒng)統(tǒng)工程技技術(shù)為一一體的綜綜合性技技術(shù)。6）CIM哲理不僅僅適于離離散型制制造業(yè)，，也適用用于流程程式、混混合型制制造業(yè)。。其主要要特征是是計(jì)算機(jī)機(jī)化、信信息化、、智能化化和集成成化。2.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)132.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)14根據(jù)CIMS的三要素素互相間間的關(guān)系系可以看看出有4類集成問問題需要要加以解解決：1.利用計(jì)算算機(jī)技術(shù)術(shù)、自動(dòng)動(dòng)化技術(shù)術(shù)、制造造技術(shù)及及信息技技術(shù)等來來支持企企業(yè)達(dá)到到預(yù)期的的經(jīng)營(yíng)目目標(biāo)。2.利用技術(shù)術(shù)來支持持企業(yè)中中各種人人員的工工作，使使之能互互相配合合，并協(xié)協(xié)調(diào)一致致。3.通過改進(jìn)進(jìn)組織機(jī)機(jī)構(gòu)、培培訓(xùn)人員員及提高高人員素素質(zhì)，支支持企業(yè)業(yè)達(dá)到經(jīng)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)標(biāo)。4.統(tǒng)一管理理并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)、、人/機(jī)構(gòu)及技技術(shù)三者者的集成成。2.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)15市場(chǎng)信息技術(shù)信息銷售服務(wù)信息產(chǎn)品原材料管理信息分系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)制造自動(dòng)化分系統(tǒng)質(zhì)量保證分系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)圖7.4企業(yè)CIMS的構(gòu)成二、CIMS的系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)16由四個(gè)應(yīng)應(yīng)用分系系統(tǒng)和兩兩個(gè)支撐撐分系統(tǒng)統(tǒng)組成。。（1）管理信信息分系系統(tǒng)（MIS）具有預(yù)測(cè)測(cè)、經(jīng)營(yíng)營(yíng)決策、、生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃、生生產(chǎn)技術(shù)術(shù)準(zhǔn)備、、銷售、、供應(yīng)、、財(cái)務(wù)、、成本、、設(shè)備、、工具和和人力資資源等管管理信息息功能，，通過信信息集成成，達(dá)到到縮短產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)周期、、降低流流動(dòng)資金金占用、、提高企企業(yè)應(yīng)變變能力的的目的。。2.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)17（2）工程設(shè)設(shè)計(jì)自動(dòng)動(dòng)化分系系統(tǒng)（EDS）用計(jì)算機(jī)機(jī)輔助進(jìn)進(jìn)行產(chǎn)品品設(shè)計(jì)、、工藝設(shè)設(shè)計(jì)、制制造準(zhǔn)備備、產(chǎn)品品性能測(cè)測(cè)試及產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)管理等等工作，，即CAD/CAPP/CAE/CAM/PDM系統(tǒng)，目目的是使使產(chǎn)品開開發(fā)活動(dòng)動(dòng)更高效效，更優(yōu)優(yōu)質(zhì)地進(jìn)進(jìn)行。2.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)18（3）制造自自動(dòng)化分分系統(tǒng)（（MAS）是CIMS中信息流流和物流流的結(jié)合合點(diǎn)。由由制造設(shè)設(shè)備及相相應(yīng)的支支持軟件件組成。。如對(duì)于于離散型型制造業(yè)業(yè)，可以以由數(shù)控控機(jī)床、、加工中中心、清清洗機(jī)、、測(cè)量機(jī)機(jī)、運(yùn)輸輸小車、、立體倉(cāng)倉(cāng)庫(kù)、多多級(jí)分布布式控制制計(jì)算機(jī)機(jī)等硬件件和車間間生產(chǎn)信信息與管管理、車車間生產(chǎn)產(chǎn)調(diào)度、、生產(chǎn)過過程檢測(cè)測(cè)、庫(kù)存存管理等等應(yīng)用軟軟件組成成。對(duì)于于連續(xù)型型生產(chǎn)過過程，可可以由DCS控制下的的制造裝裝備組成成。通過過管理與與控制，，達(dá)到提提高生產(chǎn)產(chǎn)率、優(yōu)優(yōu)化生產(chǎn)產(chǎn)過程、、降低成成本和能能耗的目目的。2.1計(jì)算機(jī)機(jī)集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)19（4）質(zhì)量量保證證分系系統(tǒng)（（QAS/CAQ）包括質(zhì)質(zhì)量決決策、、質(zhì)量量檢測(cè)測(cè)與數(shù)數(shù)據(jù)采采集、、質(zhì)量量評(píng)價(jià)價(jià)、控控制與與跟蹤蹤等功功能。。該系系統(tǒng)保保證從從產(chǎn)品品設(shè)計(jì)計(jì)、制制造、、檢測(cè)測(cè)到后后勤服服務(wù)的的整個(gè)個(gè)過程程的質(zhì)質(zhì)量，，以實(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)品高高質(zhì)量量、低低成本本，提提高企企業(yè)競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)力力的目目的。。（5）計(jì)算算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分分系統(tǒng)統(tǒng)（NES）滿足各各應(yīng)用用分系系統(tǒng)對(duì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)支持持的不不同需需求，，支持持資源源共享享、分分布處處理、、分布布數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)、、分層層遞階階和實(shí)實(shí)時(shí)控控制。。（6）數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)分分系統(tǒng)統(tǒng)（DBS）是邏輯輯上統(tǒng)統(tǒng)一的的、物物理上上分布布的全全局?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)管管理系系統(tǒng)，，通過過該系系統(tǒng)可可以實(shí)實(shí)現(xiàn)企企業(yè)數(shù)數(shù)據(jù)共共享和和信息息集成成。2.1計(jì)算機(jī)機(jī)集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)20三、集集成技技術(shù)的的內(nèi)涵涵與發(fā)發(fā)展2.1計(jì)算機(jī)機(jī)集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)211、信息息集成成信息集集成是是指企企業(yè)信信息化化不同同應(yīng)用用系統(tǒng)統(tǒng)之間間實(shí)現(xiàn)現(xiàn)數(shù)據(jù)據(jù)共享享，實(shí)實(shí)現(xiàn)信信息集集成就就是要要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)數(shù)據(jù)據(jù)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換(不同數(shù)數(shù)據(jù)格格式和和存儲(chǔ)儲(chǔ)之間間的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換)、數(shù)據(jù)據(jù)源的的統(tǒng)一一(同一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)僅有有一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)入口口)、數(shù)據(jù)據(jù)一致致性的的維護(hù)護(hù)、異異構(gòu)環(huán)環(huán)境下下不同同應(yīng)用用系統(tǒng)統(tǒng)之間間的數(shù)數(shù)據(jù)傳傳送。。信息息集成成的理理想目目標(biāo)是是五個(gè)個(gè)“正確”的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，即即“在正確確的時(shí)時(shí)間，，將正正確的的信息息以正正確的的方式式傳送送給正正確的的人(或機(jī)器器)以做出出正確確的決決策或或操作作。”在企業(yè)業(yè)實(shí)施施信息息化的的早期期階段段，應(yīng)應(yīng)用系系統(tǒng)的的集成成首先先是信信息集集成。。2.1計(jì)算機(jī)機(jī)集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)22分系統(tǒng)統(tǒng)之間間的信信息集集成通通常有有以下下一些些方法法：①各分分系統(tǒng)統(tǒng)的應(yīng)應(yīng)用之之間通通過開開發(fā)一一對(duì)一一的專專用集集成接接口實(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)交交互和和集成成，這這種方方法的的缺點(diǎn)點(diǎn)是開開發(fā)量量大，，系統(tǒng)統(tǒng)可維維護(hù)性性差，，任何何一個(gè)個(gè)應(yīng)用用系統(tǒng)統(tǒng)的修修改都都會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致一一大批批相關(guān)關(guān)應(yīng)用用系統(tǒng)統(tǒng)的修修改；；②采用獨(dú)獨(dú)立于于任何何具體體應(yīng)用用系統(tǒng)統(tǒng)的共共享信信息庫(kù)庫(kù)的方方式實(shí)實(shí)現(xiàn)信信息共共享，，這種種方式式可以以避免免重復(fù)復(fù)開發(fā)發(fā)功能能相同同的集集成接接口；；③采用集集成平平臺(tái)支支持的的中間間件的的方式式進(jìn)行行信息息共享享，這這種方方式可可以實(shí)實(shí)現(xiàn)應(yīng)應(yīng)用對(duì)對(duì)數(shù)據(jù)據(jù)的透透明訪訪問，，解決決應(yīng)用用對(duì)于于操作作系統(tǒng)統(tǒng)和數(shù)數(shù)據(jù)存存儲(chǔ)方方式的的依賴賴性，，是當(dāng)當(dāng)今最最先進(jìn)進(jìn)的應(yīng)應(yīng)用系系統(tǒng)集集成方方式之之一。。2.1計(jì)算機(jī)機(jī)集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)232、過程程集成成信息集集成在在很大大程度度上提提高了了生產(chǎn)產(chǎn)率，，但是是傳統(tǒng)統(tǒng)的串串行設(shè)設(shè)計(jì)、、開發(fā)發(fā)方法法往往往造成成產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)過程程的經(jīng)經(jīng)常反反復(fù)，，這無無疑使使產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)周期期延長(zhǎng)長(zhǎng)，成成本增增加。。在此此背景景下，，產(chǎn)生生了過過程集集成，，其內(nèi)內(nèi)涵是是：以以并行行的思思想綜綜合考考慮產(chǎn)產(chǎn)品全全生命命周期期中的的所有有活動(dòng)動(dòng)，實(shí)實(shí)現(xiàn)企企業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品全全周期期中各各業(yè)務(wù)務(wù)過程程的整整體優(yōu)優(yōu)化。。過程程集成成是信信息集集成在在廣度度和深深度上上的擴(kuò)擴(kuò)展和和延伸伸，更更多的的考慮慮了系系統(tǒng)的的優(yōu)化化。并并行工工程正正是體體現(xiàn)過過程集集成的的一種種先進(jìn)進(jìn)制造造模式式，它它將產(chǎn)產(chǎn)品開開發(fā)設(shè)設(shè)計(jì)中中的各各個(gè)串串行過過程盡盡可能能多的的轉(zhuǎn)變變?yōu)椴⒉⑿羞^過程，，在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)考慮慮到下下游工工作中中的可可制造造性、、可裝裝配以以及質(zhì)質(zhì)量問問題，，從而而減少少反復(fù)復(fù)過程程的發(fā)發(fā)生。。2.1計(jì)算機(jī)機(jī)集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)24關(guān)鍵技技術(shù)有有：1）團(tuán)隊(duì)隊(duì)協(xié)同同技術(shù)術(shù)-CSCW2）并行行產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)工具具–DFX3）產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)管理理–PDM4）企業(yè)業(yè)過程程重構(gòu)構(gòu)-BPR2.1計(jì)算機(jī)機(jī)集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)253、企業(yè)業(yè)間的的集成成企業(yè)要要提高高市場(chǎng)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)能力力，不不能走走“小而全全”、“大而全全”的模式式，必必須要要面對(duì)對(duì)市場(chǎng)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)全球球化的的新形形勢(shì)，，充分分利用用全球球的制制造資資源，，以更更快、、更好好、更更省的的方式式響應(yīng)應(yīng)市場(chǎng)場(chǎng)，這這客觀觀上要要求企企業(yè)要要走出出“家門”，同其其他企企業(yè)結(jié)結(jié)成‘‘動(dòng)態(tài)聯(lián)聯(lián)盟”，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)勢(shì)互補(bǔ)補(bǔ)、資資源共共享，，從而而提高高企業(yè)業(yè)的競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)能能力，，企業(yè)業(yè)間集集成就就在這這種要要求下下產(chǎn)生生了。。其內(nèi)涵涵是：：企業(yè)業(yè)在綜綜合運(yùn)運(yùn)用先先進(jìn)信信息技技術(shù)、、制造造技術(shù)術(shù)等的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)同其其他優(yōu)優(yōu)勢(shì)企企業(yè)的的聯(lián)合合，形形成以以產(chǎn)品品為中中心的的“虛擬企企業(yè)”，以求求最大大優(yōu)化化企業(yè)業(yè)內(nèi)、、外部部資源源。企企業(yè)間間集成成以美美國(guó)提提出的的敏捷捷制造造為代代表。。敏捷捷制造造實(shí)現(xiàn)現(xiàn)形成成扁平平式企企業(yè)組組織管管理結(jié)結(jié)構(gòu)和和“啞鈴型型企業(yè)業(yè)”，克服服了傳傳統(tǒng)企企業(yè)的的弊端端，將將企業(yè)業(yè)結(jié)構(gòu)構(gòu)調(diào)整整為適適應(yīng)全全球經(jīng)經(jīng)濟(jì)、、全球球制造造，既既競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)又聯(lián)聯(lián)合的的新模模式。。2.1計(jì)算機(jī)機(jī)集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)264、人的的集成成企業(yè)信信息化化的實(shí)實(shí)施對(duì)對(duì)人的的工作作責(zé)任任心、、協(xié)作作精神神、知知識(shí)水水平、、生產(chǎn)產(chǎn)技能能等各各方面面的素素質(zhì)都都提出出了更更高的的要求求。人人的集集成是是企業(yè)業(yè)信息息化工工程系系統(tǒng)集集成中中最關(guān)關(guān)鍵的的問題題。企業(yè)信信息化化工程程中人人的集集成可可分為為三個(gè)個(gè)層次次：①技術(shù)術(shù)人員員和管管理人人員通通過信信息技技術(shù)的的應(yīng)用用，提提高自自身的的工作作效率率和工工作水水平，，并協(xié)協(xié)同地地進(jìn)行行產(chǎn)品品設(shè)計(jì)計(jì)、經(jīng)經(jīng)營(yíng)管管理等等業(yè)務(wù)務(wù)過程程，提提高企企業(yè)的的產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)和經(jīng)經(jīng)營(yíng)管管理的的效率率和水水平。。2.1計(jì)算機(jī)機(jī)集成成