CIMS計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

CIMS計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)第1頁/共87頁計(jì)算機(jī)集成制造

CIMS張燕紅

祁國棟樓科文馬飛第2頁/共87頁理念篇1技術(shù)篇2

實(shí)踐篇3第3頁/共87頁CIMS的產(chǎn)生背景CIMS的基本概念與組成CIMS的發(fā)展概況理念篇第4頁/共87頁CIMS的產(chǎn)生背景

20世紀(jì)70年代以來，隨著電子信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展以及各種先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)步，制造系統(tǒng)中許多以自動(dòng)化為特征的單元技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。如CAD、CAPP、CAM、工業(yè)機(jī)器人、FMS等單元技術(shù)的應(yīng)用，為企業(yè)帶來顯著效益。

然而，人們同時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果局部發(fā)展這些自動(dòng)化單元技術(shù)，會(huì)產(chǎn)生“自動(dòng)化孤島”現(xiàn)象?！白詣?dòng)化孤島”具有較大封閉性，相互之間難以實(shí)現(xiàn)信息的傳遞與共享，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行的整體效率，甚至造成資源浪費(fèi)。什么是CIMS？第5頁/共87頁CIMS的產(chǎn)生背景“自動(dòng)化孤島”第6頁/共87頁CIMS的產(chǎn)生背景1+1≠2第7頁/共87頁CIMS的產(chǎn)生背景8例：離散制造業(yè)CADCAPPCAMCAEROBOTFMSFAS自動(dòng)化立體倉庫MRPIIOAMISDSS銷售系統(tǒng)DatabaseNetwork未經(jīng)集成化處理的計(jì)算機(jī)應(yīng)用,形成了多個(gè)“自動(dòng)化孤島”Internet第8頁/共87頁CIMS的產(chǎn)生背景

自動(dòng)化單元如果能夠?qū)崿F(xiàn)信息集成，則各種生產(chǎn)要素之間的配置會(huì)得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮，各種資源浪費(fèi)可以減少，從而獲得更好的整體效益。這正是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)。

將“自動(dòng)化孤島”集成在一起第9頁/共87頁CIMS的產(chǎn)生背景70年代后信息技術(shù)促使全球市場的形成T（時(shí)間）、Q（質(zhì)量）、C（成本）、S（服務(wù)）—制造業(yè)的難題永恒的主題促使管理變革技術(shù)進(jìn)步TQCS的阻力—“自動(dòng)化孤島”單元技術(shù):不同的單位、時(shí)期、標(biāo)準(zhǔn)、封閉系統(tǒng)通信協(xié)議、軟件、數(shù)據(jù)庫不能實(shí)現(xiàn)"五個(gè)正確":“在正確的時(shí)間,將正確的信息以正確的方式傳給正確的人(或機(jī)器)以作出正確的決策或操作.”全社會(huì)進(jìn)步第10頁/共87頁CIMS的基本概念與組成1973年美國Harrington（哈林頓）博士關(guān)于CIM兩個(gè)觀點(diǎn):企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)是一個(gè)不可分隔的整體(集成)；企業(yè)生產(chǎn)制造過程實(shí)質(zhì)上是對(duì)信息的采集、傳遞和加工處理的過程（信息）。對(duì)策:

信息集成系統(tǒng)集成信息技術(shù)+制造技術(shù)CIMS<ComputerIntegratedManufacturing>CIM第11頁/共87頁CIMS的基本概念與組成兩個(gè)基本觀點(diǎn)：

企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營管理直到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動(dòng)，形成了一個(gè)不可分割的整體，它們彼此緊密相連；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。1、系統(tǒng)的觀點(diǎn)2、信息的觀點(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)”的體現(xiàn)。第12頁/共87頁CIMS的基本概念與組成CIM定義（國內(nèi)）：

是一種組織、管理、企業(yè)生產(chǎn)的新哲理，它借助計(jì)算機(jī)軟硬件，綜合應(yīng)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全部過程中有關(guān)人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其信息流與物質(zhì)流有機(jī)地集成并優(yōu)化運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高質(zhì)量、低成本、短交貨期，提高企業(yè)對(duì)市場變化的應(yīng)變能力和綜合競爭能力。CIM：是一種思想、模式、哲理，強(qiáng)調(diào)企業(yè)信息集成。第13頁/共87頁CIM定義（國外）：聯(lián)邦德國經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)委員會(huì)(AWF)定義CIM為：CIM是指在所有與生產(chǎn)有關(guān)的企業(yè)部門中集成地采用電子數(shù)據(jù)處理，CIM包括了生產(chǎn)計(jì)劃和控制(PPC)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)(CAPP)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理(CAQ)之間信息技術(shù)上的協(xié)同工作，其中為生產(chǎn)產(chǎn)品所必需的各種技術(shù)功能和管理功能應(yīng)實(shí)現(xiàn)集成。CIMS的基本概念與組成第14頁/共87頁日本能率協(xié)會(huì)對(duì)CIM的定義：“為實(shí)現(xiàn)企業(yè)適應(yīng)今后企業(yè)環(huán)境的經(jīng)營戰(zhàn)略，有必要從銷售市場開始對(duì)開發(fā)、生產(chǎn)、物流、服務(wù)進(jìn)行整體優(yōu)化組合。CIM是以信息為媒介，用計(jì)算機(jī)把企業(yè)活動(dòng)中多種業(yè)務(wù)領(lǐng)域及其職能集成起來，追求整體效率的新型生產(chǎn)系統(tǒng)?！?/p>

歐共體各國對(duì)CIM定義：“CIM是信息技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，旨在提高制造型企業(yè)的生產(chǎn)率和響應(yīng)能力，由此，企業(yè)的所有功能、信息、組織管理方面都是一個(gè)集成起來的整體的各個(gè)部分?！?/p>

綜上所述，CIM必須包括：市場、計(jì)劃與控制、設(shè)計(jì)、制造、物料搬運(yùn)與存取、財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)、行政管理與產(chǎn)品銷售等方面。第15頁/共87頁CIMS的基本概念與組成對(duì)“計(jì)算機(jī)集成制造”的解釋：計(jì)算機(jī)

集成

制造工具目的生產(chǎn)方式的關(guān)鍵與核心第16頁/共87頁CIMS的基本概念與組成計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS的組成CIMS:基于CIM哲理的一種工程集成系統(tǒng)，是一種新型制造模式。CIMS核心:是將企業(yè)內(nèi)的人和組織、經(jīng)營管理和技術(shù)三要素之間的集成，以保證企業(yè)內(nèi)的工作流、物質(zhì)流和信息流暢通無阻。第17頁/共87頁CIMS的基本概念與組成CIMS三要素關(guān)系：經(jīng)營管理與技術(shù):技術(shù)支持企業(yè)達(dá)到預(yù)期的經(jīng)營目標(biāo)；人與技術(shù):技術(shù)支持各類人員互相配合、協(xié)調(diào)一致工作；人與經(jīng)營管理:人員素質(zhì)提高支持企業(yè)的經(jīng)營管理；CIMS三要素集成在三要素的相交部分需解決四類集成問題：①用技術(shù)支持經(jīng)營；②用技術(shù)支持人員工作；③人員協(xié)調(diào)的工作,以支持經(jīng)營活動(dòng)；④統(tǒng)一管理并實(shí)現(xiàn)經(jīng)營、人員、技術(shù)的集成優(yōu)化運(yùn)行。第18頁/共87頁CIMS的基本概念與組成功能分系統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營管理信息分系統(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)支撐分系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分系統(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)

數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)市場信息售后信服息務(wù)

功能分系統(tǒng)

支撐分系統(tǒng)

CIMS組成框圖生產(chǎn)經(jīng)營管理信息分系統(tǒng)CIMS的組成第19頁/共87頁CIMS遞階控制結(jié)構(gòu)CIMS是一個(gè)復(fù)雜龐大的工程系統(tǒng)，通常采用遞階控制結(jié)構(gòu)。遞階控制：將一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)按照其功能分解成若干層次，各層次進(jìn)行獨(dú)立的控制處理，完成各自的功能；層與層之間保持信息交換，上層對(duì)下層發(fā)布命令，下層向上層回送命令執(zhí)行結(jié)果，通過通信聯(lián)系成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。

遞階控制結(jié)構(gòu)：工廠層→車間層→單元層→工作站層→設(shè)備層CIMS的基本概念與組成第20頁/共87頁工廠加工車間裝配車間1#單元N#單元銑削工作站檢驗(yàn)工作站物料運(yùn)儲(chǔ)工作站機(jī)器人銑床零件存儲(chǔ)器機(jī)器人檢驗(yàn)機(jī)零件存儲(chǔ)器機(jī)器人機(jī)器人小車傳感器……….…..CIMS五層遞階控制結(jié)構(gòu)

CIMS的基本概念與組成第21頁/共87頁現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的特征以系統(tǒng)論思想為核心具有集成化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、敏捷化、智能化和綠色化等特征。CIMS的基本概念與組成第22頁/共87頁CIMS工程開發(fā)生命周期立項(xiàng)可行性論證需求分析初步設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)工程實(shí)施與應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)CIMS的基本概念與組成第23頁/共87頁CIM目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的--高質(zhì)量---低成本---交貨期短，提高企業(yè)對(duì)市場變化的應(yīng)變能力和綜合競爭能力。

CIMS的基本概念與組成第24頁/共87頁產(chǎn)生的背景大背景:20世紀(jì)70年代的美國產(chǎn)業(yè)政策中過分夸大了第三產(chǎn)業(yè)的作用，而將制造業(yè)，特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，貶低為“夕陽工業(yè)”.---導(dǎo)致:美國制造業(yè)優(yōu)勢(shì)的急劇衰退，并在20世紀(jì)80年代初開始的世界性的石油危機(jī)中暴露無遺.---美國才開始重視并決心用其信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)奪回制造業(yè)的霸主地位。于是美國及其他各國紛紛制訂并執(zhí)行發(fā)展計(jì)劃。---CIMS的理念、技術(shù)也隨之有了很大的發(fā)展。

CIMS的發(fā)展概況第25頁/共87頁CIMS的發(fā)展概況（80年代）（90年代初）（面向21世紀(jì)）信息集成過程集成企業(yè)間集成第26頁/共87頁CIMS的發(fā)展概況1.信息集成：針對(duì)在設(shè)計(jì)、管理和加工制造中大量存在的自動(dòng)化孤島，解決其信息的正確、高效的共享和交換針對(duì)在設(shè)計(jì)、管理和加工制造中大量存在的自動(dòng)化孤島，解決其信息的正確、高效的共享和交換；通過信息集成將各自動(dòng)化單項(xiàng)技術(shù)集成起來，解決T、Q、C、S。2.過程集成：對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程進(jìn)行重構(gòu)；傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)模式采用串行產(chǎn)品開發(fā)流程

；反復(fù)、開發(fā)

周期長以并行工程為代表T:

產(chǎn)品的上市時(shí)間Q:

優(yōu)的質(zhì)量C:

低的成本S:

好的服務(wù)第27頁/共87頁CIMS的發(fā)展概況3.企業(yè)集成：傳統(tǒng)企業(yè)：“小而全”、“大而全”；“兩頭小，中間大”現(xiàn)代企業(yè)：必須面對(duì)全球經(jīng)濟(jì)、全球制造的新形勢(shì)，充分利

用全球的制造資源（包括智力資源），更快、更好、更省地響應(yīng)市場

針對(duì)某一特定產(chǎn)品，建立企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟（即所謂虛擬企業(yè)，VirtualEnterprise），提倡“扁平式”企業(yè)兩頭大：即強(qiáng)大的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)能力和強(qiáng)大的市場開拓能力

中間?。褐讣庸ぶ圃斓脑O(shè)備能力可以小，多數(shù)零部件可以靠協(xié)作解決

以虛擬制造、敏捷制造為代表第28頁/共87頁CIMS的發(fā)展概況時(shí)代背景1.全球化趨勢(shì)2.以客戶為中心的市場3.競爭新環(huán)境和新形式4.知識(shí)經(jīng)濟(jì)初露端倪5.因特網(wǎng)的沖擊6.環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的呼聲日盛第29頁/共87頁CIMS的發(fā)展概況發(fā)展趨勢(shì)1、集成化2、數(shù)字化／虛擬化3、網(wǎng)絡(luò)化4、柔性化5、智能化6、綠色化Whichdirection?第30頁/共87頁管理數(shù)字化設(shè)計(jì)數(shù)字化生產(chǎn)過程數(shù)字化制造裝備數(shù)字化企業(yè)數(shù)字化數(shù)字化:CIMS的發(fā)展概況第31頁/共87頁1.面向系統(tǒng)局部的CIMS體系結(jié)構(gòu)2.面向系統(tǒng)全局的CIMS體系結(jié)構(gòu)3.系統(tǒng)分析方法技術(shù)篇第32頁/共87頁構(gòu)成CIMS體系結(jié)構(gòu)的原則和分類構(gòu)建CIMS體系結(jié)構(gòu)的原則抽象化模塊化開放性用戶需求與系統(tǒng)實(shí)施分離技術(shù)原則和方法效益驅(qū)動(dòng)總體規(guī)劃重點(diǎn)突破分步實(shí)施第33頁/共87頁CIMS體系結(jié)構(gòu)分類面向系統(tǒng)局部的CIMS體系結(jié)構(gòu)：描述企業(yè)集成的組成或其中某部分的組成的體系結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)。面向系統(tǒng)全局的CIMS體系結(jié)構(gòu)：描述企業(yè)集成工程全過程開發(fā)生命周期的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成CIMS體系結(jié)構(gòu)的原則和分類第34頁/共87頁1.面向系統(tǒng)局部的CIMS體系結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)到實(shí)施，實(shí)現(xiàn)CIMS最好的有效方法是：設(shè)計(jì)階段：將系統(tǒng)分解為不同的分系統(tǒng)，分系統(tǒng)再分解為更小的子系統(tǒng)和子子系統(tǒng)；實(shí)施階段：再將子子系統(tǒng)、分系統(tǒng)有機(jī)地集成為CIMS面向系統(tǒng)功能構(gòu)成和系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)面向系統(tǒng)功能構(gòu)成的體系結(jié)構(gòu)是對(duì)系統(tǒng)的橫向分解面向系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)是對(duì)系統(tǒng)的縱向分解1.面向系統(tǒng)局部的CIMS體系結(jié)構(gòu)第35頁/共87頁1.面向系統(tǒng)局部的CIMS體系結(jié)構(gòu)1.1面向功能構(gòu)成的體系結(jié)構(gòu)(SME)組成用戶人、技術(shù)和組織共享的知識(shí)和系統(tǒng)功能與過程資源和職責(zé)制造基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)用戶是CIMS的核心，滿足用戶的需求是成功實(shí)施CIMS的關(guān)鍵。圖CASA/SME的“制造企業(yè)輪圖”（1993）資源人材料設(shè)備信息技術(shù)供應(yīng)商責(zé)任規(guī)章道德環(huán)境社團(tuán)雇員投資者顧客人技術(shù)組織共享知識(shí)系統(tǒng)制造用戶服務(wù)物料管理裝配檢驗(yàn)作業(yè)計(jì)劃資源計(jì)劃用戶支持產(chǎn)品/工藝生命周期變化全局組織分銷促銷產(chǎn)品定義系統(tǒng)設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)不斷改進(jìn)文檔發(fā)布零部件制造資源第36頁/共87頁1.面向系統(tǒng)控制功能的體系結(jié)構(gòu)1.2面向系統(tǒng)控制功能的體系結(jié)構(gòu)a.遞階控制結(jié)構(gòu)

組成部分規(guī)劃決策：確定企業(yè)將生產(chǎn)什么，需要什么資源，如何將產(chǎn)品推銷到市場中去，確定企業(yè)的長期目標(biāo)和近期任務(wù)。監(jiān)督管理：監(jiān)督生產(chǎn)活動(dòng)，對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)發(fā)出控制命令。執(zhí)行：執(zhí)行上層控制命令高低第37頁/共87頁1.面向系統(tǒng)控制功能的體系結(jié)構(gòu)工廠層：市場預(yù)測(cè)、制定長期生產(chǎn)計(jì)劃、確

定生產(chǎn)資源需求、制定資源規(guī)劃、產(chǎn)品開發(fā)及工藝過程規(guī)劃、廠級(jí)經(jīng)營管理車間層：從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造等系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)、作業(yè)管理和資源分配單元層：零件在各個(gè)工作站的作業(yè)順序、作業(yè)調(diào)度指令的發(fā)放和管理、協(xié)調(diào)工作站間的物料運(yùn)輸、任務(wù)分配和調(diào)整工作站層：加工工作站、檢測(cè)工作站、刀具管理工作站、物料儲(chǔ)運(yùn)工作站設(shè)備層：接受上層控制命令完成加工、測(cè)量、運(yùn)輸?shù)热蝿?wù)。遞階控制結(jié)構(gòu)控制功能介紹第38頁/共87頁1.面向系統(tǒng)控制功能的體系結(jié)構(gòu)遞階控制結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)特點(diǎn)把系統(tǒng)縱向分解為分層控制，減少了全局控制和開發(fā)難度分層控制結(jié)構(gòu)限定了每層各要素的職責(zé)和權(quán)限每層將上一層的命令分解成在該層執(zhí)行的指令或分解成子命令發(fā)往下面的層。復(fù)雜的計(jì)劃是在較高級(jí)作出的，命令是逐級(jí)從上往下發(fā)，速度慢，且最新信息在最底層，反饋速度也慢執(zhí)行命令所需數(shù)據(jù)與命令一道傳送，數(shù)據(jù)只在上級(jí)和下級(jí)間交換問題層與層之間相互影響處理能力差、未能及時(shí)處理響應(yīng)第39頁/共87頁1.面向系統(tǒng)控制功能的體系結(jié)構(gòu)b.參差控制結(jié)構(gòu)

對(duì)所有的活動(dòng)都平等對(duì)待，以協(xié)商方式進(jìn)行控制決策，信息在各方面間自由交換采用隨機(jī)控制路徑，克服了遞階控制中一個(gè)控制器只能做一件事的限制單元單元單元單元單元單元第40頁/共87頁1.面向系統(tǒng)控制功能的體系結(jié)構(gòu)c.多級(jí)多層控制結(jié)構(gòu)

集遞階控制和參差控制優(yōu)點(diǎn)的控制結(jié)構(gòu)N+1級(jí)適應(yīng)優(yōu)化調(diào)節(jié)適應(yīng)優(yōu)化調(diào)節(jié)適應(yīng)優(yōu)化調(diào)節(jié)適應(yīng)優(yōu)化調(diào)節(jié)N級(jí)N-1級(jí)第41頁/共87頁1.面向系統(tǒng)控制功能的體系結(jié)構(gòu)d.分布式控制結(jié)構(gòu)

在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，一組獨(dú)立的計(jì)算機(jī)展現(xiàn)給用戶的是一個(gè)統(tǒng)一的整體，就好像是一個(gè)系統(tǒng)似的。比如萬維網(wǎng)。第42頁/共87頁2.面向系統(tǒng)全局的CIMS體系結(jié)構(gòu)2.面向系統(tǒng)全局的CIM體系結(jié)構(gòu)CIM-OSA體系結(jié)構(gòu)（√）

歐洲CIM體系結(jié)構(gòu)委員會(huì)AMICE經(jīng)六年多時(shí)間開發(fā)的研究成果

GRAI-GIM體系結(jié)構(gòu)由法國波爾多(BordeauxI)第一大學(xué)GRAI實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的GRAI集成方法體系(GIM，GRAIIntegratedMethodology)[1984]普渡企業(yè)參考體系結(jié)構(gòu)PERA

80年代末期，美國普渡大學(xué)提出了一套旨在適用于各種類型工業(yè)過程的CIM體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)。1、在生命周期方面規(guī)定了五個(gè)階段：概念階段、定義階段(功能設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì))、構(gòu)造和安裝、運(yùn)行階段等。2、在系統(tǒng)分解方面階段：信息體系結(jié)構(gòu)+制造體系結(jié)構(gòu)

Honeywell公司提出CIM體系結(jié)構(gòu)德國柏林弗勞恩霍夫生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)計(jì)技術(shù)研究所的CIM參考模型：所有的企業(yè)模型均可以由功能模型+信息模型，這兩個(gè)核心模型加上其它附加模型構(gòu)成。第43頁/共87頁2.面向系統(tǒng)全局的CIMS體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)集成制造開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)-CIM-OSA2.1建?？蚣芡ㄓ眯詫哟危航哟危阂晥D：通用實(shí)施結(jié)構(gòu)模型部分通用實(shí)施模型專業(yè)實(shí)施模型通用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型部分通用設(shè)計(jì)模型專業(yè)設(shè)計(jì)模型通用需求結(jié)構(gòu)模型部分通用需求模型專業(yè)需求模型信息視圖組織視圖資源視圖功能視圖功能視圖功能視圖信息視圖信息視圖資源視圖資源視圖組織視圖組織視圖CIM-OSA體系結(jié)構(gòu)圖ComputerIntegratedManufactureOpenSystemArchitecture

第44頁/共87頁2.面向系統(tǒng)全局的CIMS體系結(jié)構(gòu)通用性層次和逐步抽取通用層：是CIM-OSA基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成成分的一種參考目錄，包括元件、約束、規(guī)則、術(shù)語、服務(wù)和協(xié)議部分通用層：按照工業(yè)類型、企業(yè)規(guī)模、國別等不同分類的各類典型結(jié)構(gòu)。目前未成熟。專用層：包含企業(yè)所需的所有知識(shí)。

逐步抽取的過程是從通用層到專用層的過程，專用層可以通過逐步抽取從通用層和部分通用層得到。建模層次和逐步推導(dǎo)需求定義建模層：描述一個(gè)企業(yè)做什么和怎樣做的建模層次，用來為設(shè)計(jì)說明層和實(shí)施描述層的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施提供選擇方案。是極其重要的一個(gè)階段CIM-OSA建?？蚣艿?5頁/共87頁2.面向系統(tǒng)全局的CIMS體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范建模層：用于構(gòu)造和優(yōu)化由用戶根據(jù)全局經(jīng)營和系統(tǒng)約束來定義的經(jīng)營需求，屬于系統(tǒng)組織和設(shè)計(jì)的范疇。實(shí)施描述建模層：將設(shè)計(jì)說明層有效地轉(zhuǎn)變成CIMS實(shí)施的制造元件和信息元件，屬于決策和系統(tǒng)實(shí)施的范疇。

逐步推導(dǎo)過程是從企業(yè)需求到企業(yè)實(shí)施的逐步進(jìn)行過程。推導(dǎo)過程用設(shè)計(jì)說明層的視圖來重構(gòu)用戶的各種需求，以得到與實(shí)施系統(tǒng)更加相關(guān)的說明。視圖和逐步生成

涉及企業(yè)的功能、信息、資源和組織四個(gè)方面。每個(gè)視圖包括三個(gè)通用層次和三個(gè)建模層次。功能視圖：描述了滿足企業(yè)目標(biāo)的功能結(jié)構(gòu)和相關(guān)的控制結(jié)構(gòu)?？刂平Y(jié)構(gòu)定義了控制順序的規(guī)則或企業(yè)內(nèi)部的活動(dòng)流以及基本經(jīng)營過程的規(guī)則。信息視圖：描述了每個(gè)功能所需的信息。CIM-OSA建模框架第46頁/共87頁2.面向系統(tǒng)全局的CIMS體系結(jié)構(gòu)資源視圖：描述了資源、資源與功能和控制結(jié)構(gòu)的關(guān)系以及資源和組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系。組織視圖：描述了企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)，即功能和控制結(jié)構(gòu)的職責(zé)，信息與資源的職責(zé)

逐步生成過程是從收集信息功能需求開始，以相互迭代優(yōu)化的方式生成所有的視圖。企業(yè)的專用結(jié)構(gòu)開發(fā)模型每個(gè)建模層次上的模型：將每個(gè)建模層次上的四個(gè)視圖合在一起構(gòu)成了需求定義模型、設(shè)計(jì)說明模型和實(shí)施描述模型。每個(gè)視圖中的模型：將每個(gè)視圖中的三個(gè)建模層次合在一起，形成了功能模型、信息模型、資源模型和組織模型。通用實(shí)施結(jié)構(gòu)模型部分通用實(shí)施模型專業(yè)實(shí)施模型通用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型部分通用設(shè)計(jì)模型專業(yè)設(shè)計(jì)模型通用需求結(jié)構(gòu)模型部分通用需求模型專業(yè)需求模型信息視圖組織視圖資源視圖功能視圖功能視圖功能視圖信息視圖信息視圖資源視圖資源視圖組織視圖組織視圖CIM-OSA建?？蚣艿?7頁/共87頁2.面向系統(tǒng)全局的CIMS體系結(jié)構(gòu)CIM-OSA體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和不足特點(diǎn)面向系統(tǒng)全生命周期其應(yīng)用范圍主要在離散制造領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范性和開放性結(jié)構(gòu)化的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法是各種體系結(jié)構(gòu)中研究最充分且最廣泛發(fā)表的一個(gè)，作為國際標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)標(biāo)準(zhǔn)而最受注目問題缺乏有效的方法體系較難掌握第48頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法3.系統(tǒng)分析方法主要方法IDEF0建立功能模型IDEF1X建立信息/數(shù)據(jù)視圖面向?qū)ο蟮腎２DEF3方法GRAI建立決策模型ARIS建立過程、組織、功能模型第49頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法盒子及其接口箭頭IDEF0方法功能模型描述系統(tǒng)的功能活動(dòng)及其聯(lián)系輸入：活動(dòng)需要“消耗掉”、“用掉”或“變換成”輸出的東西；輸出：活動(dòng)的結(jié)果機(jī)制:活動(dòng)賴以進(jìn)行的基礎(chǔ)或支撐條件，可以是執(zhí)行活動(dòng)的人或硬、軟設(shè)備控制:該活動(dòng)所受的約束或進(jìn)行變換的條件、工作的依據(jù)做某事控制輸出機(jī)制輸入第50頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法A-0：于此階層當(dāng)中清楚地定義該模型的主題和范圍，并且也是該模型的最高層級(jí)。

A0：將A-0層級(jí)更進(jìn)一步的展開，并且將A-0的主題和范圍明顯地描述出建構(gòu)者所要表達(dá)的觀點(diǎn)。

A2：對(duì)A0所展開的某一項(xiàng)作業(yè)程序，做出更詳細(xì)的分解，使此模型的目標(biāo)被更充分的描述。

A22：對(duì)A2所展開的某一項(xiàng)作業(yè)程序，做出更詳細(xì)的分解，使此模型的目標(biāo)被更充分的描述。IDEF0方法第51頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法IDEF0方法舉例：第52頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法IDEF1方法建立信息模型是實(shí)施CIM的信息集成的重要環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)流圖（DFD）、實(shí)體-聯(lián)系圖（E-R）……等都是得到廣泛應(yīng)用的建模方法IDEF1描述系統(tǒng)信息及其聯(lián)系，建立信息模型作為數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的依據(jù)。這是由Hughes飛機(jī)公司為主發(fā)展起來的。工具：ERwin組成元素：實(shí)體：一個(gè)具有相同屬性或特征的現(xiàn)實(shí)或抽象事物集合，可以指人、地方、東西或事件。實(shí)體可分為獨(dú)立實(shí)體和從屬實(shí)體。屬性：一類現(xiàn)實(shí)或抽象的事物的一種特征和性質(zhì)。信息模型第53頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法組成元素：組件(Components)分類（Classify）實(shí)體Entities1.Identifier-IndependentEntities2.Identifier-DependentEntities關(guān)聯(lián)Relationships1.IdentifyingConnectionRelationships2.Non-IdentifyingConnectionRelationships3.CategorizationRelationships4.Non-SpecificRelation屬性/鍵值A(chǔ)ttributes/Keys1.Attribute2.PrimaryKeys3.AlternateKeys4.ForeignKeysIDEF1方法第54頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法第55頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法面向?qū)ο蟮腎2DEF方法I2DEF方法以O(shè)O(Object-oriented面向?qū)ο?方法為出發(fā)點(diǎn)，有機(jī)地綜合了IDEF0、IDEF1X、IDEF4、OMT、(OOTechnique)、OOA/OOD(OOAnalysisandDesign)等方法。I2DEF方法是一種面向?qū)ο蟮目梢暬治雠c設(shè)計(jì)方法，適用于大型復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)。它由3個(gè)模型組成：結(jié)構(gòu)模型(StructureModel)、動(dòng)態(tài)模型(DynamicModel)、功能模型(FunctionModel)。其中，結(jié)構(gòu)模型包括傳統(tǒng)意義上信息模型的全部內(nèi)容I2DEF方法結(jié)構(gòu)模型系統(tǒng)分解樹 構(gòu)件圖動(dòng)態(tài)模型事件流程圖功能模型數(shù)據(jù)流程圖第56頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法I2DEF方法應(yīng)用實(shí)例某企業(yè)由生產(chǎn)經(jīng)營部門、技術(shù)部門和生產(chǎn)部門組成，分別由MIS、CAD和CAPP三個(gè)分系統(tǒng)支持，用I2DEF方法進(jìn)行系統(tǒng)分析。第57頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法功能分解樹I2DEF方法第58頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法I2DEF方法事件流程圖第59頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法I2DEF方法數(shù)據(jù)匯總圖第60頁/共87頁3.系統(tǒng)分析方法I2DEF方法第61頁/共87頁CIMS的國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例東方電機(jī)股份有限公司CIMS案例分析案例篇第62頁/共87頁CIMS的國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例CIMS應(yīng)用實(shí)例在工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化方面，可提高產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)能力，便于開發(fā)技術(shù)含量高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的周期，從而加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度，滿足顧客需求，從而占領(lǐng)市場。在制造自動(dòng)化或柔性制造方面，加強(qiáng)了產(chǎn)品制造的質(zhì)量和柔性，提高了設(shè)備利用率，縮短了產(chǎn)品制造周期，增強(qiáng)了生產(chǎn)能力，加強(qiáng)了產(chǎn)品供貨能力。在經(jīng)營管理方面，使企業(yè)的經(jīng)營決策和生產(chǎn)管理趨于科學(xué)化，使企業(yè)能夠在市場競爭中，快速、準(zhǔn)確地報(bào)價(jià)，贏得時(shí)間，同時(shí)，降低庫存資金的占用，提高資金的周轉(zhuǎn)效率。第63頁/共87頁CIMS的國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例國外成功案例：1985年，美國科學(xué)院對(duì)美國在CIMS方面處于領(lǐng)先地位的五家公司——麥克唐納道格拉斯飛機(jī)公司、迪爾拖拉機(jī)公司、通用汽車公司、英格索爾銑床公司和西屋公司進(jìn)行調(diào)查和分析，采用CIMS可以獲得如下收益：產(chǎn)品質(zhì)量提高200%～500%；生產(chǎn)率提高40%～70%；設(shè)備利用率提高200%～300%；生產(chǎn)周期縮短30%～60%。第64頁/共87頁CIMS的國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例國內(nèi)案例：

成都飛機(jī)工業(yè)公司1989年開始開展CIMS工程，經(jīng)過10年的發(fā)展完善，使得企業(yè)在產(chǎn)品制造能力和公司管理水平方面上了一個(gè)新臺(tái)階，從而贏得了國外航空產(chǎn)品轉(zhuǎn)包生產(chǎn)的訂單，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。10年來，企業(yè)僅在網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫方面累計(jì)投資就超過2000萬元，但是當(dāng)初的投資在今天得到了回報(bào)。企業(yè)目前很好地實(shí)現(xiàn)了信息共事和集成，并且利用開放系統(tǒng)避免建設(shè)信息孤立島，省去了大量的重復(fù)性勞動(dòng)。1.成都飛機(jī)工業(yè)公司第65頁/共87頁CIMS的國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例第66頁/共87頁CIMS的國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例

實(shí)施CIMS之前，用戶從訂貨到交貨需要18個(gè)月，而國外廠商一般僅需10～12個(gè)月；國外廠商在2周之內(nèi)便可提供精確的報(bào)價(jià)，而“沈鼓”需要6周才能提供粗略的報(bào)價(jià)，連參與國際投標(biāo)的資格都不具備。實(shí)施CIMS工程之后，交貨周期縮短到了10～12個(gè)月，技術(shù)報(bào)價(jià)、財(cái)務(wù)報(bào)價(jià)和商務(wù)報(bào)價(jià)也縮短為2周。由于設(shè)計(jì)周期、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和制造裝配周期的縮短，生產(chǎn)能力大大提高。2.沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠（生產(chǎn)大型渦輪壓縮機(jī)）第67頁/共87頁CIMS的國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例白云電器CIMS由CAD繪圖系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助工藝系統(tǒng)（CAPP)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理體系（PDM)、企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）幾個(gè)部分組成的。通過實(shí)施CIMS產(chǎn)生的效益：

CIMS系統(tǒng)給白云電器帶來的直觀變化就是，曾經(jīng)白云電器設(shè)計(jì)人員的辦公桌頭堆滿了設(shè)計(jì)圖紙，生產(chǎn)管理人員也整日忙著翻表格查價(jià)格，處處可見“案牘勞形”?，F(xiàn)在實(shí)現(xiàn)無紙化辦公，一個(gè)高效的數(shù)據(jù)平臺(tái)成為了白云電器的心臟，數(shù)據(jù)可以自動(dòng)即時(shí)更新。3.廣州白云電器設(shè)備有限公司第68頁/共87頁CIMS的國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例白云電器CIMS系統(tǒng)的效益圖CIMS實(shí)施前

CIMS實(shí)施后比例圖紙查詢時(shí)間十幾分鐘幾秒鐘高壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)周期15天6天縮短2/3

采購計(jì)劃編制周期

縮短90%倉庫平均庫存率25%9%報(bào)價(jià)周期縮短85%

銷售產(chǎn)值2001年比1998年增長75%

利稅總額2001年比1998年增長76%

第69頁/共87頁東方電機(jī)股份有限公司CIMS案例分析東方電機(jī)股份有限公司CIMS案例分析東方電機(jī)股份有限公司與技術(shù)依托單位四川大學(xué)于1997年初組建東方電機(jī)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（簡稱DFEM-CIMS）聯(lián)合設(shè)計(jì)組，在深入調(diào)研和分析東方電機(jī)生產(chǎn)實(shí)際的基礎(chǔ)上，得出了東方電機(jī)實(shí)施CIMS工程的必要性、迫切性和可行性。針對(duì)東方電機(jī)產(chǎn)品技術(shù)密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造周期長的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)DFEM-CIMS的體系結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建了在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫支持環(huán)境下，集技術(shù)信息分系統(tǒng)、管理信息分系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量信息分系統(tǒng)和制造自動(dòng)化分系統(tǒng)為一體的DFEM-CIMS。第70頁/共87頁東方電機(jī)股份有限公司CIMS案例分析管理信息分系統(tǒng)（MIS）技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS）制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MAS）計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量信息分系統(tǒng)（CAQ）網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)（NET／DB）DFEM－CIMS的組成第71頁/共87頁東方電機(jī)股份有限公司CIMS案例分析DFEM－CIMS的組成DFEM-CIMS劃分為四個(gè)功能應(yīng)用分系統(tǒng)和一個(gè)支撐分系統(tǒng)，即技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS）、管理信息分系統(tǒng)（MIS）、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量信息分系統(tǒng)（CAQ）、制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MAS）以及網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)（NET／DB）。DFFM-CIMS四個(gè)功能分系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫構(gòu)成的支撐環(huán)境下建立的，而網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫支撐環(huán)境又建立在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件平臺(tái)及操作系統(tǒng)軟件平臺(tái)上，由此構(gòu)成的DFEM－CIMS體系結(jié)構(gòu)。第72頁/共87頁東方電機(jī)股份有限公司CIMS案例分析DFEM-CIMS的總體結(jié)構(gòu)第73頁/共87頁東方電機(jī)股份有限公司CIMS案例分析1.管理信息分系統(tǒng)（MIS）DFEM-CIMS/MIS分系統(tǒng)建立了相關(guān)的輔助企業(yè)管理的物理平臺(tái)，包括公司的INTERNET節(jié)點(diǎn)（對(duì)外互聯(lián)網(wǎng)）及INTRANET網(wǎng)絡(luò)（企業(yè)信息網(wǎng)），完善了電子信息系統(tǒng)的使用和管理模式，可充分利用MIS分系統(tǒng)獲取信息，服務(wù)于企業(yè)的生產(chǎn)，加強(qiáng)企業(yè)經(jīng)營管理。MIS分系統(tǒng)現(xiàn)已建成物料管理子系統(tǒng)、企業(yè)信息網(wǎng)、設(shè)備管理了系統(tǒng)、科研管理子系統(tǒng)、決策支持子系統(tǒng)、計(jì)劃管理子系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)、工具生產(chǎn)管理子系統(tǒng)、工裝生產(chǎn)及庫存管理子系統(tǒng)、人事管理子系統(tǒng)、總經(jīng)辦管理信息子系統(tǒng)等11個(gè)子系統(tǒng)，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。第74頁/共87頁東方電機(jī)股份有限公司CIMS案例分析2.技術(shù)信息分系統(tǒng)（TIS）DFEM-CIMS/TIS分系統(tǒng)建立在以19臺(tái)圖形工作站、250臺(tái)微機(jī)、3個(gè)小型機(jī)服務(wù)器和5臺(tái)子網(wǎng)服務(wù)器等構(gòu)成的硬件平臺(tái)和由操作系統(tǒng)、UG、IDEAS等CAD/CAE/CAM一體化軟件，CAD軟件包、ANSYS，COSMOS，TASCFLOW，ICEM工程分析軟件，IMAN工程數(shù)據(jù)庫軟件和大量自行開發(fā)及合作開發(fā)的工程應(yīng)用軟件