CIMS(计算机集成制造系统)

CIMS介绍刘博清华大学自动化系2005-7-4什么是CIMS？CIMS－计算机集成制造系统（ComputerIntegrated Manufacturing Systems ）CIMS－现代集成制造系统（ContemporaryIntegrated Manufacturing Systems）C是手段M是指大制造（制造业）S是指整个系统I是核心，即通过集成提高制造企业的市场竞争能力CIMS－－通过计算机硬件、软件，并综合运用现代管理技术，制造技术，信息技术，自动化技术，系统工程技术，将企业生产全部过程中有关人，技术，经营管理三要素及其信息流、物料流与资金流有机地集成并优化运行的一个复杂大系统。

CIMS的理想运行--得到在正确的时间以正确的方式,将正确的信息传送给正确的人员, 使其作出正确的决策.集成－－CIMS的核心实施CIMS的关键在于集成.企业实施CIMS的目的在于取得总体效益, 而企业能否获得最大的效益又取决于企业各种功能的协调.一般来说,企业集成的程度越高,这些功能就越协调,竞争取胜的机会也就越大. 因为只有各种功能有机地集成在一起才可能共享信息,才能在较短的时间里作出高质量的经营决策, 才能提高产品的质量,降低成本,缩短交货期.内容提纲制造业企业面临的竞争与挑战 机械制造业发展的几个阶段 企业建模的需求与应用前景 工作流技术简介制造业企业面临的竞争与挑战自20世纪70年代以来，世界市场已经由传统的相对稳定逐步演变成动态多变的市场，企业之间的竞争也由过去的局部竞争演变成全球范围内的竞争。

同行业之间、跨行业之间相互渗透、相互竞争日趋激烈。

在企业间竞争国际化、白热化的同时，当今企业所面临的社会、经济、制造环境与客户需求也已经发生了巨大的变化，形成了全球化的经济。

当今制造企业面临的竞争形势可以从市场、产品、技术、知识和环境五个方面进行描述。

1.动态变化的全球竞争市场Internet的普及和应用，促进了全球生产、全球销售体系的形成全球化已经成为许多跨国公司的经营战略 利用地理优势占领市场的机会越来越小 跨国经济已经成为21世纪的主导经济，跨国公司已经成为大企业生存的主要形式市场的快速动态变化产品更新换代的速度企业采用新技术新工艺的速度保持产品优势越来越难除了极个别的产品的市场被少数公司垄断以外，大部分产品的市场都被许多公司在动态地分割通过垄断来独占市场或者通过大批量生产的方式获得高额利润的机会已经越来越小2.复杂产品的全生命周期管理产品生命周期与交货期缩短20世纪70年代以前, 产品的生命周期很长, 产品的销售时间也很长当今产品的生命周期已经显著地缩短，产品的更新换代速度在显著加快企业在每个产品上的利润回报时间也大大缩短以汽车为例20世纪50-60年代，15∼20年的生命周期 20世纪90年代后期，5∼7年21世纪初，3~5年国际上某个著名的生产工程运输机械的公司为了加强其市场竞争能力，制定的其产品（工程车辆）发展战略为：3周设计、3个月试制与3年的生命周期交货期成为重要竞争要素„ 用户对交货期的要求甚至超过了对价格的要求 „ 简单装配型产品：解决生产组织和物料及时供应问题 „ 复杂产品：缩短设计过程并且提高产品的设计质量，减少由于设计不合理而造成的在产品制 造过程中出现加工困难、废品增加、返工次数 增加、甚至不得不重新修改设计等已经成为缩 短产品交货期最迫切需要解决的问题产品的复杂性增加„ 产品已经变得越来越复杂 最早的汽车设计主要考虑机械设计问题，而当今的汽 车除了机械部件越来越复杂外，还需要考虑电子点火 系统、安全保护装置、空调系统、无线电系统、乃至 全球定位系统„ 产品复杂性增加直接导致产品研制费用和产品开 发周期的增加，尤其是制造用来进行试验和分析 的产品原型的时间和费用迅速增加„ 如何降低产品的研制费用，尤其是原型制造费 用，是降低产品成本的关键问题（以777为例）数字BOEING数字化飞机技术趋势虚拟设计制造 全生命周期设计制造PLM 并行工程CE 全球化的协作平台EXSTAR美国B777的应用效果开发周期：9年－>4.5年 成本降低：25％ 100％整机数字化设计 世界垄断与霸主地位产品概念设计数字化轿车技术趋势数字化设计制造 虚拟样机 全球采购和分销 大规模定制通用公司应用状况开发周期（48月－>24月－> 12 月） 碰撞试验（100次 －> 50次） 个性化定单 －> 3小时 通过在线采购降低成本10％产品详细设计并行工程技术„ 传统的产品研制是一种串行的过程 „ 前一个部门完成某个功能后将设计结果移交给下一个部门进行下一步的设计工作 „ 存在问题： 不同部门之间缺乏交流，仅考虑其局部要求，局部的 优化 未考虑后续部门的要求和产品设计制造周期中的各种 因素 导致最终设计出来的产品的可制造性和可装配性差、 产品制造周期长、废品率高、产品成本高„ 1998年美国国防分析研究所（IDA）提交 了题为“并行工程在武器系统采购中的作 用”的研究报告，提出了并行工程的概念„ 并行工程的定义：集成地、并行地设计 产品及其相关的各种过程（包括制造过 程和支持过程）的系统方法。

计算机集成制造系统简介1. 引言计算机集成制造系统是一种集成了计算机技术和制造工艺的智能化生产系统。

它可以实现计划、设计、生产、管理等一系列制造过程的有机结合，提高生产效率和产品质量，降低生产成本，并增强企业竞争力。

本文将详细介绍计算机集成制造系统的概念、架构和应用场景。

2. 概念计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）是指通过计算机技术将制造企业的各个环节紧密连接起来，形成一个整体化的制造系统。

它集成了计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）、计算机辅助制造（Computer-Aided Manufacturing，CAM）、计算机辅助工艺规划（Computer-Aided Process Planning，CAPP）、计算机辅助生产控制（Computer-AidedProduction Control，CAPC）等多个子系统，通过网络和数据库的支持，实现信息的共享和实时交流。

3. 架构计算机集成制造系统的架构主要包括硬件、软件、网络和数据库等组成部分。

3.1 硬件计算机集成制造系统的硬件主要包括计算机设备、工控设备和传感器等。

计算机设备包括计算机服务器、工作站和个人电脑等，用于数据处理和系统控制。

工控设备用于控制生产设备和机器人等。

传感器用于采集生产过程中的各种数据，如温度、压力、速度等。

3.2 软件计算机集成制造系统的软件主要包括CAD、CAM、CAPP和CAPC 等。

CAD软件用于产品设计和工程图纸的生成。

CAM软件用于生成加工路径和指导机床的加工操作。

CAPP软件用于生成工艺计划和顺序控制。

CAPC软件用于生产调度和控制。

3.3 网络计算机集成制造系统通过网络连接各个子系统。

网络可以是局域网或广域网，用于数据的传输和共享。

通过网络，各个环节的信息可以实时反馈和交流，提高生产效率和响应速度。

CIMS是英语Computer Integrated Manufacturing System的缩写，意思是计算机集成制造系统。

它是随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的。

它是在信息技术自动化技术与制造的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、小批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。

集成化反映了自动化的广度，它把系统的范围扩展到了市场预测、产品设计、加工制造、检验、销售及售后服务等的全过程。

智能化则体现了自动化的深度，它不仅涉及物资流控制的传统体力劳动自动化，还包括信息流控制的脑力劳动的自动化。

小型计算机集成制造系统当前，我国的CIMS已经改变为“现代集成制造（Contemporary Integrated Ma nufacturing）与现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing Syst em）”。

它已在广度与深度上拓展了原CIM/CIMS的内涵。

其中，“现代”的含义是计算机化、信息化、智能化。

“集成”有更广泛的内容，它包括信息集成、过程集成及企业间集成等三个阶段的集成优化；企业活动中三要素及三流的集成优化；CIMS有关技术的集成优化及各类人员的集成优化等。

CIMS不仅仅把技术系统和经营生产系统集成在一起，而且把人（人的思想、理念及智能）也集成在一起，使整个企业的工作流程、物流和信息流都保持通畅和相互有机联系，所以，CIMS是人、经营和技术三者集成的产物。

一、CIMS体系结构CIMS体系结构是用来描述研究对象整个系统的各个部分和各个方面的相互关系和层次结构，从大系统计算机集成制造系统CIMS构成框图理论角度研究，将整个研究对象分为几个子系统，各个子系统相对独立自治、分布存在、并发运行和驱动等。

我们可以从功能结构和逻辑结构来认识CIMS体系结构。

从功能层方面分析，CIMS大致可以分为六层：生产/制造系统，硬事务处理系统，技术设计系统，软事务处理系统，信息服务系统，决策管理系统。

计算机集成制造系统(CIMS)计算机集成制造系统(CIMS)计算机集成制造系统（CIMS）计算机集成制造（CIM）是随着计算机技术在制造领域中广泛应用而产生的一种生产模式。

CIM是一种概念、一种哲理，而计算机集成制造系统（CIMS）是指在CIM思想指导下，逐步实现的企业全过程计算机化的综合系统。

CIM和CIMS在国内外都经历了一定的发展过程，在实践过程中，随着技术的进步，人们的认识也在不断地深化。

1．CIM概念的发展（1）CIM的初始概念50年代出现了数字计算机及与其相关的新技术，并将之初步应用于制造业，导致数控机床的产生，接着陆续出现各种计算机辅助技术，如CAD、CAM等。

60年代早期随着制造业系统方法、概念的萌生，人们进而认识到计算机不仅可以使整个系统的每个生产环节实现颇具柔性的自动化，而且还具有把制造过程（产品设计、生产计划与控制、生产过程等等）的每一步集成为一个系统的潜力，以及对整个系统的运行加以优化。

这样，在60年代后期，制造业的系统方法概念上升为计算机集成制造（CIM）概念。

1969年，CIM系统的初始概念以模型来描述，如图1所示。

图1 计算机集成制造系统的初始概念（1969年）（2）以人和管理为核心的CIM概念的发展从70年代直至90年代初期，工业发达国家付出极大努力，将制造业的系统观点和CIM系统的概念和技术加以发展，并付诸实践，以期获得CIM的潜在效益。

然而，世界上只有少数几个公司在实施中取得示范性的潜在效益，大多数公司几乎失败了。

人们逐渐认识到，制造企业缺乏足够的合格工程师，人们进一步发现，CIMS技术对于忽视人力资源要素造成的影响特别敏感。

ISO标准（TC184／SC5／WG1，1992年）提出：CIM是把人及其经营知识和能力与信息技术、制造技术综合应用，以提高制造企业的生产率和灵活性。

由此，将一个企业所有的人员、功能、信息和组织方面集成为一个整体。

显然，ISO标准关于CIM的定义，将人及其能力与技术并重。

cims是什么CIMS是什么？CIMS是计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System）的缩写，也称为计算机集成制造技术或计算机集成制造管理。

CIMS是一种集成化的生产管理系统，通过计算机技术来实现生产过程中的各个环节的自动化、智能化和高效化。

CIMS的目标是通过集成各种计算机技术和应用软件，来优化整个制造过程。

它不仅仅是一个单一的软件或机器设备，而是一个完整的系统，涵盖了计划、设计、生产、控制和管理等各个方面。

CIMS的基本特点之一是集成性。

它能够将不同的工作岗位和生产环节透明地连接起来，实现信息的共享和流通。

通过CIMS，各个部门之间可以实时地共享数据和信息，减少信息传递和沟通的时间，提高生产效率。

CIMS的另一个特点是自动化。

生产过程中的各个环节都可以通过计算机自动化来完成，从而减少人力劳动的参与。

CIMS可以实现自动化的生产规划、生产调度、物流控制、设备控制等，提高生产工作的精确度和稳定性。

CIMS还具有智能化的特点。

它可以通过各种算法和模型，对生产过程进行优化和预测。

CIMS可以根据不同的生产需求和条件，自动调整生产计划和资源分配，提高生产效率和质量。

CIMS的应用范围非常广泛。

它可以应用于制造业的各个领域，包括汽车制造、电子制造、航空航天等。

CIMS可以帮助企业实现生产成本的降低、生产周期的缩短、产品质量的提高和灵活生产的实现。

CIMS的实施离不开计算机技术和软件的支持。

它需要使用各种软件来实现数据的管理、分析和控制。

这些软件可以包括计划管理软件、生产调度软件、物流管理软件、设备控制软件等。

在实施CIMS的过程中，企业需要充分考虑人员培训和组织变革。

CIMS的实施会带来生产流程和工作流程的改变，需要培训员工适应新的工作环境和工作方式。

同时，企业还需要调整组织结构，建立跨部门协作的机制，以适应CIMS带来的管理变化。

CIMS的引入对企业来说具有重要的意义。

什么是 CIM和CIMS？CIM是英文Computer Integrated Manufacturing的缩写，译为计算机集成制造。

这一概念最早由美国的约瑟夫·哈林顿(J.Harrington)博士于1973年提出。

哈林顿认为，企业的生产组织和管理应该强调两个观点，即：①企业的各种生产经营活动是不可分割的，需要统一考虑；②整个生产制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。

哈林顿强调的一是整体观点，即系统观点，二是信息观点。

二者都是信息时代组织、管理生产最基本、最重要的观点。

可以说，CIM是信息时代组织、管理企业生产的一种哲理，是信息时代新型企业的一种生产模式。

按照这一哲理和技术构成的具体实现便是计算机集成制造系统(CIMS棗Computer Integrated Manufacturing Systems)。

对于CIM和CIMS，至今还没有一个公认的定义。

不同的国家在不同时期对CIMS有各自的认识和理解。

美国制造工程师学会计算机与自动化系统协会(SME/CASA)采用轮图形象地表示他们对CIMS的理解。

SME在1985年前提出CIMS 的轮图如图1所示。

1987年，我国863计划CIMS主题专家组认为：“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。

”我国的这一认识比前述定义发展之处在于：一是考虑了人的集成，二是将CIMS的目标明确地表达出来。

1991年日本能源协会提出：“CIMS是以信息为媒介，用计算机把企业活动中多种业务领域及其职能集成起来，追求整体效益的新型生产系统。

”欧共体CIM/OSA研究组认为：“CIM是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应能力，由此，企业的所有功能、信息和组织管理都是集成进来的整体的各个部分。