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1、1第九章计算机集成制造系统第九章计算机集成制造系统CIMSCIMS 9.1 9.1 CIMSCIMS概述概述 9.2 9.2 信息集成信息集成 9.3 9.3 CIMSCIMS体系结构体系结构 9.4 9.4 CIMSCIMS总体设计总体设计 9.5 9.5 CIMSCIMS的应用实例的应用实例29.1 9.1 CIMSCIMS概述概述一一.CIMS概念概念英文英文Computer Integrated Manufacturing Systems缩写，中文译缩写，中文译为计算机集成制造系统。为计算机集成制造系统。CIMS代表信息时代制造企业的代表信息时代制造企业的生产、经营和管理模式生产、经营
2、和管理模式。它将制。它将制造业中的造业中的人、机构、管理、经营和技术人、机构、管理、经营和技术有机地集成起来，围有机地集成起来，围绕绕企业生产、销售、决策企业生产、销售、决策等过程中的各个环节，广泛采用先等过程中的各个环节，广泛采用先进的信息技术，实现资源的最佳组合和利用，从而大幅度进的信息技术，实现资源的最佳组合和利用，从而大幅度提提高工作效率，降低成本，提高经济效益和企业的市场竞争力高工作效率，降低成本，提高经济效益和企业的市场竞争力。二二.CIMS组成组成由于制造业千差万别，各有千秋，因此不可能有通用标准模式。由于制造业千差万别，各有千秋，因此不可能有通用标准模式。CIMS本身内涵要求其
3、系统与企业的生产、经营、管理和组织本身内涵要求其系统与企业的生产、经营、管理和组织模式相结合。模式相结合。CIMS建设既有共性又有个性，企业的性质不同、建设既有共性又有个性，企业的性质不同、规模不同、所处的地理文化环境不同、应用也不相同，决定规模不同、所处的地理文化环境不同、应用也不相同，决定企业在企业在CIMS建设中考虑问题的角度不尽相同，因此建设中考虑问题的角度不尽相同，因此CIMS的的系统结构模式也不同。评价系统结构模式也不同。评价CIMS的优劣标准在于系统是否体的优劣标准在于系统是否体现企业生产、经营和管理特色。现企业生产、经营和管理特色。 3管理信息系统管理信息系统MIS -制造业资
4、源规划系统制造业资源规划系统技术信息系统技术信息系统TIS-计算机辅助设计计算机辅助设计CAD，计算机辅助工艺过程计算机辅助工艺过程设计设计CAPP，计算机辅助制造计算机辅助制造CAM等。等。制造自动化系统制造自动化系统MAS -生产控制，物流控制，产品制造，质量生产控制，物流控制，产品制造，质量控制，车间管理等。控制，车间管理等。支撑系统支撑系统-网络系统网络系统NS，数据库系统数据库系统DBS等。等。4 CAD子系统子系统作用作用:进行产品方案设计、工程分析与优化和产品详细进行产品方案设计、工程分析与优化和产品详细设计。设计。 主要功能主要功能:三维几何造型三维几何造型-使用计算机描述设计
5、对象，解决三维使用计算机描述设计对象，解决三维几何模型设计问题几何模型设计问题.有限元分析有限元分析-对产品结构进行计算分析，有助于设计对产品结构进行计算分析，有助于设计人员研究产品结构和性能人员研究产品结构和性能.优化设计优化设计-对产品的设计方案和参数进行优化，以缩对产品的设计方案和参数进行优化，以缩短产品设计周期，提高产品质量短产品设计周期，提高产品质量.分析与仿真分析与仿真通过对产品结构进行分析和仿真，检查，通过对产品结构进行分析和仿真，检查，实验产品的性能。实验产品的性能。5 CAPP子系统主要功能子系统主要功能:完成产品零件的加工过程设计、工艺流程与工序设计，生产过完成产品零件的加
6、工过程设计、工艺流程与工序设计，生产过程工序图和工艺文件，向程工序图和工艺文件，向MIS、MAS等提供工艺信息。等提供工艺信息。 CAM子系统主要功能子系统主要功能:根据根据CAD的产品设计信息和的产品设计信息和CAPP的工艺信息完成产品零部件的工艺信息完成产品零部件的数据加工编程和刀具轨迹模拟，提供数据加工指令和加工的数据加工编程和刀具轨迹模拟，提供数据加工指令和加工时间等信息，并可提供仿真功能。时间等信息，并可提供仿真功能。 CADCAPPCAM集成集成形成一个从产品设计到制造的完整自动化系统，以工程数据库形成一个从产品设计到制造的完整自动化系统，以工程数据库（公用）为核心，实现产品设计制
7、造全过程的信息交流和共（公用）为核心，实现产品设计制造全过程的信息交流和共享，从而提高劳动生产率、降低成本。享，从而提高劳动生产率、降低成本。 CIMS关键问题关键问题实现人、管理、经营和技术的有机地集成，必须依靠实现人、管理、经营和技术的有机地集成，必须依靠信息集成信息集成，因为信息是粘合剂，信息是企业最重要的资源。信息集成需因为信息是粘合剂，信息是企业最重要的资源。信息集成需要使用要使用网络技术和数据库技术网络技术和数据库技术。69.2 9.2 信息集成信息集成一一.信息集成信息集成1.概念概念对对CIMS系统中各种类型的数据进行统一处理，避免数据冗余，系统中各种类型的数据进行统一处理，避
8、免数据冗余，为用户提供统一、友好而透明的界面，从而有效地实现信息为用户提供统一、友好而透明的界面，从而有效地实现信息交流和信息共享。交流和信息共享。所谓所谓透明是不同子系统的用户在调用非本地数据时就像在本地透明是不同子系统的用户在调用非本地数据时就像在本地调用一样调用一样。2.信息集成重要性信息集成重要性是是CIMS建设首要问题之一，由于建设首要问题之一，由于CIMS中存在大量异构子系统，中存在大量异构子系统，其数据类型和格式等差别很大其数据类型和格式等差别很大，故不同系统的用户很难调用，故不同系统的用户很难调用其他子系统的数据，更谈不上信息交流与共享。其他子系统的数据，更谈不上信息交流与共享
9、。信息集成不简单，涉及到不同的软件平台、不同的应用软件、信息集成不简单，涉及到不同的软件平台、不同的应用软件、不同的应用模式以及不同的数据类型和格式不同的应用模式以及不同的数据类型和格式。例如同一实体。例如同一实体可能在不同的子系统中使用不同的名称、不同的数据结构和可能在不同的子系统中使用不同的名称、不同的数据结构和格式，有的子系统使用格式，有的子系统使用WWW，有的子系统使用文件系统，有的子系统使用文件系统，有的使用数据库系统，而同一实体又可能使用不同的媒体来有的使用数据库系统，而同一实体又可能使用不同的媒体来表示，例如图形、图像、视频、语音和数据等。表示，例如图形、图像、视频、语音和数据等
10、。7二二.信息模型信息模型-独立于具体数据库系统独立于具体数据库系统抽象抽象数据模型数据模型1.定义：信息模型可理解为反映企业信息系统基本状况的定义：信息模型可理解为反映企业信息系统基本状况的模型，侧重于从概念和逻辑上对企业的数据和数据流特模型，侧重于从概念和逻辑上对企业的数据和数据流特性进行规划，以适应企业的生产、经营和管理特色。性进行规划，以适应企业的生产、经营和管理特色。2.作用：作用：在用户需求和数据模型之间增加一个信息模型，在用户需求和数据模型之间增加一个信息模型，作为用户和数据处理专业人员之间缓冲机制。作为用户和数据处理专业人员之间缓冲机制。使用数据的最终用户注重其数据的含义、目的
11、和用途，从使用数据的最终用户注重其数据的含义、目的和用途，从事数据处理的专业人员比较关心数据的结构和处理方法，事数据处理的专业人员比较关心数据的结构和处理方法，两者之间存在明显的差异和脱节。例如专业人员对数据两者之间存在明显的差异和脱节。例如专业人员对数据的组织、分析和处理结果并不一定能被用户接受，同时的组织、分析和处理结果并不一定能被用户接受，同时由于用户需求经常变化而导致数据结构和处理程序变更，由于用户需求经常变化而导致数据结构和处理程序变更，加重数据处理人员的工作难度，甚至影响信息交流和信加重数据处理人员的工作难度，甚至影响信息交流和信息共享。息共享。3.优点：信息模型不关心数据库如何实
12、现，这样用户可集优点：信息模型不关心数据库如何实现，这样用户可集中于实际应用，如果用户需求改变，则数据处理人员只中于实际应用，如果用户需求改变，则数据处理人员只需对信息模型作适当调整。需对信息模型作适当调整。8三三 .信息模型建立方法信息模型建立方法1.信息工程法：强调企业数据的总体规划，强调数据信息工程法：强调企业数据的总体规划，强调数据存放在数据处理中心，数据类型相对稳定，数据处存放在数据处理中心，数据类型相对稳定，数据处理过程可变。理过程可变。其构件主要包括：企业模型，实体关系分析（其构件主要包括：企业模型，实体关系分析（E-R图），主题数据库，应用软件生成，处理过程设计，图），主题数据
13、库，应用软件生成，处理过程设计，数据应用分析，数据分布分析，数据库设计，数据数据应用分析，数据分布分析，数据库设计，数据处理生成，系统原型设计，结构化程序设计等。处理生成，系统原型设计，结构化程序设计等。2. IDEFlxIDEFlx（描述信息模型）方法（美空军于（描述信息模型）方法（美空军于19811981年推年推出，出，中国中国863/CIMS办公室推荐使用）办公室推荐使用）建模过程如下：建模过程如下：定义实体定义实体-定义实体间的联系定义实体间的联系-定义键定义键-定义属性定义属性94.术语的介绍术语的介绍企业模型企业模型-是信息模型的基础，反映企业的组织结构和业务经营是信息模型的基础，
14、反映企业的组织结构和业务经营活动，由职能区域，业务过程和业务活动三层结构组成。活动，由职能区域，业务过程和业务活动三层结构组成。实体实体-代表具有相同属性或特征的事物抽象集合。代表具有相同属性或特征的事物抽象集合。键键-唯一标识一个实体的属性集合唯一标识一个实体的属性集合主题数据库主题数据库/全局数据库全局数据库-是一种集成化的数据库环境，特别强是一种集成化的数据库环境，特别强调数据集成化和共享，独立于具体的应用项目，但能为众多调数据集成化和共享，独立于具体的应用项目，但能为众多应用项目所共用。应用项目所共用。职能区域职能区域-指企业业务活动的领域。指企业业务活动的领域。109.3 9.3 C
15、IMSCIMS体系结构体系结构一一.CIMS体系结构平面图体系结构平面图由美国制造业工程师计算机自动化协会发布；由美国制造业工程师计算机自动化协会发布；1993年发布的第年发布的第3版版共分共分6个层次。个层次。层次层次说明说明顾客顾客满足顾客的需求是企业的最高原则满足顾客的需求是企业的最高原则员工和组织机构员工和组织机构高度重视企业员工与组织机构的集成高度重视企业员工与组织机构的集成知识共享知识共享是企业是企业CIMS系统的重要目标之一系统的重要目标之一经营活动经营活动顾客支持，产品工艺，产品制造顾客支持，产品工艺，产品制造资源和责任资源和责任资源资源-人力、物力、信息、技术、用户、品牌等人
16、力、物力、信息、技术、用户、品牌等责任责任-企业理念、规章制度、企业文化、外部环企业理念、规章制度、企业文化、外部环境等境等基础设施基础设施水、电、气、暖设施，网络基础设施，生产制水、电、气、暖设施，网络基础设施，生产制造设备、厂房、交通运输练基础设施造设备、厂房、交通运输练基础设施11二二.CIMS体系结构主体图体系结构主体图CIMS体系结构平面图从一个侧面展示体系结构平面图从一个侧面展示CIMS各个子系统围绕各个子系统围绕顾客需求这一主线的集成关系，但无法表示企业纵向管理顾客需求这一主线的集成关系，但无法表示企业纵向管理层次关系。层次关系。CIMS体系结构主体图展示企业纵向管理层次体系结构主体图展示企业纵向管理层次关系。关系。总裁层总裁层CIMS体系结构立体图体系结构立体图总经理层总经理层功能管理部门层功能管理部门层实际操作部门层实际操作部门层操作员工与设备层操作员工与设备层战略规划战略规划 概念计划概念计划逻辑计划逻辑计划实施计划实施计划实施过程实施过程三三. . CIMSCIMS组成轮图组成轮图 制造自动化制造自动化分系统分系统工程设计自动化分系统工程设计自动化分系统（CAD/
