计算机集成制造系统技术.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,机电设备评估基础,Click to edit Master title style,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,机电设备评估基础,Click to edit Master title style,计算机集成制造系统（,CIMS,）技术,计算机集成制造系统技术,第1页,自动化工厂,:,经自动化“通信网络”连接工厂各个子系统，可组成一个有机联络整体，即自动化工厂。,CIM:,计算机集成制造，它反应了制造系统新发展方向。,CIMS:,计算机集成制造系统，则是,CIM,思想技术上详细实现,.,几个相关概念,计算机集成制造系统技术,第2页,计算机集成制造系统（,CIMS,）,CIMS,为当代制造企业追求在激烈改变中、动态市场条件下，含有快速灵活响应竞争优势提供所要求战略性系统技术。,CIMS,发展能够实现整个机械制造厂全盘自动化，是自动化制造技术发展方向。,计算机集成制造系统技术,第3页,Factory automation,CIM,philosophy,automation,optimization,target,unmanned factory,rationalize,example,FMC,FMS,Linking CAD,CAM,MRP,element,processing,material flow,measurement,inspection,assembly,CAD,CAM,CAPP,CAQ,MRP,target,factory,enterprise,focus,hardware,software,human,replacing human,reorganization,origin,Japan,USA,Europe,自动化工厂与,CIMS,比较,计算机集成制造系统技术,第4页,计算机集成制造系统主要由设计与工艺模块、制造模块、管理信息模块和存放运输模块组成,。,CIMS,普通结构,计算机集成制造系统技术,第5页,存放运输模块主要功效有仓库管理、自动搬运等。,各模块主要功效：,计算机集成制造系统（,CIMS,）,设计与工艺模块,制造模块,管理信息模块,存放运输模块,CAD,、,CAE,、,CAPP,、,CAM,等,DNC,、,CNC,、车间生产计划、作业调度、刀具管理、质量检测与控制、装配、自动化仓库、,FMC/FMS,等,市场预测、物料需求计划、生产计算、成本核实及销售等,计算机集成制造系统技术,第6页,CIMS,硬件结构示例,计算机集成制造系统技术,第7页,CIMS,局部：数控车间自动化集成管理系统,CIMS,结构示例,计算机集成制造系统技术,第8页,CIMS,局部：,数控车间集成系统,CIMS,示例,计算机集成制造系统技术,第9页,CIMS,局部：,国产数控机床车间示范工程,CIMS,示例,计算机集成制造系统技术,第10页,第一节 概述一、,CIM,概念,计算机集成制造（,CIM,）概念是,1974,年首先由美国约瑟夫,哈林顿（,Joseph Harrington,）博士在,Computer Integrated Manufacturing,一书中提出,计算机集成制造系统技术,第11页,第一节 概述一、,CIM,概念,约瑟夫,哈林顿基本观点为：,一是企业各个生产步骤是,一个不可分隔整体，需要统一考虑；,二是整个生产制造过程,实质上是 对信息采集、传递和加工处理过程,，最终形成产品可看作是信息物质表现。,计算机集成制造系统技术,第12页,定义：,CIM,是一个组织、管理、企业生产新哲理,CIM,概念,计算机集成制造系统技术,第13页,伎俩：它借助计算机软硬件，综合应用,(1),当代管理技术,;,(2),制造技术,;,(3),信息技术,;,(4),自动化技术,;,(5),系统技术，,将企业生产全部过程 中相关,-,人,-,技术,-,经营管理,三要素及其信息流与物质流有机地集成并优化运行，,CIM,概念,计算机集成制造系统技术,第14页,CIM,目标：,实现产品,-,高质量,-,低成本,-,交货期短，,提升企业对市场改变应变能力和综合竞 争能力。,CIM,概念,I know the goal.,计算机集成制造系统技术,第15页,CIMS,概念,CIMS,是在,CIM,哲理指导下建立人机系统,以到达降低成本,C,（,Cost,）、提升质量,Q(Quality),、缩短交货周期,T,（,Time,）等目标，从而提升企 业创新设计能力和市场竞争力。,计算机集成制造系统技术,第16页,经营理念发展与,C,、,Q,、,T,等,计算机集成制造系统技术,第17页,二、,CIMS,产生背景,CIMS,：,CIMS,在,20,世纪,80,年代中期才开始重视并大规模实施,计算机集成制造系统技术,第18页,二、,CIMS,产生背景,产生背景大背景,:,20,世纪,70,年代美国产业政策中过分夸大了第三产业作用，而将制造业，尤其是传统产业，贬低为,“,夕阳工业,”,.,-,造成,:,美国制造业优势急剧衰退，并在,20,世纪,80,年代初开始世界性石油危机中暴露无遗,.,-,美国才开始重视并决心用其信息技术优势夺回制造业霸主地位。于是美国及其它各国纷纷制订并执行发展计划。,-CIMS,理念、技术也随之有了很大发展。,计算机集成制造系统技术,第19页,CIMS,发展轨迹,系统集成优化是,CIMS,技术与应用关键技术，所以我们认为，可将,CIMS,技术发展从系统集成优化发展角度来,划分为三个阶段：,信息集成,过程集成,企业集成,计算机集成制造系统技术,第20页,计算机集成制造系统技术,第21页,第一阶段：信息集成,处理根本问题是,:,处理设计、管理和加工制造中大量存在,自动化孤岛问题,使信息正确、高效共享和交换。,信息集成,是改进企业时间（,T,）、质量（,Q,）、成本（,C,）、服务（,S,）所必需。,计算机集成制造系统技术,第22页,信息集成其主要内容有,早期信息集成实现方法主要经过,局域网和数据库,来实现。,近期采取企业网、外联网、产品数据管理（,PDM,）、集成平台和框架技术来实施。,值得指出，基于,面向对象技术、软构件技术和,WEB,技术集成框架,已成为系统信息集成主要支撑工具。,计算机集成制造系统技术,第23页,第二阶段：过程集成,就是对过程进行重构。,目标是尽可能实现并行工程,.,计算机集成制造系统技术,第24页,第三阶段：企业集成,企业集成思绪,:,企业提升本身市场竞争力，不能走“小而全”、“大而全”,封建庄园经济,道路，,而必须面对全球经济、全球制造新形势，充分利用全球制造资源（包含智力资源），更加快、更加好、更省地响应市场，,这也是,灵敏制造,由来。,计算机集成制造系统技术,第25页,第三阶段：企业集成,灵敏制造组织形式是企业针对某一特定产品，建立企业动态联盟（即所谓虚拟企业，,Virtual Enterprise,）。,计算机集成制造系统技术,第26页,第三阶段：企业集成,从组织层面上说，灵敏制造提倡,“扁平式”,企业，提倡企业动态联盟。,计算机集成制造系统技术,第27页,第三阶段：企业集成,产品型企业应该是,“两头大、中间小”,，即强大新产品设计、开发能力和强大市场开拓能 力。,“中间小”指加工制造设备能力能够小。,多数零部件能够靠协作处理，这么企业能够在全球采购价格最廉价、质量最好零部件。,-,这是企业优化经营表达。所以企业间集成是企业优化新台阶。,计算机集成制造系统技术,第28页,为何要企业集成？,-,传统企业问题,传统企业问题,:,传统企业弊端恰恰是“两头小、中间大”，即微弱产品开发及市场开拓，这是计划经济必定产物。,计算机集成制造系统技术,第29页,为何要企业集成？,-,传统企业问题,传统企业问题,:,传统理念：企业技术改造总是放在更新和加强基础设备上。,What first?,计算机集成制造系统技术,第30页,为何要企业集成？,-,传统企业问题,传统企业问题,:,造成后果：这类企业，一旦产品不适合市场，又无能力去很快适应市场，购置设备就变成了企业大包袱，企业会很快陷入困境。,所以，克服传统技术改造观念是很主要，有现实意义。,计算机集成制造系统技术,第31页,3,、企业集成,企业间集成关键技术包含：,-,信息集成技术,-,并行工程关键技术,-,虚拟制造,-,支持灵敏工程使能技术系统,-,基于网络（如,Internet,Intranet,Extranet,）灵敏制造,-,以及资源优化（如,ERP,、供给链、电子商务）。,计算机集成制造系统技术,第32页,四、,CIMS,发展趋势,1,、集成化,2,、数字化虚拟化,3,、网络化,4,、柔性化,5,、智能化,6,、绿色化,Which direction?,计算机集成制造系统技术,第33页,四、,CIMS,发展趋势,1,、集成化,从当前企业内部信息集成和功效集成,-,发展到过程集成（以并行工程为代表）,并正在步入实现企业间集成阶段（以灵敏制造为代表）。,计算机集成制造系统技术,第34页,2,、数字化虚拟化,现在提得比较多是,:,数字化装备,在数字化基础上，虚拟化技术正在快速发展，主要包含,:,-,虚拟现实应用,-,虚拟产品开发,-,虚拟制造,计算机集成制造系统技术,第35页,数字化,:,管理数字化,设计数字化,生产过程数字化,制造装备数字化,企业数字化,计算机集成制造系统技术,第36页,虚拟化,:,计算机集成制造系统技术,第37页,3,、网络化,从基于局域网发展到基于,Intranet/Extranet,Internet,分布式网络制造，以支持全球制造策略实现。,计算机集成制造系统技术,第38页,4,、柔性化,正主动研究发展企业间动态联盟技术、灵敏设计生产技术、可重组技术等，以实现灵敏制造。,计算机集成制造系统技术,第39页,5,、智能化,智能化是制造系统在柔性化和集成化基础上深入发展与延伸,它是：引入各类人工智能和智能控制技术，实现含有自律、分布、智能、灵敏等特点新一代制造系统。,计算机集成制造系统技术,第40页,6,、绿色化,包含绿色制造、环境意识设计与制造、生态工厂、清洁化生产等,它是,全球可连续发展战略,在,制造业,中表达，是摆在当代制造业面前一个崭新课题。,计算机集成制造系统技术,第41页,第二节,CIMS,基本组成、体系结构及其关键技术,一、,CIMS,基本组成,CIMS,是一个大型复杂系统，包含人、经营、技术三要素，三要素之间关系如所表示。,计算机集成制造系统技术,第42页,其中：,人,-,包含组织机构及其组员,经营,-,包含目标和经营过程,技术,-,包含信息技术和基础结构（设备、通信系统、运输系统等使用各种技术）。,计算机集成制造系统技术,第43页,在三要素相交部分需 处理四类集成问题：,用技术支持经营；,用技术支持人员工作；,人员协调工作,以支持经营活动；,统一管理并实现经营、人员、技术集成优化运行。,计算机集成制造系统技术,第44页,当前，,CIMS,并不过分强调物流自动化，而是侧重于以人为中心适度自动化，即强调人、经营、技术三者有机集成，充分发挥人作用。,计算机集成制造系统技术,第45页,从系统功效角度考虑，普通认为,CIMS,可由四个功效分系统和两个支撑分系统组成（如图所表示）：,1,、管理信息系统,2,、工程设计系统,3,、制造自动化系统,4,、质量确保系统,5,、,-a),计算机通讯网络,6,、,-b),数据库。,计算机集成制造系统技术,第46页,1,、管理信息系统,管理信息系统通常是以制造资源计划（,Manufacturing Resource Planning,，,MRP,）为关键,.,计算机集成制造系统技术,第47页,2,、工程设计系统,CAD,、,CAPP,、,CAM,三大部分。,计算机集成制造系统技术,第48页,3,、制造自动化系统,制造自动化系统,:,是,CIMS,信息流和物料流结合点,是,CIMS,最终产生经济效益聚集地,通常由,CNC,机床、加工中心、,FMC,（,Flexible Manufacturing Cell,，柔性制造单元）或,FMS,等组成。,计算机集成制造系统技术,第49页,制造自动化系统目标可归纳为：,实现多品种、小批量产品制造柔性自动化；,实现优质、低成本、短周期及高效率生产，提升企业市场竞争能力；,为,作业人员创造舒适而安全劳动环境。,计算机集成制造系统技术,第50页,二、,CIMS,体系结构,所谓,CIMS,体系结构，就是一组代表整个,CIMS,各个方面多视图多层次模型集合。,计算机集成制造系统技术,第51页,二、,CIMS,体系结构,欧共体,ESPRIT,计划中,AMICE,专题所提出,CIMS-OSA,体系结构含有一定代表性。,计算机集成制造系统技术,第52页,我国学者在提出了如图下所表示,“,阶梯形多视图多领域,CIMS,体系结构,”,（,stair-like CIMS architecture,，简称,SLA,）。该多层次多视图体系结构，是比较适合我国实情。,计算机集成制造系统技术,第53页,三、实施,CIMS,关键技术,实施,CIMS,关键技术，主要指下面两大类关键技术：,1,、系统集成,2,、单元技术,计算机集成制造系统技术,第54页,离散制造业,CIMS,CAD,CAPP,CAM,CAE,robot,FMS,FAS,自动化,立体仓库,MRPII,OA,MIS,DSS,销售系统,Database,Network,未经集成化处理,计算机应用,形成了多个,“自动化孤岛”,Internet,计算机集成制造系统技术,第55页,流程制造业,CIMS,生产管理分系统,PMS,生产调度子系统,PSS,过程优化子系统,先进控制子系统,过程监控子系统,化验室分系统,LIMIS,物流工程分系统,LOES,MIS,OA,营销管理分系统,M&S_S,常规或数字仪表、计量系统、,DCS,、,PLC,装置,1,装置,n,设施,1,设施,n,罐区,1,罐区,n,Database,Network,Internet,Database,on time,DSS,计算机集成制造系统技术,第56页,国家,CIMS,工程实施情况,1.实施过程(三个阶段),1989-1992年,经典应用工厂选点、可行性,论证、初步设计和详细设计阶段；,1993-1995年,经典应用企业实施突破阶段:,北京一机床、沈阳鼓风机、成飞(集团)企业,1997年-,实践深度、广度步入更高、更,新阶段，如主题重大项目：哈电机、科龙、,金诚摩托,计算机集成制造系统技术,第57页,2.,实施效果,成飞：麦道机头生产周期,12,个月,6,个月，库存下降,20%,，竞标成功取得,1,亿波音,757,尾段订单。,沈鼓：产品报价,6,周,2,周，成本下降,79.7%,，市场拥有率达,51%,。,科龙、华宝：百元销售资金下降,51%,，人均产值提升,70%,，,98,年达,202,万元,/,人,年。,经纬纺机厂：流动资金下降,60%,。,计算机集成制造系统技术,第58页,3.,存在问题,怎样处理看病与抓药关系,CIMS,工程成功实施关键原因是前期需求分析与诊疗，,但当前缺乏一套完整有效分析诊疗程序、模式和支持软件工具系统，加上主观上不重视，分析诊疗工作较为粗糙浅薄。,经典管理技术应用问题,照搬照抄，未反应出企业瓶颈问题和竞争特点。,重硬件，轻软件；重技术，轻管理；重突击成效，轻连续改进。,CIMS,工程与企业管理改进、技术改造相脱节。,计算机集成制造系统技术,第59页,总结：,Advantages of CIM,S,Reducing developing time for new product,Reducing transporting time,Optimal inventory control,Reducing planning time for production,Reducing lead time for production,Rapid response for customers claim,Quality improvement,Increasing competitive power,计算机集成制造系统技术,第60页,总结：,Obstacles for CIM,S,Communications b/t various companies of suppliers,Automated facilities independently,Weak solutions,计算机集成制造系统技术,第61页,总结：,Function of CIM,S,1)Order information and automatic scheduling through computer,-dealing individual orders of various products,-control of due dates,-preparing production planning,2)Inventory control through JIT,-minimizing raw material,inventory,-utilizing bar code,RFID,计算机集成制造系统技术,第62页,3)Statistical quality control,-quality improvement,4)Monitoring facility,process,-data collection for facility operating,-report for producing defective goods,-records&analysis of failing facility,总结：,Function of CIM,S,计算机集成制造系统技术,第63页,5)Data collection for MIS,-WIP data,-shipment data,-direct&indirect labor data,-production control data;defective rate,operation rate,failure rate,production rate,-supplier record;quality,acomplishment,-defective production data,总结：,Function of CIM,S,计算机集成制造系统技术,第64页,6)Managing MIS Data,-reducing indirect cost,-rapid decision making using database,7)Diagnosing failure,-minimizing down time,-details of failure(problems),总结：,Function of CIM,S,计算机集成制造系统技术,第65页,8)Managing Technical Data,Document,-managing S/W program,-tool life data,-quality data,-product history,-document update,9)Standard,总结：,Function of CIM,S,计算机集成制造系统技术,第66页,