第4章-自动化制造系统课件.ppt

1、电电 子子 课课 件件4.1 柔性制造系统 4.2 计算机集成制造系统计算机集成制造系统 柔性制造系统（图柔性制造系统（图4-1）是由统一的）是由统一的信息控制系统、物流信息控制系统、物流储存系统和一组数字控制加工设备储存系统和一组数字控制加工设备组成、能适应组成、能适应加工对象变加工对象变换的自动化机械制造系统换的自动化机械制造系统，即，即Flexible Manufacturing System，英文缩写为，英文缩写为FMS。19671967年，英国莫休斯公司首次根据年，英国莫休斯公司首次根据威廉森威廉森提出的提出的FMSFMS概概念，研制出了念，研制出了“系统系统2424”。197619

2、76年，日本年，日本发那科公司发那科公司展出了由加工中心和工业机器展出了由加工中心和工业机器人组成的人组成的柔性制造单元柔性制造单元（简称（简称FMCFMC），为发展），为发展FMSFMS提供了重要提供了重要的设备形式。的设备形式。7070年代末期，柔性制造系统在技术和数量上都有较大发展年代末期，柔性制造系统在技术和数量上都有较大发展；8080年代初期年代初期已进入已进入实用阶段实用阶段。其中以由。其中以由3 35 5台设备组成的台设备组成的柔性制造系统为最多，也有规模更庞大的系统投入使用。柔性制造系统为最多，也有规模更庞大的系统投入使用。19821982年，日本发那科公司建成的年，日本发那科

3、公司建成的自动化电机加工车间自动化电机加工车间，由由6060个柔性制造单元（包括个柔性制造单元（包括5050个工业机器人）和一个立体仓个工业机器人）和一个立体仓库组成，另有两台库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有，此外还有一个一个无人化电机装配车间无人化电机装配车间，它们都能连续，它们都能连续2424小时运转。小时运转。一个柔性制造系统（一个柔性制造系统（FMSFMS）可概括为由下列三部分组成）可概括为由下列三部分组成：多工位数控加工系统、自动化的物料储运系统和控制与管多工位数控加工系统、自动化的物料储运系统和控制与管理系统理系统（如图（如图4-24-

4、2所示）。所示）。三个子系统构成了制造系统的三个子系统构成了制造系统的能量流能量流（通过制造工艺改变（通过制造工艺改变工件的形状和尺寸）、工件的形状和尺寸）、物料流物料流（主要指工件流和刀具流）和（主要指工件流和刀具流）和信息流信息流（制造过程的信息和数据处理），如图（制造过程的信息和数据处理），如图4-34-3所示。所示。加工系统的功能是加工系统的功能是以任意顺序自动加工各种工件以任意顺序自动加工各种工件，并能，并能自动地自动地更换工件和工具更换工件和工具。对以加工箱体类零件为主的对以加工箱体类零件为主的FMSFMS，配备有，配备有数控加工中心数控加工中心（有时也有有时也有CNCCNC铣床）

5、；对以加工旋转零件为主的铣床）；对以加工旋转零件为主的FMSFMS，多数配，多数配备有备有CNCCNC车削中心和车削中心和CNCCNC车床车床（有时也有（有时也有CNCCNC磨床）；对于加工磨床）；对于加工专用零件的专用零件的FMSFMS，如齿轮加工，如齿轮加工FMSFMS，则除了配备，则除了配备CNCCNC车床外，还车床外，还配备了配备了CNCCNC齿轮加工机床齿轮加工机床。在现有的。在现有的FMSFMS中，加工箱体类零件中，加工箱体类零件的的FMSFMS占的比重较大，原因就在于占的比重较大，原因就在于箱体、框架类箱体、框架类零件采用零件采用FMSFMS加工时加工时经济效益经济效益特别显著。

6、特别显著。板材加工柔性制造系统（板材加工柔性制造系统（FMS）1 1）加工系统的配置原则）加工系统的配置原则 （1 1）工序集中工序集中；（2 2）使用经济性好）使用经济性好 ；（3 3）控制功能强、扩展性好控制功能强、扩展性好；操作性、可靠性、维修性好；操作性、可靠性、维修性好；（4 4）高刚度、高精度、高速度高刚度、高精度、高速度。选用切削功能强、加工质。选用切削功能强、加工质量稳定、生产效率高的加工设备。量稳定、生产效率高的加工设备。（5 5）对）对环境的适应性与保护性环境的适应性与保护性好。好。（6 6）其他其他。如技术资料齐全，机床上的各种显示、标记等。如技术资料齐全，机床上的各种显

7、示、标记等清楚，机床外形、颜色美观并与系统相协调。清楚，机床外形、颜色美观并与系统相协调。2）常用设备）常用设备 （1）加工中心）加工中心 图图4-4所示为所示为FMS系统中广泛采用的系统中广泛采用的TH6513C型卧式镗铣加工中心型卧式镗铣加工中心。NV-800立式加工中心立式加工中心 （2）数控组合机床）数控组合机床 图图4-5所示为一台所示为一台三工位数控组合机床三工位数控组合机床。2.2.物流系统物流系统 包含包含物料输送和物料储存检索物料输送和物料储存检索两个子系统。两个子系统。1）物料输送系统）物料输送系统 主要有主要有传送带式输送系统传送带式输送系统等。它由传动装置带动工件等。它

8、由传动装置带动工件（或随行夹具）向前，在将要到达要求位置时，减速慢行（或随行夹具）向前，在将要到达要求位置时，减速慢行使工件使工件准确定位准确定位。工件（或随行夹具）定位、夹紧完毕后，。工件（或随行夹具）定位、夹紧完毕后，传动装置使输送带传动装置使输送带快速复位快速复位。（1）工件的输送方式）工件的输送方式 目前，工件送入系统和在夹具上装目前，工件送入系统和在夹具上装夹工件仍需夹工件仍需人工操作人工操作，系统中设置，系统中设置装卸工位装卸工位。较重的工件。较重的工件可用各种可用各种起重设备或机器人起重设备或机器人搬运。搬运。工件输送方式：工件输送方式：直线式输送；直线式输送；环形输送环形输送。

9、箱体类零件较多采用环形或直线式轨迹传送系统或箱体类零件较多采用环形或直线式轨迹传送系统或自自动输送小车系统动输送小车系统（图（图4-6），而回转体类零件则较多采用机），而回转体类零件则较多采用机器人或（加）自动输送小车系统。器人或（加）自动输送小车系统。日日本本神神钢钢自自动动导导向向小小车车 （2）步伐式工件输送系统）步伐式工件输送系统 步伐式工件输送系统主要有：步伐式工件输送系统主要有：弹性棘爪步伐式输送带弹性棘爪步伐式输送带；摆杆步伐式输送带摆杆步伐式输送带；抬起步伐式输送带抬起步伐式输送带；托盘步伐式托盘步伐式输送装置输送装置；非同步输送带非同步输送带；自动辊道输送装置自动辊道输送装置

10、。2）物料存储与检索系统）物料存储与检索系统 是是FMS的一个重要组成部分。工件从毛坯到成品的整个生的一个重要组成部分。工件从毛坯到成品的整个生产过程中，只有相当小的一部分时间在机床上进行切削加工，产过程中，只有相当小的一部分时间在机床上进行切削加工，大部分时间消耗于物料的储运过程。对大多数工件来说，可大部分时间消耗于物料的储运过程。对大多数工件来说，可将自动化储存与检索系统视为将自动化储存与检索系统视为库房工具库房工具，用以，用以跟踪记录材料跟踪记录材料和工件的输入和工件的输入，储存的工件、刀具和夹具储存的工件、刀具和夹具，必要时能够随时，必要时能够随时对它们进行对它们进行检索检索。存储与检

11、索系统主要包括以下装置。存储与检索系统主要包括以下装置。链式输送带链式输送带 （1）工件装卸站；）工件装卸站；（2）托盘缓冲站）托盘缓冲站；（3）自动化仓库）自动化仓库 如图如图47所示。所示。自动化立体仓库自动化立体仓库 3.3.控制与管理系统控制与管理系统 FMS的控制与管理系统是实现的控制与管理系统是实现FMS加工过程和物料流加工过程和物料流动过程的动过程的控制、协调、调度、监测和管理控制、协调、调度、监测和管理的信息流系统，的信息流系统，是是FMS的神经中枢和命脉，也是各子系统之间的联系纽带。的神经中枢和命脉，也是各子系统之间的联系纽带。其主要任务是：其主要任务是：组织和指挥制造流程组

12、织和指挥制造流程，并对制造流程进行，并对制造流程进行控制和监视控制和监视，向，向FMS的加工系统、物流系统（储存系统、的加工系统、物流系统（储存系统、输送系统及操作系统）输送系统及操作系统）提供全部控制信息提供全部控制信息并进行并进行过程监视过程监视，反馈各种反馈各种在线监测数据在线监测数据，以便，以便修正控制信息修正控制信息，保证系统安，保证系统安全、可靠地运行。全、可靠地运行。1.FMS1.FMS的分类的分类 按规模大小，按规模大小，FMS可分为如下三类。可分为如下三类。1）柔性制造单元（柔性制造单元（FMC）FMC（图（图4-8）由单台带多托盘系统的加工中心或）由单台带多托盘系统的加工中

13、心或3台台以下的以下的CNC机床组成，具有适应加工多品种产品的灵活性。机床组成，具有适应加工多品种产品的灵活性。2）柔性制造系统（）柔性制造系统（FMS）通常包括通常包括3台以上的台以上的CNC机床机床（或加工中心），通过（或加工中心），通过集中的集中的控制系统及物料系统控制系统及物料系统连接起来，可在在不停机情况连接起来，可在在不停机情况下实现下实现多品种、中小批量多品种、中小批量的加工管理。的加工管理。是使用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统。是使用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统。值得一提的是由于装配自动化技术远远落后于加工自动化值得一提的是由于装配自动化技术远远落后于加工自动

14、化技术，产品最后的技术，产品最后的装配工序装配工序一直是现代化生产的一个一直是现代化生产的一个瓶颈瓶颈问题问题。研制开发适用于中小批量、多品种生产的高柔性装。研制开发适用于中小批量、多品种生产的高柔性装配自动化系统，特别是配自动化系统，特别是柔性装配单元（柔性装配单元（FAC）及及相关设备相关设备已越来越广泛地引起重视。已越来越广泛地引起重视。3）柔性制造线（柔性制造线（FML）是处于非柔性自动线和是处于非柔性自动线和FMS之间的生产线，对之间的生产线，对物料系统物料系统的柔性要求低于的柔性要求低于FMS，但生产效率更高，但生产效率更高。图。图4-9所示为加工所示为加工244FM摩托车发动机气

15、缸的柔性制造线摩托车发动机气缸的柔性制造线。2.FMS2.FMS的应用的应用 从加工领域看，现在的从加工领域看，现在的FMS不仅能不仅能完成机械加工完成机械加工，还，还可应用于可应用于饭金加工、锻造、焊接、装配、铸造和激光、电饭金加工、锻造、焊接、装配、铸造和激光、电火花等特种加工，以及喷漆、热处理、注塑和橡胶模制造火花等特种加工，以及喷漆、热处理、注塑和橡胶模制造等等加工领域。加工领域。从生产产品看，现在的从生产产品看，现在的FMS已不再局限于已不再局限于汽车、机床、汽车、机床、飞机、坦克、火炮、舰船、拖拉机飞机、坦克、火炮、舰船、拖拉机等产品的制造，还可用等产品的制造，还可用于于计算机、半

16、导体、木制产品、服装、食品计算机、半导体、木制产品、服装、食品/饮料以及医药饮料以及医药和化工等和化工等产品的生产。产品的生产。据统计，据统计，1994年初年初，世界各国已投入运行的，世界各国已投入运行的FMS约有约有3000多个多个。其中。其中日本日本拥有拥有2100多个多个，占世界首位。，占世界首位。FMS发展方向集中在以下几个方面：发展方向集中在以下几个方面：1）小型化、单元化小型化、单元化 20世纪世纪90年代开始年代开始,FMS由大型复杂系统，向经济、由大型复杂系统，向经济、可靠、易管理、灵活性好的小型化、单元化可靠、易管理、灵活性好的小型化、单元化FMC方向方向发展。发展。2）模块

17、化、集成化模块化、集成化 以模块化结构（比如将以模块化结构（比如将FMC,FMM作为作为FMS的基本模的基本模块）集成块）集成FMS、再以、再以FMS作为制造自动化基本模块集成作为制造自动化基本模块集成CIMS是一种基本趋势。是一种基本趋势。3）开放式开放式 开放式开放式FMS系统强调系统强调5个方面的性能特征：个方面的性能特征：即插即用；即插即用；可移植性；可移植性；可扩展性；可扩展性；可缩放性；可缩放性；互操作性。互操作性。随着自动化技术、计算机技术和机械制造业的飞速发展随着自动化技术、计算机技术和机械制造业的飞速发展，出现了，出现了 “自动化弧岛自动化弧岛”。如由加工中心、机器人、物料储

18、。如由加工中心、机器人、物料储运系统组成的运系统组成的FMSFMS，CADCAD和和CAMCAM通过通过CAPPCAPP集成的集成的CAD/CAMCAD/CAM系统，以系统，以MRP IIMRP II为核心发展起来的企业信息管理系统等。它们相对独立为核心发展起来的企业信息管理系统等。它们相对独立、易于控制、具有完整的功能模块、具有便于相互连接的接口、易于控制、具有完整的功能模块、具有便于相互连接的接口。随着。随着现代制造技术与信息技术现代制造技术与信息技术的结合，人们提出了的结合，人们提出了CIMSCIMS的现的现代制造企业模式。代制造企业模式。CIMSCIMS在这些在这些“自动化弧岛自动化弧

19、岛”技术的基础上，技术的基础上，从从市场分析、产品设计、生产规划、制造、质量保证、经营管市场分析、产品设计、生产规划、制造、质量保证、经营管理到产品售后服务等，通过数据驱动形成一个有机整体，以获理到产品售后服务等，通过数据驱动形成一个有机整体，以获得一个高效益、高柔性、智能化的大系统得一个高效益、高柔性、智能化的大系统。2.CIMS 2.CIMS的发展策略的发展策略 1）美国）美国 1976年，美国空军制订了集成计算机捕助制造计划年，美国空军制订了集成计算机捕助制造计划ICAM（Integrarated Computer Aided Manufacturing），），该计划提出了著名的该计划提

20、出了著名的结构化分析设计方法结构化分析设计方法IDEF（ICAM Defination Method），并于），并于1990年在年在道格拉斯飞机公司道格拉斯飞机公司建建立了立了CIMS工程。工程。1986年，美国国家标准技术研究院实施的年，美国国家标准技术研究院实施的自动化制造技术研究基地自动化制造技术研究基地（AMRF）计划）计划，提出了，提出了CIMS的的五层递阶控制结构五层递阶控制结构，至今仍然是，至今仍然是CIMS的参考控制结构，获的参考控制结构，获得广泛应用。得广泛应用。2）欧盟）欧盟 1984年年，发起了欧洲信息技术研究发展战略计划，发起了欧洲信息技术研究发展战略计划（ESPRIT

21、），），在在CIMS发展方面制订了专门计划。提出的发展方面制订了专门计划。提出的CIMS开放体系结构（开放体系结构（CIM-OSA），），为为CIMS建模提供了统建模提供了统一描述框架和集成基础结构，已被一描述框架和集成基础结构，已被国际标准草案国际标准草案所采纳，所采纳，得到广泛应用。得到广泛应用。3）日本）日本 从从1980年起年起，实施包括订货、设计、加工、装配等功，实施包括订货、设计、加工、装配等功能在内的能在内的工厂自动化（工厂自动化（FA）计划）计划，建立了多个自动化程度，建立了多个自动化程度较高的较高的无人生产车间无人生产车间。日本政府于。日本政府于1988年提出了年提出了智能制

22、造智能制造计划（计划（IMS），），该计划的目的在于融合日、美、欧各先进该计划的目的在于融合日、美、欧各先进工业国家的技术优势和研究开发方法，致力于面向工业国家的技术优势和研究开发方法，致力于面向2l世纪世纪的生产系统研究，克服影响制造业生存的的生产系统研究，克服影响制造业生存的各种共性问题各种共性问题，使生产基础技术真正成为人类共同财富和使生产基础技术真正成为人类共同财富和国际公认标准国际公认标准，以推动以推动世界制造业世界制造业的发展。的发展。4）中国）中国 1986年年制订国家高技术发展计划（制订国家高技术发展计划（863计划计划），），CIMS是其中一个主题。我国的是其中一个主题。我国

23、的863/CIMS主题主题发展战略目标是：发展战略目标是：首先首先建立建立CIMS工程研究中心工程研究中心及相应的及相应的单元技术研究实验基单元技术研究实验基地地，进行，进行CIMS关键技术研究关键技术研究；同时选择有条件、有需求的；同时选择有条件、有需求的若干个企业开展若干个企业开展CIMS应用示范工程应用示范工程，并使之取得经济与社，并使之取得经济与社会效益。在上述基础上，逐步推广并会效益。在上述基础上，逐步推广并实现实现CIMS产业化工程产业化工程。1990年年起，起，863/CIMS主题在全国范围内选择了一批企主题在全国范围内选择了一批企业作为业作为863/CIMS典型应用企业。截至典

24、型应用企业。截至1995年底年底，首批，首批CIMS典型应用企业中，典型应用企业中，成都飞机工业公司成都飞机工业公司CIMS工程工程，北北京第一机床厂京第一机床厂CIMS工程工程，沈阳鼓风机厂沈阳鼓风机厂CIMS工程工程分别通分别通过科技部验收和各部、委的成果鉴定，取得了显著的经济过科技部验收和各部、委的成果鉴定，取得了显著的经济和社会效益。其中北京第一机床厂和社会效益。其中北京第一机床厂CIMS工程还荣获了工程还荣获了美国美国制造工程师协会（制造工程师协会（SME）颁发的颁发的1995年年“CIMS工业领先工业领先奖奖”。3.CIMS 3.CIMS的定义的定义 计算机集成制造（计算机集成制造

25、（Computer Integrated Manufacturing，CIM）的概念是）的概念是1973年由美国学者年由美国学者Joseph Harrington率先率先提出的，它包含两个基本观点：提出的，它包含两个基本观点：（1）系统的观点系统的观点；（2）信息的观点信息的观点。1998年，我国制定的年，我国制定的CIMS的定义为：的定义为：将信息技术、现将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段；通周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段；通过信息集成、过程优化及资源

26、优化，实现物流、信息流、过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人（组织、管理），经营价值流的集成和优化运行，达到人（组织、管理），经营和技术三要素的集成，以加强企业新产品开发的时间（和技术三要素的集成，以加强企业新产品开发的时间（T）、）、质量（质量（Q）、成本（）、成本（C）、服务（）、服务（S）、环境（）、环境（E），从而），从而提高企业的市场应变能力和竟争能力。这实质上已将计算提高企业的市场应变能力和竟争能力。这实质上已将计算机集成制造发展到了现代集成制造。机集成制造发展到了现代集成制造。3.CIMS 3.CIMS的效益的效益 1）美国）美国 美国

27、国家科研委员会对美国国家科研委员会对CIMS实施方面处于领先地位的实施方面处于领先地位的五家公司，包括五家公司，包括麦道飞机公司、通用汽车公司、迪尔拖拉麦道飞机公司、通用汽车公司、迪尔拖拉机公司、英格索尔铣床公司和西屋电子公司机公司、英格索尔铣床公司和西屋电子公司的长期跟踪调的长期跟踪调查，查，1985年的分析表明：年的分析表明：工程设计成本降低了工程设计成本降低了15%60%；生产周期缩短了生产周期缩短了30%60%；生产率提高生产率提高了了40%70%；在制品数量减少了在制品数量减少了30%60%；产品质产品质量提高了量提高了25倍倍；工程技术人员工程技术人员工作能力提高了工作能力提高了3

28、35倍倍；设备利用率提高了设备利用率提高了23倍倍；人力费用减少了人力费用减少了5%20%。2）日本）日本 富士通公司富士通公司的试点工厂运转一年半后，分析效益如下：的试点工厂运转一年半后，分析效益如下：生产率提高生产率提高2倍倍；作业日基准数降低作业日基准数降低50%；生产人员生产人员减少减少50%；库存减少库存减少35%；废品率降低为原来的废品率降低为原来的1/3。3）东方电机东方电机DFEM-CIMS DFEMCIMS提高了产品设计开发与创新能力，设计提高了产品设计开发与创新能力，设计周期在周期在原来原来612个月个月的基础上普通的基础上普通缩短缩短3个月个月。实现重大。实现重大质量事故

29、为零的突破，全面提高了质量事故为零的突破，全面提高了产品质量产品质量。DFEM-CIMS建立的信息系统提高了我国建立的信息系统提高了我国大型水轮发电机组大型水轮发电机组的设计的设计和制造水平，使企业具备了设计制造三峡水轮发电机组和和制造水平，使企业具备了设计制造三峡水轮发电机组和700MW巨型水电机组巨型水电机组的生产能力。的生产能力。DFEM-CIMS的实施与的实施与应用取得了显著的应用取得了显著的经济效益和社会效益经济效益和社会效益。1.CIMS1.CIMS的三要素的三要素 通常认为系统集成包括通常认为系统集成包括经营、技术及人经营、技术及人/机构机构三个要素三个要素（图（图4-10），）

30、，这三个要素相互作用、相互支持，使制造系这三个要素相互作用、相互支持，使制造系统达到统达到优化优化。根据这三个要素相互间的关系，可以看出存。根据这三个要素相互间的关系，可以看出存在四类集成的问题。在四类集成的问题。（1）利用）利用计算机技术、自动化技术、制造技术及信息技计算机技术、自动化技术、制造技术及信息技术术等支持企业达到预期的经营目标。如缩短产品设计与开发等支持企业达到预期的经营目标。如缩短产品设计与开发周期，提高产品质量，减少库存量等。即经营目标是企业建周期，提高产品质量，减少库存量等。即经营目标是企业建立集成的目的，而技术则仅仅是一种手段。立集成的目的，而技术则仅仅是一种手段。（2）

31、利用技术支持企业中各种人员的工作，能）利用技术支持企业中各种人员的工作，能互相配合，互相配合，协调一致协调一致，例如通过共享数据库使产品设计人员能及时了解，例如通过共享数据库使产品设计人员能及时了解产品制造的可行性。产品制造的可行性。（3）通过）通过改进组织机构、培训人员及提高人员素质，支持改进组织机构、培训人员及提高人员素质，支持企业达到经营目标企业达到经营目标，即人，即人/机构和技术一样也是实现集成的一机构和技术一样也是实现集成的一个重要手段。个重要手段。（4）统一管理并实现经营、人统一管理并实现经营、人/机构及技术三者机构及技术三者的集成。的集成。2.CIMS2.CIMS的基本结构的基本

32、结构 1993年美国提出了年美国提出了新版的新版的CIMS轮图轮图来表示其结构（图来表示其结构（图4-11）。）。第一层是第一层是驱动轮子的轴心驱动轮子的轴心顾客顾客。迅速而圆满地满。迅速而圆满地满足顾客的愿望和要求。市场是企业获得利润和求得发展的足顾客的愿望和要求。市场是企业获得利润和求得发展的基本点。基本点。第二层是第二层是企业组织中的人员和群体工作方法企业组织中的人员和群体工作方法。在多变。在多变的、竞争激烈的市场中，企业中的每个人都必须具有市场的、竞争激烈的市场中，企业中的每个人都必须具有市场意识，每个职工都要了解市场的变化以及企业在市场中的意识，每个职工都要了解市场的变化以及企业在市

33、场中的地位、本职工作和市场竞争能力的关系。企业的成败关键地位、本职工作和市场竞争能力的关系。企业的成败关键不是技术，而是人和组织。不是技术，而是人和组织。第三层是第三层是信息（知识）共享系统信息（知识）共享系统。信息是企业的主要。信息是企业的主要资源，现代企业的生产活动是依靠信息和知识来组织的。资源，现代企业的生产活动是依靠信息和知识来组织的。在传统的生产方式下，信息冗余量大，传递速度慢，共享在传统的生产方式下，信息冗余量大，传递速度慢，共享程度很低。现代制造企业一定要建立程度很低。现代制造企业一定要建立个信息和知识共享个信息和知识共享系统，它是以计算机网络为基础的，并且有使用操作方便系统，它

34、是以计算机网络为基础的，并且有使用操作方便和可靠的系统，使和可靠的系统，使信息流动信息流动起来，形成一个起来，形成一个连续不断连续不断的的信信息流息流，才有可能大大提高企业的，才有可能大大提高企业的生产和工作效率生产和工作效率。第四层是第四层是企业的活动层企业的活动层，可划分为三大部门和，可划分为三大部门和15个功个功能区。这能区。这15种功能都是企业在市场竞争中必不可少的。种功能都是企业在市场竞争中必不可少的。第五层是第五层是企业管理层企业管理层，这一层应该是很薄的、但卓有，这一层应该是很薄的、但卓有成效的一层，是企业内部活动和企业所在环境的接口。企成效的一层，是企业内部活动和企业所在环境的

35、接口。企业管理层是把原料、半成品、资金、设备、技术信息和人业管理层是把原料、半成品、资金、设备、技术信息和人力资源作为投入，去组织和管理生产，并将产品推出到市力资源作为投入，去组织和管理生产，并将产品推出到市场销售。场销售。第六层是第六层是企业的外部环境企业的外部环境。企业是社会中的经济实体，。企业是社会中的经济实体，受到用户、竞争者、合作者和其他市场因素的影响。例如受到用户、竞争者、合作者和其他市场因素的影响。例如老用户和新用户的各种需求，原料和外购件的供应渠道，老用户和新用户的各种需求，原料和外购件的供应渠道，推销和代理商的组织，能源、交通和通讯基础设施的好坏，推销和代理商的组织，能源、交

36、通和通讯基础设施的好坏，劳动力和金融市场的变动，大专院校和研究所的支持，政劳动力和金融市场的变动，大专院校和研究所的支持，政府的经济法规和政治形势的变化等。府的经济法规和政治形势的变化等。企业管理人员不能孤企业管理人员不能孤立地只看到企业内部，必须置身于市场环境中去运筹帷幄、立地只看到企业内部，必须置身于市场环境中去运筹帷幄、高瞻远瞩地作出企业发展的决策高瞻远瞩地作出企业发展的决策。3.CIMS3.CIMS的组成分系统的组成分系统 由由生产经营管理信息系统、工程设计自动化系统、制生产经营管理信息系统、工程设计自动化系统、制造自动化系统和质量保证系统造自动化系统和质量保证系统四个功能分系统以及计

37、算机四个功能分系统以及计算机通信网络和数据库通信网络和数据库两个支撑分系统两个支撑分系统组成，如图组成，如图4-124-12所示。所示。1）管理信息系统（管理信息系统（MIS）对企业生产经营的主要作用是：对企业生产经营的主要作用是：（1）合理安排生产，提高企业）合理安排生产，提高企业生产效率生产效率。（2）降低产品的）降低产品的生产成本生产成本。（3）提高对客户的）提高对客户的服务质量服务质量。（4）提高企业的）提高企业的管理水平和管理素质管理水平和管理素质。（5）增加企业的）增加企业的应变能力和竟争能力应变能力和竟争能力。2）工程设计自动化系统工程设计自动化系统 工程设计自动化系统实质上是指

38、在工程设计自动化系统实质上是指在产品开发过程产品开发过程中引入中引入计计算机技术算机技术，使产品开发活动，使产品开发活动更有效、更优质、更自动化更有效、更优质、更自动化地地进行。产品开发活动包括产品的概念设计、工程与结构分进行。产品开发活动包括产品的概念设计、工程与结构分析、详细设计、工艺设计以及数控编程等设计和制造准备析、详细设计、工艺设计以及数控编程等设计和制造准备阶段的一系列工作，即通常所说的阶段的一系列工作，即通常所说的CAD、CAE、CAPP和和CAM四大部分。四大部分。3）制造自动化系统制造自动化系统 主要作用可归纳为：主要作用可归纳为：（1）实现）实现多品种、小批量多品种、小批量

39、产品制造的产品制造的柔性自动化柔性自动化。制造过。制造过程应包括加工、装配、检验等各生产阶段。目前的制造自程应包括加工、装配、检验等各生产阶段。目前的制造自动化分系统，大部分只实现了加工制造这一个局部的自动动化分系统，大部分只实现了加工制造这一个局部的自动化，能实现加工制造、装配及检验全部自动化的系统还很化，能实现加工制造、装配及检验全部自动化的系统还很少。少。（2）实现）实现优质、低成本、短周期及高效率生产优质、低成本、短周期及高效率生产，提高企业，提高企业的的市场竞争力市场竞争力。（3）为作业人员创造）为作业人员创造舒适而安全舒适而安全的的劳动环境劳动环境。4）质量保证系统质量保证系统 其

40、主要功能包括：其主要功能包括：（1）确定产品）确定产品质量目标与标准质量目标与标准，制订，制订质量计划与检测计划质量计划与检测计划。（2）在企业的内部和外部，通过检测和试验设备以及其他）在企业的内部和外部，通过检测和试验设备以及其他数据源数据源收集质量数据收集质量数据。（3）把收集到的）把收集到的质量数据转换质量数据转换为所需形式，以为所需形式，以评价产品评价产品质量，诊断缺陷及其原因质量，诊断缺陷及其原因。（4）当诊断出缺陷产生的原因后，将有关）当诊断出缺陷产生的原因后，将有关纠正措施纠正措施的的控控制信息传送制信息传送给相应的部门、人员及设备。给相应的部门、人员及设备。（5）为不同层次的）

41、为不同层次的质量问题决策质量问题决策提供依据，进行提供依据，进行质量优质量优化与决策化与决策。5）CIMS数据库系统数据库系统 组成组成CIMS的各个功能分系统的信息都要在一个结构合理的各个功能分系统的信息都要在一个结构合理的数据库系统里进行存储和调用，以实现整个的数据库系统里进行存储和调用，以实现整个企业数据企业数据的的集成与共享集成与共享。数据库系统提供了。数据库系统提供了定义数据结构定义数据结构和方便地对和方便地对数据进行数据进行操纵操纵的功能；具有的功能；具有安全控制功能安全控制功能，保证了数据安，保证了数据安全性；提供完整性控制，保证数据的全性；提供完整性控制，保证数据的正确性和一致

42、性正确性和一致性；提；提供并发控制，保证供并发控制，保证多个用户操作数据库数据多个用户操作数据库数据的正确性。的正确性。6）CIMS计算机通信网络系统计算机通信网络系统 计算机网络主要由计算机网络主要由计算机系统计算机系统（包括终端设备）、（包括终端设备）、通通信传输设备和网络软件信传输设备和网络软件组成。计算机系统可以是大型机、组成。计算机系统可以是大型机、中型机、小型机、工作站和个人计算机。中型机、小型机、工作站和个人计算机。终端设备终端设备包括各包括各种种输入输入/输出设备输出设备。通信传输设备包括。通信传输设备包括传输介质、通信设备传输介质、通信设备和通信控制设备和通信控制设备。计算机

43、通信网络技术采用国际标准和工业标准规定的计算机通信网络技术采用国际标准和工业标准规定的网络协议网络协议，可以实现，可以实现异种机互连异种机互连、异构局部网络及多种网异构局部网络及多种网络的互连络的互连。通过计算机网络能将物理上分布的。通过计算机网络能将物理上分布的CIMS各个功各个功能分系统的信息联系起来，以达到能分系统的信息联系起来，以达到共享共享的目的。的目的。1.CIMS1.CIMS的现状的现状 1）国外）国外 目前，国外关于目前，国外关于CIMS的研究和推广应用正向的研究和推广应用正向纵深发展纵深发展。欧美国家的重要理工科大学大都建立了与欧美国家的重要理工科大学大都建立了与CIM有关的

44、研究所有关的研究所或实验室或实验室；有些大学还开设了；有些大学还开设了CIM相关技术的课程相关技术的课程。在在制造系统模式制造系统模式方面，国外的研究人员对各种新的制造方面，国外的研究人员对各种新的制造系统模式，如系统模式，如大批量定制生产模式、敏捷制造模式和可持续大批量定制生产模式、敏捷制造模式和可持续发展的制造系统模式发展的制造系统模式等进行了深入的研究。这些研究成果充等进行了深入的研究。这些研究成果充实丰富了实丰富了CIMS的内涵。的内涵。各种各种CIMS单元技术单元技术，如现代产品设计技术、虚拟制造、，如现代产品设计技术、虚拟制造、并行工程、产品建模技术、面向产品全生命周期的设计分并行

45、工程、产品建模技术、面向产品全生命周期的设计分析技术、先进的单元制造工艺、新型数控系统、制造资源析技术、先进的单元制造工艺、新型数控系统、制造资源计划计划MRP II、企业资源计划、企业资源计划ERP、敏捷供应链管理、企业、敏捷供应链管理、企业过程重组过程重组BPR、集成质量保证系统和面向产品全生命周期、集成质量保证系统和面向产品全生命周期的质量工程等的研究与开发也取得了的质量工程等的研究与开发也取得了长足的进步长足的进步。随着随着信息技术信息技术的发展，的发展，系统集成技术系统集成技术领域发展十分迅领域发展十分迅速。如基于速。如基于Web技术的制造应用系统的集成、面向对象和技术的制造应用系统

46、的集成、面向对象和浏览器浏览器/客户机客户机/服务器及服务器及CORBA和和COM/OLE规范的企业规范的企业集成平台和集成框架技术、以集成平台和集成框架技术、以因特网和企业内部网及虚拟因特网和企业内部网及虚拟网络网络为代表的为代表的企业网络技术企业网络技术、异构分布的、异构分布的多库集成和数据多库集成和数据仓库技术仓库技术等。等。2）国内）国内 当前，我国当前，我国CIMS的的试点推广应用试点推广应用更进一步，已经扩展更进一步，已经扩展到到机械、电子、航空、航天、轻工、纺织、冶金、石油化机械、电子、航空、航天、轻工、纺织、冶金、石油化工等工等诸多领域，正得到各行各业越来越多的关注和投入。诸多

47、领域，正得到各行各业越来越多的关注和投入。在在CIMS 产业化产业化方面，国产方面，国产CIMS产业已经崛起，初步形成产业已经崛起，初步形成了多个系列的了多个系列的CIMS目标产品，覆盖了企业信息化工程所需目标产品，覆盖了企业信息化工程所需软件产品的软件产品的85%以上以上。863/CIMS目标产品，已在目标产品，已在50%的的CIMS应用示范企业得到应用。国内领先的应用示范企业得到应用。国内领先的CIMS目标产品目标产品开发单位联合形成了一支在市场上可与国外软件竞争的主开发单位联合形成了一支在市场上可与国外软件竞争的主力军，在国内形成了一支力军，在国内形成了一支高水平的产品开发队伍高水平的产

48、品开发队伍。在在CIMS的应用方面，我国已在多个省市、多个行业的的应用方面，我国已在多个省市、多个行业的多个企业实施或正在实施多个企业实施或正在实施CIMS应用示范工程应用示范工程，其中已有，其中已有50多家多家通过验收并取得显著效益。通过验收并取得显著效益。863/CIMS主题在实践中形主题在实践中形成了一支成了一支工程设计、开发、应用骨干队伍工程设计、开发、应用骨干队伍，总结出了一套，总结出了一套适合我国国情的适合我国国情的CIMS实施方法、规范和管理机制实施方法、规范和管理机制。2.CIMS2.CIMS的发展的发展 近些年，近些年，并行工程、人工智能及专家系统技术并行工程、人工智能及专家

49、系统技术在在CIMS中的应用，大大推动了中的应用，大大推动了CIMS技术的发展，增强了技术的发展，增强了CIMS的的柔性和智能性柔性和智能性。随着信息技术的发展，在。随着信息技术的发展，在CIMS基础上又提基础上又提出了出了各种现代先进制造系统各种现代先进制造系统，诸如精益生产、敏捷制造、，诸如精益生产、敏捷制造、全球制造等。与此同时，人们不但将信息技术引入到制造全球制造等。与此同时，人们不但将信息技术引入到制造业，而且将业，而且将基因工程和生物模拟技术基因工程和生物模拟技术引入制造技术中，试引入制造技术中，试图建立一种具有图建立一种具有更高柔性的开放的制造系统更高柔性的开放的制造系统。1.1

50、.明确用户需求明确用户需求 其工作流程是：其工作流程是：组成工作小组组成工作小组市场分析和变化趋势分析市场分析和变化趋势分析确确定企业发展方向，提出初步的具体定量指标定企业发展方向，提出初步的具体定量指标确定方针确定方针政策政策编写报告编写报告 2.2.可行性论证可行性论证 其工作流程有以下几步：其工作流程有以下几步：组织工作队伍，拟定工作计划组织工作队伍，拟定工作计划分析企业的市场环分析企业的市场环境，提出经营目标和应采取的市场策略境，提出经营目标和应采取的市场策略调查和分析企调查和分析企业的内部资源情况，找出瓶颈业的内部资源情况，找出瓶颈提出系统建设提出系统建设/改造选型改造选型的需求确定