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計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

電氣工程學(xué)院點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本主要內(nèi)容電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITYCIMS技術(shù)的基本概念CIMS技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系3.CIMS技術(shù)的支撐系統(tǒng)4.

CIMS技術(shù)的先進(jìn)理念點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本1.CIMS技術(shù)的基本概念電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY1.1CIMS提出的背景

傳統(tǒng)的制造業(yè)，在80年代迎來生產(chǎn)方式的重大變革，那就是利用計(jì)算技術(shù)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行管理和執(zhí)行。當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)過程在管理上還處于人工管理的階段，人們對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進(jìn)行記錄，并通過分析記錄的數(shù)據(jù)，了解生產(chǎn)過程是否存在問題。

現(xiàn)在的信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)正在改變傳統(tǒng)制造業(yè)的管理方式和制造方式從計(jì)劃的制定、原料的采購(gòu)、生產(chǎn)的組織、生產(chǎn)過程的管理、產(chǎn)品的追溯到客戶的維護(hù)，計(jì)算機(jī)貫穿于產(chǎn)品的全生命周期中。

實(shí)際上，計(jì)算機(jī)主要的作用就是用于分析各種數(shù)據(jù)，并給出合理地解釋和建議。在制造業(yè)中，不光只有計(jì)算機(jī)起著重要的作用，其他先進(jìn)的信息技術(shù)也在發(fā)揮著作用。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本1.CIMS技術(shù)的基本概念電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY1.2CIMS概念的提出

在20世紀(jì)80年代，美國(guó)學(xué)者哈林頓最早提出了CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystems）的概念，即計(jì)算機(jī)集成制造或者現(xiàn)代集成制造。哈林頓從企業(yè)生產(chǎn)的組織與管理角度出發(fā)強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)觀點(diǎn)：1）企業(yè)的各種生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)是不可分割的，需要統(tǒng)一考慮；2）整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上是信息的采集、傳遞和加工處理的過程。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本1.CIMS技術(shù)的基本概念電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY1.2CIMS概念的提出

國(guó)家863計(jì)劃CIMS主題專家組1998年對(duì)CIM的定義為：

“將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場(chǎng)需求分析到最終報(bào)廢處理）的各個(gè)階段，通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物流、信息流、價(jià)值流的集成和優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到人（組織、管理）、經(jīng)營(yíng)和技術(shù)三要素的集成，以加強(qiáng)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的T（時(shí)間）、Q（質(zhì)量）、C（成本）、S（服務(wù)）、E（環(huán)境），從而提高企業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力?！秉c(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本1.CIMS技術(shù)的基本概念電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY1.3CIMS技術(shù)的基本概念

CIMS的基本概念包括CIM和CIMS的定義。

CIM是一種組織、管理與運(yùn)行企業(yè)的哲理，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)企業(yè)制造活動(dòng)的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成優(yōu)化，是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的“制造哲理”。

CIMS是一種基于CIM哲理構(gòu)成的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成化的制造系統(tǒng)。它不僅是一個(gè)工程技術(shù)系統(tǒng)，更是一個(gè)企業(yè)整體集成優(yōu)化系統(tǒng)。CIMS核心是“集成”，其集成特性主要包括人員集成、信息集成、功能集成和技術(shù)集成等。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.CIMS技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY2.1CIM-OSA體系結(jié)構(gòu)

CIMS的體系結(jié)構(gòu)有多種，但最為著名的當(dāng)屬CIM-OSA體系結(jié)構(gòu)。

逐步推導(dǎo)是指在CIMS開發(fā)的整個(gè)生命周期中，從需求定義、設(shè)計(jì)說明到功能描述，每個(gè)階段都有適合其需要和特點(diǎn)的模型。

逐步生成描述了系統(tǒng)建模的各個(gè)方面及其相互關(guān)系，包括功能、信息、資源和組織四個(gè)視圖，它們分別對(duì)應(yīng)于功能模型、信息模型、資源模型和組織模型；

逐步具體化表征了從一般到特殊的發(fā)展過程，即：從通用模塊—部分通用模型—專用模型。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.CIMS技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY2.2CIMS遞階層次結(jié)構(gòu)

經(jīng)營(yíng)決策模型決策層管理層生產(chǎn)計(jì)劃/生產(chǎn)調(diào)度/加工方案制定監(jiān)控層控制層生產(chǎn)過程調(diào)度層過程模型企業(yè)運(yùn)行模型常規(guī)控制/數(shù)據(jù)采集CIMS遞階層次結(jié)構(gòu)層次應(yīng)用系統(tǒng)模型功能先進(jìn)控制/操作優(yōu)化/故障診斷綜合管理/銷售管理/采購(gòu)管理/生產(chǎn)管理經(jīng)營(yíng)決策信息支持生產(chǎn)過程自動(dòng)化分系統(tǒng)采購(gòu)與銷售分系統(tǒng)綜合管理分系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)決策分系統(tǒng)生產(chǎn)管理分系統(tǒng)CIMS支撐分系統(tǒng)點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.CIMS技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY2.3CIMS的功能構(gòu)成

經(jīng)營(yíng)決策分系統(tǒng)生產(chǎn)管理分系統(tǒng)支撐分系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、開發(fā)工具）綜合管理分系統(tǒng)采購(gòu)與銷售分系統(tǒng)生產(chǎn)過程自動(dòng)化分系統(tǒng)CIMS的功能構(gòu)成實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制、先進(jìn)控制、操作優(yōu)化和故障診斷，保證生產(chǎn)裝置在安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)期、滿負(fù)荷及優(yōu)化狀態(tài)下運(yùn)行功能構(gòu)成

在計(jì)算機(jī)輔助下實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度作業(yè)、以及生產(chǎn)加工方案的指定點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.CIMS技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY2.3CIMS的功能構(gòu)成

功能構(gòu)成

為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層提供決策信息和決策支持。

在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，實(shí)現(xiàn)各個(gè)職能部門管理的數(shù)據(jù)化、科學(xué)化、協(xié)調(diào)化。

在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售，原料采購(gòu)、庫(kù)存管理等工作的數(shù)據(jù)化、科學(xué)化、協(xié)調(diào)化。經(jīng)營(yíng)決策分系統(tǒng)生產(chǎn)管理分系統(tǒng)支撐分系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、開發(fā)工具）綜合管理分系統(tǒng)采購(gòu)與銷售分系統(tǒng)生產(chǎn)過程自動(dòng)化分系統(tǒng)CIMS的功能構(gòu)成點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本3.CIMS技術(shù)的支撐系統(tǒng)電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY3.1CIMS的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各組成部分之間的相互關(guān)系，它是硬件、軟件、算法和語(yǔ)言的綜合性概念。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)可分為：

Browser/Sever(瀏覽器/服務(wù)器)模式

主機(jī)/終端模式Client/Server（客戶機(jī)/服務(wù)器）模式主從式。安全性好；可靠性高；計(jì)算能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力強(qiáng)。但硬件的初始投資高；可移植性差；資源利用率低；是一些特定應(yīng)用場(chǎng)合下重要的計(jì)算處理方式，如金融領(lǐng)域等。分布式。服務(wù)器負(fù)責(zé)系統(tǒng)資源的管理與優(yōu)化，客戶機(jī)負(fù)責(zé)與用戶的交互，應(yīng)用邏輯則根據(jù)需要?jiǎng)澐值椒?wù)器端或客戶端，是主流模式。采用瀏覽器作為客戶端軟件，并將Client/Server模式中的服務(wù)器分解為應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，目前尚不成熟點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本3.CIMS技術(shù)的支撐系統(tǒng)電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY3.2CIMS的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

CIMS環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫(kù)有兩種類型：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，它們共同構(gòu)成了流程工業(yè)CIMS的信息集成環(huán)境。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的集成與存儲(chǔ)。由于過程數(shù)據(jù)的獲取具有數(shù)據(jù)量大、周期性采集的特點(diǎn)，而過程數(shù)據(jù)的調(diào)用又有快速性要求，因此，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)有周期性處理機(jī)制、高比率壓縮機(jī)制和快速調(diào)用機(jī)制。

常用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有：AspenTech公司的InfoPlusOilSystem公司的PIWonderware公司的InSQL點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本3.CIMS技術(shù)的支撐系統(tǒng)電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY3.2CIMS的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

CIMS中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無大的區(qū)別；但就其應(yīng)用環(huán)境而言，CIMS中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)又有其自身的特殊性。1.CIMS中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)屬于局域網(wǎng)CIMS中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般覆蓋幾公里至十幾公里的范圍，并主要使用局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。2.CIMS中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由異構(gòu)、異質(zhì)子網(wǎng)和通訊接口互聯(lián)而成的綜合網(wǎng)在CIMS的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，一些子網(wǎng)服務(wù)于過程控制，一些子網(wǎng)服務(wù)于經(jīng)營(yíng)管理，一些子網(wǎng)需要與外界交換信息。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本3.CIMS技術(shù)的支撐系統(tǒng)電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY3.2CIMS的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

在不同應(yīng)用目的下構(gòu)建的子網(wǎng)其通訊協(xié)議、通訊介質(zhì)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是有差異的。3.CIMS中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有較高的可靠性要求計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）故障率低，有些子網(wǎng)是面向過程控制的，需要保證網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行；（2）有容錯(cuò)能力，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的某一部分出現(xiàn)故障時(shí)，關(guān)鍵的子網(wǎng)仍然能夠正常運(yùn)行。因此，CIMS中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性要高于一般的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.CIMS技術(shù)的先進(jìn)理念電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY4.1與軟件相對(duì)應(yīng)

提高設(shè)備生產(chǎn)率多品種小批生產(chǎn)采用的管理方式建立產(chǎn)品責(zé)任體制加強(qiáng)成本管理人力資源管理————————開展全員設(shè)備維修活動(dòng)加強(qiáng)技能管理設(shè)備維修信息管理一專多能縮短交貨周期自由流量系統(tǒng)

建立質(zhì)詢回答體制嚴(yán)格設(shè)計(jì)審查制度建立自動(dòng)檢查系統(tǒng)開展價(jià)值工程活動(dòng)建立無次品生產(chǎn)系統(tǒng)掌握生命周期成本展開質(zhì)量小組活動(dòng)職工培訓(xùn)更新組織點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.CIMS技術(shù)的先進(jìn)理念電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY4.2與硬件相對(duì)應(yīng)

建立柔性生產(chǎn)系統(tǒng)建立節(jié)能生產(chǎn)系統(tǒng)探索和進(jìn)入高附加值領(lǐng)域確立接受單件訂貨生產(chǎn)體制生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)化加強(qiáng)設(shè)計(jì)功能促進(jìn)CAD、CAM化采用自動(dòng)組裝工序促進(jìn)機(jī)器人化加強(qiáng)數(shù)控及柔性加工中心管理采用節(jié)能設(shè)備采用節(jié)能儀器儀表采用節(jié)能型工廠布局點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.CIMS技術(shù)的先進(jìn)理念電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY4.3效益評(píng)估

CIMS取得效益主要在如下方面：1、提高設(shè)備利用率————85%2、降低直接和間接勞動(dòng)強(qiáng)度3、縮短制造周期4、加工中使用設(shè)備較少5、生產(chǎn)計(jì)劃可調(diào)性

1985年美國(guó)科學(xué)院根據(jù)對(duì)在CIMS方面處于領(lǐng)先地位的5家制造公司進(jìn)行的調(diào)查表明，在實(shí)施CIMS后可以獲得以下效益：①提高生產(chǎn)率40％一70％；②提高產(chǎn)品質(zhì)量200％一500％；③提高設(shè)備利用率200％一300％；④縮短生產(chǎn)周期30％一60％；⑤減少工程設(shè)計(jì)費(fèi)用15％一30％；⑥減少人為費(fèi)用5％—20％；⑦提高工程師的工作能力300％一3500％。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本電氣工程學(xué)院西安交通大學(xué)XI'ANJIAOTONGUNIVERSITY煉廠級(jí)信息和控制網(wǎng)絡(luò)原油供應(yīng)和貿(mào)易財(cái)務(wù)、會(huì)計(jì)、人力資源商務(wù)系統(tǒng)供應(yīng)和分配現(xiàn)場(chǎng)決策支持原油分析管理煉廠規(guī)劃和優(yōu)化操作進(jìn)度安排目標(biāo)設(shè)定操作支持操作管理物料平衡庫(kù)存監(jiān)測(cè)操作記錄環(huán)境和能源公用工程和能量平衡環(huán)境報(bào)告危險(xiǎn)化學(xué)品產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)出貨和進(jìn)料油品運(yùn)輸記錄數(shù)據(jù)整合和產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)非現(xiàn)場(chǎng)決策支持調(diào)和