第六章
第六章 先进生产制造模式
计算机集成制造(CIM)
并行工程（CE）
精益生产(LP)
敏捷制造（AM）
智能制造系统（IMS）
第六章
第一节 计算机集成制造(CIM)
CIM和CIMS的概念
CIMS的组成
CIMS递阶控制结构
CIMS的体系结构
CIMS在我国的实施进展
第六章
CIM和CIMS的概念
计算机集成制造CIM
美国Harrington博士关于CIM两个观点:
• 企业各个生产环节是一个不可分隔的整体(集成)；
• 企业生产制造过程实质上是对信息的采集、传递和加工
处理的过程（信息）。
ISO关于CIM定义：是将企业所有的人员、功能、信息和组织等
诸方面集成为一个整体的生产方式。
CIM：是一种思想、模式、哲理，强调企业信息集成。
第六章
CIMS三要素关系：
• 经营管理与技术:技术支持
企业达到预期的经营目标；
• 人与技术:技术支持各类人
员互相配合、协调一致工作；
• 人与经营管理:人员素质提
高支持企业的经营管理；
CIMS三要素集成
计算机集成制造系统CIMS
CIMS:基于CIM哲理的一种工程集成系统。
CIMS核心:是将企业内的人/组织、经营管理和技术三
要素之间的集成，以保证企业内的工作流程、物质流
和信息流畅通无阻。
第六章
CIMS的组成
四个功能分系统，两个支撑分系统组成
第六章
1、经营管理信息分系统（MIS)
• 信息处理 包括信息的收集、传输、加工和查询；
• 事务管理 包括计划管理、物料管理、生产管理、财
务 管理、人力资源管理等；
• 辅助决策 根据现有信息，利用数学分析手段预测未
来，提供企业经营管理决策。
核心工具：制造资源计划MRPII，将企业内各个管理环
节进行集成，缩短生产周期、减少库存、降低成本、
提高企业市场应变能力。
第六章
2、工程设计自动化分系统(EDIS)
（CAD/CAPP/CAM）
• CAD 计算机绘图、有限元分析、产品造型、图像分析
处理、优化设计、动态分析与仿真、物料清单（BOM）生
成等；
• CAPP 毛坯设计、工艺方法选择、工序设计、工艺路线
制定、工时定额计算等；
• CAM 刀具路径确定、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、
NC代码的生成等作业。
第六章
3、制造自动化分系统(MAS)
MAS地位: 位于企业底层，是企业信息流和物料流的结合点，
是最终产生效益聚集地。
MAS组成:
•机械加工系统-CNC、MC、FMC、FMS加工设备；
•物流系统—对工件和工具存储、搬运、装卸等操作；
•控制系统-实现对加工设备和物流系统的控制；
MAS目标:
•实现多品种、小批量生产柔性自动化；
•实现优质、低成本、短周期、高效率生产；
•创造舒适安全劳动环境。
第六章
4、质量保证信息分系统（QIS)
• 质量计划--建立质量技术标准，制定检测计划、检
测规程和规范；
• 质量检测管理--包括进出厂材料检测、产品质量检
测管理，设计质量指标管理，生产质量数据管理；
• 质量分析评价--对各类质量问题进行分析，评价各
种影响因素，查明主要原因。
• 质量信息综合与控制--报表生成，质量综合查询，
采取各种质量控制措施。
第六章
第二节 并行工程（CE）
并行工程定义
并行工程运行模式
并行工程特征
并行工程关键技术
并行工程的支持工具
第六章
并行工程定义
• 串行工程 在前一工作环节完成之后才开始后一工作
环节的工作，各工作环节作业时序上没有重叠和反馈，
即使有反馈，也是事后的反馈。
• 并行工程 将时间上先后的知识处理和作业实施过程，
转变为同时考虑，尽可能同时处理的一种作业方式。
• 并行工程关键思想
①是一种工作模式，而不是具体的工作方法；
②从产品设计一开始就考虑产品全生命周期中所有因
素，以保证产品设计一次成功。
第六章
串行工程工作方式 并行工程工作方式
第六章
并行工程运行模式
并行工程运行模式
第六章
并行工程设计网络
第六章
并行工程特征
•并行特征--在产品设计阶段并行考虑产品整个生命
周期中的所有因素。
注意：并行工程不能省去任一生产环节，不是将
设计和生产环节重叠进行。
•整体特征--强调全局考虑问题，追求整体最优。
第六章
协同特征
•协同组织形式：群体小组（Teamwork）工作方式，小组
成员由设计、工艺、制造不同代表组成，有自己责、权、
利，有自身的工作计划和目标；
•协同设计思想：强调一体化、并行地进行产品及其相关
过程的协同设计；
•协同的效率：强调“1+1>2” ，强调“工”字钢协同强
度。
集成特征
•人员集成：管理者、设计者、制造者以至用户集成；
•信息集成：信息获取、表示和操作工具的集成与管理；
•功能集成：企业内部及外部功能集成；
•技术集成：多学科知识以及各种技术、方法的集成。
第六章
并行工程关键技术
• 产品开发过程的重构 从产品特征、开发活动、组织结构、
资源配置、开发计划、调度策略等方面不断改进和提高。
• 集成的产品信息模型 应能够全面表达产品、工艺、制造以
及产品生命周期内各环节的信息，能够使小组成员共享模型
中的信息，这是并行作业的基础。
• 并行设计过程的协调与控制--并行设计是一个反复迭代优化
的过程，该过程的管理、协调与控制是实现并行设计关键。
第六章
并行工程的支持工具
• CAX工具：CAD、CAE、CAPP、CAM、CAT等；
• DFX工具：DFM、DFA、DFT、DFU等；
• 产品数据管理（PDM）：对共享数据进行统一规范管理，保证
全局共享数据的一致性，提供统一的数据库操纵界面。
• 协同的网络通讯手段：
多媒体邮件-传送速率低，不适于解决期限紧迫设计问题；
电子公告板-是一种提供观察、修改公共信息的白板技术，
仍不能保证在规定时间内得到同事的反应；
基于网络的视频会议系统（MONET）：基于网络的多媒体会
议系统，可共商关心的问题，减少来往消耗的时间和精力。
第六章
第五节 智能制造系统（IMS）
智能制造系统的含义与发展
智能制造系统的特征
智能加工与智能加工设备
第六章
智能制造系统的含义与发展
智能制造系统（IMS）含义：
• 由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统；
• 模拟人类专家的智能活动，进行分析、推理和决策；
• 取代/延伸人部分脑力劳动，发展人类专家的制造智能。
智能制造模式的发展：
• 智能制造是影响未来经济发展的重要生产模式；
• 制造系统将由能量驱动型转变为信息驱动型；
• 智能制造被各国政府列为国家发展计划；
• 智能制造特别是信息技术发展的必然，是自动化和集成技
术纵向发展的结果。
第六章
智能制造系统的特征
• 自律（Holonic)能力 搜集理解环境和自身信息，规划自身行为
的能力，基于知识的模型是系统自律能力的基础。
• 人机一体化 智能机器只具有逻辑思维（专家系统和部分形象
思维（神经网络），没有人的灵感思维，不可能全面取代人类专
家智能；人机一体化突出人的核心地位，使二者各显其能。
• 虚拟现实技术 借助于音像和传感装置，虚拟展示现实生活中
各种过程，虚拟未来产品及其制造过程，从感官和视觉上使人
获得完全如同真实的感受。
• 自组织与超柔性 能够自行组成一种最佳结构，具有运行方式
和结构形式的柔性，如同一群人类专家群体，具有生物特性。
• 学习能力与自我维护能力 在实践中不断充实知识库，具有自
学习，自行进行故障诊断与排除功能。
第六章
第六章
智能加工与智能加工设备
技术工人职责：①用感觉器官监视加工状况；②通过大脑
判断加工状态，并作出决策；③用四肢实施相应的操作和处
理。
智能加工：应用传感处理、智能决策、实时控制技术，自
主选取数据，积累经验，根据获取的状态信息创造新的知识。
智能机床：应用传感器对切削过程进行在线监测，依据神
经网络诊断异常状态；故障发生时，启动知识处理机，参照
存储积累的知识，决策修正加工条件，排除机床故障。
预测推理模块：事前对异常情况进行推理，提供处理对策
表供检索调用。
控制推理模块：对已发生的异常情况采取相应处理对策。
第六章
智能机床的基本结构
第六章
智能加工中心的主机结构
第六章
本章小结
•CIMS是企业内的人/组织、经营管理和技术三要素集成，以
保证企业内的工作流程、物质流和信息流畅通无阻的企业信
息集成系统。
•CIMS是由经营管理信息系统、工程设计自动化系统、制造自
动化系统和质量保证信息系统四个功能分系统，以及计算机
网络和数据库管理两个支撑分系统组成；
•并行工程是将时间上先后的知识处理和作业实施过程转变为
同时考虑和尽可能的同时处理的一种生产组织管理方式。
•群体小组和并行工程是精益生产的基础，及时生产、成组技
术和全面质量管理是精益生产的三大支柱。
•敏捷制造是在“竞争-合作-协同”机制下，实现对市场需求
作出灵活快速反应的一种生产制造模式。
第六章
本章小结
•CIMS是企业内的人/组织、经营管理和技术三要素集成，以
保证企业内的工作流程、物质流和信息流畅通无阻的企业信
息集成系统。
•CIMS是由经营管理信息系统、工程设计自动化系统、制造自
动化系统和质量保证信息系统四个功能分系统，以及计算机
网络和数据库管理两个支撑分系统组成；
•并行工程是将时间上先后的知识处理和作业实施过程转变为
同时考虑和尽可能的同时处理的一种生产组织管理方式。
•群体小组和并行工程是精益生产的基础，及时生产、成组技
术和全面质量管理是精益生产的三大支柱。
•敏捷制造是在“竞争-合作-协同”机制下，实现对市场需求
作出灵活快速反应的一种生产制造模式。
