制造信息化总体技术.ppt

制造信息化总体技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望制造信息化制造信息化 总体技术总体技术现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构2 2 1 1 3 34 4现代集成制造的发展现代集成制造的发展现代集成制造的概念现代集成制造的概念概述概述5 56 6信息系统建模工具信息系统建模工具制造信息学制造信息学 1 概述概述蒸气机蒸气机/电机电机人的体力劳动人的体力劳动工业革命工业革命信息技术信息技术人的脑力劳动人的脑力劳动制造信息化制造信息化信息信息知识知识决策决策利润利润 1 概述概述n信息化、知识化制造制造过程制造过程物资物资产品产品废品废品能量能量信息信息硬件：物料硬件：物料/设备设备/工具工具/能源能源软件：制造理论软件：制造理论/加工工艺加工工艺/管理理论管理理论/信息信息人：技术人员、生产人员、管理人员人：技术人员、生产人员、管理人员 制造过程是将制造信息物化在原材料或毛坯上并使之转化为产制造过程是将制造信息物化在原材料或毛坯上并使之转化为产品信息的过程，采用不同的制造知识和工艺方法，将导致不同的材品信息的过程，采用不同的制造知识和工艺方法，将导致不同的材料和能量的转换方式和利用效益。料和能量的转换方式和利用效益。1 概述概述n制造业信息化制造业信息化 将信息技术、现代管理技术和制造技术结合，并应用将信息技术、现代管理技术和制造技术结合，并应用到企业产品生命周期全过程和企业运行管理的各个环节，到企业产品生命周期全过程和企业运行管理的各个环节，提高企业市场竞争能力的过程。提高企业市场竞争能力的过程。特征：特征：制造信息数字化制造信息数字化 制造过程数控化制造过程数控化 1 概述概述n信息流信息流 网络系统网络系统 数据库系统数据库系统 质量信息管理系统质量信息管理系统管理管理信息信息系统系统制造制造自动化自动化系统系统 技术信息系统技术信息系统 质量信息质量管理信息生产、物料、维护计划生产、物料、设备信息库存、技术准备计划设备变更信息产品设计工艺信息零件、NC、工艺、工装工艺/设备/可制造分析产品质量要求质量控制信息生产、物料、维护计划生产、物料、设备信息工艺设备制造性零件NC工艺工装设计工艺信息库存技术准备计划产品质量要求质量控制信息质量管理信息质量信息产品质量要求质量控制信息产品质量要求质量控制信息供求信息订单物料采购信息物料采购合同 1 概述概述n信息流信息流 生产经营决策结构设计与分析总体结构决策概念设计方案决策设计任务规划工艺设计过程仿真资源需求与分析设计流管理PDMERP市场客户需求信息市场客户需求信息产品开发产品开发过程信息流过程信息流 1 概述概述n信息流信息流产品制造产品制造过程信息流过程信息流 工装规划与设计车间调度NC指令生成仿真生产作业计划质量控制资源需求与分析PPSPDMERP资源需求、工艺设计资源需求、工艺设计 2 制造信息学制造信息学一、概念一、概念 制造信息：制造信息：制造确定性的表征，反映了制造系统制造确定性的表征，反映了制造系统的有序化过程。的有序化过程。包括：实施制造过程中的经验法则包括：实施制造过程中的经验法则 客观规律等技术措施客观规律等技术措施 协调生产环节相互关系的逻辑决策知识协调生产环节相互关系的逻辑决策知识 制造信息学：制造信息学：研究与制造活动有关的信息的本质、研究与制造活动有关的信息的本质、特征、计量、采集、传递、交换和储存的基本理论特征、计量、采集、传递、交换和储存的基本理论和方法。和方法。2 制造信息学制造信息学二、体系结构二、体系结构制造信息学体系结构制造信息学体系结构制制造造信信息息学学定定义义制制造造信信息息的的分分类类制制造造信信息息学学理理论论基基础础制制造造信信息息表表示示与与建建模模制制造造信信息息存存储储与与管管理理制制造造信信息息共共享享与与交交换换1、研究内容：、研究内容：l制造过程的信息集成、流动和制造过程的信息集成、流动和利用；利用；l制造活动中人的经验、技能、制造活动中人的经验、技能、诀窍和知识的表达、传递和变诀窍和知识的表达、传递和变换；换；l非符号信息表达；非符号信息表达；l海量制造信息的获取、分析、海量制造信息的获取、分析、规范、存储和保真机制；规范、存储和保真机制；l非完整制造信息状态下的生产非完整制造信息状态下的生产决策；决策；l数据仓库、知识库和知识发现；数据仓库、知识库和知识发现；l分布式制造信息系统。分布式制造信息系统。2 制造信息学制造信息学二、体系结构二、体系结构2、制造信息的特点、制造信息的特点l多态性多态性 结构化信息（工艺文件、产品结构、产品零件表、生产计划）结构化信息（工艺文件、产品结构、产品零件表、生产计划）非结构化信息（图形文件、实体模型、非结构化信息（图形文件、实体模型、NC程序、文本文件、专家知识、程序、文本文件、专家知识、设计经验）设计经验）l结构复杂性（难以用模型表示形式存储和处理）结构复杂性（难以用模型表示形式存储和处理）l分布性和异构性（分布在各分系统；时间、环境、应用目的的差异）分布性和异构性（分布在各分系统；时间、环境、应用目的的差异）l实时性（实时加工和监控）实时性（实时加工和监控）l集成性集成性 2 制造信息学制造信息学二、体系结构二、体系结构3、制造信息分类、制造信息分类制造信息制造信息表征对象表征对象设计信息设计信息加工信息加工信息管理信息管理信息表征形式表征形式数字信息数字信息文字信息文字信息图形信息图形信息时间特征时间特征动态信息动态信息静态信息静态信息瞬态信息瞬态信息空间特征空间特征全局信息全局信息局部信息局部信息公有信息公有信息专有信息专有信息生成方式生成方式手工输入手工输入自动生成自动生成半自动生成半自动生成结构特征结构特征结构化信息结构化信息半结构化信息半结构化信息非结构化信息非结构化信息服务目的服务目的决策信息决策信息服务信息服务信息4、制造信息学的理论基础、制造信息学的理论基础 制造科学、信息科学、系统科学、控制科学、管理科学、数学建模理论制造科学、信息科学、系统科学、控制科学、管理科学、数学建模理论 3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念一、一、CIM的提出的提出：19731973年美国年美国Dr.JosephHarringtonDr.JosephHarrington提出提出CIMCIM哲理（哲理（Computer Computer Integrated Manufacturing)Integrated Manufacturing)，2 2个要点：个要点：1 1、企业的各个生产环节是不可分割的，需要统一考虑、企业的各个生产环节是不可分割的，需要统一考虑 2 2、整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理的过程，在整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程，而物流又是受信息流控企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程，而物流又是受信息流控制的。制的。我们把此提升为：系统（整体）观点和信息观点我们把此提升为：系统（整体）观点和信息观点 因此，通俗解释为：因此，通俗解释为：用用计算机计算机通过信息通过信息集成集成实现现代化的生产实现现代化的生产制造制造，求得企业的总体效益，求得企业的总体效益 3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念8585年德国经济生产委员会（年德国经济生产委员会（AWFAWF）提出提出CIMCIM的推荐定义：的推荐定义：“CIMCIM是指在所有与生产有关的企业部门中集成地采用电子数据处理。是指在所有与生产有关的企业部门中集成地采用电子数据处理。CIMCIM包括了在包括了在生产计划与控制（生产计划与控制（PPCPPC）、）、计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）、）、计算机辅助工艺规划计算机辅助工艺规划（CAPPCAPP）、）、计算机辅助制造（计算机辅助制造（CAMCAM）、）、计算机辅助质量管理（计算机辅助质量管理（CAQCAQ）之间信息技之间信息技术上的协同工作，其中为生产产品所必需的各种技术功能和管理功能应实现集术上的协同工作，其中为生产产品所必需的各种技术功能和管理功能应实现集成。成。”8888年年-89-89年年863/863/CIMSCIMS专家组认为：专家组认为：“CIMCIM是未来工厂自动化的一种模式。它把以往企业内相互分离的技术（如是未来工厂自动化的一种模式。它把以往企业内相互分离的技术（如CADCAD、CAMCAM、FMCFMC、MRPMRP）和人员（各部门、各级别），通过计算机有机地综合起来，和人员（各部门、各级别），通过计算机有机地综合起来，使企业内部各种活动高速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以提高企业对使企业内部各种活动高速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以提高企业对多变竞争环境的适应能力，使企业经济效益取得持续稳步的发展多变竞争环境的适应能力，使企业经济效益取得持续稳步的发展”3 计算机集成制造的概念计算机集成制造的概念9090年年IBMIBM：“应用信息技术提高组织的生产率和响应能力应用信息技术提高组织的生产率和响应能力”9191年日本能率协会提出：年日本能率协会提出：“为实现企业适应今后企业环境的经营战略，有必要从销售市场开始，对为实现企业适应今后企业环境的经营战略，有必要从销售市场开始，对开发、生产、物流、服务进行整体优化组合，开发、生产、物流、服务进行整体优化组合，CIMSCIMS是以信息作为媒介，是以信息作为媒介，用计算机把企业活动中多种业务领域及其职能集成起来，追求整体效益用计算机把企业活动中多种业务领域及其职能集成起来，追求整体效益的新型生产系统的新型生产系统”。欧共体欧共体CIM/OSACIM/OSA：“CIM“CIM是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应能力，由此，企业的所有功能、信息和组织管理方面都是集成起来响应能力，由此，企业的所有功能、信息和组织管理方面都是集成起来的整体的各个部分的整体的各个部分”。3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念863/863/CIMSCIMS的定义的定义“CIMCIM作为一种组织、管理与进行企业生产的哲理，作为一种组织、管理与进行企业生产的哲理，将信息技术、现代管理将信息技术、现代管理技术、系统工程技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期技术、系统工程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。通过信息集成、过程（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、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行达到人优化及资源优化，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）、经营和技术三要素的集成。以加强企业新产品开发的（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T T（技术）、技术）、Q Q（质量）、质量）、C C（成本）、成本）、S S（服务）、服务）、E E（环境），从而提环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。高企业的市场应变能力和竞争能力。”CIMS的定义：的定义：基于基于CIM哲理组成的系统，是哲理组成的系统，是CIM哲理的实现。哲理的实现。3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念lCIMCIM是是一一种种组组织织、管管理理与与运运行行企企业业的的哲哲理理。其其目目的的是是使使企企业业达达到到产产品品上上市市快快、高高质质、低低耗耗、服服务务好好、环环境境清清洁洁，进进而而提提高高企企业业的的柔柔性性、健健壮壮性性、敏敏捷捷性性，使使企企业业赢赢得得市市场场竞竞争争。因因此此，CIM/CIMSCIM/CIMS不不是是企企业业的的目目标标，而而是是达到企业目标的手段之一；达到企业目标的手段之一；l企企业业生生产产过过程程中中的的各各个个环环节节是是一一个个不不可可分分的的整整体体，要要以以系系统统的的观观点点进进行行优优化化。此此处处的的优优化化是是指指对对企企业业生生产产过过程程各各阶阶段段活活动动中中有有关关人人/组组织织、经经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流有机集成并优化；营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流有机集成并优化；lCIMCIM技技术术是是传传统统的的制制造造技技术术与与现现代代信信息息技技术术、管管理理技技术术、自自动动化化技技术术、系系统统工工程程技技术术等等的的有有机机结结合合，其其包包括括总总体体技技术术、支支撑撑技技术术、设设计计自自动动化化技术、制造自动化技术和管理自动化技术；技术、制造自动化技术和管理自动化技术；lCIMSCIMS的的主主要要特特点点是是计计算算机机化化、信信息息化化、智智能能化化、集集成成优优化化，CIMCIM哲哲理理和和相关技术既可用于相关技术既可用于离散型制造业离散型制造业，也可用于，也可用于流程和混合型制造业流程和混合型制造业；lCIMCIM是生产力发展的是生产力发展的必然结果必然结果；CIMCIM不是排他的不是排他的，如，如CIMCIM与与LPLP。对对对对CIMCIM和和和和CIMSCIMS的进一步说明的进一步说明的进一步说明的进一步说明3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念二、集成的概念二、集成的概念 计算机集成系统的核心是集成计算机集成系统的核心是集成 集合不等于集成，集成要比集合更高一个层次。集合不等于集成，集成要比集合更高一个层次。集成不是将各种计算机和设备简单地连接和拼凑，而是要通过信息集成将原来集成不是将各种计算机和设备简单地连接和拼凑，而是要通过信息集成将原来没有联系或联系不紧密的单元有机地组合成为功能协调的，互相紧密联系的新系统。没有联系或联系不紧密的单元有机地组合成为功能协调的，互相紧密联系的新系统。集成的特征集成的特征：1、人员和组织集成，管理者、设计者、制造者、保障者（质量、销售、服务）、人员和组织集成，管理者、设计者、制造者、保障者（质量、销售、服务）2、信息集成：产品生命周期中各类信息的获取、表示、处理和操作工具集成为、信息集成：产品生命周期中各类信息的获取、表示、处理和操作工具集成为 一体。（产品信息模型一体。（产品信息模型PIM 产品数据模型产品数据模型PDM）3、技术集成：产品开发全过程中涉及的多学科知识，以及各种技术、方法、知技术集成：产品开发全过程中涉及的多学科知识，以及各种技术、方法、知 识库、方法库。识库、方法库。4、功能集成：企业各部门功能、产品开发与外部协作企业间功能、功能集成：企业各部门功能、产品开发与外部协作企业间功能3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念 物理系统互连物理系统互连数据交换规则与惯例数据交换规则与惯例系统内部通讯系统内部通讯物理系统集成物理系统集成公共（共享）数据资源公共（共享）数据资源公共服务执行环境公共服务执行环境可移式应用与分布系统可移式应用与分布系统应用系统集成应用系统集成生产和过程仿真生产和过程仿真自动化的经营过程监控自动化的经营过程监控基于知识的决策支持基于知识的决策支持人的集成人的集成经营集成经营集成三、三、CIMS集成的层次集成的层次单项技术（自动化孤岛）联系起来单项技术（自动化孤岛）联系起来相互交换信息和数据相互交换信息和数据整个系统内部各种整个系统内部各种应用软件的集成应用软件的集成CIMS的最高阶段的最高阶段即人的集成。即人的集成。CIMS 阻力的阻力的70%来源于人，来源于人，11%对对成本的评估，成本的评估，9%的的技术元件技术元件.3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念四、集成发展阶段四、集成发展阶段19851995199921世纪世纪信息集成信息集成企业集成企业集成制造网络制造网络过程集成过程集成3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念四、集成发展阶段四、集成发展阶段 1 1、信息集成、信息集成自动化孤岛自动化孤岛自动化孤岛自动化孤岛CADCAD生产管理生产管理生产管理生产管理CAPP/CAMCAPP/CAM财务管理财务管理财务管理财务管理3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念解决企业中各个自动化孤岛之间的信息交换与共享解决企业中各个自动化孤岛之间的信息交换与共享 A A、企业建模、系统设计方法、软件工具和规范。企业建模、系统设计方法、软件工具和规范。解决了一个制造企业的物流、信息流、价值流（如资金解决了一个制造企业的物流、信息流、价值流（如资金流）、决策流的关系，这是企业信息集成的基础。流）、决策流的关系，这是企业信息集成的基础。B B、异构环境下的信息集成。异构环境下的信息集成。不同通信协议的共存及向不同通信协议的共存及向ISOISO0SI0SI的过渡。的过渡。不同数据库的相互访问。不同数据库的相互访问。不同商用应用软件之间的接口。不同商用应用软件之间的接口。3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念将将将将“自动化孤岛自动化孤岛自动化孤岛自动化孤岛”集成在一起集成在一起集成在一起集成在一起3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念应用应用应用应用服务服务功能功能系统系统服务服务功能功能应用应用应用应用服务服务功能功能系统系统服务服务功能功能应用应用应用应用服务服务功能功能系统系统服务服务功能功能操操 作作 系系 统统硬硬 件件 平平 台台(a)传统的软件传统的软件编程方式编程方式应用应用应用应用应用应用应用使能器应用使能器系统使能器系统使能器操操 作作 系系 统统硬硬 件件 平平 台台特定应用编程接口与工具特定应用编程接口与工具通用编程接口通用编程接口通信服务通信服务信息服务信息服务功能服务功能服务异构分布计算环境异构分布计算环境异构操作系统、网络协议异构操作系统、网络协议中中件件(b)早期集成早期集成平台结构平台结构(c)当今集成平当今集成平台结构台结构应用应用应用应用应用应用3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念2 2、过程集成、过程集成 解决产品设计过程的重建，过程优化技术：解决产品设计过程的重建，过程优化技术：过程重建及建模：过程重建及建模：产品设计开发过程的重构和建模，即将原来的串行作业产品设计开发过程的重构和建模，即将原来的串行作业过程，尽可能地转变为并行作业，建立模型。过程，尽可能地转变为并行作业，建立模型。规划规划车型设计车型设计产品设计产品设计生产准备生产准备生产生产财务财务.会计会计Finance/Accounting开发期开发期Length of Development Time规划规划Planning 车形车形 设计设计 Styling design Engineering 产品产品设计设计DesignPrototypeFabrication&Testing 试制试制评价评价 Productionengineering 生产生产准备准备生产生产 Production零部件厂家零部件厂家Parts suppliers Production engineeringProduction规划规划 Planning车形设计车形设计Styling design产品设计产品设计Engineering Design试制试制.评价评价PrototypeFabrication&Testing生产准备生产准备 生产生产 试制评价试制评价丰田汽车公司的并行工程系统丰田汽车公司的并行工程系统3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念 组织重建及建模：组织重建及建模：组成支持并行作业的多学科的协同工作小组，以组成支持并行作业的多学科的协同工作小组，以及计算机网络（往往是广域网）支持下的协同工作环境（及计算机网络（往往是广域网）支持下的协同工作环境（CSCWCSCW）和和PDMPDM，它可以提供异地设计人员在同一时间一对设计的评价和修改，进而支它可以提供异地设计人员在同一时间一对设计的评价和修改，进而支持异地互操作。持异地互操作。并行工程的工具并行工程的工具：如基于：如基于CAXCAX（CADCAD、CAPPCAPP、CAMCAM）的的DFADFA、DFMDFM（Design For AssemblyDesign For Assembly，Design For ManufacturingDesign For Manufacturing）等。等。3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念传统的组织结构传统的组织结构传统的组织结构传统的组织结构 面向功能的组织结构面向功能的组织结构面向功能的组织结构面向功能的组织结构销售部门销售部门制造部门制造部门技术部门技术部门3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念现代的组织结构现代的组织结构现代的组织结构现代的组织结构 面向过程的组织结构面向过程的组织结构面向过程的组织结构面向过程的组织结构Teamwork3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念3 3、企业集成、企业集成 两头大、中间小两头大、中间小小而全、大而全小而全、大而全两头小、中间大两头小、中间大动态企业联盟动态企业联盟企业敏捷性企业敏捷性3 现代集成制造的概念现代集成制造的概念3 3、企业集成、企业集成 企业外部资源的优化利用，适应知识经济、全球经济、全球制造的新形势企业外部资源的优化利用，适应知识经济、全球经济、全球制造的新形势 支支持持敏敏捷捷制制造造的的使使能能技技术术。美美国国的的 TEAMTEAM计计划划（即即 Technology Technology Enabling Enabling Agile Agile ManufacturingManufacturing）针针对对航航天天、电电子子、机机械械三三类类行行业业的的敏敏捷捷制制造造提提供供使使能能技技术术。使使能能技技术术包包括了资源共享、信息服务虚拟制造、并行工程、建模仿真和人工智能等。括了资源共享、信息服务虚拟制造、并行工程、建模仿真和人工智能等。资源优化，包括供应链的建模和管理。资源优化，包括供应链的建模和管理。集集成成化化、网网络络化化、数数字字化化、虚虚拟拟化化以以及及智智能能化化是是改改变变传传统统制制造造系系统统，使使之之成成为为信信息息时时代代、知识经济时代的先进制造系统的最主要的内容。知识经济时代的先进制造系统的最主要的内容。集成化：集成化：经历了信息集成经历了信息集成-过程集成过程集成-企业集成；企业集成；网络化：网络化：经历了局域网经历了局域网-广域网广域网-InternetInternetIntranetIntranetExtranetExtranet；数字化：数字化：从部件的数字化定义到产品的全数字化模型；从部件的数字化定义到产品的全数字化模型；虚拟化：虚拟化：从二维的仿真到三维的动画。从二维的仿真到三维的动画。智能技术：智能技术：从一开始便被引人到从一开始便被引人到CIMSCIMS的设计、管理、调度等知识表示和决策优化中。的设计、管理、调度等知识表示和决策优化中。4 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构管管理理信信息息分分系系统统MIS质质量量保保证证分分系系统统CAQ工程设计分系统工程设计分系统CAD/CAE/CAM制造自动化分系统制造自动化分系统MAS数据库分系统数据库分系统DBS网络分系统网络分系统NETS支撑分系统支撑分系统应用分系统应用分系统市场信息市场信息技术信息技术信息服务信息服务信息一、组成一、组成4 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构二、圆轮图二、圆轮图网络和网络和数据库数据库MIS管理管理质量质量控制控制CAD/CAE/CAM制造自制造自动化动化Result(结果结果)Logic(概念）概念）Action(行为行为)Idea(主意主意)CIMS第一版的圆轮图第一版的圆轮图4 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构二、圆轮图二、圆轮图集成系统集成系统体系结构体系结构CIMS第二版的圆轮图第二版的圆轮图信信息息资源管理资源管理与与通通讯讯共共享享数数据据设计设计分析与分析与仿真仿真文件文件归档归档质量管理质量管理与规划与规划调度调度物料物料车间车间物料物料运输运输装配装配检测检测物料物料处理处理工工厂厂自自动动化化制制造造计计划划与与控控制制产产品品与与过过程程财财务务战略规划战略规划市市场场交交易易造造制制管管理理及及人人 力力资资源源管管理理4 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构二、圆轮图二、圆轮图客户客户CIMS第三版的圆轮图第三版的圆轮图人人员员与与组组织织全球全球组织组织客客户户支支持持制制造造产产品品与与工工艺艺雇雇员员责任责任市市场场交交易易物物人人料料工具工具信息信息技术技术供供应应销售销售渠道渠道销售和销售和促销促销顾客顾客服务服务生命周生命周期过渡期过渡系统系统设计设计企业企业定义定义零部件零部件设计设计不断不断改进改进文件和文件和发布发布资源资源规划规划经营经营计划计划零部件零部件制造制造组装和组装和测试测试物料物料管理管理共共享享知知识识系系统统商商资源资源投资者投资者团体团体规章规章伦理伦理环境环境制制造造业业基基础础设设施施制制造造业业基基础础设设施施5 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构二、圆轮图二、圆轮图4 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构三、体系结构三、体系结构CIMCIM体系结构定义为一组不同层次的各种视图模型的集合体系结构定义为一组不同层次的各种视图模型的集合 CIM-OSACIM-OSA就是欧洲就是欧洲ESPRITESPRIT计划中一个由来自多个国家的计划中一个由来自多个国家的2222个公司、研究个公司、研究所和大学组成的集团所和大学组成的集团AMICEAMICE所开发的，它由一个三个座标的立方体表示所开发的，它由一个三个座标的立方体表示逐步具体化逐步具体化：描述了从形成基本建造块到建立用于各种类型工业的部分：描述了从形成基本建造块到建立用于各种类型工业的部分通用模型，再到最后建立特定企业的专用模型的建模过程。通用模型，再到最后建立特定企业的专用模型的建模过程。逐步推导逐步推导：提供了：提供了CIMCIM开发的生命周期中不同阶段的模型描述。开发的生命周期中不同阶段的模型描述。逐步生成逐步生成：用四个视图，即功能、信息、资源和组织，来建立了总系统：用四个视图，即功能、信息、资源和组织，来建立了总系统各个方面的模型。各个方面的模型。4 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构通用设计通用设计结构模块结构模块通用企业需通用企业需求结构模块求结构模块部分通用企部分通用企业需求模块业需求模块专用企业专用企业需求模块需求模块部分通用部分通用设计模块设计模块专用设计专用设计说明模块说明模块通用实施通用实施结构模块结构模块部分通用部分通用实施模块实施模块专用实施专用实施描述模块描述模块通用设计通用设计结构模块结构模块通用企业需通用企业需求结构模块求结构模块部分通用企部分通用企业需求模块业需求模块专用企业专用企业需求模块需求模块部分通用部分通用设计模块设计模块专用设计专用设计说明模块说明模块通用实施通用实施结构模块结构模块部分通用部分通用实施模块实施模块专用实施专用实施描述模块描述模块逐逐步步推推导导逐步具体化逐步具体化逐步生成逐步生成CIM开放开放式体系结式体系结构构体系结构模型体系结构模型中是面向中是面向CIMSCIMS开发过程，按开发过程，按生命周期法展生命周期法展开的开的 4 计算机集成制造的体系结构计算机集成制造的体系结构1 1、CIM-OSA CIM-OSA 结构层次结构层次 通用层是通用层是CIM-OSACIM-OSA基本结构构基本结构构成成分（通用构构造模块）的成成分（通用构构造模块）的一种参考目录，包括元件、约一种参考目录，包括元件、约束规则、术语、服务功能和协束规则、术语、服务功能和协议等。议等。部分通用层是部分通用层是 CIM-OSACIM-OSA建立建立工业需求集的主要手段，也工业需求集的主要手段，也是建立各种专用结构的实用是建立各种专用结构的实用工具。部分通用层有一整套工具。部分通用层有一整套适用于各类制造企业的部分适用于各类制造企业的部分通用结构模型，包括按照工通用结构模型，包括按照工业类型、不同行业、企业规业类型、不同行业、企业规模等不同类的各类典型结构。模等不同类的各类典型结构。专用结构层的专用结构是参考结构的基础上，专用结构层的专用结构是参考结构的基础上，根据企业的特定要求，在部分通用层的各种根据企业的特定要求，在部分通用层的各种参考结构中进行选择或具体化参考结构中进行选择或具体化（instantiationinstantiation）来构成的。来构成的。4 计算机集成制造的体系结构计算机集成制造的体系结构1 1、CIM-OSA CIM-OSA 结构层次结构层次图4.2 参考结构和专用结构通用层结构和宏大的部通用层结构和宏大的部分通用层结构构成了一分通用层结构构成了一个参考结构库，库内参个参考结构库，库内参考结构的多少很大程度考结构的多少很大程度上取决于部分通用层中上取决于部分通用层中结构模型的多少，这些结构模型的多少，这些根据不同类别划分的模根据不同类别划分的模型和以企业加工产品类型和以企业加工产品类型划分得到的模型，就型划分得到的模型，就其数据量来说是很大的，其数据量来说是很大的，因此因此CIM-OSACIM-OSA的研究中，的研究中，建立部分通用层参考结建立部分通用层参考结构模型物工作量是十分构模型物工作量是十分巨大的。巨大的。4 计算机集成制造的体系结构计算机集成制造的体系结构1 1、CIM-OSA CIM-OSA 实施描述建模层次实施描述建模层次图4.3 ICM-OSA建模层次和过程需求定义模型包括了许多需求定义模型包括了许多以视图表示的基本经营内以视图表示的基本经营内容（目标、功能、规则、容（目标、功能、规则、约束、信息和材料、资源约束、信息和材料、资源和组织等），所有这些内和组织等），所有这些内容都要准确地反映在最后容都要准确地反映在最后的实施描述模型中。的实施描述模型中。设计说明建模层提供了对设计说明建模层提供了对在企业需求定义模型中收在企业需求定义模型中收集到的需求通过集到的需求通过CIMCIM系统系统设计进行优化和逻辑重构设计进行优化和逻辑重构的描述方法，这是一个无的描述方法，这是一个无冗余的、面向系统的经营冗余的、面向系统的经营需求描述。需求描述。实施描述建模层提供了各实施描述建模层提供了各种方法，把设计说明建模种方法，把设计说明建模层的内容转变成层的内容转变成CIMCIM系统系统中所有被选定的元个的完中所有被选定的元个的完整的系统说明。整的系统说明。4 计算机集成制造的体系结构计算机集成制造的体系结构1 1、CIM-OSA CIM-OSA 实施描述建模层次实施描述建模层次图4.3 ICM-OSA建模层次和过程 功功能能视视图图指指功功能能和和特特性性结构；结构；信信息息视视图图指指信信息息结结构构（从从经经营营用用户户的的观观点点所所需需的的信息）；信息）；资源视图资源视图指资源组织；指资源组织；组织视图组织视图指组织结构。指组织结构。功功能能视视图图经经营营过过程程和和企企业业活活动动的的组组成成及及优优化化组合；组合；信信息息视视图图住住处处的的组组成及非冗余的组合；成及非冗余的组合；资资源源视视图图资资源源的的逻逻辑组成；辑组成；组织视图组织视图经营职责的经营职责的逻辑组合。逻辑组合。功功能能视视图图经经营营过过程程和和企企业业活活动动工工能能的的运运行行结结构；构；信信息息视视图图企企业业信信息息的运行结构；的运行结构；资资源源视视图图企企业业资资源源的的运运行行结结构构（包包括括实实施施元元件的规格说明）；件的规格说明）；组织视图组织视图企业职责的企业职责的运行结构。运行结构。4 计算机集成制造的体系结构计算机集成制造的体系结构1 1、CIM-OSA CIM-OSA 实施描述建模层次实施描述建模层次 信信息息技技术术：用用于于企企业业所所有有活活动动的的数数据据据据处处理理和和分分配配。它它包包括括应应用用程程序序和和CIM-OSACIM-OSA集集成成基基础础结结构构，和和所所有有支支持持应应用用软软件件运运行行的的 CIM-OSACIM-OSA服服务务。它它在在保保持持应应用用程程序序和和硬硬件件相相互互独独立立的的同同时时，允允许许应用软件在主机硬件上运行。应用软件在主机硬件上运行。制制造造技技术术：用用以以处处理理物物料料、装装配配产产品品、包包装装和和运运输输产产品品。同同时时它它还还包包手手人人及及其其工工作作计计划划、机器及其所需的控制程序。机器及其所需的控制程序。图4.4 实施描述模型的内容图4.5 实施描述模型技术的元件4 计算机集成制造的体系结构计算机集成制造的体系结构1 1、CIM-OSA CIM-OSA 视图层视图层 CIM-OSACIM-OSA结构构成结构构成4 计算机集成制造的体系结构计算机集成制造的体系结构1 1、CIM-OSA CIM-OSA 功能视图结构关系功能视图结构关系4 计算机集成制造的体系结构计算机集成制造的体系结构1 1、CIM-OSA CIM-OSA 需求定义建模层上信息视图结构需求定义建模层上信息视图结构4 计算机集成制造的体系结构计算机集成制造的体系结构1 1、CIM-OSA CIM-OSA 设计说明建模层上的信息视图结构设计说明建模层上的信息视图结构实施描述建模层上的信息视图结构实施描述建模层上的信息视图结构4 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构工厂工厂工厂工厂加工车间加工车间加工车间加工车间装配车间装配车间装配车间装配车间1#1#单元单元单元单元N#N#单元单元单元单元铣削铣削铣削铣削工作站工作站工作站工作站检验检验检验检验工作站工作站工作站工作站物料储运物料储运物料储运物料储运工作站工作站工作站工作站机机机机器器器器人人人人铣铣铣铣床床床床存存存存储储储储器器器器机机机机器器器器人人人人检检检检验验验验机机机机存存存存储储储储器器器器机机机机器器器器人人人人小小小小车车车车传传传传送送送送器器器器工厂层工厂层车间层车间层单元层单元层工作站层工作站层设设备备层层4 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构工厂层工厂层车间层车间层单元层单元层工作站层工作站层设备层设备层决策层决策层管理层管理层调度层调度层过程控制层过程控制层设备控制层设备控制层决策层决策层管理层管理层执行层执行层离散制造离散制造流程制造流程制造普遍结构普遍结构企业的管理控制职企业的管理控制职能一般都是按递阶能一般都是按递阶层次展开的层次展开的自上而下，涉及范自上而下，涉及范围越来越小，工作围越来越小，工作内容越来越细，时内容越来越细，时标越来越短，实时标越来越短，实时性要求越来越高。性要求越来越高。上层传给下层的是上层传给下层的是控制信息或指令信控制信息或指令信息，下层传给上层息，下层传给上层的是状态反馈信息的是状态反馈信息或指令执行情况汇或指令执行情况汇报信息。报信息。按递阶结构，信息按递阶结构，信息不能越级传递。不能越级传递。4 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构应用软件的运行依应用软件的运行依次在集成平台、数次在集成平台、数据库系统、计算机据库系统、计算机系统支持下实现。系统支持下实现。集成则是通过网络集成则是通过网络系统实现计算机系系统实现计算机系统间的互联，在网统间的互联，在网络系统的支持下，络系统的支持下，实现数据库系统的实现数据库系统的互联，形成分布式互联，形成分布式数据库系统，再支数据库系统，再支持集成平台实现应持集成平台实现应用软件间的集成。用软件间的集成。集成平台集成平台 Integrated Platform应用软件应用软件应用软件应用软件分布数据库系统分布数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统网络网络计算机系统计算机系统计算机系统计算机系统应用软件层应用软件层集成平台层集成平台层数据库层数据库层网络层网络层计算机层计算机层4 现代集成制造的体系结构现代集成制造的体系结构工工厂厂层层车车间间层层单单元元层层工工作作站站层层设设备备层层生产