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1、第2章现代集成制造系统的基本组成,2023/6/2,中南大学,2,3）制造自动化或柔性制造系统(MAS),它是CIMS中信息流和物流的结合点，是CIMS最终产生经济效益的聚集地。对于离散型制造业，可以由数控机床、加工中心、清洗机、测量机、运输小车、立体仓库、多级分布式控制（管理）计算机等设备及相应支持软件组成。对于连续型生产过程，可以由DCS(集散控制系统)控制下的生产设备,通过管理与控制，达到提高生产率、优化生产过程、降低成本和能耗的目的。MAS由不同生产车间组成，车间是MAS的核心，因此MAS又称车间制造自动化系统。,2023/6/2,中南大学,3,2023/6/2,中南大学,4,MAS的
2、组成,由完成产品制造加工的设备、装置、工具、人员、相应信息数据以及体系结构和组织管理模式等组成。车间控制系统加工系统物料运输与存储系统刀具准备与储运系统检测和监控系统,2023/6/2,中南大学,5,MAS的车间控制系统,包括车间控制器、单元控制器、工作站控制器和自动化设备本身的控制器以及车间生产、管理人员组成。,车间控制系统的递阶控制体系结构,2023/6/2,中南大学,6,车间层是车间控制系统的最高级，主要任务是根据工厂下达的生产计划进行车间作业分解和作业调度，并反馈车间有关的生产信息。是车间控制系统与外界交换信息的核心与枢纽。三大功能：计划调度监控,2023/6/2,中南大学,7,单元层
3、兼有计划和调度的功能，完成任务的实时分解、调度、资源需求分析，向工作站分配任务及监控任务的执行情况，并向车间控制器报告作业完成情况和单元状态。必须考虑设备的加工能力和加工任务的均衡分配。控制周期从几小时到几周。,2023/6/2,中南大学,8,工作站层负责指挥和协调车间中设备小组的活动，并根据单元控制器下达的命令完成各种工作。控制周期从几分钟到几小时。设备层包括机床、加工中心、机器人和测量机、引导车等。,2023/6/2,中南大学,9,MAS的加工系统,以机械制造为例，包括专用自动化机床、组合机床及自动线、数控机床、加工中心(MC)、分布式数控系统(DNC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系
4、统(FMS)等。,加工中心,2023/6/2,中南大学,10,MAS的物料运输与存储系统,负责制造过程的各种物料的流动；将工件、毛坯或半成品即使准确的送到指定的加工地点；将加工好的成品送进仓库或装卸站；工件输送设备:传送带、运输小车、工业机器人、托盘及托盘交换装置；物料存储系统：工件进出站、托盘站和自动化立体仓库。自动化立体仓库：主要由库房、货价、堆垛起重机、外围输送设备、自动控制装置等组成。是一种先进的仓储设备，目的是将物料存放在正确的位置，以便随时向制造系统提供物料。,2023/6/2,中南大学,11,MAS的刀具准备与储运系统,由刀具组装台、刀具预调仪、刀具进出站、中央刀库、机床刀库、刀
5、具输送装置和刀具计算机管理系统等组成为加工设备及时提供所需的刀具，并能按照要求在各个机床之间进行刀具交换，对刀具具有运输、管理和监控的能力。,2023/6/2,中南大学,12,MAS的检测和监控系统,保证MAS正常可靠运行及加工质量。检测和监控的对象加工设备、工件储运系统、刀具及储运系统、工件质量、环境及安全参数;检测和监控的目的主动控制质量，防止生产废品，为质量保证体系提供反馈信息，构成闭环质量控制回路。,2023/6/2,中南大学,13,2023/6/2,中南大学,14,MAS的功能模型,2023/6/2,中南大学,15,MAS与CIMS其他部分接口,2023/6/2,中南大学,16,数字
6、控制（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化方法。数控技术（Numerical Control Technology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。,数字控制与数控技术,2023/6/2,中南大学,17,数控机床（Numerical Control Machine Tools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。它是数控技术典型应用的例子。数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的装置。计算机数控系统（Computer Nume
7、rical Control CNC）以计算机为控制核心的数字控制系统。,数字控制与数控技术,2023/6/2,中南大学,18,自从本世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化。现在，数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在现代数控技术之上；数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；专家们预言:二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。,2023/6/2,中南大学,19,制造自动化技术的发展趋势,“六化”即制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能
8、化和制造绿色化。制造全球化市场的国际化，产品销售的全球网络正在形成。产品设计和开发的国际合作。产品制造的跨国化。制造企业在世界范围内的重组与集成，如动态联盟公司制造资源的跨地区、跨国家的协调、共享和优化利用。全球制造的体系结构将要形成。制造敏捷化柔性：包括机器柔性、工艺柔性、运行柔性和扩展柔性重构能力：能实现快速重组重构，增强对新产品开发的快速响应能力。快速化的集成制造工艺：如快速原型制造RPM，是一种CAD/CAM的集成工艺。,2023/6/2,中南大学,20,制造自动化技术的发展趋势,制造网络化制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成。制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企业中工
9、程设计、管理信息系统等各子系统的集成。企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用。通过网络，实现异地制造。基于Internet/Intranet的制造已成为重要的发展趋势 制造虚拟化制造虚拟化主要指虚拟制造，又称拟实制造。虚拟制造(Virtual manufacturing)将现实制造环境及其制造过程通过建立系统模型映射到计算机及其相关技术所支撑的虚拟环境中，在虚拟环境下模拟现实制造环境及其制造过程的一切活动和产品制造全过程，并对产品制造及制造系统的行为进行预测和评价。,2023/6/2,中南大学,21,制造自动化技术的发展趋势,制造智能化是一种由智能机器和人类专家共同组成的人
10、机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。智能制造技术的宗旨在于通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动，以实现制造过程的优化。制造绿色化绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最小，资源效率最高。绿色制造是可持续发展战略在制造业中的体现，或者说绿色制造是现代制造业的可持续发展模式。,2.3企业管理与电子商务系统,管理信息系统MIS企业资源计划ERP敏捷供应链ASC客户关系管理CRM全面质量管理T
11、QM电子商务,2023/6/2,中南大学,23,现代集成制造系统的管理技术体系,以先进的管理模式与方法为核心，研究管理与控制权企业生产经营活动。,企业为实现其经营目标，组织资源和生产经营活动的基本框架和方式。,2023/6/2,中南大学,24,管理信息系统(MIS),MIS的发展1954年美国通用电气公司第一次用计算机计算职工的工资，是计算机首次进入管理业务。随着计算机技术、网络技术的迅速发展，计算机在管理上的应用也由初期的单项数据处理阶段发展到数据综合处理阶段，进而发展到现在的数据系统处理和管理信息系统（MIS）阶段。MIS定义它是以MRP II为核心，包括预测、经营决策、各级生产计划、生产
12、技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具、人力资源等管理信息功能，通过信息集成，达到缩短产品生产周期、降低流动资金占用、提高企业应变能力的目的。,2023/6/2,中南大学,25,企业MIS的基本结构,2023/6/2,中南大学,26,ERP系统,ERP概念的提出从MRP-发展而来企业在使用MRP-管理后，可明显改善库存管理、减少库存资金占用、提高资金周转次数、提高劳动生产率、有效降低成本，从而提高经济效益和企业的市场竞争力。但MRP-仅能管理企业内部的物流和资源流。随着全球经济一体化的加速，企业与外部环境的关系越来越密切，MRP-已不能满足需求。于是新的企业管理理念和软件应运而生。,20
13、23/6/2,中南大学,27,ERP把原来的制造资源计划拓展为围绕市场需求而建立的企业内外部资源计划系统。ERP给出了新的结构，把客户需求和企业内部的经营活动以及供应商的资源融合到一起，体现了完全按用户需求为中心的经营思想。,2023/6/2,中南大学,28,ERP的基本思想:将企业的业务流程看作是一个紧密联系的供应链，其中包括供应商、制造工厂、分销网络和客户等；将企业内部划分为几个相互协同作业的支持子系统、如财务、市场营销、生产制造、质量控制、服务维护、工程技术等，还包括企业的融资、投资以及对竞争对手的监视管理。ERP应用的范围:ERP打破了MRP-只局限于传统制造业的旧的观念和格局，把触角
14、伸向各个行业，特别是金融业、通信业、高科技产业、零售业等。ERP的应用范围大大扩展了。,供应链,子系统,2023/6/2,中南大学,29,ERP系统的结构,ERP的基本构架和基本逻辑与MRP-并没有本质的不同。ERP从功能上看仍是以制造过程为中心，其核心是MRP，它体现了制造业的通用模式。ERP在MRP-原有功能的基础上，向内、外两个方向延伸，向内主张以精益生产方式改造企业生产管理系统，向外则增加战略决策功能和供需链管理能力。,2023/6/2,中南大学,30,ERP的五个基本功能,生产规划系统物料管理系统财务会计系统销售、分销系统企业情报系统四个扩展模块SCM（供应链管理）CRM(客户关系管
15、理)SFA（销售自动化）EC(电子商务),2023/6/2,中南大学,31,BOM库存管理 MRP MPSCRP,批量控制,定单管理,财务管理,后勤管理,MRP-,仓库管理系统,市场营销,质量系统,多地点供应商管理,过程控制,研发管理,票证管理,人力资源,实验室信息系统,ERP,ERP系统结构图,2023/6/2,中南大学,32,供应链管理系统,产生和发展在高科技为主导的时代，管理的指导思想从着重分工转为集成。激烈竞争所带来的高风险，使企业通过虚拟组织取得领先优势通用汽车公司业务外包把运输和物流业务外包给理斯维物流公司集中力量于核心业务制造轿车和卡车节约运输成本10缩短18的运输时间减少了库存
16、,2023/6/2,中南大学,33,供应链的定义,供应链是指产品在到达消费者手中之前所涉及的原材料供应商、生产商、批发商、零售商以及最终消费者组成的供需网络，即由物料获取、物料加工、并将成品送到用户手中这一过程所涉及的企业和部门组成的一个网络。供应链管理：是为了满足顾客的需求，在从原材料到最终产品的过程中，为了获取有效的物资运输和储存，以及高质量的服务和有效的相关信息所作的计划、操作和控制。,2023/6/2,中南大学,34,对定义的理解,供应链管理把对成本有影响和在产品满足顾客需求的过程中的每一方都考虑在内，从供应商和制造工厂经过仓库和配送中心到零售商和商店。供应链管理的目的在于追求效率和整
17、个系统的费用有效性，使系统总成本达到最小。供应链管理包括公司从战略层次到战术层次一直到作业层次的活动。,2023/6/2,中南大学,35,供应链管理产生和发展的阶段,19801989年，供应链管理的萌芽阶段19901995年，供应链管理初步形成阶段1996年以后，供应链管理处于强调建立合作伙伴关系阶段,2023/6/2,中南大学,36,供应供应商,装配,制造,分销,零售,需求用户,信息流,设计）,（需求和,需求拉动,销售点信息,供应商,需求源,核心企业,用户的用户,用户,供应商,供应商的供应商,物流或和服务流,资金流,2023/6/2,中南大学,37,供应链管理的内容,供应、生产计划、物流、需
18、求。,2023/6/2,中南大学,38,供应链管理的目标,根据市场需求的扩大，提供完整的产品组合；根据市场需求的多样化，缩短从生产到消费的周期；根据市场需求的不确定性，缩短供给市场和需求市场的距离；降低整体供应链的物流成本和费用，提高整体供应链的运作效率，增强整体供应链的竞争力。,2023/6/2,中南大学,39,敏捷供应链管理系统,敏捷供应链的产生随着竞争的加剧，企业管理进入了以客户及客户满意度为中心的管理，企业的供应链运营规则由“推式”转变为客户需求为原动力的“推拉式”供应链管理。敏捷制造使企业在无法预测的持续、快速变化的竞争环境中生存、发展并扩大竞争优势的一种新的经营管理和生产组织的模式
19、。敏捷制造概念的提出，给供应链问题赋予了新的含义。,2023/6/2,中南大学,40,敏捷供应链的概念,敏捷供应链（agile supply chain，ASC）是指在竞争、合作、动态的市场环境由各实体组成的动态供应网络。区别于一般供应链系统的特点：可以根据动态联盟的形成和解体（企业重组）进行快速的重构和调整；要求能通过供应链管理促进企业间的联合，进而提高企业的敏捷性；提出供应链本身的敏捷性和可重构要求，以适应动态联盟的需要。,2023/6/2,中南大学,41,敏捷供应链的功能,支持迅速结盟及结盟后动态联盟的优化运行、平稳解体；支持动态联盟企业间敏捷供应链管理系统的功能；结盟企业能根据敏捷化和
20、动态联盟的要求进行组织、管理和生产计划的调整；可以集成其他的供应链系统和管理信息系统。,2023/6/2,中南大学,42,敏捷供应链的相关技术,统一的动态联盟企业建模和管理技术分布式计算技术软件系统的可重构技术对遗留系统的封装技术Internet/Extranet环境下动态联盟企业信息的安全保证,2023/6/2,中南大学,43,虚拟企业,产生的背景企业所处的环境发生了根本变化，市场需求日趋变多，技术进步突飞猛进；企业面对不断变化的市场，为求得生存与发展，必须具有高度的柔性和快速反应能力。Virtual信息技术可以使一台计算机以更大的存储容量来运行，但事实上它并没有那么大的存储容量；信息技术可
21、以使用户幻想他们存在于任何需要的时空中。通过技术，更重要的是通过各种联合，虚拟企业可以聚合起更大的力量来完成既定目标。,2023/6/2,中南大学,44,虚拟企业的定义,虚拟企业是由一些独立的公司组成的临时性网络，这些独立的公司包括供应商、客户、甚至竞争对手，他们通过信息技术组成一个整体，共享技术、共担成本并可以进入彼此的市场。特点具有流动性建立在当今发达的信息网络之上并行工程在技术上占有优势可以看作是一个企业网络,2023/6/2,中南大学,45,虚拟企业的运作模式,虚拟生产以外包加工为特点，企业将其产品直接生产功能弱化，把生产功能用外包的办法转移到别的企业去完成，而自己只留下最具优势的附加
22、值最高的开发和营销功能，并强化这些部门的组织管理。耐克、索尼虚拟开发几个企业通过联合开发高技术产品，取得共同的市场优势，谋求更大的发展。IBM与ADM虚拟销售企业或公司总部与下属销售网络之间的产权关系相互分离虚拟管理保留了某些部门的功能，但其行政组织并不真正存在于企业内部,2023/6/2,中南大学,46,基于敏捷供需链管理的CIMS功能框架,2023/6/2,中南大学,47,客户关系管理系统（CRM）,CRM这一概念最早则是由美国著名咨询公司Gartner Group于1999年提出的。CRM的概念发展到今天主要经历了3个阶段：成功应用于销售和市场的客户关系数据应用软件。（1990年）客户关
23、系营销Pepper和Rogers的1对1市场营销理论。（90年代中期）通过数据库营销应用客户终身价值分析。（90年代后期）CRM首先是一种管理思想，旨在实现企业以客户为中心，通过识别客户，区分客户，针对不同的客户需求提供个性化的服务，从而提高客户整个生命周期的价值。它表现为一种客户策略和营销策略，但又不仅仅限于企业的前台营销，而是将影响整个企业的生产经营。当然，CRM需要一套自己的软件，该软件主要关注企业与客户相关的业务流程或管理决策。,2023/6/2,中南大学,48,CRM 的管理原则,CRM 有4条管理原则以顾客为中心；为最佳顾客提供最佳服务；企业组织结构要与CRM相适应；尊重顾客的隐私
24、。其中以顾客为中心是CRM的基本切入点，也是其最具代表性的管理原则。,2023/6/2,中南大学,49,客户关系管理系统,企业竞争的焦点：以产品为中心以顾客为中心技术上的进步使把整个企业的客户信息放入一个系统中进行管理成为可能。CRM目标是通过不断深入的分析客户需求、消费行为、经济状况，提供有价值和针对性的业务建议，将客户信息变为利润的支撑点，基本功能：客户管理与分析营销管理与分析市场管理与分析客户服务管理与分析,2023/6/2,中南大学,50,2023/6/2,中南大学,51,CRM系统体系结构,系统管理：是CRM系统基本功能，主要包括帐套管理、用户管理、角色管理、功能数据权限管理和各种基
25、础数据的定义。系统管理主要是系统管理员和主管人员使用。用友CRM支持集团应用模式，支持企业未来由于机构增加等的应用扩展。客户管理：是CRM系统基本功能，主要包括客户档案信息管理和客户分配、客户共享、客户类别转换、客户合并等管理功能。销售过程管理：主要包括意向管理、合同管理、订单管理、库存管理、计划管理、客户催款等。,2023/6/2,中南大学,52,CRM系统体系结构,服务管理：主要包括维修管理、客户回访、客户投诉、客户关怀等企业门户：是面向客户、合作伙伴和供应商的信息交换平台，包括WEB方式、E-MAIL方式、CALL CENTER方式等。WEB方式可实现功能：商品档案查询、新产品发布、网上
26、订单提交与查询、网上维修服务请求与查询、网上企业公告、网上投诉与反馈、网上咨询、网上市场调查等。数据交换：是利用标准的XML数据交换平台，与企业其他应用系统如ERP、SCM等进行数据交换。由于CRM是企业应用的最前端，需要CRM系统向其他系统提供客户业务数据。商业智能：主要是利用分析工具对各种数据进行整理、统计、分析，以图表的形式提供管理人员对所有CRM系统数据进行分析，辅助领导决策,2023/6/2,中南大学,53,信息科学与工程学院 雷 琪,2023/6/2,中南大学,54,美国思科系统公司（Cisco System）的成功是世人所共睹的，Cisco也无疑被视为美国新经济的代表者之一。Ci
27、sco就是一个实施CRM、打造出自己的核心竞争力、从而获得巨大成功的企业。Cisco公司的CRM方案中，全面采用了如Oracle数据库、Internet技术平台及前端应用程序，建设了面向全球的交易系统，并已将市场及服务扩展到了全世界的115个国家，并在客户服务领域也全面实施了CRM。Cisco顺利地将客户服务业务转移到Internet上，使得通过因特网的在线支持服务占了全部支持服务的70，还使Cisco能够及时和妥善地回应、处理、分析每一个通过Web、电话或其他方式来访的客户要求。实施CRM使Cisco创造了两个奇迹公司每年节省了3.6亿美元的客户服务费用；公司的客户满意度由原先的3.4提高到
28、现在的4.17，在这项满分为5的调查中，IT企业的满意度几乎没有能达到4的。先进的CRM系统为Cisco创造了极大的商业价值：在因特网上的销售额达到了每天2700万美元，占到了全美国因特网销售额的一半以上；发货时间由三周减少到了三天；在新增员工不到1的情况下，利润增长了500。,CISCO CRM如何实现,2023/6/2,中南大学,55,华商在线的Sino CRM,Sino CRM通过对客户生命周期的有效管理，帮助企业有效管理客户资源、控制销售过程、缩短销售周期、提高销售成功率。以“客户”为中心，将企业的市场、销售和服务等有机地整合起来，形成跨越部门的统一的业务管理平台。通过对客户相关信息的
29、分析与挖掘，识别客户消费规律和客户价值，指导企业的部门运作和市场规划，从而提供更加快捷和周到的优质服务，帮助企业提升客户满意度和忠诚度，最终提高企业市场竞争力。,2023/6/2,中南大学,56,功能模块eSaleseMarketingeService,2023/6/2,中南大学,57,Sino CRM eSales 全面的客户管理实现完整的销售过程管理实现销售过程的自动化、智能化强大的销售计划与销售预测分析完整的订单的执行过程，实现与ERP的无缝连接日常活动、费用管理强大的自定义功能邮件、手机短消息功能，实现与客户的时时互动,2023/6/2,中南大学,58,Sino CRM eMarket
30、ing 市场活动管理市场活动分析预算和收入跟踪管理市场情报竞争对手,2023/6/2,中南大学,59,Sino CRM eService 实现完整的服务项目实施过程管理客户服务跟踪产品质量跟踪知识管理,2023/6/2,中南大学,60,全面质量管理（TQM）,为了能够在最经济的水平上并考虑到充分满足顾客要求的条件下进行市场研究、设计、制造和售后服务，把企业内各部门的研制质量、维持质量和提高质量的活动构成为一体的一种有效的体系。,TQM的演变：,2023/6/2,中南大学,61,TQM的主要内容,设计过程质量管理制造过程质量管理辅助过程质量管理使用过程质量管理全面质量管理工作的一个重要特征是，从
31、根源处控制质量。例如，通过由操作者自己衡量成绩来促进和树立他对产品质量的责任感和关心，就是全面质量管理工作的积极成果。,侦察,预防,2023/6/2,中南大学,62,信息科学与工程学院 雷 琪,电子商务发展的条件,计算机的广泛应用网络的普及和成熟信用卡的普及应用电子安全交易协议的制定政府的支持与推动,2023/6/2,中南大学,63,信息科学与工程学院 雷 琪,电子商务的定义和特点,定义狭义：称为电子交易（ECommerce），主要是利用互联网提供的通信手段在网上进行电子交易。广义：称为电子商业（EBusiness），是指以信息技术为基础的商务活动，包括生产、流通、分配、交换和消费诸环节中连接
32、生产和消费的所有活动的电子信息化处理。特点：普遍性、方便性、整体性、安全性、协调性。,2023/6/2,中南大学,64,基础：Internet、信息安全、传输系统、交互式操作系统,电子商务环境,银行等金融机构,海关、工商等部门,认证中心,商家,配送中心,客户,网络内容：物流、资金流、信息流,2.4流程工业CIMS,2023/6/2,中南大学,66,生产的分类,从总体上可以分为两大类：离散型(Discrete)和连续型(Process)。又可以细分为四种生产操作类型。连续操作：其原材料、半成品和成品通常是液体，加工过程长时期连续不断。如：化工、石油、电力工业。不连续操作：加工方式与连续操作同，但
33、产品经常改变需要不断改变操作条件。如：造纸、特殊化工和轧钢工业。间歇操作：加工方式不连续，将多种原材料混合，按事先规定的温度、压力等参数曲线进行加工操作。如：食品、冶炼、皮革纺织和木材工业。离散操作：同一时刻或同一地点按不同的步骤进行加工，工件一般是固体状态的原材料，常利用生产装配线来进行最后组装。如：汽车工业、机械制造业、家电等。,2023/6/2,中南大学,67,连续型制造业的特点,在连续生产类型中，单一产品的生产永不停止，机器设备一直运转。连续生产的产品一般是企业内部其他工厂的原材料。产品基本没有客户化。此类产品主要有：石化产品，钢铁，初始纸制品。其生产过程一般是连续的或成批的，需要严格
34、的过程控制和安全性措施，具有工艺过程相对固定、生产周期短、产品规格少批量大等特点，主要包括化工、冶金、石油、电力、橡胶、制药、食品、造纸、塑料、陶瓷等行业。强调生产过程的整体性，工艺流程相对稳定生产过程包括了信息流、物质流、能量流,而且伴随着复杂的物理化学反应,以及突变性和不确定性等因素,是一个十分复杂的大系统。,2023/6/2,中南大学,68,连续型制造业的特点,流程工业的生产准备时间长，设备轻易不能停工，设备、操作之间的耦合度极高，往往某个参数的调整就会影响到其他参数及以后各个工序的产品质量，因此流程工业控制的精确程度一般要高于离散制造业。流程工业生产计划和控制要求面向整体优化。各个设备
35、的优化不等于全厂处于最优,因而在求取全局最优的过程中有时会得到相互冲突的结论。流程工业更关注设备的有效利用。流程工业生产计划对设备能力极其重视。其生产装置间的连接有管道约束,物流连续,或者只有复杂而有限的中间存贮策略（如存储池的能力、温度、存储时间等要求）。,2023/6/2,中南大学,69,连续型制造业的特点,流程工业中，离散决策变量与连续决策变量共存,系统内既包括连续过程变量,如生产过程;也包括离散过程变量,如生产方案的切换、调度指令的下达、随机事件的引入、生产装置的切换等,所以连续过程的生产计划/调度系统是混杂系统。这种混杂既包括同层混杂,也包括递阶层次之间的混杂。流程工业常常处于十分恶
36、劣的生产环境,因而生产的安全性和环保要求被放在最重要的位置。流程工业的原材料和产品通常是易腐的（如食品），因此，在生产计划和库存管理中，要考虑到这个约束条件。,2023/6/2,中南大学,70,过程自动化定义,一个过程是指一个系统中使物质、能量自发改变形态并受到传送或储运的、互相影响的分过程的总和；过程计算机；过程计算机系统；如果从借助于相应的信息处理装置使技术过程自动化的目的考虑，人们只须根据需要对运行结果提出要求，该系统就被称为“过程自动化系统”。,2023/6/2,中南大学,71,过程自动化系统的基本组成,2023/6/2,中南大学,72,过程自动化系统的分类,在单一器具或者机器（可能是
37、大型成套设备的组成部分）中进行的技术过程自动化系统；有若干单一过程（分过程）组成，在规模与空间上延伸的成套设备中运行的技术过程自动化系统。,2023/6/2,中南大学,73,器具与机器自动化的表征特点,为了节约成本和空间，通常采用单片微机作为过程计算机；这些微机程序的开发费用经大量产品分摊后数额甚微，程序费用可一并计入必须的程序内存的成本之内。,2023/6/2,中南大学,74,成套设备自动化的表征特点,成套设备自动化系统通常都按特殊要求开发设计和制造（称“一次性系统”），为了降低系统成本，人们尽量采用模块式结构的过程计算机系统，但他们毕竟又必须符合对成套设备本身的技术要求；这类自动化系统的软
38、件费用很高，如果加上软件维护费用，则软件费用往往要高出硬件费用很多。,2023/6/2,中南大学,75,过程控制发展的三个阶段,2023/6/2,中南大学,76,流程CIMS-CIPS,把CIM在离散型工业中的应用系统称为CIMS，而把它在流程工业中的应用系统称为（Computer Integration Process System,CIPS）,即计算机集成生产系统。CIPS体系结构控制级监控级调度级管理级决策级,2023/6/2,中南大学,77,流程制造业CIMS框图,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
39、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,Databaseon time,DSS,2023/6/2,中南大学,78,CIPS体系结构图,2023/6/2,中南大学,79,CIPS设计原则,总体可行性原则大系统分解与协调以求得系统集成和整体优化的原则有限合理性原则全面集成原则开放性原则内容与途径的研究要体现流程工业特点并具有代表性和指导性实现体系结构向ERP/MES/PCS的过渡，前调MES的重要性；体现生命周期和集成平台的设计思想；强调基于模型的CI
40、MS结构化设计方法；体现对象和面向对象的思想，并强调CIMS中人的作用。,2.5 CIMS支撑系统平台,企业整体解决方案的集成平台网络化制造服务平台,2023/6/2,中南大学,81,企业整体解决方案的集成平台,企业集成系统 是CIMS的核心分类信息集成：利用通信和数据库技术，在共享信息模型的支持下，实现不同应用系统之间的信息共享和交互。过程集成：指高效、实时地实现应用间的数据和资源的共享以及应用间的协同工作。知识集成：企业内部共享企业知识，通过知识的积累、组织、重用提高企业生产、经营、设计和管理水平。,2023/6/2,中南大学,82,企业整体解决方案指导企业正确设计、实施和运行企业集成系统
41、的一组方法和工具集合。包括：指导思想理论与方法集成框架与集成平台关键技术软件工具与支持平台实施途径标准规范评价体系,集成方法一对一的专用集成接口共享信息库中间件方式,2023/6/2,中南大学,83,集成平台一个支持复杂信息环境下企业集成系统应用开发和运行的软件平台集成平台的作用缩短集成系统的开发周期提高集成系统的运行效率减少系统维护和升级费用具可移植性和重用性集成平台的发展传统：从底层操作系统逐层向上开发早期：通过应用编程接口方式当今：采用中间件提供通用的系统服务功能,2023/6/2,中南大学,84,底层支撑系统计算机网络分系统：它是支持CIMS各个分系统的开放型网络通信系统。采用国际标准
42、和工业规定的网络协议，可以实现异种机互联，异构局域网络及多种网络互联。以分布为手段，满足各应用分系统对网络支持的不同需求，支持资源共享、分布处理、分布数据库、分层递阶和实时控制。数据库分系统：它是CIMS各分系统，覆盖企业全部信息的数据库系统，它在逻辑上是统一的，在物理上可以是分布的全局数据管理系统，以实现企业数据共享和信息集成。,2023/6/2,中南大学,85,网络化制造服务平台,网络化制造服务平台的基本概念网络化制造：制造企业利用网络技术整合社会资源，进行产品设计、制造销售、采购和管理等产品开发全过程的活动总称。网络化制造服务平台整合社会资源，实现资源的优化配置提高企业整体创新能力，实现
43、产业升级和结构调整建立基于信息技术的全球化竞争环境建立信息技术服务体系,2023/6/2,中南大学,86,网络化制造的内涵,网络化制造使企业具有较强的对环境的适应能力，能迅速对外部市场的不确定性和多变性做出快捷的反应。网络化制造有利于加强团队合作精神和知识共享的企业文化。网络制造不是简单的制造网络化，网络化制造是符合网络经济规律的制造模式，企业的运作模式与经营理念都较以前的企业形态有根本的改变。虚拟企业是网络化制造的主要组织形式。,2023/6/2,中南大学,87,网络化制造的特点,网络化制造,创新化市场创新管理创新产品创新过程创新,数字化设计和制造数字化信息高度集成市场运作数字化知识的高度集
44、成,知识化知识是企业的财富高素质的知识员工学习型企业,集成化企业集成与环境的集成管理与技术集成,虚拟化商务协同自组织打破时空阻隔,敏捷化快速响应以用户为中心效率与效益的统一,智能化动态自适应自协调自学习,模块化产品模块化企业模块化过程模块化快速配置,网络化设计营销采购,直接化减少中环节直接面向用户 和供应商,2023/6/2,中南大学,88,网络化制造系统的组成,2023/6/2,中南大学,89,网络化制造系统的结构,基础层,应用与使能工具层,应用系统层,企业用户层,2023/6/2,中南大学,90,网络化制造系统应用功能,共享信息平台:为制造企业提供企业信息、产品信息和供求信息的发布机制，企
45、业能方便地将自身的信息在区域/行业网络化制造平台上发布，供其他企业用户查询。提供信息检索、供求配对导航、智能信息代理服务，提供个性化服务。敏捷企业协作平台:产品工程图纸和技术资料的传送与在线浏览；产品的网上协同设计；设计生产任务的异地进度监控与信息管理；虚拟会议室等。目的是提高企业间协作的效率，降低协作成本。产品协同设计制造系统：为企业开展异地产品协同设计制造提供支持，包括跨企业产品数据管理、跨企业产品的并行设计制造、产品的虚拟设计与制造、产品研制的项目与过程管理、跨企业的产品可视化系统等,2023/6/2,中南大学,91,在线/远程制造服务：通过对制造设备进行封装，实现制造设备的上网，并且能
46、够为需要制造服务的其他企业提供在线和远程的制造工作资源共享系统:实现企业间共享资源的管理，实现企业间资源的优化配置，提高资源的利用率。资源共享系统提供共享资源的注册、删除、修改、查询等功能。通过建立系统共享模型，实现对共享信息的维护供应链管理系统:采用供应链管理的方法建立面向区域内产业链的企业间物流管理和信息管理系统，通过提高整个供应链的竞争力来加强本地区企业的整体竞争力,网络化制造系统应用功能,2023/6/2,中南大学,92,电子商务系统：结合区域的经济特色，建立为区域经济服务的电子商务系统，为区域内的企业提供方便和低价的电子商务服务区域性产品虚拟展示与销售中心：以地区为中心，分行业建立本
47、地制造产品的展示和销售集成系统，采取集中与分散链接相结合、实物产品和虚拟产品并存的方案，建立的一个展示和推销本地产品的一个大系统虚拟采购中心：建立行业性的面向中小企业的虚拟供应链和区域性网络化供应系统，使广大企业能够通过网络在动态供应链中进行合作，实现从订货合同获取、执行到完成的整个过程，通过企业内部集成及企业间的动态联盟，组建起从原材料供应到满足客户需要的最终商品的快速、廉价、适应性强的动态供应链，从而高效、充分地利用企业内部和外部资源,网络化制造系统应用功能,2023/6/2,中南大学,93,技术支援中心：网络化制造系统仅依靠企业的参与是不够的，应该依托大专院校、科研院所、系统咨询公司、中介服务公司、生产力促进中心等建立技术支援中心，为各制造企业提供强大的技术支持体系。技术支援中心需要建立友好的协同工作环境，为企业提供商务、设计、生产等方面的技术咨询服务和广泛的社会技术资源。建立技术支援体系解决企业人才资源短缺的问题，对于中小企业具有更重要的意义,网络化制造系统应用功能,
