21世纪的先进制造技术
1 21世纪的产品特点
2 21世纪制造企业的环境
3 现代集成制造技术
21世纪的产品特点
? 产品结构的特点
知识 -->技术 -->产品的时间越
来越来短,结构越来越复杂
? 1782年摄影原理到 1838年照相机 56年
? 1831年电机原理到 1872年发动机 41年
? 1948年半导体到 1954年半导体收音机 6年
21世纪的产品特点
? 产品的批量 更小
? 产品价格的特点
取决于独占知识的含量
? 产品的市场特点
? 顾客对产品功能、性能、质量、服务 更高
? 参与全球竞争 更加激烈
现代制造企业环境的变化
?大市场和大竞争；
?产品生命周期缩短；
?交货期成为主要竞争因素；
?用户需求个性化,多品种小批量
生产 比例增大。
发达国家的制造业发展迅速
例：波音 777的设计和制造是 20世纪 90年代制
造业的标志性进展
?全数字化定义 ——无纸生产；
?数字化预装配 ——无金属样机的生产 (虚拟 )
?广域网上的异地设计、异地制造；
?基于ＳＴＥＰ的数据交换；
?协同工作小组（ Team work) 238
设计制造周期大大缩短：
波音 757,767 —— 9-10年
波音 7７ 7缩短到 4.5年，并获得巨大的独
占性利润，每架波音 777要价 1.4亿美元。
信息时代造成了跨国公司的垄断性
? 跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的 40%；
? 跨国公司的贸易额占世界贸易总值的 50%；
? 跨国公司的工业研制费占世界总值的 80%；
? 跨国公司操纵了世界技术转让的 75%；
? 跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的 90%。
90年代国际水平的占 30% 80年代国际水平的占 40%
2000多种主导产品的平均生命周期为 10.5年是美国产品 3.5倍
美国新产品贡献率已达到生产总值的 52% 我国仅为 5.9%
我国的技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新能力低下
我国制造业的严峻形势
我国机械工业主导产品
设计在整个生产周期中所占
的比重
0 20 40 60 80 100
设计开发 制造
时间
百分比（ %)
开发设计工作的重要性
开发设计 生产准备与
加工
原材料与外
购件的采购
管理和销售
0
10
20
30
40
50
60
70
开发设计 生产准备与
加工
原材料与外
购件的采购
管理和销售
对成本的影响
所需的工时成本
个性化 ！
将核心工作放在本企业
两头在内，中间在外
开发设计
市场销售
制造
成功企业的关键因素
? 上市时间 T
? 质量 Q
? 产品成本 C
? 服务 S
? 灵活性 Ｆ
? 环境 Ｅ
“快鱼”吃“慢鱼”
现代制造系统的模式和哲理
? 成组技术 (相似性 )
? CIM (集成 )
? 并行工程 (同步 )
? JIT (准确 )
? 智能制造系统 (智能 )
? 敏捷制造 (灵活 )
? 精益生产 (简化 )
? 合理化工程 (重组、标准化 )
? 业务过程重组 BPR(重组 )
T
Q
C
S
F
E
现代集成制造技术
J,Harringtong 博士
Computer Integrated Manufacturing
计算机集成制造 CIM
基本思想
? 企业的各个生产环节是不可分割的, 应该加以统一处理；
? 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制的 。
“自动化孤岛”
1 + 1 = 2?
将“自动化孤岛”集成在一起
将“自动化孤岛”集成在一起
产品形成过程 昨天 -今天 -明天
产品规划 概念设计 生产准备详细设计昨天过程序列
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
PDM
数字模型
过程管理
明天
过程流
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
PDM
今天
过程链
CIM是一种组织, 管理与运行企业的哲理 。 它将传
统的制造技术与现代信息技术, 管理技术, 自动化技术,
系统工程技术等有机结合, 借助计算机 （ 硬, 软件 ）,
使企业产品全生命周期 ——市场需求分析, 产品定义,
研究开发, 设计, 制造, 支持 （ 包括质量, 销售, 采购,
发送, 服务 ） 以及产品最后报废, 环境处理等各阶段活
动中有关人 /组织, 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运行, 实现企业制造活动
的计算机化, 信息化, 智能化, 集成优化, 以达到产品
上市快, 高质, 低耗, 服务好, 环境清洁, 进而提高企
业的柔性, 健壮性, 敏捷性, 使企业赢得市场竞争 。
CIMS是一种基于 CIM哲理构成的计算机化, 信息化,
智能化, 集成优化的制造系统 。
CIM和 CIMS的定义
? CIM是一种组织, 管理与运行企业的 哲理 。 其 目的 是使企业达
到产品上市快, 高质, 低耗, 服务好, 环境清洁, 进而提高企
业的柔性, 健壮性, 敏捷性, 使企业赢得市场竞争 。 因此,
CIM/CIMS不是企业的目标, 而是达到企业目标的手段之一 ；
? 企业生产过程中的各个环节是一个不可分的整体, 要以系统的
观点进行优化 。 此处的优化是指对企业生产过程各阶段活动中
有关人 /组织, 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；
? CIM技术是传统的制造技术与现代信息技术, 管理技术, 自动
化技术, 系统工程技术等的有机结合, 其包括总体技术, 支撑
技术, 设计自动化技术, 制造自动化技术和管理自动化技术；
? CIMS的主要特点是 计算机化, 信息化, 智能化, 集成优化,
CIM哲理和相关技术既可用于 离散型制造业, 也可用于 流程和
混合型制造业 ；
? CIM是生产力发展的 必然结果 ； CIM不是排他的, 如 CIM与 LP。
对 CIM和 CIMS的进一步说明
CIMS的集成
集成的内容
? 功能集成
? 组织集成
? 信息集成
? 过程集成
集成的范围
? 功能集成
? 组织集成
销售部门 制造部门技术部门
传统的组织结构
面向功能的组织结构
现代的组织结构
面向过程的组织结构
Teamwork
CIMS的发展
信息集成
过程集成
企业间集成
离散制造业 CIMS的关键技术
?并行工程
?产品数据管理 PDM
?项目管理
?快速原型技术
?拟实制造
?大规模定制生产
并行工程
(Concurrent Engineering,CE)
并行工程是集成地, 并行地设计产品及
其相关的各种过程 （ 包括制造过程和支持
过程 ） 的系统方法 。 这种方法要求产品开
发人员在设计一开始就考虑产品整个生命
周期中从概念形成到产品报废处理的所有
因素, 包括质量, 成本, 进度计划和用户
要求 。
丰田汽车公司的并行工程系统
规划 车型设计 产品设计 生产准备 生产
财务, 会计
Finance
/Accounting
开发期
Length of Development Time
规划
Planning 车形设计
Styling
design
Engineering
产品
设计
Design
PrototypeFabrication
& Testing
试制
评价
Production
engineering
生产
准备 生产
Production
零部件厂家
Parts suppliers
Production engineering
Production
规划 Planning
车形设计
Styling design
产品设计
Engineering Design
试制, 评价
Prototype
Fabrication
& Testing
生产准备
生产
试制评价
在开发和设计的工作中，正确的文档应
该在正确的时候送到正确的地方
?需求
功能图
计算资料 产品目录 标准 图纸 零件表 准则 规格说明书
材料表
工具单
DIN
ISO
重要工作
–查找
–通知
–检查
–归档
–分类
–设计
–计算
–绘图
–建立零件表
–修改
利用 PDM可以大大简化开发
和设计工作
图纸管理
文档管理
零件分类
产品结构管理
BOM生成
2D / 3D - CAD
FEM
DTP
文档保存
基于 PDM的系统解决方案
零件管理
产品数据管理（ PDM）的原理
M-CAD
E-CAD
CAPP
FEM
DTP
PDM
Client
PDM
Client
PDM
Client
Metadaten
文件系统
文档
PDM
Server
DB
Server
数据库
利用 PDM实现异地设计
PDM
Server
Internet / LAN / WAN
Client LocalFiles
Files
DB
Files
DB Files
DB
PDM系统中工作流管理
概念设计
校对
部件校对
部件设计
项目负责人
校对 零件设计
零件设计
修改意见
文档流
信息流
CIMS推广应用总方针
。效益驱动，总体规划，分步实施，
重点突破，推广应用
。浙江省推广应用 CIMS现状：
7家企业,14家企业
1 21世纪的产品特点
2 21世纪制造企业的环境
3 现代集成制造技术
21世纪的产品特点
? 产品结构的特点
知识 -->技术 -->产品的时间越
来越来短,结构越来越复杂
? 1782年摄影原理到 1838年照相机 56年
? 1831年电机原理到 1872年发动机 41年
? 1948年半导体到 1954年半导体收音机 6年
21世纪的产品特点
? 产品的批量 更小
? 产品价格的特点
取决于独占知识的含量
? 产品的市场特点
? 顾客对产品功能、性能、质量、服务 更高
? 参与全球竞争 更加激烈
现代制造企业环境的变化
?大市场和大竞争；
?产品生命周期缩短；
?交货期成为主要竞争因素；
?用户需求个性化,多品种小批量
生产 比例增大。
发达国家的制造业发展迅速
例：波音 777的设计和制造是 20世纪 90年代制
造业的标志性进展
?全数字化定义 ——无纸生产；
?数字化预装配 ——无金属样机的生产 (虚拟 )
?广域网上的异地设计、异地制造；
?基于ＳＴＥＰ的数据交换；
?协同工作小组（ Team work) 238
设计制造周期大大缩短：
波音 757,767 —— 9-10年
波音 7７ 7缩短到 4.5年，并获得巨大的独
占性利润，每架波音 777要价 1.4亿美元。
信息时代造成了跨国公司的垄断性
? 跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的 40%；
? 跨国公司的贸易额占世界贸易总值的 50%；
? 跨国公司的工业研制费占世界总值的 80%；
? 跨国公司操纵了世界技术转让的 75%；
? 跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的 90%。
90年代国际水平的占 30% 80年代国际水平的占 40%
2000多种主导产品的平均生命周期为 10.5年是美国产品 3.5倍
美国新产品贡献率已达到生产总值的 52% 我国仅为 5.9%
我国的技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新能力低下
我国制造业的严峻形势
我国机械工业主导产品
设计在整个生产周期中所占
的比重
0 20 40 60 80 100
设计开发 制造
时间
百分比（ %)
开发设计工作的重要性
开发设计 生产准备与
加工
原材料与外
购件的采购
管理和销售
0
10
20
30
40
50
60
70
开发设计 生产准备与
加工
原材料与外
购件的采购
管理和销售
对成本的影响
所需的工时成本
个性化 ！
将核心工作放在本企业
两头在内，中间在外
开发设计
市场销售
制造
成功企业的关键因素
? 上市时间 T
? 质量 Q
? 产品成本 C
? 服务 S
? 灵活性 Ｆ
? 环境 Ｅ
“快鱼”吃“慢鱼”
现代制造系统的模式和哲理
? 成组技术 (相似性 )
? CIM (集成 )
? 并行工程 (同步 )
? JIT (准确 )
? 智能制造系统 (智能 )
? 敏捷制造 (灵活 )
? 精益生产 (简化 )
? 合理化工程 (重组、标准化 )
? 业务过程重组 BPR(重组 )
T
Q
C
S
F
E
现代集成制造技术
J,Harringtong 博士
Computer Integrated Manufacturing
计算机集成制造 CIM
基本思想
? 企业的各个生产环节是不可分割的, 应该加以统一处理；
? 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制的 。
“自动化孤岛”
1 + 1 = 2?
将“自动化孤岛”集成在一起
将“自动化孤岛”集成在一起
产品形成过程 昨天 -今天 -明天
产品规划 概念设计 生产准备详细设计昨天过程序列
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
PDM
数字模型
过程管理
明天
过程流
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
PDM
今天
过程链
CIM是一种组织, 管理与运行企业的哲理 。 它将传
统的制造技术与现代信息技术, 管理技术, 自动化技术,
系统工程技术等有机结合, 借助计算机 （ 硬, 软件 ）,
使企业产品全生命周期 ——市场需求分析, 产品定义,
研究开发, 设计, 制造, 支持 （ 包括质量, 销售, 采购,
发送, 服务 ） 以及产品最后报废, 环境处理等各阶段活
动中有关人 /组织, 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运行, 实现企业制造活动
的计算机化, 信息化, 智能化, 集成优化, 以达到产品
上市快, 高质, 低耗, 服务好, 环境清洁, 进而提高企
业的柔性, 健壮性, 敏捷性, 使企业赢得市场竞争 。
CIMS是一种基于 CIM哲理构成的计算机化, 信息化,
智能化, 集成优化的制造系统 。
CIM和 CIMS的定义
? CIM是一种组织, 管理与运行企业的 哲理 。 其 目的 是使企业达
到产品上市快, 高质, 低耗, 服务好, 环境清洁, 进而提高企
业的柔性, 健壮性, 敏捷性, 使企业赢得市场竞争 。 因此,
CIM/CIMS不是企业的目标, 而是达到企业目标的手段之一 ；
? 企业生产过程中的各个环节是一个不可分的整体, 要以系统的
观点进行优化 。 此处的优化是指对企业生产过程各阶段活动中
有关人 /组织, 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；
? CIM技术是传统的制造技术与现代信息技术, 管理技术, 自动
化技术, 系统工程技术等的有机结合, 其包括总体技术, 支撑
技术, 设计自动化技术, 制造自动化技术和管理自动化技术；
? CIMS的主要特点是 计算机化, 信息化, 智能化, 集成优化,
CIM哲理和相关技术既可用于 离散型制造业, 也可用于 流程和
混合型制造业 ；
? CIM是生产力发展的 必然结果 ； CIM不是排他的, 如 CIM与 LP。
对 CIM和 CIMS的进一步说明
CIMS的集成
集成的内容
? 功能集成
? 组织集成
? 信息集成
? 过程集成
集成的范围
? 功能集成
? 组织集成
销售部门 制造部门技术部门
传统的组织结构
面向功能的组织结构
现代的组织结构
面向过程的组织结构
Teamwork
CIMS的发展
信息集成
过程集成
企业间集成
离散制造业 CIMS的关键技术
?并行工程
?产品数据管理 PDM
?项目管理
?快速原型技术
?拟实制造
?大规模定制生产
并行工程
(Concurrent Engineering,CE)
并行工程是集成地, 并行地设计产品及
其相关的各种过程 （ 包括制造过程和支持
过程 ） 的系统方法 。 这种方法要求产品开
发人员在设计一开始就考虑产品整个生命
周期中从概念形成到产品报废处理的所有
因素, 包括质量, 成本, 进度计划和用户
要求 。
丰田汽车公司的并行工程系统
规划 车型设计 产品设计 生产准备 生产
财务, 会计
Finance
/Accounting
开发期
Length of Development Time
规划
Planning 车形设计
Styling
design
Engineering
产品
设计
Design
PrototypeFabrication
& Testing
试制
评价
Production
engineering
生产
准备 生产
Production
零部件厂家
Parts suppliers
Production engineering
Production
规划 Planning
车形设计
Styling design
产品设计
Engineering Design
试制, 评价
Prototype
Fabrication
& Testing
生产准备
生产
试制评价
在开发和设计的工作中，正确的文档应
该在正确的时候送到正确的地方
?需求
功能图
计算资料 产品目录 标准 图纸 零件表 准则 规格说明书
材料表
工具单
DIN
ISO
重要工作
–查找
–通知
–检查
–归档
–分类
–设计
–计算
–绘图
–建立零件表
–修改
利用 PDM可以大大简化开发
和设计工作
图纸管理
文档管理
零件分类
产品结构管理
BOM生成
2D / 3D - CAD
FEM
DTP
文档保存
基于 PDM的系统解决方案
零件管理
产品数据管理（ PDM）的原理
M-CAD
E-CAD
CAPP
FEM
DTP
PDM
Client
PDM
Client
PDM
Client
Metadaten
文件系统
文档
PDM
Server
DB
Server
数据库
利用 PDM实现异地设计
PDM
Server
Internet / LAN / WAN
Client LocalFiles
Files
DB
Files
DB Files
DB
PDM系统中工作流管理
概念设计
校对
部件校对
部件设计
项目负责人
校对 零件设计
零件设计
修改意见
文档流
信息流
CIMS推广应用总方针
。效益驱动，总体规划，分步实施，
重点突破，推广应用
。浙江省推广应用 CIMS现状：
7家企业,14家企业
