CIM基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)第二章CIM基礎(chǔ)理論2.1幾個概念2.1.1CIMS的組成涉及人/機構(gòu)、經(jīng)營與技術(shù)三個方面要素的集成工程：人/機構(gòu)技術(shù)(1)(2)(3)(4)四個方面的集成問題(1)使用技術(shù)支持經(jīng)營(2)使用技術(shù)支持人員的工作(3)協(xié)調(diào)機構(gòu)/人員工作以支持經(jīng)營(4)經(jīng)營、人員、技術(shù)的集成2025/5/302(1)使用技術(shù)支持經(jīng)營

以計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、信息技術(shù)等領(lǐng)域的成果為技術(shù)手段來支持企業(yè)完成預(yù)期的經(jīng)營目標(2)使用技術(shù)支持人員的工作

利用技術(shù)為企業(yè)生產(chǎn)、管理與經(jīng)營過程中各種人員的工作提供支持，使他們能夠協(xié)調(diào)一致地相互配合完成工作(3)協(xié)調(diào)機構(gòu)/人員工作以支持經(jīng)營

通過調(diào)整組織結(jié)構(gòu)，提高人員的綜合素質(zhì)支持企業(yè)的經(jīng)營活動(4)經(jīng)營、人員、技術(shù)的集成

統(tǒng)一管理追求經(jīng)營、人員、技術(shù)等方面的集成和整體優(yōu)化2025/5/303信息共享在正確的時間，將正確的信息，以正確的形式，交給正確的用戶2.1.2CIMS的主要特征智能化與綜合化的統(tǒng)一

人在工業(yè)生產(chǎn)中積累的知識加以抽象以特定的方式加以描述和表達，總結(jié)成一定的推理邏輯、規(guī)則和算法，建立相應(yīng)模型，將人的思維活動加以條理化和科學(xué)化----

人的部分智力活動將由各種類型的自動化系統(tǒng)代替。智能化自動化的深度綜合化

涉及企業(yè)經(jīng)營、管理、生產(chǎn)全部活動的決策，是一種具有全局意義的企業(yè)綜合自動化，自動化系統(tǒng)的廣度2025/5/304分布與集成的統(tǒng)一分布形式：分散化、單元化、模塊化典型化和通用標準化的統(tǒng)一2.1.3CIMS的功能構(gòu)成4個功能分系統(tǒng)、2個支撐分系統(tǒng)(1)管理信息系統(tǒng)

以MRPII為核心，從制造資源出發(fā)，考慮企業(yè)進行經(jīng)營決策的戰(zhàn)略層、中短生產(chǎn)計劃編制的戰(zhàn)術(shù)層，其功能覆蓋市場銷售、物料供應(yīng)、各級生產(chǎn)計劃與控制、財務(wù)管理、成本、庫存和技術(shù)管理等部分的活動，是以經(jīng)營生產(chǎn)計劃、主生產(chǎn)計劃、物料需求計劃、能力需求計劃、車間計劃、車間調(diào)度與控制為主體形成的閉環(huán)一體化生產(chǎn)經(jīng)營和管理信息系統(tǒng)2025/5/305(2)工程設(shè)計自動化系統(tǒng)

在產(chǎn)品開發(fā)過程中引入計算機技術(shù)，包括產(chǎn)品的概念設(shè)計、過程與結(jié)構(gòu)分析、詳細實際、工藝設(shè)計與數(shù)控編程。CAD、CAPP、CAM(3)制造自動化系統(tǒng)

制造現(xiàn)代化系統(tǒng)是在計算機的控制與調(diào)度下，按照NC代碼將一個毛坯加工成合成的零件，再裝配成部件以至產(chǎn)品，并將制造現(xiàn)場信息實時地反饋到相應(yīng)部門。物流和信息流的結(jié)合點，最終產(chǎn)生經(jīng)濟效益的聚集地。(4)質(zhì)量保證系統(tǒng)

采集、存儲、評價與處理設(shè)計、制造過程中與質(zhì)量有關(guān)的大量數(shù)據(jù)，從而獲得一系列控制環(huán)，并用這些控制環(huán)有效促進質(zhì)量的提高，以實現(xiàn)產(chǎn)品的高質(zhì)量、低成本、提高企業(yè)的競爭力2025/5/306(5)計算機通信網(wǎng)絡(luò)

支持CIMS各個分系統(tǒng)的開放型網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，采用國際標準和工業(yè)標準規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實現(xiàn)異種機互聯(lián)、異構(gòu)局部網(wǎng)絡(luò)及多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。(6)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

支持CIMS各個分系統(tǒng)并覆蓋企業(yè)全部信息的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在邏輯上是統(tǒng)一的，在物理上是分布的，以實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)共享和信息集成。2.1.3CIMS集成工作的三個階段CIMS集成不等于各個單項技術(shù)簡單疊加在一起全企業(yè)內(nèi)全方位的綜合過程被認為應(yīng)該分為三個階段：物理系統(tǒng)的集成應(yīng)用集成經(jīng)營集成2025/5/307(1)物理系統(tǒng)的集成

將制造自動化設(shè)備和數(shù)據(jù)處理設(shè)施用通信網(wǎng)絡(luò)互連起來，將自動化島溝通起來，使之能夠互相交換數(shù)據(jù)和信息物理系統(tǒng)互連網(wǎng)絡(luò)配置與管理數(shù)據(jù)交換規(guī)則和慣例系統(tǒng)內(nèi)部通信(2)應(yīng)用集成

整個系統(tǒng)內(nèi)各部分的應(yīng)用軟件及其用戶之間的集成，包括人和機器之間的控制和信息的集成公共(共享)數(shù)據(jù)資源公共服務(wù)執(zhí)行環(huán)境可移式應(yīng)用與分布系統(tǒng)2025/5/308(3)經(jīng)營和人的集成從技術(shù)上實現(xiàn)包含三個方面：生產(chǎn)和過程的仿真

對底層的生產(chǎn)過程，能進行物理過程動態(tài)調(diào)度的仿真和優(yōu)化，對上層生產(chǎn)計劃的安排與調(diào)整，能進行仿真統(tǒng)計分析，給決策者提供參考信息。自動化的經(jīng)營過程監(jiān)控

全企業(yè)范圍內(nèi)的綜合數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計分析系統(tǒng)，具備數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析功能，使高層的經(jīng)營人員能隨時掌握整個過程的情況?；谥R的決策

數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫、方法庫，幫助高層的決策者科學(xué)地完成決策過程。2025/5/3092.2CIMS體系結(jié)構(gòu)CIMS是一個多層次、多結(jié)構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)，實施工作需要巨額投資和較長周期，面臨巨大的風(fēng)險，需要一個合理有效的CIMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和一指導(dǎo)工程設(shè)計實施和運行的有效方法。

CIM體系結(jié)構(gòu)的研究工作通過研究系統(tǒng)各部分及其相互關(guān)系，提出標準的、功能優(yōu)良的CIM體系結(jié)構(gòu)、建模工具和集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計、實施和運行中問題的解決2.2.1CIMS體系結(jié)構(gòu)的作用能夠清楚的表達企業(yè)CIM項目整個生命周期內(nèi)的發(fā)展過程，解答闡明過程中一系列問題，提供方法比較不同的方案，選擇最佳應(yīng)用方案及技術(shù)降低企業(yè)開發(fā)工作的代價和風(fēng)險指導(dǎo)和幫助用戶獲得需要的技術(shù)和能力用戶利用體系結(jié)構(gòu)的標準化、共性化的成果，構(gòu)思企業(yè)特定結(jié)構(gòu)，避免從頭構(gòu)思實施和重復(fù)開發(fā)。2025/5/30102.2.2CIMS體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)成原則(a)抽象化(b)模塊化

系統(tǒng)被分解為單個、獨立的單元，它們與系統(tǒng)的其他部分中完成同樣功能的單元互換而不影響系統(tǒng)總的性能(c)開放性

空間上將系統(tǒng)各組成部分有效的集成起來，能擴展新的功能，將新技術(shù)、新模塊簡易、有效的集成；時間上有盡可能長的生命周期(d)用戶需求與系統(tǒng)實施分離

規(guī)劃設(shè)計與系統(tǒng)運行相分離，不必考慮控制系統(tǒng)實現(xiàn)用戶要求功能時所用方法的特殊性2025/5/30112.2.3CIMS體系結(jié)構(gòu)的共同要素(1)模型集合四個共同要素：(2)方法體系(3)建模方法和工具(4)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)什么是模型

模型是實際對象或系統(tǒng)的抽象及簡化表示，是抽取了研究對象本質(zhì)特征，忽略或精簡了次要的、非本質(zhì)影響因素后，用文字、圖表、符號、數(shù)學(xué)公式、物理模擬裝置等形式對所認識的客觀對象描述表達方法CIM復(fù)雜對象系統(tǒng)的模型，主要形式為：圖形、表格、文字敘述2025/5/3012(1)模型集合人們有時將模型集合狹義地稱為體系結(jié)構(gòu)，它可以分為：a)狹義的企業(yè)參考體系結(jié)構(gòu)在通用層上描述集成企業(yè)，它們是從不同角度描述集成企業(yè)的模型集合b)廣義的企業(yè)參考體系結(jié)構(gòu)在企業(yè)的各個開發(fā)階段從不同的角度描述企業(yè)

狹義的企業(yè)參考體系結(jié)構(gòu)可以作為一個部分包含在廣義的企業(yè)參考體系結(jié)構(gòu)。2025/5/3013(2)方法體系是經(jīng)過驗證的、被確認為有效的指南、技術(shù)和過程的集合，包含下列內(nèi)容：參考模型：

全局地和一般地描述建立集成化企業(yè)的工程結(jié)構(gòu)建模機理：

支持模型的建立和對其進行研究與評估結(jié)構(gòu)化方法：

指出根據(jù)目標和特定約束的變化，將現(xiàn)有系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為未來系統(tǒng)的整個工作程序步驟性能評價標準：

從幾個角度(經(jīng)濟性、可靠性等)來評價系統(tǒng)2025/5/3014(3)建模方法和工具

用來生成、開發(fā)和分析上面定義的模型。工具從屬特定的方法體系或參考體系結(jié)構(gòu)，也可以是獨立的(4)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

是一個支持企業(yè)信息集成所需的處理功能和通信功能的系統(tǒng)。2025/5/30152.2.4CIMS體系結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)用狀況和發(fā)展方向HOW企業(yè)集成What(1)面向局部的CIM體系結(jié)構(gòu)(2)面向全局的CIM體系結(jié)構(gòu)

描述工廠集成的組成或其中某部分的組成(如計算機系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等)的體系結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)

描述工廠集成工程全過程開發(fā)生命周期的體系結(jié)構(gòu)2025/5/3016(1)面向局部的CIM體系結(jié)構(gòu)CIM系統(tǒng)兩種分解方式：橫向分解縱向分解橫向分解

對CIM系統(tǒng)進行正確、合理、精簡而又充分的分解，不應(yīng)有多余的分系統(tǒng)、子系統(tǒng)和不必要的冗余面向功能構(gòu)成的體系結(jié)構(gòu)縱向分解

確定合理的遞階控制層數(shù)，在保證有效的控制前提下，盡量減少遞階控制的層數(shù)面向控制結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)2025/5/3017a)面向功能構(gòu)成的體系結(jié)構(gòu)

典型代表是美國制造工程師學(xué)會(SME)輪式結(jié)構(gòu)(CASAwheel)，很多大的計算機公司都提出了類似的結(jié)構(gòu)，但這種體系結(jié)構(gòu)，從技術(shù)角度考慮問題較多。它能描述的與其說是“集成”（integrating），還不如說只是“互連”（interfacing）。80年代SME的輪式結(jié)構(gòu)將CIM系統(tǒng)功能分解為：核和里、中、外三層90年代SME的輪式結(jié)構(gòu)該輪圖由六層組成：

(1)顧客(2)人、技術(shù)和組織(3)共享的知識和系統(tǒng)

(4)過程(5)資源和職責(zé)(6)制造基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)2025/5/3018b)面向系統(tǒng)控制功能的體系結(jié)構(gòu)美國NBS(現(xiàn)為NIST,國家標準與技術(shù)研究所)的遞階控制模型(1980)2025/5/3019國際標準化組織(ISO)的遞階控制模型(1980)2025/5/3020遞階控制結(jié)構(gòu)的特點和問題通過把復(fù)雜系統(tǒng)縱向分解為分層控制，減少了全局控制和開發(fā)的難度(2)每層將上層的命令分解成在該層執(zhí)行的指令或子命令發(fā)往下層(3)分層控制結(jié)構(gòu)限制了每層的職責(zé)和權(quán)限(4)符合當(dāng)時的企業(yè)組織結(jié)構(gòu)，適應(yīng)當(dāng)時的計算機技術(shù)水平(網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫)(5)復(fù)雜的計劃是在較高層作出的，命令逐級從上往下發(fā)，速度慢且最新的信息發(fā)生在最底層，從最底層向高層逐級反饋速度慢，系統(tǒng)柔性差(6)某一層發(fā)生故障將可能引起下屬系統(tǒng)停機(有冗余設(shè)計除外)(7)在工廠內(nèi)導(dǎo)致了單塊的、難以分布處理的規(guī)劃系統(tǒng)，導(dǎo)致了車間和設(shè)備兩級處理能力差的問題，它們沒有適當(dāng)?shù)男畔⒒蚬δ軐ζ涔ぷ鞣秶鷥?nèi)的變化作出響應(yīng)2025/5/3021參差控制

對所有的活動都平等對待，以協(xié)商方式進行控制決策，信息在各方面間自由交換采用隨機控制路徑，克服了遞階控制中一個控制器只能做一件事的限制單元單元單元單元單元單元2025/5/3022多級多層控制適應(yīng)優(yōu)化調(diào)節(jié)適應(yīng)優(yōu)化調(diào)節(jié)適應(yīng)優(yōu)化調(diào)節(jié)適應(yīng)優(yōu)化調(diào)節(jié)N級N+1級N-1級NIST與AT&T貝耳實驗室提出一種集分層遞階控制和參差控制優(yōu)點的控制結(jié)構(gòu)適應(yīng)層：從上級調(diào)節(jié)層接受有時間限制的任務(wù)單和其它有關(guān)工作。

(1)在有限時間內(nèi)完成生產(chǎn)計劃

(2)考慮下級中未預(yù)測到的問題，更新現(xiàn)有計劃優(yōu)化層：

(1)評價適應(yīng)層提出的計劃

(2)為下一級生成符合時間限制的任務(wù)單

(3)解決調(diào)節(jié)層確定的當(dāng)前調(diào)度中的各種矛盾和問題2025/5/3023多級多層控制(續(xù))調(diào)節(jié)層：是相鄰兩級間模塊的接口：

(1)向下級釋放任務(wù)；(2)監(jiān)視下級有關(guān)工作的反饋情況(3)指導(dǎo)下級修正錯誤有待于進一步研究解決的問題：結(jié)構(gòu)的準確級數(shù)確定動態(tài)重構(gòu)為適應(yīng)和優(yōu)化功能建立動態(tài)模型，協(xié)商策略等分布式控制結(jié)構(gòu)平面組織結(jié)構(gòu)2025/5/3024(2)面向全局的CIM體系結(jié)構(gòu)理想體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的完備性體系結(jié)構(gòu)除對信息集成所需的決策、調(diào)度和控制進行建模外，還應(yīng)使完成企業(yè)、工廠集成化任務(wù)的工程和計劃的結(jié)構(gòu)和發(fā)展模型化體系結(jié)構(gòu)應(yīng)與方法體系相聯(lián)系，方法體系指導(dǎo)用戶在信息、物料流和產(chǎn)品集成的設(shè)計與實施方法體系還應(yīng)該包括可以在某種程度上描述和開發(fā)企業(yè)集成的計算機系統(tǒng)或其它支持工具，以幫助用戶設(shè)計和實施小組完成其期望的集成任務(wù)體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)方法體系的模型、技術(shù)和工具形式化定義的語法和語義應(yīng)該是清楚的，且開發(fā)的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)當(dāng)前計算機開放系統(tǒng)的趨勢，具有計算機可執(zhí)行的形式2025/5/3025計算機集成制造開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)(CIM-OSA)

歐共體ESPRIT項目688、2422和5288中由來自多個國家的22個公司、研究所和大學(xué)組成的歐洲CIM體系結(jié)構(gòu)委員會AMICE經(jīng)六年多時間開發(fā)的研究成果

包括兩個部分：建模框架(ModelingFramework)

集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(integratinginfrastructure)a)CIM-OSA的建?？蚣?025/5/3026CIM-OSA的建?？蚣?續(xù))結(jié)構(gòu)框架立方體的三個坐標分別表示：

-逐步具體化(stepwiseparticularization)通用性層次

-逐步推導(dǎo)(stepwisederivation)生命周期

-逐步生成(stepwisegeneration)多視圖角度通用性層次(逐步具體化過程)

刻劃企業(yè)模型從一般到特殊的演化過程，有三個層次：通用層、部分通用層、專用層。通用層描述的內(nèi)容廣泛地適用于各類企業(yè)，是基本的CIM-OSA構(gòu)成成分的一種參考目錄，包括元件、約束、規(guī)則、術(shù)語、服務(wù)和協(xié)議等。2025/5/3027部分通用層有一組適用于多類特殊制造企業(yè)的部分通用模型。部分通用模型包括按照工業(yè)類型(如航空、航天、汽車、電子等)、企業(yè)規(guī)模、國別等不同分類的典型結(jié)構(gòu)CIM-OSA的建?？蚣?續(xù)2)專用層僅適用于一個特定的企業(yè)，包含了企業(yè)必須的所有知識，它可以直接用來描述企業(yè)物理元件和信息技術(shù)的集成元件建模層次(逐步推導(dǎo)過程)三個建模層次：需求建模定義、設(shè)計說明建模、實施描述建模2025/5/3028需求建模定義層描述一個企業(yè)做什么和怎樣做的建模層次，用戶需求定義為設(shè)計說明層和實施描述層的系統(tǒng)設(shè)計和實施提供選擇方案CIM-OSA的建?？蚣?續(xù)3)設(shè)計說明建模層構(gòu)造和優(yōu)化由用戶根據(jù)全局經(jīng)營和系統(tǒng)約束來定義的經(jīng)營需求，進行系統(tǒng)組織和設(shè)計，確定技術(shù)實現(xiàn)方案實施描述建模層闡明有效地實現(xiàn)企業(yè)運行的一套必需的組成元件，屬于決策和系統(tǒng)實施的范疇2025/5/3029CIM-OSA的建?？蚣?續(xù)4)多視圖(逐步生成過程)

定義了用以完整地說明企業(yè)不同側(cè)面的四個相應(yīng)的視圖：功能、信息、資源和組織信息視圖描述了功能視圖中各個對象的信息、信息結(jié)構(gòu)及其相互之間的關(guān)系功能視圖描述了滿足企業(yè)目標的功能結(jié)構(gòu)和相關(guān)的控制結(jié)構(gòu)?？刂平Y(jié)構(gòu)定義了控制順序的規(guī)則或企業(yè)內(nèi)部的活動流以及經(jīng)營過程的規(guī)則資源視圖描述了資源、資源與功能、控制結(jié)構(gòu)的關(guān)系以及資源和組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系組織視圖描述了企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)，以及和功能、信息、資源等對象的職責(zé)關(guān)系2025/5/3030CIM-OSA的建?？蚣?續(xù)5)2025/5/3031b)CIM-OSA的集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為CIM系統(tǒng)提供一整套公共服務(wù)、包括信息、功能、控制、行為、資源和通信服務(wù)等，使不同的單元技術(shù)、異構(gòu)的應(yīng)用軟件、人機接口等等之間的互連和通訊，變得很方便。對企業(yè)模型的建立，企業(yè)CIM系統(tǒng)設(shè)計、實施、運行和維護，提供有力的支持2025/5/3032CIM-OSA的集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(續(xù))2025/5/3033CIM-OSA的集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(續(xù)1)2025/5/3034c)CIM-OSA體系結(jié)構(gòu)的特點和不足2025/5/3035CIM-OSA體系結(jié)構(gòu)的特點和不足(2)2025/5/3036CIM-OSA體系結(jié)構(gòu)的特點和不足(3)CIM-OSA體系結(jié)構(gòu)的特點

面向系統(tǒng)全生命周期規(guī)劃設(shè)計與當(dāng)前運行相分離標準化、規(guī)范性和開放性結(jié)構(gòu)化的規(guī)劃設(shè)計方法具有計算機可執(zhí)行性其應(yīng)用范圍主要在離散制造領(lǐng)域是各種體系結(jié)構(gòu)中研究最充分且最廣泛發(fā)表的一個，作為國際標準化的預(yù)標準而最受注目CIM-OSA體系結(jié)構(gòu)的不足

缺乏有效的方法體系缺乏計算機知識的用戶難以掌握2025/5/3037GRAI-GIM體系結(jié)構(gòu)

由法國波爾多(BordeauxI)第一大學(xué)GRAI實驗室在ESPRIT計劃418號項目(開放式CAM系統(tǒng))和2338號項目(IMPCS-集成制造規(guī)劃與控制系統(tǒng))等范疇內(nèi)開發(fā)的GRAI集成方法體系(GIM，GRAIIntegratedMethodology)[1984]GIM基本觀點：整個企業(yè)可以由以下四個部分構(gòu)成：決策系統(tǒng)、物理系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、全局性的功能視圖

2025/5/3038GRAI制造系統(tǒng)宏觀概念模型2025/5/3039GRAI-GIM模型化框架2025/5/3040GRAI-GIM參照體系結(jié)構(gòu)功能視圖物理視圖決策視圖信息視圖功能視圖物理視圖決策視圖信息視圖信息技術(shù)制造技術(shù)組織理想CIM系統(tǒng)表示所需元素表示元素結(jié)構(gòu)表示實際CIM系統(tǒng)畫面實現(xiàn)參照體系結(jié)構(gòu)概念參照體系結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)參照體系結(jié)構(gòu)2025/5/3041GRAI-GIM參照體系結(jié)構(gòu)(續(xù))GRAI定義了三類參照體系結(jié)構(gòu)：(a)概念參照體系結(jié)構(gòu)(b)結(jié)構(gòu)參照體系結(jié)構(gòu)(c)實現(xiàn)參照體系結(jié)構(gòu)通過對四個視圖的定義，導(dǎo)出系統(tǒng)需求模型，回答系統(tǒng)有關(guān)的“什么”問題功能視圖、物理視圖的形式化工具：IDEF0決策視圖形式化工具：GRAI柵格(Grid)和GRAI網(wǎng)(Net)信息體系形式體系：實體/聯(lián)系模型(E/R)

通過考慮各種標準與約束來表示概念參照體系結(jié)構(gòu)中定義的元素的“理想”結(jié)構(gòu)

用信息技術(shù)元件、制造技術(shù)元件和組織技術(shù)元件等術(shù)語表示CIM系統(tǒng)2025/5/3042GRAI-GIM方法體系

方法的作用定義從參照體系結(jié)構(gòu)導(dǎo)出企業(yè)的特定結(jié)構(gòu)，支持CIMS分析與設(shè)計的方法體系包括：帶有各種參考模型的參考體系結(jié)構(gòu)的使用從模型導(dǎo)出的圖形和計算機形式體系的使用結(jié)構(gòu)方法的使用經(jīng)濟性評價概念模型概念模型結(jié)構(gòu)模型實現(xiàn)模型概念參照體系結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)參照體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)參照體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)存系統(tǒng)待實現(xiàn)系統(tǒng)分析設(shè)計實現(xiàn)2025/5/3043GRAI-GIM的結(jié)構(gòu)化方法GRAI-GIM的結(jié)構(gòu)化方法2025/5/3044GRAI-GIM的特點和缺陷特點：具有一套應(yīng)用該體系結(jié)構(gòu)的良好的方法體系，以及供用戶在說明描述階段開發(fā)集成程序的有關(guān)工具和技術(shù)描述文件一般限于討論實現(xiàn)所期望的工廠集成而進行的計算機系統(tǒng)及其相關(guān)的硬軟件的開發(fā)主要用于離散制造過程具有可擴展性較易為無計算機知識的用戶理解具有結(jié)構(gòu)化的規(guī)劃設(shè)計方法考慮了未來系統(tǒng)的經(jīng)濟技術(shù)評價問題局限：

沒有討論人的關(guān)系、人員組織結(jié)構(gòu)等問題，與CIM-OSA一樣將人看成是關(guān)于尋求的技能或物理能力的資源，沒有討論人的關(guān)系、培訓(xùn)持續(xù)、綜合需要，人員組織結(jié)構(gòu)細節(jié)等2025/5/3045普渡企業(yè)參考體系結(jié)構(gòu)

(PurdueEnterpriseReferenceArchitecture，PERA)80年代末期，美國普渡大學(xué)williams帶領(lǐng)的工業(yè)控制實驗室教授，在長期對連續(xù)型工業(yè)生產(chǎn)過程(鋼鐵和造紙)實施CIM的實踐基礎(chǔ)上，提出了一套旨在適用于各種類型工業(yè)過程的CIM體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)在生命周期方面規(guī)定了五個階段：

概念階段、定義階段(功能設(shè)計和詳細設(shè)計)、構(gòu)造和安裝、運行階段等體系結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)分解方面階段：

信息體系結(jié)構(gòu)+制造體系結(jié)構(gòu)(在進入說明層后進一步考慮人和組織)2025/5/3046普渡參考體系結(jié)構(gòu)簡圖2025/5/3047PERA的自動化界限劃分人和機械、人和計算機之間的分工及其職責(zé)2025/5/3048普渡參考體系結(jié)構(gòu)(企業(yè)活動舉例)2025/5/3049PERA企業(yè)工程指南PERA企業(yè)工程指南2025/5/3050PERA的特點和缺陷特點：面向系統(tǒng)全生命周期的所有階段的非形式化描述具有規(guī)劃設(shè)計與當(dāng)前運行分離的特點具有結(jié)構(gòu)化規(guī)劃設(shè)計方法的特點具有一定的規(guī)范化具有很強的可擴展性，可以覆蓋各類工業(yè)過程容易被非計算機領(lǐng)域的技術(shù)人員理解缺陷：缺少用于計算機化的必要的數(shù)學(xué)建模技術(shù)2025/5/3051Honeywell公司提出CIM體系結(jié)構(gòu)2025/5/3052德國柏林弗勞恩霍夫生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)計技術(shù)研究所的CIM參考模型企業(yè)模型可以分成兩種主要的視圖：

功能模型+信息模型所有的企業(yè)模型均可以由這兩個核心模型加上其它附加模型構(gòu)成。功能模型：通過對信息的處理和信息間的邏輯關(guān)系、拓撲關(guān)系描述企業(yè)的實際情況信息模型：描述企業(yè)內(nèi)部相互聯(lián)系的數(shù)據(jù)的一個框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)品模塊+控制模塊+資源模塊2025/5/3053弗勞恩霍夫的CIM參考模型2025/5/3054(3)CIM體系結(jié)構(gòu)研究工作的發(fā)展趨勢合并的方案由于最易于由用戶實際開發(fā)組中那些沒有計算機科學(xué)教育背景的人們所理解和接受，使用PERA指導(dǎo)整個規(guī)劃設(shè)計。使用CIM-OSA的建?？蚣転镻ERA的數(shù)據(jù)流、物料流和能量流提供分析方法使用GRAI-GIM建?？蚣茏鳛楸匾膮⒖紮z測，以保證需求的完備性現(xiàn)有方法和工具的互補與結(jié)合在功能設(shè)計或描述層，采用GRAI-GIM,GRAI-GRID和GRAI-NET，同時采用CIM-OSA集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的形式體系，集成工程環(huán)境和集成運行環(huán)境作為實際模型的工具將PERA的人員、組織機構(gòu)、制造和顧客服務(wù)設(shè)施領(lǐng)域形式化采用CIM-OSA的集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或PERA的表示和操作層，并以必要的形式化來完善它2025/5/30552.3CIMS體系結(jié)構(gòu)中的視圖及其建模方法2.3.1功能視圖

功能視圖以功能為視角對整個企業(yè)進行的描述，清楚地描述系統(tǒng)的活動(如規(guī)劃、加工等)，能回答以下幾個問題：企業(yè)要干什么企業(yè)將把什么輸入轉(zhuǎn)化為什么輸出企業(yè)活動需要什么支持企業(yè)活動受哪些限制

結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(StructuredAnalysisandDesignTechnology，SADT)是應(yīng)用很廣泛的功能模型建模方法。

SADT經(jīng)美國空軍在70年代末80年代初的ICAM(IntegratedComputerAidedManufacturing)項目加以采用，并以功能活動為關(guān)注焦點發(fā)展成為IDEF0(ICAMDEFinitionmethods)2025/5/3056IDEF0方法activity(orfunction)isrepresentedbytheboxesinputsarerepresentedbythearrowsflowingintothelefthandoutputsarerepresentedbyarrowsflowingouttherighthandarrowsflowingintothetopportionoftheboxrepresentconstraintsorcontrolsarrowsflowingintothebottomoftheactivityboxarethemechanisms2025/5/3057IDEF0方法(1)輸入活動需要“消耗掉”、“用掉”或“變換成”輸出的東西；輸出活動的結(jié)果機制活動賴以進行的基礎(chǔ)或支撐條件，可以是執(zhí)行活動的人或硬、軟設(shè)備控制該活動所受的約束或進行變換的條件、工作的依據(jù)機制做某事(活動)輸入輸出控制2025/5/3058IDEF0方法(節(jié)點樹)A0A1A2A3A4A12A13A14A31A32A33A34A11A-02025/5/3059IDEF0方法(遞階分解)2025/5/3060IDEF0方法(A-0)2025/5/3061IDEF0方法(A0)2025/5/3062IDEF0方法(A1)2025/5/3063IDEF0方法(A2)2025/5/3064IDEF0方法(A3)2025/5/3065IDEF0方法(A31)2025/5/3066IDEF0方法(A4)2025/5/30672.3.2信息視圖

信息視圖從信息角度對企業(yè)進行的描述。企業(yè)的信息系統(tǒng)用于存儲/維護/處理與企業(yè)相關(guān)的所有信息，信息是集成的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)被多個子系統(tǒng)存儲和處理，要求有一個通用的邏輯模型明確定義出表示信息語義特征的結(jié)構(gòu)、約束和操作，以求數(shù)據(jù)共享。E/R(Entity-Relationship)方法IDEF1IDEF1X2025/5/3068IDEF1x方法2025/5/30692.3.3決策視圖

通過對系統(tǒng)決策視圖的建模來描述系統(tǒng)的決策制定原則和機理，了解組織結(jié)構(gòu)和人員配置。建立決策系統(tǒng)模型的目的在于制定一系列能夠轉(zhuǎn)化為物理系統(tǒng)的控制命令的決策，具體表現(xiàn)為各種計劃和調(diào)度(年生產(chǎn)計劃、原料購供計劃、設(shè)備維修計劃、物料調(diào)度、資源分配)通過決策視圖：

-決策系統(tǒng)的分層和各層的權(quán)利

-分工(功能的劃分)-組織機構(gòu)(有相同的功能但權(quán)利范圍不同，有相同的權(quán)利范圍但功能不同)-組織機構(gòu)之間的聯(lián)系(相互制約和相互依賴)2025/5/3070決策系統(tǒng)的建模方法(a)GRAI方法(b)Petri網(wǎng)方法GRAI方法第一步：

采用自上而下的分析過程，建立GRAI格，劃分系統(tǒng)的不同功能和各級權(quán)利范圍，刻劃決策系統(tǒng)的宏觀結(jié)構(gòu)第二步：

采用自底向上的分析過程，建立GRAI網(wǎng)，從最接近物理系統(tǒng)的那層組織機構(gòu)開始分析，對其活動方式以及它們之間的相互聯(lián)系進行描述。建立GRAI網(wǎng)后，對GRAI格進行必要的修改和完善2025/5/3071GRAI格2025/5/3072GRAI格(續(xù))2025/5/3073GRAI網(wǎng)2025/5/30742.3.4物理視圖

全企業(yè)物理資源的總構(gòu)成。不僅是資源的羅列，而且包括為達到生產(chǎn)經(jīng)營目的所需的資源配置，某些特殊要求的配置和布置情況等。從需求分析說明開始下層物理系統(tǒng)上層經(jīng)營決策、計劃管理、工程設(shè)計、質(zhì)量控制加工設(shè)備工時總數(shù)設(shè)備精度自動化程度工人技能要求產(chǎn)品運輸計算機硬件計算機軟件文字敘述或表格表達2025/5/3075資源集表示法2025/5/30762.3.5組織視圖和經(jīng)濟視圖組織視圖：主要是描述組織形式、權(quán)限、職責(zé)和部門之間的關(guān)聯(lián)等，

樹狀層次結(jié)構(gòu)圖經(jīng)濟視圖：ABC(Activity

Based

Costing基于活動的成本核算)

2025/5/3077MeasurableEconomicBenefit(includingtheimprovementsofproductivity,leadtime,cost,laborsaving,quality,etc.)theabilityformeetingmarketchangethereputationofproductqualitytheabilityfordevelopingnewproductsTotalStrategicBenefittheabilityforbatchproductioninanylotsizeBenefittheimprovementofcompanyfametheartofbusinessdecisionmakingtheimprovementofworkingconditionsthestaff’scorporateunderstandingtoenhancethecondensationoftheenterpriseOtherBenefitthedemonstrationroletootherenterpriseshelpfulnessininternationalcooperation應(yīng)用CIM的綜合效益2025/5/30782.4CIMS系統(tǒng)的設(shè)計和實施指南2.4.1CIM生命周期的階段劃分設(shè)計和實施進程的結(jié)構(gòu)化（時間、空間）-總體工作方案的全局性、可行性、合理性-明確階段目標，工作驗收需求分析可行性論證初步設(shè)計詳細設(shè)計工程實施系統(tǒng)運行和維護2025/5/30792.4.2用戶需求分析階段(1)組成工作組，明確本階段目標，制定階段計劃

企業(yè)的內(nèi)部、外部環(huán)境的初步調(diào)研生產(chǎn)經(jīng)營概況、現(xiàn)有自動化系統(tǒng)、人才狀況

根據(jù)企業(yè)長遠發(fā)展規(guī)劃確定CIM的主要目標(2)市場分析和變化趨勢分析

企業(yè)的市場地位、市場份額、自身的長處和短處

競爭對手市場地位、市場份額、長處和短處企業(yè)需解決的最主要問題2025/5/30802.4.2用戶需求分析階段(續(xù)1)(3)確定企業(yè)發(fā)展的具體方向，提出初步的定量目標

生產(chǎn)率指標

質(zhì)量指標生產(chǎn)交貨周期生產(chǎn)柔性成本

庫存

設(shè)備利用率人工產(chǎn)品種類

2025/5/30812.4.2用戶需求分析階段(續(xù)2)(4)確定發(fā)展策略和開發(fā)工作的優(yōu)先次序

關(guān)鍵技術(shù)(引進、自主開發(fā))

組織機構(gòu)開發(fā)過程階段的規(guī)模和速度的建議

車間平面布局調(diào)整

多項目標的排列優(yōu)先次序(5)編寫需求分析報告企業(yè)上層領(lǐng)導(dǎo)2025/5/30822.4.3可行性論證

在理解企業(yè)戰(zhàn)略目標和了解內(nèi)部外部現(xiàn)實環(huán)境的基礎(chǔ)上，確定企業(yè)實施CIM的總體目標和主要功能，擬定集成的方案，選定實施的技術(shù)路線，從技術(shù)、經(jīng)濟和社會條件等方面論證集成方案的可行性，制定投資規(guī)劃和開發(fā)計劃，編寫可行性論證報告(1)為擬定本階段計劃，組建隊伍(多學(xué)科人員)(2)基于需求分析階段結(jié)果，進一步闡明企業(yè)市場環(huán)境、戰(zhàn)略目標及其外部條件盡可能定量化地清楚闡述市場競爭形勢，提出戰(zhàn)略目標，明確市場策略(3)調(diào)查分析內(nèi)部資源，尋找缺陷和瓶頸(現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備、計算機硬件和軟件、人力資源的結(jié)構(gòu)和水平)2025/5/30832.4.3可行性論證(續(xù)1)

(4)提出系統(tǒng)改造的需求，確立工程實施目標內(nèi)外條件分析現(xiàn)有系統(tǒng)期望的新系統(tǒng)改造需求

功能需求性能需求可靠性需求檢驗需求與組織有關(guān)的需求外界提出的需求可維護性需求

數(shù)據(jù)需求人/機接口需求安全和控制需求可用性和可存取性需求基于其他系統(tǒng)需要的需求經(jīng)濟的需求柔性和可重組性需求2025/5/30842.4.3可行性論證(續(xù)2)

(5)擬定CIM系統(tǒng)集成方案，運行環(huán)境要求及技術(shù)路線(6)關(guān)鍵技術(shù)和解決途徑(7)組織機構(gòu)更改需求和影響(8)投資概算和初步成本效益分析(9)系統(tǒng)開發(fā)計劃(10)可行性論證報告(11)評審2025/5/30852.4.4

初步設(shè)計

確定企業(yè)CIMS的系統(tǒng)需求，建立目標系統(tǒng)的功能模型、信息模型(實體和聯(lián)系)、主要實施技術(shù)方案(1)接受任務(wù)，制定本階段計劃(2)系統(tǒng)需求分析可行性論證的需求

具體技術(shù)實現(xiàn)方案的需求(3)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(4)分系統(tǒng)技術(shù)方案的確定提出具體可實現(xiàn)的技術(shù)方案：

分系統(tǒng)劃分為適當(dāng)?shù)淖酉到y(tǒng)子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)自動化的程度數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案新舊系統(tǒng)銜接2025/5/30862.4.4

初步設(shè)計(續(xù)1)

(5)系統(tǒng)的功能模型及技術(shù)性能指標設(shè)計(6)確定信息模型的實體和聯(lián)系(7)建立決策模型或其它在體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)模型(8)提出系統(tǒng)集成工作的內(nèi)部、外部接口要求(9)確定開發(fā)方法和技術(shù)路線(10)關(guān)鍵技術(shù)和解決方案(11)確定系統(tǒng)配置(物理資源)(12)組織結(jié)構(gòu)的規(guī)劃2025/5/30872.4.4

初步設(shè)計(續(xù)2)

(13)經(jīng)費預(yù)算(14)技術(shù)經(jīng)濟效益分析(15)確定詳細設(shè)計任務(wù)及實施進度計劃(16)編制設(shè)計報告、文檔2025/5/30882.4.5詳細設(shè)計(1)下達任務(wù)書，修定并確定詳細設(shè)計計劃(2)細化需求分析(3)細化功能模型(4)軟件系統(tǒng)設(shè)計

軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計：將功能模型所描述的需求和功能活動的邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)化為軟件結(jié)構(gòu)模型，并進行細化和優(yōu)化程序模塊的描述：包括程序模塊功能、特點、程序模塊處理邏輯及算法，程序模塊涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。形成程序流程圖、數(shù)據(jù)流圖(DFD)等形式描述，使程序員可利用本階段的成果編寫程序2025/5/3089(5)接口設(shè)計2.4.5詳細設(shè)計(續(xù)1)(6)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

信息模型的建立和完善邏輯數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

將信息模型轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)類型(如關(guān)系、網(wǎng)狀、層次)相應(yīng)的邏輯模型，并進行模型優(yōu)化物理數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

確定數(shù)據(jù)庫的物理規(guī)模，具體描述數(shù)據(jù)庫的物理組織方式以及訪問和修改數(shù)據(jù)的方式和方法，描述安全和權(quán)限需求，事故備份和恢復(fù)需求，所用硬件的特點，處理響應(yīng)時間的要求等。2025/5/30902.4.5詳細設(shè)計(續(xù)2)(7)硬件和生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計

自制設(shè)備設(shè)計完成外購設(shè)備的訂貨工作

(8)關(guān)鍵技術(shù)的研究和試驗(9)系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)的細化設(shè)計與改革方法(10)人才引進和職工教育、培訓(xùn)計劃(11)修正投資預(yù)算和效益分析2025/5/30912.4.5詳細設(shè)計(續(xù)3)(12)擬訂系統(tǒng)的實施計劃(13)