CIMS总体技术 CIMS体系结构企业建模方法与工具 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM集成技术CAD/CAM（CAX）PDMCAPPSTEP标准及工具 CIM体系结构介绍 我们已经把CIM体系结构定义为一组不同层次的各种视图模型的集合。又因为CIM系统在内容、范围、时间进程上，都不应该是封闭的，故对所述体系结构还特别强调其开放性，故亦称之为开放系统体系结构。 但是，正如对CIM的认识随着研究和实施的深入不断在发生变化，对CIM体系结构的认识也有一个发展过程。80年代中期，以美国SME/CASA为代表提出了一种轮形体系结构，他们强调了以共享数据库和通讯网络为中心把各项单元技术连接成一个整体。IBM公司当时也提出了一个类似的轮形结构。但这种类型的结构只强调了CIM的技术方面，只进行技术方面的信息集成不可能获得CIM集成的全部效益。随着CIM实践的不断深入，人们对复杂系统必须有多方位建模有了认识，特别是对人的因素在CIM实施中的重要性有了越来越清楚的认识，因此，前面图1-4所示的ESPRIT/CIM-OSA的立方体结构被更多的人接受，而成为ISO采用的"预标准"。从其目标来说，CIM-OSA要为CIM用户提供设计和实施CIM系统的指南，要为CIM供货商提供开发与CIM-OSA相适应的可销售的产品指南；CIM－OSA要支持战略、战术和操作计划各级管理中的决策和对产品设计、制造等的直接操作的决策；CIM－OSA还要提供信息技术支持，以保证系统的一致性和设计的优化。这些目标也可以作为我们研究体系结构的一般要求。但是，由于CIM系统的极端复杂性，不确定因素和人为因素非常突出，因此不能期望这一建模和设计过程的完全自动化，在整个设计过程以及将来的实施和运行过程中，必然需要技术熟练的专家干预才能进行系统优化。这方面，美国Purdue大学提出的Purdue企业参考体系结构就有突出表示人和组织作用的优点，这一点下面再介绍。这里只是特别强调要理解体系结构的全局性，不能只局限于技术方面的互连，要看到影响全局的方方面面，特别是影响CIM实施的主要因素--人。 企业建模 本专题主要介绍有关企业建模方法与工具方向的内容。它主要包括以下内容： (1) 企业建模与分析方法为CIMS应用工程的建立提供理论基础和规范，并为参考模型的建立和企业建模与分析工具的研制提供方法学依据。 (2) 企业建模与分析参考模型为运用企业建模方法学建立CIMS应用工程模型提供参考原型系统。 (3) 企业建模与分析工具为企业建模与分析方法及参考模型的实际应用，提供高质量与高效率的有效支持。 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM集成技术 现有的CAD、CAPP、CAM等应用系统在过去的几十年中得到了迅速发展，并在工业界取得了较好的应用。但由于各个应用系统之间的模型定义、实现手段和存取方法存在一定的差异，使得信息交换存在障碍，资源不能有效共享，集成程度低；同时，现有的CAD系统只注重零件几何外形的设计和表示，而缺乏象尺寸、公差、装配、材料以及功能说明这样的高层语义信息和产品生命周期的其它生产环节所必需的信息，对于设计意图、功能要求和装配关系等非几何信息无法表达。这些系统的信息模型都还只限于几何信息和拓扑信息，而面向加工的特征信息以及其它有关信息在系统信息模型中很少表达。这样，由于缺乏完备的产品模型及其在产品生命周期中的各种数据，对于CAPP、CAM等后续应用系统来说，CAD提供的信息不够完善。 CAD/CAPP/CAM/CAE信息集成技术是解决在现有商品化CAD系统下，通过特征技术实现CAD与下游CAPP、CAM等应用系统信息集成的有效方法。这一技术的研究与开发，不仅在CIMS和并行工程中具有广泛的应用前景，而且在一般企业应用计算机辅助设计提高产品开发和生产效率也有广泛的应用前景。这也是国内外CAD/CAM技术的主要研究热点之一，不断有新的研究成果出现。 产品数据的表达与交换标准STEP-ISO 10303是一套关于产品整个生命周期中的产品数据的表达和交换的国际标准。其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述整个生命周期中的产品数据。产品数据的这种描述，本质上不仅适合于中性文件交换，而且是实现和共享产品数据库及产品数据的长期存档的基础。它对于CIMS乃至并行工程具有重要的指导意义。自STEP标准推出以来，世界各国及各国际知名企业都着手实施该标准的应用。各CAD厂商也纷纷提供基于STEP标准的数据转换接口。基于STEP的信息建模与集成技术已在一些工业部门得到实际应用。 建立本专题的目的是宣传国内在CAD/CAPP/CAM/CAE信息集成领域的研究成果，提供国内外在该领域研究与应用的最新信息，对CAD/CAPP/CAM/CAE集成的理论、方法、技术、工具和应用实施等方面开展广泛的交流与合作，同时提供技术研究、支持工具、企业应用等方面的网络导航信息。 STEP标准及工具 STEP标准及工具技术条目划分为如下的栏目：STEP标准概述、STEP关键技术、STEP典型应用、国内外STEP相关产品、与STEP相关的技术、STEP相关站点、STEP推荐文献等。 CAD/CAM技术 CAD/CAM技术条目划分为如下的栏目：CAD/CAM技术概述、CAD/CAM典型应用、CAD/CAM相关软件产品、与CAD/CAM相关的技术、推荐文献等。 PDM技术概述 概念体系及其发展 PDM系统的功能 PDM系统的发展 一、概念体系及其发展 产品数据管理（PDM，Product Date Management）是在现代产品开发环境中成长和发展起来的一项管理数据的新技术，它有力地促进新产品的设计与开发，缩短产品上市的时间，增强企业的竞争力。 80年代初，很多已经广泛深入计算机工程应用领域的企业发现，企业的发展正受到以纸质文件为基础的数据系统的严重阻碍。这主要表现在： 信息共享程度低。企业的计算机辅助工具都是一些离散孤立的系统，由这些互不兼容的软件产生的数据不能统一由一个企业级的计算机 软件系统来管理，因而无法在设计、工艺、制造以及管理部门之间有效地实现信息共享与传递。 信息传递速度慢。大部份企业的信息传递主要是通过书面文件、报表及电话联络方式，无法及时收集工艺和制造过程中的反馈信息，不能实时反映设计过程中的变化，甚至随时跟踪整个产品的设计和制造的进展情况。 业务管理落后。虽然企业采用计算机辅助工具在一定程度上实现了产品设计开发的计算机化，但是有关产品的其他技术资料依然采用手工管理的方式。另外，由于CAD/CAM技术推广应用，各种格式的图形、数据、文本等文件还是沿用过去对纸质文件的管理方法，对文件缺乏有效的版本管理，造成不必要的重复设计。由于缺少迅速有效的产品数据的检索手段，也造成设计的重用程度差。 应用集成系统效率不高。几乎任何两个不同的应用软件都不可直接分享或交换。CIMdata公司指出：“目前，在企业中每天大约有1/3到1/4的设计、管理工程技术人员不是专心于自己的本职工作，而是开会、讨论、等待或处理各种信息。” 据英国的调查，由于设计制造缺乏产品数据的统一管理，导致产品工时增加20%，成本上升10%。 针对产品数据管理的这种需要，80年代后期出现了第一代商品化的PDM系统。这些PDM系统的基础是数据库系统，通常这是一种商品化的RDBMS，用来保存零部件的记录和相关文件。PDM系统提供数据安全性、文件贮存、修正检控、分类、告知和应用集成等多种功能，并简化工程过程（包括产品开发、资源配置、加工制造、计划调度等等）。早期的PDM系统大多是针对“下游”的工程过程，即从最初将产品设计发布给制造开始，经过制造过程，一直到产品废弃为止，在此期间，用PDM系统来采集和管理工程产品数据。这是因为制造部门一直把降低产品成本和改进整个制造过程当作奋斗目标，不少企业也在积极推广应用准时制（JIT）、全面质量管理（TQC）和基于活动的成本预算（ABC，Activity-Based-Costing）生产方式，这些都离不开对产品数据实行有效和科学的管理。就工程产品数据而言，既涉及由设计发布给制造的最初数据，又涉及由制造执行工程变更（ECO）这一过程的数据。因此，早期开发的PDM系统都是以制造为目标。这些系统的主要工程过程管理能力分成“发布管理”和“变更管理”两大类。 然而，在最近几年，产品生命周期的其他方面也成为改进的目标。对大多数制造企业来说，上市时间已经成为一个非常突出的问题，它关系到企业的生存与发展。对应这些新的目标，开发了第二代PDM系统。第二代PDM系统支持整个产品生命周期，从最初的产品设计概念一直到产品废弃为止。这些系统在多变的概念设计阶段以及在更好地确定工程变更中支持并行工程实践，并且具有工作流程的管理功能。通过这些新的PDM系统，用户可以共享最新的、预发布的工程数据，而且按照预定的规则，可以智能、灵活地控制这种数据的流动。 (一) PDM技术 PDM是一种使能技术，它有助于工作小组、部门、科室或企业在整个产品生命周期内对产品数据和开发过程实施管理。这里所说的产品数据是指与产品开发、制造和维护有关的以及支持产品开发、制造和维护的全部信息。过程数据则是指工程发布、工程变更管理和其他与工作流有关的数据。因此，PDM系统的功能是用于管理在整个产品生命周期内所有与产品有关的信息。它是一组集成的应用，可以在产品设计、生产、市场营销和支持上提高工作人员工作效率和过程运行效率。对PDM而言，产品数据管理可以分为不同的层次，如图1.1所示。 图1.1 PDM系统的概念层次 一种完善的PDM系统必须能够将各种功能领域较多的应用集成起来，并符合各种严格的要求。PDM系统必须具备以下特点： 能够有效、可控和自动地访问开发和生产的应用及过程，访问有关的文件和数据。 为了可控地访问产品数据，系统需有防止数据未经批准就使用的安全机制。根据信息敏感度、用户权限和数据的生命周期/状态，这些安全特点应有利于优化和加强对数据的访问。 为了有效地访问产品数据，系统需要具备友好的人机界面和机制来访问和处理产品数据。 具有表达零部件、产品配置和相关文件及数据的适用性广的模型。 提供产品、零部件、有关文件的分类方法。要求这些分类方法能够支持现有产品配置数据的重复利用，并可以对产品成本、生命周期和质量产生重大影响。 应具有一整套预定义的管理产品配置及其相关变化的工作过程。这套工作过程至少要包括如下内容： 需求或问题的通讯与交流 识别和跟踪所做的工作 在部分产品配置数据发布之前评审能否发布 向下游的系统发布和分发相关的信息 除了这些过程以外，还需要支持非正规的工作流，这样允许任何用户在引用任何产品数据的同时，能与其他用户进行通讯与交流。 (二) 数据管理 制造企业通常善于系统化地记录零部件和装配件的图纸，但是常常不保留如“尺寸”、“用在什么地方”等有关属性的全面记录。其结果是，工程师在访问他们需要的信息时常遇到麻烦。这一点是他们有效地管理产品数据方面的不足之处。PDM的数据管理能够通过关系数据库管理系统管理属性和文档式产品数据以及它们之间的关系。 由于随时都有大量的数据生成，因此需要一种能容易和快速地对信息进行分类的技术。分类应该是PDM的一种基本能力，按照命名的类别，形式或特征相似的信息应能够组合在一起。在一个已知的类别中，还可以使用“属性”来说明每个零部件的主要特征，进行更加详细的分类。 通过产品结构来访问产品数据，这是PDM中访问数据的另一种方法。对于任何一个选定的产品来说，应该保留各装配件之间的关系和组成这些装配件各零部件之间的关系。这就意味着能展开整个产品或选定的装配件的一整套材料清单（包括文档和零部件），其优点是不仅能保持装配件的零部件之间的物理关系，而且还保持着其他结构之间的物理关系，例如制造、财务、维护或文档的关系，对于专门小组的成员来说，可以从他们各自不同的视角看到制成的产品。 (三) 过程管理 PDM的数据管理涉及数据的组织和编排，这样的数据是易于访问和参考的，但其基本上属于一种被动的过程。与此相反，PDM的过程管理则着眼于控制人们产生和修改数据的方法。它属于一种主动的过程。 PDM的过程管理不同于通常意义上的“项目管理”。项目管理本身只涉及任务的委派，而过程管理则解决任务对数据的影响问题。 PDM的过程管理主要包括三个方面： 当有些人在利用数据进行工作时，通过过程管理系统来管理这些数据的变更； 利用过程管理系统管理人与人之间数据的流动； 利用过程管理功能跟踪项目进展过程中的所有事件得活动。 产品设计是一个不断创造和对产品数据反复更改的过程，每次变更包含了对基本的工程数据作意义深远的探索片修改，对此，PDM系统提供了这样一种解决方法，它能够起如下作用： 起到工程师工作环境的作用； 当所有新的或经变更的数据产生时，能精确地采集这些数据； 保存数据，并标识出它是属于哪一版本； 按工程师需求调用数据； 有效地跟踪工程师所采取的每上步骤。 而在要求工程师完成设计改进时，他们需要的不仅是原设计数据和“工程变更单”，可能还需要参考很多的文档、文件和表格，以及设计小组其他成员的参与 ，因此PDM系统还庆能将很多资料搜集起来，以满足设计更改的需要。 在产品开发过程中可能需要设计许多零部件，对于每一种零部件都伴随着创造、修改、查询、检查和审批等工作，或许在此期间需要反复多次，而且，每种零部件的设计将会采用不同的技术和不同类型的数据。同时，每一个文件的变化，都有可能对其他相关文件造成潜在的影响，所以需要不断地进行检查、修正、重新提交和再检查。理顺这种高度复杂的工作流正是PDM系统最擅长的，特别是PDM系统能够跟踪各种单独的决策，决定下一步干什么。 PDM系统不只是保存项目当前状态的全面数据库的记录，它还应该记录项目经历过的状态，这使得PDM系统成为审查跟踪数据用的潜在的、有价值的资料源。 二、PDM系统的功能 到目前为止，对PDM尚无一个完整确切的定义。这一方面是由于PDM包含的技术内容太多、太广，另一方面也是由于与PDM相关的技术内容在不断发展和变化。表1.2和表1.3分别显示了近十年来PDM系统结构发展的趋势和PDM系统的核心使能技术的大致状况[6]。 表1.2 PDM系统结构发展趋势 Stage Mid-1980s Early 1990s Mid-1990s Late 1990s User Interface Character Graph, Hard-coded Graph, Programmable Multimedia User Apps. None 3GL API 3GL API Visual Program PDM Apps. 3GL 3GL 4GL C++ Classware Middleware None Tied to Database Database Independent Industry Std. Workflow/Obj. Data Model Tables Tables Objects/tab Objects Database Single RDBMS 1-2 RDBMS Mutiple RDBMS Object/RDB Vault Centralized Partially Distributed Fully Distributed Network Obj. Example Digital EDCS Sherpa PIMS Metaphase2.0 Matrix 表1.3 PDM系统核心使能技术 Core PDM Tech.Enablers Current Status Relevant Standards & Standards Bodies Document Repository (Vault) PDM Vender Proprietary Shamrock Document Management Coalition, Enterprise Library Services Workflow PDM Vender Proprietary Workflow Management Coalition RDBMS & Middleware Oracle de facto standard SQL, CORBA, OLE Scanning Third-party Solution 　 Image Viewing PDM Vender Proprietary or 3rd party Solution IGES, STEP, DXF, TIFF, CCIT, HPGL, OpenGL Cilent/Server and Security Hardware & OS specific 　 按照专门从事PDM和CIM相关技术咨询业务的国际公司—CIMdata公司的定义，PDM是管理与产品相关的下列信息和过程的技术： 与产品相关的所有信息，即描述产品的各种信息，包括部件信息、结构配置、文件、CAD档案、审批信息等。 与产品相关的所有过程，即对这些过程的定义和管理，包括信息的审批和分配。 这一定义意味着PDM在工业上的广泛应用范围。但目前，作为体现PDM技术的软件系统来说，其应包含的基本功能仍然众说不一。就PDM作为制造系统的集成平台和框架而言，笔者将PDM系统的基本功能划分为两个层次，即应用功能和系统功能。 (一) 应用功能 应用功能是PDM系统应用于产品开发环境中直接使用的用户化功能。 数据与文档管理 即具有安全机制的电子仓库。这是PDM最基本的功能，是PDM实现管理的基础。电子仓库有三种层次，各自具有不同的特点：Level 1集中存贮、远程登录，数据集中、安全，但访问速度慢；Level 2是互联的电子仓库，局部速度快，但域间仍然较慢；Level 3是具有局域和复制文件功能的虚拟电子仓库，这种方式存在数据的冗余，如图1.2所示。数据与文档管理的主要功能有： 分布式文件管理，分布式电子仓库（Vault） 文件的检入/检出（check-in/check-out） 属性搜索机制 动态浏览与导航机制 安全机制 过程与工作流管理 过程与工作流管理在于控制数据变化的过程和数据的流动，帮助改进和优化产品的开发过程。 过程与工作流管理的主要功能有： 面向任务的工作流管理 基于规则的结构化任务流 触发、警告、提醒机制 电子邮件接口 图形化工作流设计工具 工程更改管理 图1.2分布式电子仓库 产品结构与配置管理 产品结构与配置管理提供了可以进行数据管理的结构，建立必须控制的数据关系，使得PDM要素的变化及其影响可访问。 产品结构与配置管理的主要功能有： BOM创建 版本生成与修订控制管理 多视图BOM建模与管理 与MRPⅡ/ERP系统集成 规则推动的配置管理 零部件分类库管理 基于一定的分类方法，建立标准件、常用件的分类库，以利于设计再利用。 零部件分类库管理的主要功能有： 零部件库接口 电子文档属性编码 基于设计内容的再利用 　 (二) 系统功能 系统功能是指为实现应用功能所提供的底层支持功能。 分布式通讯功能 数据转换功能 图像服务功能 扫描与图形处理 圈阅与注释功能 （支持多种数据和文档标准，与适用的CAD系统的文件接口，对图档的注释） 系统集成功能 配置功能 三、PDM系统的发展 在最近几年里，PDM技术一直在快速地发展，许多新产品比前一代有了重大改进。这些改进主要反映在产品适应能力、用户界面、功能性、体系结构和平台支持上。 PDM产品适应能力不断提高 由于产品适应能力的改进，PDM现在能适应各地使用的名词术语、数据模型、过程模型以及其它特点，这样，用户可以依照原有的操作风格来观察和运行这些产品。过去这些工作大部分是通过定制软件的开发来达到，这样做不仅价格贵，而且长期支持有困难。现在，通过PDM产品的正常改编能力，能够适应各部门的不同需要。 用户界面继续在发展 用户界面是PDM系统的一种重要工具。近几年，PDM用户界面的开发因需要支持PC/Windows和Macintashes等软件的应用，也由于越来越多地使用了图形和标准化用户界面，因而得到了一定的发展。但是人—机交互界面仍需改进，随着在大规模实施PDM中更广泛地应用这些产品，上面这种情况会日益好转。 功能日益增强和增多 PDM的功能在继续改进，一方面支持日常应用，另一方面支持PDM面向用户的重大功能领域，目前达到的支持水平为： 数据保存和文件管理能力在继续稳定发展，这大概是PDM系统中支持最完善的方面。 由于具有更大的通用能力和几家销售厂商宣布改进了用户界面技术(包括图形)，在过程和工作流管理方面正取得重大进展。 产品结构管理能力得到最大的改进。主要供应厂商在向全结构管理能力进军，已有一些很好的系统，但是多数系统在这一重要方面还比较落后。 分类和检索应作一些必要的改进。这些方面被大多数的销售厂商忽略了。 计划/项目管理在PDM系统内仍是受支持最少的。多数PDM厂商一直忙着想提供工作流和结构管理工具，还没有精力或资源去染指计划管理，需要继续等待这方面的进展。 体系结构日趋先进 PDM元数据库(Meta-database)普遍使用商品化的关系数据库管理系统(RDBMS)，甚至许多重要的PDM系统在设计上也是面向目标的。在PDM产业中，面向目标的数据库管理系统(OODBMS)技术已有应用，这是一个良好的开端，但是大多数PDM系统的生产实施仍以RDBMS技术为基础。随着OODBMS实施越来越多，它们的生产价值被证实，预计会有更多的供应厂商采用OODBMS。 分布式数据库的支持依旧寥寥无几，因为分布式数据库支持是一个难解决的问题。大部分的PDM销售厂商既无资源，也无专长来解决这个问题，他们期待着DBMS厂商为他们解决这个问题。 平台支持朝廉价方向发展 平台支持经历了很大的变化，当Unix继续成为大多数实施使用的主要服务平台的时候，一个重大的变化是转向对用户的PC/Windows和Macintoshes的支持。随着PDM实施范围扩大，这种要求变得非常重要，并且销售厂商狂热地争着去支持廉价的用户平台。 当前大家普遍关心的PDM热点问题包括：Web技术、面向对象技术、安全性、与MRP/ERP的关系、传送监控和中小企业的PDM应用等。 (一) Web使能技术 Web是PDM的一项非常重大的使能技术，它与Internet及Intranet一起，推动PDM达到大众化。它也是一种催化剂，促使PDM走向企业。大家普遍感到，最终用户访问难是推广应用PDM的障碍之一，而Web提供一种轻重量、通用的用户界面，其支持成本低，对PDM的应用将起到推波助澜的作用。 (二) 面向对象技术 面向对象技术使用户能更好地控制数据，并使销售厂商更快地支持这些系统，以响应用户越来越高的要求。现在很多的销售厂商对面向对象的数据库的集成性、可恢复性和可测量性仍不满足，但是他们正在关系数据库的上层创造面向对象的范式(Paradiam)来响应用户的需求。 (三) 传送安全性 在处理Intranet或Internet和PDM的传送安全性以及PDM的安全访问时,需要考虑两级安全性。现在企业应能在他们的Intranet中安全传送，但如果超出企业的范围，就必须采取一些措施来保证传送的安全性，如将保存的文件译成密码，并通过密码线来传送；也可以在企业的流览器上使用安全或保险标记，限制通过各种方式来随意访问。 (四) 与MRP/ERP集成 实现基于PDM的工程设计与管理系统(MRP/ERPII)的集成是实现企业集成所面临的巨大挑战。管理系统的核心是产品结构，需要从PDM将产品结构传送到管理系统上，并且需要将产品结构从管理系统有效地反馈到PDM上，以协调全企业的工程变化。而管理系统系统的产品结构强调部件的定义及如何在车间内把部件装配到一起，其产品结构是以“计划状态的”这样一种观点反映出来，推动制造和装配，所以是面向材料和生产过程的；PDM的产品结构则更多地面向产品干什么以及怎样配置产品，它受设计工程师支配，以产品结构是“设计状态的”这样一种观点反映出来，产品结构是在CAD/CAM系统上产生的。因此，PDM与管理系统的集成已经成为研究的重点之一。 概 述 工艺设计任务 CAPP研究背景 工艺过程组成 CAPP工作原理 工艺规程制定 系统基本构成 工艺规程设计原则 工艺设计任务 1、基本概念 工艺设计是产品制造过程中技术准备工作的一项重要内容，是产品设计与实际生产的纽带，是一个经验性很强而且随制造环境变化而多变的决策过程。 2、主要任务 工艺设计的任务在于：规定产品工艺过程、工艺操作内容、工艺装备（设备、工夹量辅具）和工艺参数等。通常的产品工艺包括：零件的机械加工工艺、钣金件的冲压工艺、零件的铸造工艺、锻造工艺和热处理工艺等；产品及其部件（包括组件和合件）等子装配件的装配工艺等。 3、优良设计的意义 优良的工艺设计意义在于： 通过有效的工艺方法和工艺装备保证产品质量； 通过合理的工艺参数和标准的工艺过程提高生产效率或缩短生产周期； 通过相应的自动化装置降低劳动强度； 通过最大限度地利用有限资源，减少生产准备时间和减低生产成本。 　 工艺过程组成 1、工艺过程 生产过程中，按一定顺序逐步改变生产对象的形状（铸造、锻造和快速成型等）、尺寸（机械加工）、位置（装配）和性质（热处理）使其成为产品的这部分过程称为工艺过程。通常，机械加工工艺过程和装配工艺过程是机械制造企业的主要工艺过程。 2、组成单元 工序 ------- 一个工人（或几个工人）在一个工作地点对一个工件（或同时对几个工件）连续完成的那部分工作。工序是组成工艺过程的基本单元，一般以工序作为单位，进行工时定额估算和生产成本核算等。 安装 ------ 使工件在加工之前，在机床（或在夹具中）占据并保持一个正确的位置。在一个工序中工件可能只安装一次，也可能安装几次。 工位 ------ 工件安装后，连同工装（夹具）一起在设备上占据并保持一个正确的位置。 工步 ------ 加工表面（安装表面）、切削刀具（安装工具）、切削速度和进给量（安装速度）都不变的情况下，所完成的工位内容。 走刀 ------ 切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工作内容。 3、单元的联系与约束 图1.1表示了工艺过程中各单元之间的联系与约束。其中： 工序i ─ 工艺过程中第i道工序； 安装ij ─ 第i道工序中第j次安装； 工位ijk ─ 第i道工序中第j次安装的第k个工位； 工步ijkh ─ 第i道工序中第j次安装的第k个工位上的第h项工步； 走刀1qr ─ 第1道工序中第q项工步的第r次走刀。 工艺规程制订 1、基本概念 ⑴ 工艺规是规定程工艺过程、内容及其操作等要求，用以指导实际生产的文件。 ⑵ 工艺规程类型 按照工艺过程性质，可以将工艺规程类型分为机械加工工艺规程、热处理工艺规程和装配工艺规程等。 ⑶ 工艺卡形式及其应用 按照工艺规程的详细程度，可以将工艺规程卡分为综合工艺过程卡、特定制造性质的工艺过程卡和工序卡。综合工艺过程卡规定零件制造或部件装配的全部工艺过程，适合单件小批生产，生产技术（操作）水平较高场合；特定制造性质的工艺过程卡规定零件或部件的特定制造性质工艺过程，适合小批和批量生产，生产技术能力（操作水平）较高的场合（应用面较广）；工序卡规定零件或部件的某道工序内容，适合大批大量生产( 操作水平不高的熟练工 )，或者是单件小批和批量生产中的关键工序。 2、工艺规程设计要点 ⑴ 设计原则 遵循优质、高产、低消耗的设计宗旨 充分合理地利用现有生产资源 不擅自降低产品（或零件）的设计要求 创造文明生产条件 ⑵ 基本步骤 ⑶ 主要内容 设计要求分析 -- 了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用。 可制造性/可装配性评价 -- 审查产品（零件）的设计合理性，包括审查视图、尺寸和技术要求等的完整性、正确性和一致性；分析实现主要技术要求的关键问题与技术；审查产品及其零部件的结构工艺性。 工艺方案规划 -- 工艺方案规划主要包括毛坯设计(装配组织形式与装配单元划分) 与工艺路线拟定，通过分析比较不同的工艺方案，选择最适合现有工艺条件，并确保产品质量、高效率和低成本的工艺方案。 详细工艺设计 -- 详细工艺设计的内容包括确定加工（装配）方法和顺序、组合工序内容、选择所用设备与工装类型、确定加工余量（修配余量等）、计算工序尺寸及其极限偏差、计算时间定额和切削用量、确定主要工序的技术要求及其检验方法等。 工艺卡片填写 3、制订工艺规程的原始资料 制订工艺规程所依据的原始资料包括： ⑴ 产品（部件）装配图和零件工作图； ⑵ 产品（包括零部件）的生产纲领、投产批量和交货期等； ⑶ 可提供的生产条件（包括外协或异地生产厂的生产条件），如设备功能、规格、精度等级；现有的和可购置的刀夹量辅具的种类、规格和精度等情况，自行设计、制造专用设备与工装的能力；操作工人的技术水平等； ⑷ 毛坯的供应条件与制造情况等。 工艺规程的设计原则 装配工艺规程的设计原则 ⑴ 保证产品、部件的装配技术要求，争取最大的质量储备； ⑵ 选择合适的装配方法，减少钳工装配工作量，以稳定装配节奏，减轻劳动强度； ⑶ 注意增加并行装配环节，提高装配效率，以缩短装配周期； ⑷ 尽可能使装配过程占用场地小，争取单位面积上的最大生产能力。 3.4.2 机械加工工艺规程的设计原则 ⑴ 保证零件图上的全部技术要求，争取一定的质量储备； ⑵ 在规定的生产任务和质量前提下，尽可能减低工艺成本； ⑶ 充分利用本企业的生产条件和资源，少花钱办好事； ⑷ 尽可能降低工人劳动强度，创造文明生产条件。 5、结构工艺性分析要点 所谓结构工艺性是指：在满足使用要求的前提下，制造零件和装配部件产品的可行性和经济性，即在现有工艺条件下，既能便于保证制造和装配质量，又保持较低的生产成本。 不同的工艺要求和条件，具有不同的结构工艺性要求，表1.1给出了机械产品中毛坯结构工艺性设计的基本原则；表1.2给出了机械加工工艺中零件结构工艺性设计的基本原则；表1.3给出了装配工艺中部件（机器）装配结构工艺性设计的基本原则。 表1.1 机械产品中毛坯结构工艺性设计的基本原则 序号 毛坯结构工艺性设计的基本原则 1 应尽量考虑采用冲压、各种型材和焊接的方法形成毛坯。 2 毛坯形状应尽量简单。铸件应避免不规则分型面，内腔应尽量采用直线轮廓，减少凸起；锻件应避免柱体部分交贯和主要表面上有不规则凸台，毛坯形状应允许有水平分模面，且最大尺寸在分模面上。 3 毛坯应有拔模斜度或圆角。铸件垂直壁或肋都应拔模斜度，内表面斜度应大于外表面斜度；锻件只允许槽或凹口沿模具运动方向分布。 4 毛坯壁厚设计应依据相应的计算公式。铸件壁厚不能太小，可根据铸件尺寸、材料和铸造方法确定；锻件的壁厚差不能太小。 5 铸件毛坯应尽量采用对称截面，尽量减少大的水平面。 6 锻件毛坯形状应避免引起模具侧向移动和上下模错位。 表1.2 机械加工工艺中零件结构工艺性设计的基本原则 序号 零件结构工艺性设计的基本原则 1 保证刀具及刀具系统进入加工区的可能性 2 在螺纹、键槽和磨削表面处加退刀槽或工艺孔 3 避免不对称的加工 4 尽量减少内部表面加工（外表面加工易于内表面） 5 减少调整刀具或换刀的次数 6 减少加工面积（减少误差、刀具寿命、节省工时） 7 提供合适的工件安装基准面 表1.3 装配工艺中部件产品（机器）结构工艺性设计的基本原则 序号 部件（机器）结构工艺性设计的基本原则 1 产品（机器）结构应满足装配单元划分的需要 2 尽可能减少装配时的修配工作量和机械加工工作量 3 产品（机器）结构应便于装配和拆卸 4 尽量提供对称性装配 6、装配单元与装配组织形式 为了便于组织并行的装配流水作业，需要将产品分解成可以独立进行装配的装配单元。图1.3给出了一个五级装配单元系统的层次结构示意图。通常，合件是由几个零件组成的固定连接件，组件是由若干个零件和合件组合而成，部件是由若干个零件、合件和组件组成的组合件，它往往是产品（机器）上具有独立功能的组合件。显然，独立的装配单元将有利于并行装配。图1.4给出了并行装配工艺流程图，通常，在部装和总装时，选定一个零件或其它件作为装配基础，其余零部件相继进入装配位置完成流水装配作业。 CAPP研究背景 当前，科学技术飞速发展，产品更新换代频繁，多品种、小批量的生产模式已占主导地位，传统的工艺设计方法已不能适应机械制造业的发展需要。其主要表现在于： 采用人工设计方式，设计任务繁琐、重复动作量大、工作效率低。 设计周期长，难以满足产品开发周期越来越短的需求。 受工艺人员的经验和技术水平限制，工艺设计质量难以保证。 设计手段落后，难以实现工艺设计的继承性、规范性、标准化和最优化。 随着计算机技术的发展，计算机辅助工艺设计（CAPP）受到了工艺设计领域的高度重视。其主要优点在于： CAPP使工艺设计人员摆脱大量、繁琐的重复劳动，将主要精力转向新产品、新工艺、新装备和新技术的研究与开发。 CAPP可以显著缩短工艺设计周期，保证工艺设计质量，提高产品的市场竞争能力。 CAPP可以提高产品工艺的继承性，最大限度地利用现有资源，降低生产成本。 CAPP可以使没有丰富经验的工艺师设计出高质量的工艺规程，以缓解当前机械制造业工艺设计任务繁重，但缺少有经验工艺设计人员的矛盾。 CAPP有助于推动企业开展的工艺设计标准化和最优化工作。 CAPP是企业逐步推行CIMS应用工程的重要基础之一。 CAPP工作原理 通常，可以将制造企业分为五个层次，即：工厂层、车间层、单元层、工作站层和设备层。企业的不同层次对CAPP有不同的应用需求，图1.5表示了企业的结构层次。 图1.6 表示了不同层次的工艺设计要求和工艺规程内容。 不同应用层次对CAPP的需求是不同的，因此了解CAPP系统的基本原理、主要特点和应用场合，选择恰当工作原理和方法开发CAPP系统是至关重要的。 CAPP系统按其工作原理可以分为以下五大类： 　　 交互式CAPP系统 　　 派生式CAPP系统 　　 创成式CAPP系统 　　 综合式CAPP系统 　　 CAPP专家系统 1、交互式CAPP系统 交互式CAPP系统采用人机对话的方式基于标准工步、典型工序进行工艺设计，工艺规程的设计质量对人的依赖性很大。 2、变异型CAPP系统 变异型CAPP系统亦称派生式CAPP系统。它是利用成组技术将工艺设计对象按其相似性（例如，零件按其几何形状及工艺过程相似性；部件按其结构功能和装配工艺相似性等）分类成组（簇），为每一组（簇）对象设计典型工艺，并建立典型工艺库。当为具体对象设计工艺时，CAPP系统按零件（部件或产品）信息和分类编码检索相应的典型工艺，并根据具体对象的结构和工艺要求，修改典型工艺，直至满足实际生产的需要。 3、创成型CAPP系统 创成式CAPP系统是根据工艺决策逻辑与算法进行工艺过程设计的，它是从无到有自动生成具体对象的工艺规程。 创成式CAPP系统工艺决策时不需人工干预，因此易于保证工艺规程的一致性。但是，由于工艺决策随制造环境变化的多变性及复杂性等因素，对于结构复杂、多样的零件，实现创成式CAPP系统非常困难。 4、综合式CAPP系统 综合式CAPP是将派生式、创成式和交互式CAPP的优点集为一体的系统。目前，国内很多CAPP系统采用这类模式。 5、CAPP专家系统 CAPP专家系统是一种基于人工智能技术的CAPP系统，也称智能型CAPP系统。 专家系统和创成式CAPP系统都以自动方式生成工艺规程，其中创成式CAPP系统是以逻辑算法加决策表为特征的，而专家系统则以知识库加推理机为特征的。 CAPP 类型和设计方法很多，但从国内的普遍情况来看，以派生式为基础的CAPP设计方法较为适用，其主要原因是正在开展或准备推行CAPP的工厂大都为几十年以上的老厂，产品种类比较固定，发展方向明确，并在多年的生产中积累了一定数量的切实可行的、稳定的产品工艺，在此基础上，通过整理和完善，可制定出派生式CAPP系统需要的产品典型工艺和确定各工艺要素的规则知识。而一味追求创成或专家系统的方法，对企业积累的大量的行之有效的工艺方案弃之不用，在系统的开发技术、开发费用及系统开发的耗费时间等诸方面将会出现极大的困难，使CAPP系统难以见效、普及和推行，更难以实现CAPP系统软件的商品化。 目前，一些开发部门为了追求商品化软件或软件产品，在创成式CAPP和CAPP专家系统还不能满足实用化要求的情况下，重点转向开发完全人机交互填写方式的CAPP系统。这类系统的特点是提供各种窗口和Windows的增删、修改功能，用户直接采用填写（或修改已生成的工艺文件）方式进行工艺设计。这种类型的CAPP系统不强调产品设计标准化和工艺技术基础工作，在一定程度上可以满足一些基础工作较薄弱的企业对CAPP技术的初期需要。但是由于CAPP系统很大程度上依赖人的作用，忽略了系统在工艺设计过程中对人的引导、启发和提示作用，不仅设计步骤繁琐，工作效率低，要求用户具备较高的工艺设计水平，而且难以通过实施工艺标准化工作，最大限度地利用有限制造资源，缩短生产准备周期和降低产品成本。 CAPP系统需要频繁处理各种类型的工艺信息，数据量大且结构复杂。合理的数据库结构设计是保证系统准确性和提高工作效率的重要条件。以填写方式为主的人机交互型的CAPP系统系统的数据库设计大多过于简单而欠合理, 没有充分利用关系数据库的优点，造成数据重复、冗余，增加数据库的开销和日后数据维护的负担，降低工作速度。而且，过分依赖使用者的工艺设计水平, 产生的工艺数据参差不齐、维护困难，难以保证工艺信息正确、可靠, 使工艺数据库陷入混乱甚至崩溃状态。 系统的基本构成 尽管世界各国推出了许多面向不同对象、面向不同应用，采用不同方式，基于不同制造环境的CAPP系统，但是综合比较和分析结果表明，这些类型繁多的CAPP系统，其基本构成是基本不变的，即包括零件信息的描述（输入）、工艺设计数据库知识库、工艺自动决策、模块、六个基本模块，图1.7给出了CAPP系统的基本构成。 STEP标准及工具技术栏目内容： STEP标准概述 （主要介绍STEP技术的概念、结构等内容） STEP相关技术 （主要介绍与STEP技术相关的技术内容） STEP关键技术 （主要介绍STEP技术的一些关键技术内容） STEP相关站点 （主要介绍一些与STEP技术有关的站点内容） STEP典型应用 （主要介绍一些国内外企业对STEP技术的应用实例） STEP相关产品 （主要介绍一些与STEP技术有关的软件产品内容） STEP推荐文献 （推荐一些与STEP技术有关的资料和文献内容） STEP标准概述 什么是STEP？ STEP的结构 STEP各组成部分概述 STEP标准的应用 什么是STEP？ STEP，是产品模型数据交换标准（StandardfortheExchangeofProductModelData）的非正式缩写。它是一个描述怎样表达和交换数字化产品信息的ISO标准（ISO10303）。 数字化产品数据必须包括足够的信息来表达产品的整个生命周期，从设计到分析、制造、质量控制测试、检测和产品支持功能。为做到这一点，STEP必须涵盖几何、拓扑、公差、约束、属性、装配、尺寸和其它许多方面的内容。 要实现这个宏伟目标，STEP被构造成一个由多个分部组成的ISO标准。它的基本分部已经完成并公布，但是多数正在发展中。这部分标准除了专门的工业信息外，还包括了一些通用领域如测试过程、文件格式和编程接口。STEP最为重要的一点是可扩充性。它建立于这样一种语言之上：对任何需要交换的工程信息，这种语言均能规范描述其结构和正确性条件。 工业人士用这种称为EXPRESS的语言来定义描述本行业产品所需之信息。这些“应用协议”组成了STEP标准的主体，是STEP产品数据交换的基础。另外，EXPRESS语言不仅能描述数据结构，还能表达约束。这些一致性约束条件是数字化产品数据的一种显式正确性标准。 图A 图A给出了STEP标准的结构。底层结构分部，例如交换文件格式（Part21），已经同工业专用分部如配置控制设计的应用协议（Part203，也称AP203）分离开了。大部分的底层结构已经完成，但工业专用协议尚在发展中。现已完成机械和电气应用协议，而尚在开发中的包括复合材料、钣金模具、汽车设计和制造、造船业及其它方面。假已时日，许多工业都会发展出自己的应用协议。 STEP之所以重要的关键原因在于： STEP是一个能拓展的标准。它建立于语言（EXPRESS）之上，能拓展到任何工业。一个能拓展的标准一旦发布，就不会过时。 EXPRESS语言除数据结构外还描述约束。一致性准则将防止二义性。 STEP是国际性的，由用户开发而不是供应商。用户驱动的标准是面向结果的，而厂家驱动的标准是面向技术的。STEP已经，而且将会继续适应技术的发展因而可用于产品数据的长期存档。 STEP的结构 组成结构正如上文所述，STEP标准是由多个分部组成的。它的所有分部可分为6类，每一类包括若干分部,具体见表A。 系列 系列名 系列号 内容 说明 0 概述 1 概况与基本原理 10 描述方法 1112 EXPRESS语言EXPRESS-I语言 提供支持STEP开发所需的方法与工具 20 实施方法 2122 物理文件格式标准数据存取接口 指明产品模型将被用于哪些数据处理任务 30 一致性测试方法和框架 31323334 一致性测试方法和框架对测试库和一致性评估人员的需求抽象测试套件规范对不同实施方法的抽象测试方法 用以检查软件对本标准的符合程度 40 通用资源 414243444546474849 产品描述和支持的基础几何与拓扑表示表达结构产品结构配置管理材料直观表示形状公差形状特征产品生命期支持 用EXPRESS语言描述的产品的概念模型 100 应用资源 101102103104105 绘图工程设计AEC(未定)电子/电气连接有限元分析运动学 指明产品模型的那些部分将付诸实施 系列 系列名 系列号 内容 说明 200 应用协议 201202203204205206207208209210211212 显式绘图相关绘图配置管理设计使用边界表达的机械设计使用曲面的机械设计使用线框的机械设计钣金冲模规划与设计生命周期产品变动过程构件和金属结构的分析与设计电子印刷电路的装配、设计与制造电子器械的测试、诊断与返修电工设备 描述特定应用领域的信息要求,规定无二义性的信息描述方法,提供一致性测试需求与目标 表A STEP的体系结构 STEP的体系结构可以看作三层：应用层，逻辑层，物理层。 最上层是应用层，包括应用协议及对应的抽象测试集，这是面向具体应用，与应用有关的一个层次。第二层是逻辑层，包括集成资源，是一个完整的产品模型，从实际应用中抽象出来，并与具体实现无关。最底层是物理层，包括实现方法，给出具体在计算机上的实现形式。 这三层组织结构在形式上类似于数据库的三级模式结构（外模式，概念模式和内模式）。 应用层支持以IDEF0方法为基础的功能分析，并在此基础上设计产品数据模型。逻辑层用来生成形式化的规格说明（STEP数据模型的形式化规格说明相当于定义概念模式，它独立于数据结构模型），EXPRESS语言就是支持形式化规格说明的建模语言。物理层来导出和指明形式化的需求规格的实施机制。目前已定义了该层物理文件和对数据库的标准数据存取接口（SDAI）。 使用三级模式设计语义模型时，可通过功能分析导出形式化的需求规格说明，然后根据形式化的需求规格说明，导出面向实施的规格说明。这就使得STEP独立于应用，独立于计算机系统，独立于任何语法标准。 STEP各组成部分概述 形式化描述的必要性为保证产品数据定义的一致性，避免出现二义性，应使用形式化方法来定义集成资源的结构及应用协议。这种语言旨在使人与计算机均便于对其进行处理，既可便于人的理解，又利于应用程序和支持工具的开发。 EXPRESS语言 EXPRESS是一种形式化信息建模语言，用以描述STEP中其他部分的信息需求。 EXPRESS的制定吸收了许多语言的功能和特点，特别是Ada，Algol，C，C++，Euler，Modula-2，Pascal，PL/1，SQL。EXPRESS又增加了一些新的功能，以便更适于表达信息模型。需要指出的是，EXPRESS并不是一种程序设计语言，它不包含输入/输出，信息处理，异常处理等语言元素。 EXPRESS是面向对象的，基于模式的语言。每种信息模型由若干模式组成。模式内又分类型说明，实体，规则，函数与过程。重点是实体。实体由数据元素，约束与其它性质组成，并由它们定义产品数据表示的正确格式。这些实体由属性定义而成，属性可以是简单数据类型（如整型），也可以是其它实体类型。实体中有约束,还有父类与子类的说明。 EXPRESS的特点如下： 不仅定义模型中的实体及其关系，还定义对实体及其属性所施加的约束和操作； 能将抽象与具体的事务性分离，以适应不同层次用户的需要； 可在已存在的构件上增加约束和属性，以便于生成应用协议。 EXPRESS不仅可以用于描述概念模式，即STEP的逻辑层，还为所有实现形式和其它有关工具（如句法检查程序）奠定了基础。STEP中定义的每种实现形式均表示为EXPRESS句法的映射。EXPRESS的应用不仅仅局限于STEP。 信息结构的图形表示 是使用图形和符号来表示信息模型中的对象，图形上标注对象的名字，图形之间的连线表示它们的关系，通常这些连线上要标上连接的类型或意义。 在图形模型中，可表示的约束相当有限。而且图形表示不易被计算机处理，可提供绘图的软件工具也十分有限。 图形在显示模型结构方面较强，因此，它是一种非正式的定义方式，它的作用是使正式定义的数据更加清晰。 为帮助读者进一步理解模型，STEP中有四种模型使用了图示化表达，它们是： ﹡集成资源中的资源构件； ﹡应用活动模型（AAM）； ﹡应用参考模型（ARM）； ﹡应用解释模型（AIM）； ﹡STEP中使用的图形表示有： ﹡EXPRESS-G────EXPRESS定义的图形表示，如实体用方框表示，实体和属性之间用线相连，线上标上属性名和基数约束。实体和属性之间的关系是隐含的。EXPRESS-G图支持超类/子类层次结构。 ﹡IDEF0 用于描述应用协议中的应用活动模型； ﹡IDEF1x IDEF1x 方法的图形表示，用于描述信息模型； ﹡NAIM NAIM数据建模方法的图形表示，用于描述信息模型。 集成资源 是ＳＴＥＰ推荐使用的概念模型，是ＳＴＥＰ的核心部分。 集成资源属于ＳＴＥＰ体系结构中的逻辑层，相当于概念模式。它提供了产品信息的表达。每一集成资源是一个由ＥＸＰＲＥＳＳ描述的产品数据的集合，这些数据描述称为资源构件。一个集成资源的定义可能依赖于其它集成资源的定义。一个资源构件可经过修改、增加约束、关系和属性来支持特殊的应用，不同应用中相似的信息可以用一个资源构件来表达。 集成资源定义了产品数据的全局信息模型，要支持某一应用的信息要求，必须对集成资源增加许多特定的约束和关系。ＳＴＥＰ中定义的应用协议通过解释集成资源来满足特定应用的信息要求。集成资源的解释就是选择合适的资源构件，进一步细化含义，增加必须的约束和关系。解释的结果就形成应用解释模型（ＡＩＭ），这是应用协议文本的一部分。至于应用的范围和要求，以应用领域的术语描述。应用协议提供了一组映射，显示集成资源的解释如何满足应用的信息要求。 集成资源的组成分两大部分：通用资源和应用资源。通用资源在应用上有通用性，与具体实现无关。而应用资源则描述特定领域中的数据，它引用和拓展被一组相似应用使用的通用资源，依赖于通用资源的支持。 集成资源应该是一个完整的产品数据模型,模型的定义精确、无二义性。目前，STEP中相对比较成熟的集成资源为： 通用资源有： ﹡产品描述基础和支持 ────——41分部； ﹡几何和拓扑表示 ──────42分部； ﹡表达结构 ──────43分部； ﹡产品结构配置 ────——44分部； ﹡直观表示 ──────46分部； 应用资源： ﹡绘图 ──────101分部； 已有工作草案的集成资源有： ﹡材料 ──────45分部； ﹡形状公差 ──────47分部； ﹡形状特征 ──────48分部； ﹡船体结构 ──────102分部； ﹡有限元分析 ──────104分部； 通用资源 描述独立于应用的产品信息，如几何、拓扑、形状、公差等。它们之间可以相互引用。ＳＴＥＰ中现有的通用资源见上节，下面对它们分别加以介绍。 产品描述基础和支持 包括以下三部分资源：通用产品描述资源、通用管理资源、和支持资源。这是集成资源的高层次结构，支持对产品所共有的而又与应用无关的数据的描述。 其中： ﹡通用产品描述资源 提供对STEP的其它部分定义的集成资源进行总体组织所需的信息。它提供的是一种整体结构。这些资源描述的事实与应用无关，对所有产品均相同。 通用产品描述资源与STEP中其它集成资源保持协调，两者结合称为集成产品描述资源。通用产品描述资源包括产品定义构造、产品定义、产品特性定义和产品特性表达。 ﹡通用管理资源所描述的信息用以管理和控制集成产品描述资源 涉及的信息。应用协议中的应用解释模型和标准概念模式建立在集成产品描述资源和通用管理资源构成的基础上。通用管理资源包括产品的管理信息，例如产品的确认程度和保密等级等。 ﹡支持资源是STEP集成资源共享的一组资源。使用支持资源可以保证STEP集成资源各部分间的一致性。支持资源实质是STEP集成资源的底层资源，例如一些国际标准计量单位的描述。 几何和拓扑表示 用于产品外形的显式表达。。这部分资源包括几何部分、拓扑部分和几何形体模型。 几何部分只包括参数化曲线、曲面的定义，以及与此相关的一些定义。 拓扑部分涉及物体的连同关系。拓扑资源以实体边界表示技术为基础，但也可用于其它应场合。 几何形体模型提供了物体的一个完整外形表达，这在很多场合要包括几何和拓扑数据。几何形体模型包括了两种最主要的实体模型： ﹡CSG模型（实体几何构造法）────以立方体、对角立方体、圆柱体、球、环、棱台体、扫掠体、旋转体、半空间等基本实体和布尔操作为基础。 ﹡B-Rep模型（边界表示模型）────利用几何和拓扑来描述手约束的拓扑壳实体，B-Rep必须满足欧拉公式。 表达结构 是资源模型与应用模型之间的界面，引入表达结构以后，对模型的引用不必涉及模型的形状是用什么具体方法表示的，也就是说，模型引用完全独立于形状的表示方法和建模方法。 表达结构描述了几何表达的结构和这些结构的控制关系。利用这些结构可以区别是否几何相关。 这部分内容包括两个模式： ﹡表达模式─定义了表达的整体结构； ﹡扫描面实体表达模式─定义了区别扫描面实体中不同元素的一种机制。 产品结构配置 资源用来管理工业产品的技术状态所的信息。这些信息可应用于所有之类的产品，例如机械、电子、建筑、软件等。根据修改过程的需求，以及产品开发生命周期不同阶段，如需求分析、框架设计、工程分析、详细设计、制造和维护等的需要，可以保存多个涉及版本和材料单。产品结构配置主要围绕产品生命周期中产品详细设计接近完成的阶段，但并不局限于这一过程，而是支持整个生命周期。 产品结构配置模型可应用的情况有：产品结构配置管理、一个产品的多版本、一个产品的同一版本针对生命周期不同任务要求的多个材料单结构。 直观表示 资源提供的的信息用于从STEP产品模型的可显示特性构成一个直观表示。表示可以是工程图纸，也可以是监视器上的图形显示，所以表示不涉及图形信息的传输和存档。 直观表示资源使一个关于从产品模型产生图形的拓扑信息模型。为产生一幅图形，这一模型必须结合产品结构中其它信息模型，如几何、绘图。当产品数据和展现数据从一个系统传输到另一个系统，接收系统能根据展现数据从产品数据构成一个图形。 直观表示资源和绘图、图形标准、文本和办公系统标准有紧密的关系。 应用资源 是针对某一特定应用领域的产品信息而制定的，目前较为成熟的是绘图资源。 绘图资源 支持绘图应用协议所需要的绘图及相关数据的交换。这一模型描述了绘图数据通过计算机交换所需的信息和数据结构。通过绘图数据，可以从产品定义数据传输人们可理解的直观表示。这一模型是支持绘图信息的资源，是标准化绘图信息交换的基础。 STEP标准支持广泛的应用领域。具体的应用系统很难采用标准的全部内容，一般只实现它的一个子集。 应用协议 就是对这个用到的子集进行完整而准确的描述。它实际上是一份文件，用以说明如何用标准的STEP集成资源来解释产品数据模型文本，以满足工业需求。也就是说，根据不同的应用领域的实际需要,认定标准的逻辑子集,或加上必须补充的信息，作为标准，强制地要求各应用系统在交换、传输与存储数据时应符合应用协议的规定。 逻辑子集是通过应用活动模型（AAM）、应用参考模型（ARM）、与应用解释模型（AIM）来实现的。子集不是将STEP的集成资源分割出来，而是通过应用解释模型来认定其中的部分。 根据应用领域的需要,由有关专家对领域内的过程及其信息流作出描述,此为应用活动模型（AAM）。它是一种功能模型,可以用ICAM的IDEF0方法来描述。需列出活动的输入输出控制与机制（ICOM）。有了AAM以后，在由熟悉规范化信息描述语言的专家，根据上述应用活动模型定义出应用协议的信息需求与约束，即为应用参考模型（ARM）。对ARM的描述，可采用信息建模语言EXPRESS。然后由应用解释模型（AIM）对应用参考模型和集成资源进行认同。应用解释模型采用EXPRESS语言，它认定或改动集成资源以满足应用参考模型的信息需求，可以改动（更改或增加）集成资源中实体的属性，但不能增加集成资源的实体。 ISO10303标准中已订有多种应用协议。对于有特殊需要的应用领域，要专门制定应用协议。应用协议中还包括实现形式的规定与一致性测试的要求。 实施方法 是指用什么方法或形式在具体领域中实现信息交换，即实现STEP数据系统的方式。STEP数据系统是指符合STEP概念模型并满足其一致性标准的数据系统。 STEP数据系统的实现可以划分为由低到高四个层次：文件交换、工作格式交换、共享数据库交换、知识库交换。 文件交换 该层通过STEP交换格式文件（即STEP物理文件）实现数据的交换。在这一层，标准化的只是文件格式和数据的EXPRESS模型。如果在某个具体的应用系统中，没有采用STEP的标准数据模型，而是采用各自特定的数据结构（如现有的CAD系统），也可以按STEP标准的要求，将输出数据转换成STEP格式的文件。但是这不是应用STEP标准的主要意图，仅仅限于让现有的系统临时适应输出符合STEP标准文件的要求。 工作格式 就是用EXPRESS描述的产品模型在内存种的映象，是以二进制格式给出的公共文件。不同的应用程序可以依次存取或改变这些数据而无需象文件交换那样移动文件，这就是所谓的工作格式交换。它的实现需定义标准的数据存取机制。 采用工作格式交换的原因主要有两点： ﹡由于CAD/CAM系统对数据的操作频繁，并且要求尽量快的处理速度，但是目前大部分数据库系统的数据都是常驻外存，速度上很难满足要求。这构成了数据库技术在CAD/CAM系统中不能得到很好运用的最大障碍。解决这一问题的方法之一，就是使要处理的数据常驻内存，对它进行集中处理，以保证运行速度。这就需要一个内存数据管理系统，工作格式就是STEP标准对这一系统的定义。 ﹡目前大部分CAD/CAM系统的数据管理工作仍是由系统设计人员完成的，他们在这方面耗费了大量的时间和精力。使用工作格式交换可以减轻CAD/CAM系统设计人员设计和管理数据的负担。 共享数据库交换 在集成环境下，经常需要在CAD、CAPP、CAM、CAE以及其它系统之间传递信息。由于所传递的数据量大，结构复杂，采用文件交换的方式很难满足要求，因此需要采用数据库交换方式。这是较高层次上的交换，包括存取数据的数据库管理系统的使用。它适应数据共享的要求。应用程序通过标准的数据库管理系统语言（如SQL）或标准数据存取接口（如SDAI）来访问数据。数据库管理系统的其它功能，如数据字典等也被用来为应用系统解释EXPRESS模型。在概念模型上所定义的约束也应同时在此定义。 该层交换可实现多应用程序所用户对数据的同时存取，即实现了数据的共享。该层的开发目标是解决跨企业、多平台、多存储机制、多种网络管理方面的问题。 知识库交换 它可对STEP模型施加复杂的约束，并用人工智能对模型及有关数据进行处理，此外，还可望提供实施STEP的更先进的工具。 该层的开发目标是不仅能完成传统上所有数据库管理系统所能完成的操作，还要具备知识及规则驱动的能力，另外，还期望对一个企业内的几个数据库管理系统的集成更易管理。该层上处于定义和开发阶段，还未提供标准界面。 STEP标准的这几种实施方法其复杂程度不同，采用何种方式应根据实施的目标和应用水平而定。 数据共享，即各应用系统可运行在共同的数据集上。共享数据库提供了更为有效的信息集成和共享的机制。若实施的目标是对运行性能要求较高的工程应用，第一、二层交换方式均无法满足要求，这时必须采用共享数据库交换方式。 目前，应用程序存取数据的方式是根据数据存储技术而定的。若要利用不同的存储技术，就必须修改原有软件，因为数据存取的有关操作改变了。这组对存储数据的操作常被称为数据存取界面。当前，在CAD/CAM领域中，各种应用软件往往采用各不相同的、适应其自身的要求的数据存取接口，当这些软件要采用新的数据存储技术时，就必须进行大量的修改，因此限制了它们的集成能力。 如果采用统一的数据存取接口进行存储管理，应用系统的设计便能独立于所有的数据存储管理系统。这样，只要新的数据存取系统提供同样的一套标准数据存取界面，更换数据存取系统不会影响已有的的应用程序。 标准数据存取界面（SDAI）是STEP的标准应用程序界面。它规定了STEP的标准数据存取接口的实现方法。通过该接口，应用程序可以存取用EXPRESS语言定义的STEP数据。 从本质上看，SDAI是一种数据操作语言。它具有以下作用： ﹡管理符合概念模型的STEP数据，即标准数据； ﹡创建存储标准数据的内部存储格式； ﹡为应用系统存取STEP数据提供一个统一的存取接口。 SDAI使应用程序可以独立于具体的数据存储技术和数据存取方法，为应用系统的开发提供了一个标准数据存取环境，使软件开发者可以把精力集中在主要开发工作上。 SDAI独立于编程语言，但提供编程语言使用的接口以联编方式引用。SDAI本身的实现也需用程序设计语言来完成。 在STEP相关环境中，如果某项实施与STEP 相应部分的一致性需求相符，则称该项实施具有一致性。 STEP标准中实现的一致性只对一个或几个被实现的STEP应用协议而言，这一实施满足了这些应用协议的一致性要求，而且这一实施是以某种STEP实施形式为基础，例如文件格式或数据库交换格式的实施。 即使资源模型定义的非常完善，但经过应用协议，在具体的应用程序中其数据数据交换是否符合原来意图，尚需经过一致性测试。 对应每个应用协议，STEP均有一标准的抽象测试集，一个STEP实施的一致性要用从抽象测试集产生的可运行测试集来判定。 一个标准的一致性要求可以分为以下三种: ﹡强制性要求──这些要求任何情况下都必须满足; ﹡条件性要求──这些要求只在标准所设置的某些条件成立时满足; ﹡任选性要求──这些要求根据具体实施选择来定,实施本身决定是否要满足。 STEP标准的一致性要求在各个应用协议中给出，每一应用协议列出要实现这一应用协议要满足的一致性要求，它们和测试意图是应用协议的一个重要组成部分。应用协议中的一致性要求通常有以下一些： ﹡实施中必须保证的应用参考模型（ARM）中的信息需求和关系。这包括支持实体和属性的正确组合。 ﹡应用解释模型（AIM）中所有的实体类型和相关的约束必须得到支持。任选和缺省直的处理必须和AIM相一致； ﹡只有应用解释模型中说明的资源构件才能用来决定待测实施的一致性； ﹡如果待测实施中有AIM中没有的构件，这一待测实施就是不一致的； ﹡一个实施必须结合某一STEP实施形式，因此这一实施形式必须满足它的所有一般性要求和对被实现的应用协议的特定要求。应用协议中给出特定的要求。 为了评价某一具体实施的一致性要求，必须提供一个声明，说明本实施形式满足协议中哪些任选性要求，这些任选性要求必须在应用协议列出的任选性要求范围内。这样一个声明称为协议实施一致性声明（Protocal Implementation Conformance Statement─PICS）。 一致性测试 的目的是确定被测实施是否满足有关应用协议中提出的一致性要求。根据测试给出的被测实施的一致性程度，测试可分为两类：基本测试和能力测试。 基本测试 提供被测实施具有一致性的初步证据。在抽象测试集中说明基本测试可以是任选的。如果抽象测试集中规定某些测试是基本测试，那么这些测试必须在一致性评价过程开始时进行。它也可以在测试准备阶段进行，它们是测试实现中首先应作的工作。 基本测试与能力测试原理上并无差别，只不过基本测试较为简单。它具有以下用途： ﹡检测严重违反一致性的事例； ﹡作为预试以决定是否要进行能力测试； ﹡实施系统的用户可用来确定本系统是否表面上能和一致性实施进行通信。 基本测试不能用于确定实施是否具有一致性，也不能保证确定互操作失败的原因。 能力测试 检查被测试实施的可见功能是否和实施的一致性声明中说明的功能相一致。能力测试对标准中规定的一致性要求的整个范围提供尽可能全面的测试。它可用于： ﹡检查被测实施的功能是否符合一致性要求； ﹡确定一个实施是否具有一致性； ﹡找出互操作失败的原因。 能力测试不能用于详细测试被实现的每项功能的表现，也不能用于保证互操作性。 能力测试与基本测试在抽象测试集中都是标准化的。 为测试某项实施,测试实验室在PICS以外还需一些额外的与实施及测试环境有关的信息，即PIXIT（Protocal Implementation eXtra Information for Testing）。PIXIT提供关于如何进行测试的信息。PIXIT由要求测试实施的用户通过回答PIXIT表格来获得，包括： ﹡测试实验室运行相应的可执行测试套件所需的信息； ﹡所引用的有关PICS及其他信息。 一致性测试框架 应保证： ﹡可重复性───无论何时、何地进行测试，其结果应相同； ﹡可检查性───可在处理过程之后，确认测试步骤正确； ﹡可比较性───测试过程与测试场所无关。 应用程序的一致性测试采用抽象测试方法来完成，抽象测试方法要对应用协议的抽象测试套件的每种测试情况进行测试。为了提供一致的测试方法，在STEP应用协议中要对判定某项实施的一致性所需的全部测试活动进行完善的定义。若实施中用到几个应用协议，则每一应用协议应分别进行一致性测试。 每种特定的实施方法都需要有相应的抽象测试方法，该抽象测试方法描述如何使用与特定的实施及待测的应用协议无关的测试工具、过程对一个应用进行测试。 抽象测试套件 对应于每一应用协议，它也是本标准的一部分。 抽象测试套件以层次结构组织，最底层是抽象测试情况，抽象测试组则是一组抽象测试情况的组合。 可执行测试套件 由可执行测试情况组成。 ﹡抽象测试情况───它检查相应应用协议的一个测试目的，其内容包括：测试目的、测试情况标志符、所引用的标准中的特定部分、用形式化语言定义的检查该测试目的的模型评判准则和用以指明模型的结构顺序的说明。 ﹡可执行测试情况───它是由抽象测试情况导出的可以运行的形式，导出的方法包括赋参数值及书面指令。由于可执行测试情况与系统及参数扶植有关，它不能标准化。它必须包括的内容有：测试目的、测试情况标志符、所引用的标准中的特定部分、评判准则与执行该测试目的所需的参数化模型。 一致性评估过程包括了确定一个实施对于一标准应用协议的一致性而需要进行的所有一致性测试活动。它的过程见表B。 输入 过程 输出 一致性测试请求 PICS表格 PIXIT表格 PICS 抽象测试套 准备测试: 生成管理信息、PICS及PIXIT 选择抽象测试方法和抽象测试套 审查PICS和PIXIT 初选抽象测试情况并赋参数值 测试系统环境 选定抽象测试情况并赋参数值 管理信息 PICS PIXIT 所选的抽象测试套 可执行测试套 可执行测试套 系统环境 抽象测试方法 进行测试: 基本测试 能力测试 观察到的输出 一致性测试纪录 一致性测试纪录所观察到的输出评判准则 分析结果 评判 一致性测试纪录 评判 PICS PIXIT 所选的抽象测试套 生成一致性测试报告 一致性测试报告 输入 过程 输出 一致性测试请求PICS表格PIXIT表格PICS抽象测试套 准备测试:生成管理信息、PICS及PIXIT选择抽象测试方法和抽象测试套审查PICS和PIXIT初选抽象测试情况并赋参数值测试系统环境选定抽象测试情况并赋参数值 管理信息PICSPIXIT所选的抽象测试套可执行测试套 可执行测试套系统环境抽象测试方法 进行测试:基本测试能力测试 观察到的输出一致性测试纪录 一致性测试纪录所观察到的输出评判准则 分析结果 评判 一致性测试纪录评判PICSPIXIT所选的抽象测试套 生成一致性测试报告 一致性测试报告 表B STEP标准的应用 　　STEP标准不仅允许公司在内部高效率地交换数据,还可以让他们与国际上的合作伙伴交换数据。为保持其在世界市场上的竞争力，这些公司需要保证此种数据交换的连续性、精确性和适时性。 与其它数据传输标准不同的是，STEP是计算机可理解的。它支持设计重用、数据保存，并且在产品的整个生命周期均提供了对其数据的访问。产品开发策略，象并行工程、企业集成、电子商务和质量管理规划，将在STEP的应用中受益非浅，这使得它们将给企业带来广泛的影响。 通过克服设计、制造和支持领域在灵活性方面的障碍，STEP将使生产者在降低成本和上市时间的同时，达到新的和更高的质量与生产效率水平。 鉴于以上的优点，现在国内外对STEP标准的应用给予了很高的热情。目前，STEP 应用领域极为广泛，现举例如下： ﹡数据交换────这是开发STEP的初衷，也是STEP的主要用途之一。STEP在我国的主要应用也是在这个领域，用于在CAD/CAM系统件进行数据交换。使用针对STEP的应用开发的一些工具软件，如Steptools公司的STEP-Developer，可大大简化EXPRESS语言转换到编程语言的工作。　 ﹡产品数据库────STEP可把企业各个领域的应用程序集成到企业的一个公用数据库上，使企业使用了多年的经营方面的数据继续给企业带来效益。利用STEP定义产品数据库的好处是：在一个地点就可以定义或找到制造产品所需的数据，也可以把制造的应用程序和产品数据之间建立联系，并且可以按ISO标准来定义和操作产品数据。 ﹡并行工程───大型项目需要若干不同学科的专业组协同工作。每个专业组都有自己的数据库和应用系统，STEP标准及有关工具可把这些各不相同的系统组成一个屏息工程环境。 ﹡产品数据的长期存档────产品数据通常要在批量生产结束以后继续保持15~30年以上，一满足备件供应需求和企业对与其用户承担的维护和支持承诺，这个时间远大于CAD/CAM系统的是一起。利用STEP将产品数据转换为独立于生成这些数据的应用系统大中型故事，从而保证了长期存档的产品数据的可用性。

CIMS概述 孟凡强 摘要：本文介绍CIMS基本概念,指出CIMS体系结构及特点，简述CIMS的分类及效益评价，并探讨其发展。 关键词: CIMS 体系结构 分类 效益评价 发展 1、 CIMS基本概念 1.0 CIM的提出 CIM是一种企业生产制造与生产管理进行优化的哲理。这种哲理首先是在1974年美国Joseph Harrington博士在其论文《Computer Integrated Manufacturing》中提出的。其基本观点是：这是针对企业所面临的激烈市场竞争形势而提出的组织企业生产的一种哲理。其基本思想是：①制造企业中的各个部分（即从市场分析、经营决策、工程设计、制造过程、质量控制、生产指挥到售后服务）是一个互相紧密相关的整体；②整个制造过程本质上可以抽象成一个数据的搜集、传递、加工和利用的过程，最终产品仅是数据的物化表现。前者体现了集成的思想，它将企业决策、经营管理、生产制造、销售及售后服务有机地结合在一起；后者就是信息制造观的思想。 1.1什么是CIMS CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)直译为计算计综合自动化，是基于CIM哲理构成的新型生产实体， 是信息时代的一种新型生产制造模式。至今尚未有统一的定义，但对其基本看法是：CIMS是通过网络数据库支撑工具把计算机辅助设计、制造、管理等自动化孤岛有机地结合起来，清除其接口间障碍，解决市场上多变的自动化生产的问题。 从上面表述可以看出CIM哲理的关键点是集成，CIMS的关键点也是集成。即通过计算机网络技术、数据库技术等软硬件技术，把企业生产过程中经营管理、生产制造、售后服务等环节联系在一起，构成了一个能适应市场需求变化和生产环境变化的大系统。 CIMS不仅仅把技术系统和经营生产系统集成在一起，而且把人（人的思想、理念及智能）也集成在一起，使整个企业的工作流程、物流和信息流都保持通畅和相互有机联系，所以，CIMS是人、经营和技术三者集成的产物。 2、CIMS体系结构 CIMS体系结构是用来描述研究对象整个系统的各个部分和各个方面的相互关系和层次结构，从大系统理论角度研究，将整个研究对象分为几个子系统，各个子系统相对独立自治、分布存在、并发运行和驱动等。我们可以从功能结构和逻辑结构来认识CIMS体系结构。 从功能层方面分析，CIMS可以由图1表示出其组成及分层情况。 第一层 生产/制造系统：这一层面向生产过程，包括了柔性制造单元FMS、装配设备、工业机器人及其他生产制造自动化技术，这一层以物流为中心，完成生产、加工、装配、包装等任务。 图1 第二层 硬事务处理系统：这一层是生产/制造监控系统，通过计算机网络对第一层的设备进行综合控制与操作，实现对生产制造的监控。包含狭义的CAM、CAQ及CAT等。 第三层 技术设计系统：这一层包含CAD（计算机辅助设计）、CAPP(计算机辅助工艺)，为生产制造系统产生信息。CAD用于产品设计、开发，它提供的是如何做的信息，而CAPP是依据CAD提供的信息指导如合作。 第四层 软事务处理系统：这一层主要通过计算机网络实时地处理各种软事务，譬如，财务、供销、售后服务等方面的管理，实现电子化记账。 第五层 信息服务系统：以狭义的MIS为主，主要对前面各层的信息进行收集、存储、加工、传输、使用、查询，为各级管理者与下层提供数据。 第六层 决策管理系统:这一层是企业经营管理规划的决策层，主要有MRP-II(制造资源计划) 、ERP(企业资源计划) 、决策支持系统DSS、专家系统ES、系统模拟系统等组成。他根据企业总体路线、企业内部条件、市场信息等因素，产生生产经营活动的计划与方案、各种资源的需求计划，包括人、物、资金的需求计划。 从图2给出的CIMS逻辑关系来认识各个子系统之间相互关系，以及人与各个子系统之间的关系。 图2 CIMS逻辑结构不仅体现了信息的传递与交换，更能反映出人在CIMS系统中的重要作用。因此可以说人为因素是实施CIMS能否取得实际成效的关键。 3、CIMS分类 由于CIMS 作为一种生产管理系统，不同的企业环境有不同的运作方式，市场上没有具体的、现成的产品，也没有严格的分类标准。为了分析问题的方便，我们人为地对其加以分类。 从生产工艺方面分，CIMS可大致分为： （1） 离散型制造业CIMS:这个行业的特点是加工生产过程不是连续的，而实现先加工单个零件，然后再将单个零件进行组装，装配成半成品或成品。如机床、汽车、电子设备的生产企业等。 （2） 连续性制造业CIMS：这个行业的特点是原材料加工装置连续不断地进行规定的物理化学变化而最终得到符合需要的产品。如水泥生产、化学化工、石化行业等。 （3） 混合型制造业CIMS: 这个行业的特点生产过程中既有离散型生产环节，又有连续性生产环节。如钢铁企业炼铁、炼钢厂的炼钢、轧钢厂轧钢等各个生产过程都属于连续性的过程，但各个厂的钢水、铁水、钢锭、钢板的加工又是离散型过程。故称这类行业为混合型制造业的CIMS。 还有从CIMS体系结构来分，也可以分成集中性、分散性和混合型三种。一般不用这种方法。 4、CIMS效益评价 CIMS是企业管理运作的一种手段，是一种战略思想的应用，其初期投资大，涉及面广，资金回笼周期长，短期内很难见到效益，因此在对CIMS作效益评价时不能单凭货币标准来衡量其效益，要多方面综合考虑其效益指标。所谓综合效益指CIMS系统对企业和社会所能带来的各种效益。可以从下面几个方面来理解： (1) 应用CIMS提高了劳动生产力为企业带来的利润，为国家增加国民收入所做出的贡献。 (2) 应用CIMS提高了企业对市场的应变能力和抗风险能力，对企业实现经营战略所做出的贡献；提高企业市场竞争力，促进技术进步所作的贡献。 (3) 为提高整个企业员工素质和技术水平作的贡献。 (4) 为节约天然资源所做出的贡献。 (5) 通过应用和推广CIMS技术，为国家优化产业结构，发展新产业，提高造国际市场上的竞争力所作的贡献。 5、CIMS发展 -CIMS应用的发展主要表现在下述几方面: · 已 遍 及 发 达 国 家 及 一 些 发 展 中 国 家 ； · 从 机 械 制 造 业 扩 展 到 各 类 制 造 业，包括流程工业 ； · 从 多 品 种、 小 批 量 生 产 方 式 发 展 到 多 种 生 产 方 式 ； · 从 简 单 产 品 扩 展 到 复 杂 产 品 ； · 系 统 开 发 与 实 施 技 术 更 为 成 熟， 成 功 率 大 大 提 高 ； · 有 力 地 促 进 了CIMS 技 术 和 产 业 的 发 展 。 现在世界上许多国家政府和企业界高度重视CIM和CIMS的应用和开发，我国也提出了863/CIMS战略目标，而且取得了一定成效。目前在CIMS的应用方面还处在推广试验阶段，应用行业多是制造业，而且应用CIMS的企业，多是局部应用，还没有大范围的整体应用。 CIMS作为一种先进的现代企业生产管理方式，其应用前景是良好的。其总体发展趋势为： 集 成 化 从 当 前 企 业 内 部 的 信 息 集 成 和 功 能 集 成， 发 展 到 过 程 集 成（ 以 并 行 工 程 为 代 表）， 并 正 在 步 入 实 现 企 业 间 集 成 的 阶 段（ 以 敏 捷 制 造 FMS为 代 表）。 ---- 数 字 化/ 虚 拟 化 从 产 品 的 数 字 化 设 计 开 始 ， 发 展 到 产 品 全 生 命 周 期 中 各 类 活 动、 设 备 及 实 体 的 数 字 化 。 在 数 字 化 基 础 上 ， 虚 拟 化 技 术 正 在 迅 速 发 展 ， 主 要 包 括 虚 拟 现 实(VR) 应 用 、 虚 拟 产 品 开 发(VPD) 和 虚 拟 制 造(VM)。 ---- 网 络 化 从 基 于 局 域 网 发 展 到 基 于Intranet/Internet/Extranet 的 分 布 网 络 制 造 ， 以 支 持 全 球 制 造 策 略 的 实 现 。 ---- 柔 性 化 正 积 极 研 究 发 展 企 业 间 动 态 联 盟 技 术 、 敏 捷 设 计 生 产 技 术 、 柔 性 可 重 组 机 器 技 术 等， 以 实 现 敏 捷 制 造 。 ---- 智 能 化 是 制 造 系 统 在 柔 性 化 和 集 成 化 基 础 上 进 一 步 的 发 展 与 延 伸， 引 入 各 类 人 工 智 能 和 智 能 控 制 技 术， 实 现 具 有 自 律、 分 布、 智 能、 仿 生、 敏 捷、 分 形 等 特 点 的 新 一 代 制 造 系 统。 --- 绿 色 化 包 括 绿 色 制 造、 环 境 意 识 的 设 计 与 制 造、 生 态 工 厂、 清 洁 化 生 产 等。 它 是 全 球 可 持 续 发 展 战 略 在 制 造 业 中 的 体 现， 是 摆 在 现 代 制 造 业 面 前 的 一 个 崭 新 课 题。 参考文献： 1、 齐德昱、何彪、欧松、钟暮良 . CIMS体系结构研究 ，计算工程与设计，1999年6月 2、 林式藩 . CIMS的组成与应用， 冶金自动化， 1997年6月 3、 李 伯 虎-、-吴 澄 . 发展中的CIMS 4、 寿云兴-、郝万福 . CIMS综述， 黑龙江自动化技术与应用，1997年第3期

朱晓春教授研究过CIMS，看看先进制造技术。