《cims基础》复习题

CIMS 基础复习题 1. 以你了解的我国某个制造企业为例，说明它现在还主要处于什么 发展阶段，在企业的生产经营中面临的主要困难是什么？ 2. 计算机从哪几个方面改进了制造业的设计与制造过程？ 3. 现代制造中如何体现设计与制造的集成？ 4. 企业管理信息化一般包括哪些系统？ 5. 从第二章成飞案例总结一般离散型制造企业 CIMS 系统的基本组 成 6. 现代集成制造系统中的信息技术主要包括哪几个方面？ 7. 请描述 PDM 的主要功能、结构 8. 请描述 PLM 的主要功能、结构 9. 制造业中，计算机辅助技术一般包括哪些内容？ 10.CAD 造型技术有哪几类？ 11.何为精益生产？ 12.丰田生产方式的两大支柱是什么？ 13.何为拉动式生产？ 14.简述 RFID 在生产管理中的应用。 简答题（5 分） 1 现代制造的主要特征？ 集成化、数字化、虚拟化、网络化、智能化、绿色化 2 2 CIMS 的总体设计包括哪几部分？ 需求分析，确定系统目标 总体方案的制定和描述，确定系统体系结构 分系统的总体设计，各分系统的总体设计及各分系统目标的确定 3 CIMS 基本思想 系统的观点：企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理 信息的观点：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。 4 一般离散型制造企业 CIMS 系统的基本组成？ CIMS 包含了一个制造企业的设计、制造、经营管理三种主要功能，要使 这三者集成起来，还需要一个支持环境，即分布式数据库和计算机网络以及 指导集成运行的系统技术。四个功能分系统： 管理信息分系统。以 MRP为核心。 产品设计与制造工程设计自动化分系统。即 CAD/CAPP/CAM 系统。 制造自动化或柔性自动化分系统。数控机床等。 质量保证分系统。包括质量检测、 评价、控制、跟踪等 两个支撑分系统 计算机网络分系统。实现异种机互联、异构局部网 络及多种网络的互联。 数据库分系统。支撑 CIMS 各分系统，覆盖企 业全部信息的数据 库系统。 3 5 解释制造业信息化的含义？ （1）将信息技术融入企业经营、管理、开发、生产和服 务全过程 将信息技术融入企业经营、管理、开发、生产和服务 全过程，形成了设计 数字化、生产过程数字化、管理数字化和企 业数字化。 （2）将信息技术融入产品 产品信息化就是通过对产品内在信息或外在附加信息的处理来达到扩 展产品信息功能和提升产品性能的目的。产品信息化的本质是利用信息技术 对传统产业的产品实施信息化改造。 6 CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）的定义？ 是基于 CIM 哲理而组成的系统， CIMS 是通过计算机硬软件，并综合运 用现代管理技术、制造技术 、信息技 术、自动化技术 、系统工程技术，将企业 生产全部过程一味有关的人、技术、 经营管理三要素及其信息与物流有机物 有机集成并优化运行的复杂的大系统。 7 现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing System） 的定义？ CIM 是一种组织、管理和运行现代制造类企业的理念。它将传统的制造 技术与现代化信息技术、管理技术、自 动化技术、系 统工程技术等有机结合， 使企业产品全生命周期（ 从市场需求分析到最终报废处 理） 各阶段活动中 有关的人（ 组织 、管理） 、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值 流 三流有机集成并优化运行，以达到产品（P ）上市快（T ）、高质（Q ）、低 耗（C ）、服务好（S ）、环境清洁（E ），进而提高企业 的柔性、健壮性、敏捷性， 4 使企业赢得市场竞争。 8 什么是敏捷制造？ 敏捷制造是美国为重振其在制造业中的领导地位而提出的一种新的制造 模式。1998 年美国通用汽 车公司(GM)和李海大学的艾柯卡(Lacocca)研究所 正式出版的21 世纪制造企业的战略，标志着敏捷制造战略的诞生。 由敏捷制造战略引伸出的生产管理模式即敏捷制造模式，综合了 JIT(LP)、 MRP等先进的生产管理模式的 优点，能系 统全面地 满足高效、低成本、高 质量、多品种、迅速、及时 、动态适应、极高柔性等现在看来难以由一个统一 生产系统来实现的生产管理目标要求，因而它代表着现代生产管理模式的最 新发展。 9 客户关系管理系统（CRM） 客户关系管理系统（crm）是利用信息科学技术，实现市场营销、销售、服 务等活动自动化，是企业能更高效地为客户提供满意、周到的服务，以提高 客户满意度、忠诚度为目的的一种管理经营方式。客户关系管理既是一种管 理理念，又是一种软件技术 。以客 户为中心的管理理念是 CRM 实施的基础。 10 计算机辅助质量管理(CAQ) CAQ 即计算机辅助质量管理（Computer Aidied Quality）或计算机辅助质 量保证（Computer Aidied Quality Assurance 包括了企业采用计算机支持的各 种质量保证和管理活动。在 实际应用中， CAQ 可以分 为质量保证、 质量控制 和质量检验等几个方面。其中，质量保证贯穿了整个 产品形成的过程，是企 业质量管理中最为重要的部分。 5 一般地，企业质量管理信息系统包括以下功能： 1、数据处理。能够对企业质量活动的各种原始 记录、数据 进行收集、 整理、存储和传输，质量信息及时传递到需要的各个 环节和各个部门，以便 向管理者及时、全面、准确地提供所需的各类质量信息。 2、质量策划。能对各种具体的质量活动做出合理的策划和安排，根据 不同的管理要求提供相关的质量信息，质量决策快速、准确，以提高 质量管 理的效率。 3、质量控制。能对企业质量活动的整体规划和各个部 门的计划执行 情况进行监控检查，并根据 实际差异进行调整，以达到预期的质量目标。 4、质量预测。利用数学方法和预测模型，依据 质量管中的历史数据对 各过程的未来质量情况进行预测。 5、质量评价。能对质量管理体系的运行情况进 行 评价，包括管理评 审、内部 质量审核、自我评价、外部 认证机构的审核。 6、对质量体系能够部分实现远程审核和评价，根据企业内外部环境 变化而进行适应性调整，并与企业其他管理信息系统实现平稳连接和集成， 是企业质量成本不断下降，同时产品质量不断的得到改进和提高。 为了建立企业级的质量管理体系和集成化质量管理体系，需要由基 本的数据模型、角色模型、组织模型和过程模型好加以保证。 产品形成过程 中质量保证的所有步骤必须与产品数据和过程数据紧密联系起来；与企业 其他的应用系统有机地集成。然而，在目前的实际应 用中， 绝大数的质量管 理体系都是孤立地进行信息处理，缺乏直接进行数据交换的能力。 11 网络化制造 6 将网络和计算机技术与制造技术相结合，快速形成虚拟网络企业联盟，充分 利用社会资源，协同开展产品开发和设计、制造、销 售、采购、管理等产品全 生命周期业务活动，以及时、快速地响 应和适应市场和用户需求变化，提高 企业群体竞争优势 12 数字控制（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。 13 大规模定制 以类似于标准化或大批量生产的成本和时间，提供满足顾客特定需求的 产品和服务。 14 虚拟样机 由分布的、不同工具开发的、甚至异构的子模型组成的模型联合体 （CAx、DFx、外观、仿真 ），这些数字模型联合体即虚拟样机（virtual prototype），能从 视觉、听觉 、触 觉以及功能、性能和行为上模拟真实产品。 15 CAM CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造 )的核心是计算机 数值控制( 简称数控) ，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952 年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带 上的程序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床，包括称为“ 加工中 心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换 工作位置，能连续完成锐、 钻、饺、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改 变程序 7 指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“ 柔性”。 16 并行工程（concurrent engineering） 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、计 划进度和用户要求。 17 PDM PDM 可以定义为以软件技 术为基础，以 产品为核心，实现对产品相关的 数据、过 程、 资 源一体化集成管理的技术。PDM 以 产品为管理的核心，以数 据、过程和 资源为管理信息的三大要素。核心思想是设计数据的有序、 设计 过程的优化和资源的共享。 18 实体造型 实体造型是以立方体、圆柱体、球体、锥体、 环状体等多种基本体素为单 元元素，通过集合运算（拼合或布尔运算），生成所需要的几何形体。 这些形 体具有完整的几何信息，是真实而唯一的三维物体。所以， 实体造型包括两 部分内容：即体素定义和描述，以及体素之间的布尔运算（并、交、差）。布尔 运算是构造复杂实体的有效工具。目前常用的实体造型方法主要有：边界表 示法、构造实体几何法和扫描法。 19 CAPP 计算机辅助工艺规划或设计，是利用计算机技术辅助工艺人员设计零件 从毛坯到成品的制造方法。 20 柔性制造系统（FMS） 8 是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造 系统，它包括多个柔性制造 单元，能根据制造任 务或生产环境的变化迅速进 行调整，适用于多品种、中小批量生产。 21 绿色制造 制造业的产品从构思开始，到设计、制造、销售、使用与维修，直到回收、 再制造等各阶段，都必须充分顾及环境保护与改善。不仅要保护与改善自然环 境，还要保护与改善社会环 境、生 产环境以及生产者的身心健康。 22 解释 CAD 与 CAM 的关系？ CAD 是为了解决 CAM 的数控机床的加工指令才出现的，即 CAD 是由 CAM 引发的； CAM 中所需的信息和数据大都由 CAD 提供，CAM 离不开 CAD 的支持；许多信息和数据又为 CAD 和 CAM 所共享 23 CAD 建模技术包括哪几种？ 线框造型、曲面造型、实体造型、特征造型、参数化造型。 24 什么是企业建模？ 企业建模是一个通用的术语，它涉及一组活动、方法和工具，它 们被用来 建立描述企业不同侧面的模型。企业建模是根据关于建模企业的知识、以前 的模型、企业参考模型，领域的本体论和模型表达语 言来完成建立全部或部 分企业模型（过程模型、数据模型、资源模型、新的本体，等等）的一个过程。 25 简述 IDEF 建模方法 IDEF（ ICAM DEFinition Method， 现为 Integrated DEFinition） 是 70 年 9 代末 80 年代初， 美国空军 ICAM（ Integrated Computer Aided Manufacturing） 工程在 SADT（ Structured Analysis and Design） 的基础上发 展了一套系统分析和设计方法 包括 IDEF0-IDEF14 等一系列方法。 26 IDEF0 方法 功能模型 IDEF0 描述系统的功能活动及其联系。在 ICAM 中建立加工制造业的 体系结构模型，其基本内容是 SADT（System Analysis and Design Technology） 的活动模型方法。这是由 Softech 公司 发展起来的。 IDEF0 建模主要是用图形语言，如果 图形已表达得足够清楚，可以不要 文字说明。但在高层次象程序很高，一般要附一 简短的文字说明，来 说明对 图形的总的看法。 27 IDEF1 方法 信息模型 建立信息模型是实施 CIM 的信息集成的重要环节 ，数据流图（DFD ）、实 体-联系 图（E-R）等都是得到广泛 应用的建模方法，而 IDEF1-IDEF1X 则 是在 E-R 模型的原则基础上，增加了一些 规则，使 语意更为丰富而形成的一 套方法。 IDEF1 描述系统信息及其联系，建立信息模型作 为数据库设计的依据。 这是由 Hughes 飞机公司为主发展起来的。 在实践中，形成了 IDEF1 的扩展版本（extended ）,称 为 IDEF1X 、 论述题(10 分) 1 请按照你的理解论述 CIM 哲理。 10 基本思想： 系统的观点：企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理 信息的观点：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。 几层含义 CIM 是一种组织、管理与运动企业生产的哲理，其宗旨是使企业的产品 高质量、低成本、上市快，从而使企业赢得竞争 企业生产的各个环节，是一个不可分割的有机整体，要从系统的观点进 行协调， 进而实现全局优化。 企业生产的要素包括人、技术及经营管理，其中，尤其 继续重视发挥人在 现代化企业生产中的主导作用。 企业生产活动中包括信息流（采集、传递和加工处理）用物流两大部分。 现代企业中尤其重视信息流的管理运行及信息流与物流间的集成。 CIM 技术是基于现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统 工程技术的一门综合性技术。具体地讲，它 综合并发 展了企业生产各环节有 关的计算机辅助分析与设计技术（MIS、 OA、MRPI-），计算机辅助分析与 设计技术（CAD、CAE、CAPP、CAM）， 计算机辅助制造技术（DNC， CNC， 工业机器人，FMC、FMS）， 计算机技术辅助信息集成技术（网络，数据库，标 准化，CASE ，AI），计算机辅助建模、仿真、实验技术，计算机辅助质量管理 与控制等。 2 比较论述 CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）与 CIMS（Contemporary Integrated Manufacturing System）的含义。 11 CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）是基于 CIM 哲理而组 成的系统， CIMS 是通过计算机硬软件，并综合运用 现代管理技术、制造技术、 信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产 全部过程一味有关的人、 技术、经营 管理三要素及其信息与物流有机物有机集成并优化运行的复杂的 大系统。 现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing System）是一 种组织、管理和运行现代制造 类企业的理念。它将 传统 的制造技术与现代化 信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机 结合，使企业产品全 生命周期（ 从市 场需求分析到最终报废处理） 各阶段活动中有关的人（ 组 织、管理） 、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流 三流有机 集成并优化运行，以达到产 品（P ）上市快（T ）、高 质（Q ）、低耗（C ）、服务 好（S ）、环境清 洁（E ），进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得 市场竞争。 3 计算机从哪几个方面改进了制造业的设计与制造过程？ 1）数字化设计与制造 计算机辅助设计系统，将实现 CADCAPPCAMCAE 的一体化，使 产品向无图纸制造方向发展。 计算机控制加工机床，其特点是把过去利用人 工、行程开关或模板产生的加工信息数字化，并用以控制机床的加工运动， 它是数字化制造的一个十分重要的基础。 2）工程设计自动化系统 用计算机来辅助产品设计、制造准备及产品性能测试等阶段的工作，即 常说的 CAD/CAPP/CAM 系统，使 产品开发活动更高效、更优质、更自动地 12 进行。 3）制造自动化或柔性制造系统(MAS) 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。 4 请论述现代集成制造系统的组成。 CIMS 包含了一个制造企业的设计、制造、经营管理三种主要功能，要使 这三者集成起来，还需要一个支持环境，即分布式数据库和计算机网络以及 指导集成运行的系统技术。 四个功能分系统 管理信息分系统。以 MRP为核心。 产品设计与制造工程设计自动化分系统。即 CAD/CAPP/CAM 系统。 制造自动化或柔性自动化分系统。数控机床等。 质量保证分系统。包括质量检测、 评价、控制、跟踪等 两个支撑分系统 计算机网络分系统。实现异种机互联、异构局部网 络及多种网络的互联。 数据库分系统。支撑 CIMS 各分系统，覆盖企 业全部信息的数据 库系统。 5 请列举教材讲过的几种 CIMS 建模方法，如 IDEF0，GRIA，IDEF2，它 们各自有什么针对性？ 13 IDEF0 建立功能模型， IDEF1X 建立信息/数据视图，GRAI 建立决策模型， IDEF3 建立过程模型，ARIS 建立过程、组织、功能模型；展开论述。 6 请论述 CIMOSA 建模模型 CIM-OSA（ Computer Integrated Manufacturing Open System Architecture）是欧共体的 21 家公司和大学组成的 ESPRIT-AMICE 组织经过 六年多时间研究的成果，包括 2 个部分： 建模框架、集成基础结构。 CIMOSA 建模框架生命周期 需求定义层 描述一个企业目标、约束、基本的规则等， 确定企业的业务需求及对 CIMS 系统的功能需求，即描述为了实现企业目标该 作些什么。 设计说明层 构造基于用户经营需求和系统约束的实现方式，确定需求定义层定义的 需求在技术上应该如何实现，并根据约束条件对企业需求进行优化和重构。 实施描述层 描述有效地实现企业目标所必需的组成元件。实施描述层将设计说明层 描述的内容转变成 CIM 系统实施的制造元件和信息元件，以 满足在需求定 义层中描述的系统功能需求。 在这一维上，建模过程是一个从需求定义层、 设计说明层、到 实施描述层 的逐步推导的过程。其中设计说明层作为需求定义层与实施描述层之间的中 介， 用于重构和优化用户 需求， 从而得到优化的实 施系统。 通用性层次刻划企业模型从一般到特殊演化过程的三个层次： 通用层（Generic） ：是 CIM-OSA 框架的基础， 描述了 CIM-OSA 的基本 14 构成成分，通用层描述的内容广泛地适用于各类企业。通用层主要由建模元 件、约束、规则、 术语、服务和协议等组成。 部分通用层（Partical generic）是一组适应于某一行业的部分通用模型。部 分通用模型包括了针对不同工业类型，如汽车、航空、航天、电子等的典型结 构。而针对工业类型的部分通用模型还可按照企业的规模和类别继续划分。 专用层(Particular)适用于一个特定的企业，在这一层通过具体的制造单 元和信息单元描述特定的 CIM 企业。 在这一维上，建模过程是一个从通用层、部分通用 层、到 专用层的逐步抽 取过程。 视图维 功能视图： 描述了满足企业目标的功能结构和控制结构。控制结构定义 了企业活动的执行顺序，即定义了企业的过程行为。 信息视图： 描述了功能视图中各个对象的信息、信息结构及其相互之间 的关系。 资源视图： 描述了资源、资源与功能、控制、组织结 构之间的关系。 组织视图： 描述了企业的组织结构， 以及组织结构对企业的功能对象、 信息对象和资源对象的职责关系。 、 案例分析（15 分） 1 本科生奖学金管理系统主要实现以下三部分功能： 15 1）确定分配原则，制定分配计划（模块 1）： 根据当年的学生学籍信息和奖学金项目信息，确定当年的奖学金分配原则。 在形成分配原则的同时，也就制定了当年的分配计划。 2）评奖审批（模块 2）： 根据模块 1 确定的分配原则和分配计划，由各系进行各自的评奖，并将各系 各自的获奖情况报系统进行审批，最后将获奖情况进行汇总。 3. 统计获奖信息（模块 3） 系统提供对当年、往年的数据进行综合查询、 统计、分析的功能形成各种统 计报表。并将获奖个人的信息、获奖情况发往银行的 转帐系统。 请在下图中画出下一级的 IDEF0 图。 16 2 案例背景 某企业是一个典型的多品种，中小批量生产的机械制造企业。各类产品的功 能、作用与构成都不相同。多品种、中小批量生产造成了设计、工艺工作量大，工 艺装备制造任务重，生产技 术准备和生产制造周期长，生产过程和生产管理十分 复杂，生 产透明度低，难以实现高效率，低成本与高质量的统一; 产品品种繁多， 管理业务复杂，信息量大。 对 CIMS 技术的需求： （1）对 CAD/CAPP/CAM 的需求 目前采用的设计方法和手段，远远不能满足生产发展的需要，主要表现为： 17 由于设计手段落后，缺乏计算机和相应的现代设计技术，产品设计周期较 长。 由于设计力量薄弱，设计、试验手段落后，设计工作主要依靠设计人员的 知识和经验，采用类比和仿制的设计方