《计算机集成制造》教学大纲.docx

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《计算机集成制造》教学大纲

《计算机集成制造》教学大纲

课程编码：

08241050

课程名称：

计算机集成制造

英文名称：

ComputerIntegratedManufacturing

开课学期：

7

学时/学分：

36/2

课程类型：

专业选修课

开课专业：

机械制造及其自动化专业本科生

选用教材：

《现代集成制造系统导论》.吴澄主编，清华大学出版社.2002年6月第1版

主要参考书：

1、ComputerIntegratedManufacturingandEngineering.U.Rembold,B.O.Nnaji,A.Storr.Addison-wesleypublishingcompany.1994.

2、《计算机集成制造技术和系统》.刘文剑等编著，哈尔滨工业大学出版社.1994年7月第1版

3、《企业建模理论与方法学导论》.范玉顺王刚高展编著，清华大学出版社.2001年10月第1版

4、Computer-aidedDesign,Engineering,andManufacturing.VolumeⅡ.CorneliusLeondes.CRCPress.2001

执笔人：

呼咏

一、课程性质、目的与任务

《计算机集成制造》课程，具有一定的应用性，能够拓宽学生的知识面，是机械类学生的一门有意义的专业选修课。

本课程主要研究计算机集成制造系统和现代集成制造系统的基本理论，企业建模的方法和过程，经营过程重构的概念、方法和技术，企业资源计划及敏捷供需链管理等理论。

通过对这门课程的学习，使学生能够对计算机集成制造系统中所包括的各部分内容具有明确的基本概念，必要的基础知识，比较熟练地掌握企业建模和管理的基本方法。

本课程培养学生解决工程实际问题，提高工程设计、开发能力，具有较强的系统性和应用性，为将来提高企业竞争力，实现我国制造业的信息化、现代化打基础。

本课程在培养机械工程师的工作能力和素质方面起着重要的作用。

二、教学基本要求

1、计算机集成制造及现代集成制造系统的概念、内涵及其在企事业单位中的实施与应用。

2、现代集成制造系统所包含的大量的信息技术的最新成果，如支持信息集成的各种技术、支持并行设计技术、网络化异地设计制造、虚拟制造、电子商务等。

3、现代集成制造系统所包含的大量先进的管理思想和技术，如企业经营过程重构（BPR）、企业资源计划（ERP）、敏捷供需链管理、敏捷制造等。

4、计算机集成制造系统所包含的系统科学和系统工程的方法，如企业建模、系统分析、系统优化等。

三、各章节内容及学时分配

第1章计算机集成制造系统和现代集成制造系统（4学时）

教学目的与要求

通过本部分的学习，要求学生掌握CIMS的概念及组成、现代集成制造系统概念；了解工业自动化技术在国民经济中的地位、 CIMS概念的提出背景、 CIMS的国内外现状；了解本课程的研究内容、性质、任务、特点和学习方法；了解CIMS的产生及历史背景和发展现状、计算机集成制造系统内涵的变化、现代集成制造系统的组成、现代集成制造系统实现技术内涵的发展、我国 CIMS（计算机集成制造系统）的特点，CIMS与企业信息化、知识经济和CIMS、CIMS与企业技术创新、CIMS与现代化企业管理、CIMS与企业适应多变的市场环境、CIMS的未来。

教学内容

第一节CIMS的产生及历史背景和发展现状

第二节计算机集成制造系统内涵的变化

第三节现代集成制造系统

一、现代集成制造系统的组成

二、现代集成制造系统实现技术内涵的发展

三、我国 CIMS（计算机集成制造系统）的特点。

第四节CIMS与社会热点的关系

一、CIMS与企业信息化

二、知识经济和CIMS

三、CIMS与企业技术创新

四、CIMS与现代化企业管理

五、CIMS与企业适应多变的市场环境、CIMS的未来

考核要求

了解：

工业自动化技术在国民经济中的地位，本课程的研究内容、性质、任务、特点和学习方法，CIMS的产生及历史背景和发展现状，现代集成制造系统的组成，现代集成制造系统实现技术内涵的发展，我国 CIMS（计算机集成制造系统）的特点，CIMS与企业信息化，知识经济和CIMS，CIMS与企业技术创新，CIMS与现代化企业管理，CIMS与企业适应多变的市场环境，CIMS的未来

理解：

CIMS概念的提出背景，CIMS的国内外现状、计算机集成制造系统内涵的变化

掌握：

CIMS的概念及组成、现代集成制造系统概念

第2章企业建模（8学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应全面掌握CIM—OSA的体系结构，IDEF0模型的构成，IDEF1x方法的基本结构，IDEF4模型的组织框架，GRAI方法的组成、GRAI格、GRAI网；了解企业建模的概念和目的，各种CIM系统体系结构，IDEF0方法及其他功能模型的建模方法，IDEF1x方法及面向对象的IDEF4法，GRAI方法及结构化进程，我国的T/L方法；理解企业建模与企业集成的定义，企业建模与企业集成的关系。

教学内容

第一节目的和定义

第二节CIM系统体系结构—企业模型的全貌

一、各种CIM系统体系结构

二、CIM—OSA的体系结构

第三节功能模型建模方法

一、IDEF0方法及其他功能模型的建模方法

二、IDEF0模型的构成

第四节信息模型建模方法

一、IDEF1x方法及面向对象的IDEF4法

二、IDEF1x方法的基本结构，IDEF4模型的组织框架

第五节决策模型建模方法

一、GRAI方法及结构化进程。

二、GRAI方法的组成、GRAI格、GRAI网

第六节其他模型建模方法

第七节企业建模与企业集成的关系

考核要求

了解：

企业建模的概念和目的、各种CIM系统体系结构、IDEF0方法及其他功能模型的建模方法、IDEF1x方法及面向对象的IDEF4法、GRAI方法及结构化进程、我国的T/L方法

理解：

理解企业建模与企业集成的定义，企业建模与企业集成的关系

掌握：

CIM—OSA的体系结构、IDEF0模型的构成、IDEF1x方法的基本结构、IDEF4模型的组织框架、GRAI方法的组成、GRAI格、GRAI网

第3章经营过程重构的概念、方法和技术（4学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应全面掌握经营过程重构的定义、BPR在企业中的实施过程；理解过程重构的生命周期方法论、IDEF3过程描述获取方法、角色活动图方法、ARIS建模方法；了解经营过程重构的由来、经营过程重构的基本原则、过程重构和连续改善的关系、实施过程重构的框架和方法；了解几个国外实例和国内实例。

教学内容

第一节什么是经营过程重构

一、经营过程重构的由来

二、经营过程重构的基本原则

三、过程重构和连续改善的关系

四、实施过程重构的框架和方法

五、经营过程重构的定义

第二节建模分析方法

一、过程重构的生命周期方法论

二、IDEF3过程描述获取方法

三、角色活动图方法

四、ARIS建模方法

五、BPR在企业中的实施过程

第三节应用举例

第四节小节和建议

考核要求

了解：

经营过程重构的由来、经营过程重构的基本原则、过程重构和连续改善的关系、实施过程重构的框架和方法，了解几个国外实例和国内实例

理解：

过程重构的生命周期方法论，IDEF3过程描述获取方法，角色活动图方法，ARIS建模方法

掌握：

经营过程重构的定义、BPR在企业中的实施过程

第4章经营过程建模与仿真优化方法（4学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应全面掌握工作流的基本概念与定义、建立工作流模型的步骤、工作流模型仿真的步骤；理解CIMFlow工作流模型的组成、CIMFlow过程模型定义、CIMFlow的组织模型、CIMFlow的资源模型；了解经营过程模型的历史与过程建模的作用、CPM与PERT方法、Petri网方法、事件驱动的过程链模型、工作流建模方法的由来、FlowMark工作流模型、ActionWorkflow工作流模型、基于Petri网的工作流模型、企业工作流模型的组成、工作流模型仿真的应用范围，结合实例了解工作流模型仿真分析方法，了解基于工作流管理的经营过程重构的实施原则及实施内容。

教学内容

第一节概述

第二节过程建模的概念与方法

一、CPM与PERT方法

二、Petri网方法

三、事件驱动的过程链模型

四、掌握网络计划图的绘制方法

第三节工作流建模方法

一、了解工作流建模方法的由来

二、FlowMark工作流模型

三、ActionWorkflow工作流模型

四、基于Petri网的工作流模型

五、工作流的基本概念与定义。

第四节CIMFlow工作流建摸方法

一、CIMFlow工作流模型的组成

二、CIMFlow过程模型定义

三、CIMFlow的组织模

四、CIMFlow的资源模型

第五节企业经营过程的工作流建模

一、企业工作流模型的组成

二、建立工作流模型的步骤

第六节企业文化流模型的分析和优化

一、工作流模型仿真的应用范围

二、工作流模型仿真分析方法

三、工作流模型仿真的步骤

第七节基于工作流管理的经营过程重构实施方法

考核要求

了解：

经营过程模型的历史与过程建模的作用、CPM与PERT方法、Petri网方法、事件驱动的过程链模型、工作流建模方法的由来、FlowMark工作流模型、ActionWorkflow工作流模型、基于Petri网的工作流模型、企业工作流模型的组成、工作流模型仿真的应用范围、工作流模型仿真分析方法、基于工作流管理的经营过程重构的实施原则及实施内容

理解：

CIMFlow工作流模型的组成、CIMFlow过程模型定义、CIMFlow的组织模、CIMFlow的资源模型

掌握：

网络计划图的绘制方法、工作流的基本概念与定义、建立工作流模型的步骤、工作流模型仿真的步骤

第5章ERP及敏捷供需链管理（3学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应掌握MRP中的几个基本概念、MRP 的基本原理、MRP 的运行方式、MRP 的执行过程、四种基本的供需协作模式；理解敏捷供需链概念，敏捷供需链管理方法，敏捷供需链管理系统特点，供需协作模式，敏捷供需链系统的计划、协调、调度与控制方式，敏捷供需链管理系统结构与功能；了解ERP及敏捷供需链在CIMS中的地位与作用、以敏捷供需链为核心的CIMS结构与组成（E—CIMS）、制造资源计划（MRPⅡ）的几个主要部分、ERP与MRPⅡ的区别与联系、ERP的功能特点。

教学内容

第一节ERP及敏捷供需链在CIMS中的地位与作用

一、ERP及敏捷供需链在CIMS中的地位与作用

二、以敏捷供需链为核心的CIMS结构与组成（E—CIMS）

第二节企业资源计划（ERP）

一、制造资源计划（MRPⅡ）的几个主要部分

二、ERP与MRPⅡ的区别与联系

三、ERP的功能特点

四、MRP中的几个基本概念

五、MRP 的基本原理

六、MRP 的运行方式

七、MRP 的执行过程

第三节敏捷供需链管理

一、敏捷供需链概念

二、敏捷供需链管理方法

三、敏捷供需链管理系统特点

四、供需协作模式

五、敏捷供需链系统的计划、协调、调度与控制方式

六、敏捷供需链管理系统结构与功能

七、四种基本的供需协作模式

考核要求

了解：

ERP及敏捷供需链在CIMS中的地位与作用、以敏捷供需链为核心的CIMS结构与组成（E—CIMS）、制造资源计划（MRPⅡ）的几个主要部分、ERP与MRPⅡ的区别与联系、ERP的功能特点

理解：

敏捷供需链概念，敏捷供需链管理方法，敏捷供需链管理系统特点，供需协作模式，敏捷供需链系统的计划、协调、调度与控制方式，敏捷供需链管理系统结构与功能

掌握：

MRP中的几个基本概念、MRP 的基本原理、MRP 的运行方式、MRP 的执行过程、四种基本的供需协作模式

第6章基于数据库和PDM（产品数据管理）的信息集成（3学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应掌握数据仓库的定义、组成、数据仓库中的数据组织；理解数据模型、数据库系统体系结构、数据库设计方法；了解我国CIMS的三个发展阶段、PDM的体系结构、PDM的功能、CAD、PDM、ERP的集成系统、OLAP的多维数据、数据仓库的决策支持平台。

教学内容

第一节现代集成制造系统对信息集成的需求

第二节数据库技术

一、数据模型

二、数据库系统体系结构

三、数据库设计方法

第三节PDM技术

一、PDM的体系结构

二、PDM的功能

三、CAD、PDM、ERP的集成系统

第四节数据仓库技术

一、OLAP的多维数据

二、数据仓库的决策支持平台

三、数据仓库的定义、组成、数据仓库中的数据组织

考核要求

了解：

我国CIMS的三个发展阶段、PDM的体系结构、PDM的功能、CAD、PDM、ERP的集成系统、OLAP的多维数据、数据仓库的决策支持平台

理解：

数据模型、数据库系统体系结构、数据库设计方法

掌握：

数据仓库的定义、组成、数据仓库中的数据组织

第7章CIMS应用集成平台技术（1.5学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应全面掌握各种CIMS应用集成平台都具有的四种基本服务；理解CIMS应用集成平台总体结构、通信系统和全局信息系统、MIS应用集成系统、CAx信息管理与集成系统、车间管理和控制集成开发系统、企业信息集成的Internet原型系统；了解CIMS应用集成平台的应用需求及存在问题、CIMS应用集成平台的定义和基本功能、美国和欧洲有关集成平台的研究项目、几种国外集成平台产品、国外几种集成平台产品的比较、CIMS应用集成平台的发展趋势、CIMS应用集成平台应用开发工具视图、原型系统的结构、企业CIMS原型系统工作流程、柔性软件系统及新一代CIMS应用集成平台系统体系结构。

教学内容

第一节基本概念

一、CIMS应用集成平台的应用需求及存在问题

二、CIMS应用集成平台的定义和基本功能

第二节集成平台的技术及产品情况

一、美国和欧洲有关集成平台的研究项目

二、几种国外集成平台产品

三、国外几种集成平台产品的比较

第三节CIMS应用集成平台的发展趋势

一、CIMS应用集成平台的发展趋势

二、各家平台都具有的四种基本服务

第四节制造业CIMS应用集成平台的体系结构与功能

一、CIMS应用集成平台总体结构

二、通信系统和全局信息系统

三、MIS应用集成系统

四、CAx信息管理与集成系统

五、车间管理和控制集成开发系统

六、企业信息集成的Internet原型系统

第五节开发环境与集成应用软件视图

第六节基于CIMS应用集成平台的企业原型系统

一、了解原型系统的结构

二、企业CIMS原型系统工作流程

第七节基于柔性软件系统概念的应用集成平台体系

考核要求

了解：

CIMS应用集成平台的应用需求及存在问题、CIMS应用集成平台的定义和基本功能、美国和欧洲有关集成平台的研究项目、几种国外集成平台产品、国外几种集成平台产品的比较、CIMS应用集成平台的发展趋势、CIMS应用集成平台应用开发工具视图、原型系统的结构、企业CIMS原型系统工作流程、柔性软件系统及新一代CIMS应用集成平台系统体系结构

理解：

CIMS应用集成平台总体结构、通信系统和全局信息系统、MIS应用集成系统、CAx信息管理与集成系统、车间管理和控制集成开发系统、企业信息集成的Internet原型系统

掌握：

各种CIMS应用集成平台都具有的四种基本服务

第8章并行工程（2.5学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应掌握并行工程的定义及特点、IPT的概念及其在并行工程中的作用、IPT的组建原则、PDM的概念及其功能特点、并行工程实施的五个阶段；理解基于特征的CAD系统、DFM系统、CAPP系统、CAFD系统，理解并行设计支持环境的系统总体方案、数据管理模式的设计、基于PDM的应用集成；了解并行工程产生的背景、并行工程的研究与应用现状、并行工程的产品开发过程特点和产品开发过程建模、传统企业人员组织与管理中存在的问题、集成产品开发团队的协作要素、波音公司并行工程实施的成功案例、并行工程在我国的技术攻关、并行工程的应用实施应遵循的四个要求。

教学内容

第一节前言

一、并行工程产生的背景

二、并行工程的研究与应用现状

三、并行工程的定义及特点

第二节面向并行结构的产品开发过程管理

第三节并行工程的组织模式

一、传统企业人员组织与管理中存在的问题

二、集成产品开发团队的协作要素

三、IPT的概念及其在并行工程中的作用、IPT的组建原则

第四节并行工程使能技术及其工具

第五节基于PDM系统的并行产品开发实施框架

一、并行设计支持环境的系统总体方案

二、数据管理模式的设计

三、基于PDM的应用集成

四、PDM的概念及其功能特点

第六节并行工程的实施方法

第七节并行工程企业实施方法

一、波音公司并行工程实施的成功案例

二、并行工程在我国的技术攻关

第八节小结

考核要求

了解：

并行工程产生的背景、并行工程的研究与应用现状、并行工程的产品开发过程特点和产品开发过程建模、传统企业人员组织与管理中存在的问题、集成产品开发团队的协作要素、波音公司并行工程实施的成功案例、并行工程在我国的技术攻关、并行工程的应用实施应遵循的四个要求。

理解：

基于特征的CAD系统、DFM系统、CAPP系统、CAFD系统，并行设计支持环境的系统总体方案、数据管理模式的设计、基于PDM的应用集成

掌握：

并行工程的定义及特点、IPT的概念及其在并行工程中的作用、IPT的组建原则、PDM的概念及其功能特点、并行工程实施的五个阶段

第9章虚拟制造（1小时）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应掌握虚拟制造的定义、特点、优势和分类；理解虚拟制造系统的功能特点、结构特点、仿真特点；了解虚拟制造概念的产生背景及虚拟制造技术研究进展、虚拟制造建模技术、典型的虚拟制造技术。

教学内容

第一节虚拟制造概述

第二节虚拟制造内涵

第三节虚拟制造建模技术

第四节虚拟制造系统

第五节典型的虚拟制造技术

考核内容

了解：

虚拟制造概念的产生背景及虚拟制造技术研究进展、虚拟制造建模技术、典型的虚拟制造技术

理解：

虚拟制造系统的功能特点、结构特点、仿真特点

掌握：

虚拟制造的定义、特点、优势和分类

第10章敏捷制造与敏捷虚拟企业（2学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应掌握敏捷制造的概念、虚拟企业的定义、经营能力的建模、虚拟企业的运作图景；理解虚拟企业的总体体系结构、虚拟企业的信息管理系统；了解敏捷制造的研究和应用、敏捷制造的组织形式、虚拟企业的基本知识、虚拟企业的建模、虚拟企业创建与决策、虚拟企业的运作管理、面向经营过程的虚拟企业建模与协同运作。

教学内容

第一节概述

一、敏捷制造的概念

二、敏捷制造的研究和应用

三、敏捷制造的组织形式

第二节虚拟企业的基本知识

一、虚拟企业的基本知识

二、虚拟企业的定义

第三节虚拟企业的总体结构和信息管理系统

一、虚拟企业的总体体系结构

二、虚拟企业的信息管理系统

第四节虚拟企业的建模问题

一、虚拟企业的建模

二、经营能力的建模

第五节虚拟企业的创建与策略

一、虚拟企业创建与决策

二、虚拟企业的运作管理

第六节虚拟企业的运作管理

一、虚拟企业的运作图景

二、面向经营过程的虚拟企业建模与协同运作

考核内容

了解：

敏捷制造的研究和应用、敏捷制造的组织形式、虚拟企业的基本知识、虚拟企业的建模、虚拟企业创建与决策、虚拟企业的运作管理、面向经营过程的虚拟企业建模与协同运作。

理解：

虚拟企业的总体体系结构、虚拟企业的信息管理系统

掌握：

敏捷制造的概念、虚拟企业的定义、经营能力的建模、虚拟企业的运作图景；理解虚拟企业的总体体系结构、虚拟企业的信息管理系统

第11章现代制造系统的管理和决策模式（自学）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应了解现代制造系统所处的环境、复杂性及其解决方法，系统的边界与环境：

孤立系统、开放系统、和封闭系统，三个层次的世界：

宏观、中观与微观，基于规则的混沌管理与决策模式。

教学内容

第一节：

现代制造系统所处的环境

第二节：

系统的边界与环境：

孤立系统、开放系统、和封闭系统

第三节：

现代制造系统的复杂性及其解决方法

第四节：

基于规则的混沌管理与决策模式

考核内容

了解：

现代制造系统所处的环境、复杂性及其解决方法，系统的边界与环境：

孤立系统、开放系统、和封闭系统，三个层次的世界：

宏观、中观与微观，基于规则的混沌管理与决策模式。

第12章可持续发展的绿色制造（自学）

教学目的与要求

通过本章的学习，学生应掌握绿色制造的概念和基本原理；了解什么是可持续发展、绿色制造的集成特性、绿色产品及其评价。

教学内容

第一节可持续发展简介

第二节制造业可持续发展的关键技术——绿色制造

第三节绿色制造的基本原理

一、绿色制造的概念和基本原理

二、绿色制造的集成特性

三、绿色产品及其评价

四、了解与绿色制造相关的概念

五、绿色制造的研究现状和绿色制造的发展趋势

第四节绿色制造的研究现状

第五节应用实例

第六节绿色制造发展趋势

一、绿色制造可能的研究方法及其研究领域

二、绿色制造产品业前景化

考核内容

了解：

什么是可持续发展、绿色制造的集成特性、绿色产品及其评价

掌握：

绿色制造的概念和基本原理

四、考核方式：

考勤占30％，作业占30％，课堂测验占40％

五、其它信息：

无