理解一个全方位的CIM解决方案的运作，需要掌握传统制造实践的知识，洞察CIM的当前状态，考虑现在的技术和操作规程在将来会如何变化。整合产品设计技术和制造基本原则，并关注在整个企业中支持CIM的不断变化的运作和信息系统，会使计算机集成制造技术成为制造行业中独一无二的关键技术。
　　本教材专为技术人员和工程人员全面了解计算机集成制造技术而写，它具备以下特点：
　　●描述了世界各地企业所采用的不同类型的制造系统或生产策略，并展示了如何运用技术来解决实际的工业问题。
　　●讲述的内容超出了自动化机器和软件解决方案的描述范围，以便讨论成功实现一个CIM所必需的所有因素。
　　●讨论CIM对一个企业的所有重要因素（产品设计、车间技术以及制造生产和操作控制系统）的影响。
　　●提供了令人信服的论据来说明实现CIM会使企业在全球市场中更具竞争力。

　　本书配带的光盘中包含WinMan软件的演示版本，该软件会帮助读者理解一个现代的数据驱动系统如何帮助企业更好地管理数据和运营。

无

全球经济和技术的革新给计算机集成制造（CIM）带来很多新问题。CIM包含了复杂制造企业的方方面面。有些人认为CIM作为一门单独的课程或者一本教科书来说面太宽。然而，CIM的本质是集成了企业的各种要素：通过硬件和软件系统的连接实现物理集成；通过共享企业信息和数据实现逻辑集成；基于对企业内每个部门的目标和方向的全新认识达到理念上的集成。
　　集成对于CIM的实施如此重要，因此最好在一门单独的课程中介绍，这样才能更好地探究企业各个要素之间的关系。本书就是这样的一门导论课。
　　全面地理解一个CIM 解决方案的实施情况需要对传统的制造做一些研究，了解CIM的当前状况，以及预测技术和操作过程将来会发生怎样的改变。
　　本书的独到之处是：集成了产品设计技术和基本的制造原理，纵观了支撑整个企业的CIM作业和信息系统的变化。书中介绍了如下内容：
　　·描述全世界工业界使用的不同类型的制造系统和生产策略。这一点很重要，因为没有两个CIM 解决方案是完全相同的。
　　·仅仅介绍自动化设备和软件解决方案是远远不够的，因为成功地实施CIM需要的不仅是技术。实际上，定购硬件和软件是CIM 实施里的最后一步，前期的工作才是保证成功实施CIM 工程的关键。
　　·讨论在一个企业里CIM对所有主要要素（包括：产品设计，车间技术，制造生产和作业控制系统）的影响。
　　·提供令人信服的论据来说明实现CIM可以使企业在全球市场中更具有竞争力。实际上，实施CIM可以为参与全球性竞争的制造企业打开每一个市场。
　　·纵观支持不断发展准时和精益生产的CIM企业的计算机系统。
　　另外，在第3 版中做了以下最新的修改： 工作单元设计案例研究已经添加在第1章到第4章、第5章、第10章和第11章的后面，和相关章节中提出的概念相呼应。而第4章（CAD）则全部改为对某个企业中CAD功能的概述以及对产品数据管理（PDM）的介绍。本书还对企业网的概念进行了升级与扩充。第5章的“有限元分析”和“快速原型”方面的内容也得到了更新。许多新的图片替换了旧的图片，并且增加了很多图片。
　　此外这一版新增加了一张CD，其中包含软件WinMan的示范版本。该软件为用户提供了一个完全基于计算机的企业资源规划（ERP）系统。这个工具可以让用户清楚地了解一个现代数据驱动系统是如何帮助公司有效地管理数据和运营。这个CD还包括一个能安装在PC 机上运行的全功能单用户系统。这个示范软件可以让用户了解这个系统的基本内容—从项目和结构数据库的建造到管理用户订单、物料管理、制造和记账信息。
　　为了全面概述计算机集成企业，我们把本书分成四个部分。第一部分，即第1、2章，概述了全球的竞争态势，描述一个内部的制造策略，详细讨论了制造和有效解决方案的开发所面临的问题，介绍了不同类型企业的实施途径。在描述过程中，对制造所使用的制造系统和生产策略进行了分类与描述，阐述了产品开发和工程变更周期，并对企业组织进行了说明。在第一部分的最后，制造业中对变革的需求已经十分明朗，并建立了组织变革的基本策略。另外，在第一部分中对企业组织的描述为书中后续介绍的CIM 概念提供了一个框架。第一部分对制造和企业做了关键性的介绍, 这些对于学习CIM课程是必要的。
　　在第二部分，包含三章，研究某种产品从概念到生产的3 种主要的设计和工程加工阶段。第3章介绍设计和生产工程的概念和问题。强调了使用CIM 技术对设计和生产出世界级产品，提高企业生产力的作用。
　　将旧的设计模型和结合了并行工程的新设计过程相比较，新设计过程更关注产品设计。这个部分对生产工程的功能做了深入介绍，并对通过技术和企业数据集成提高生产效率的情况做了详细的阐述。计算机辅助设计（CAD）是第4章的重点。设计决定着产品数据库开发的起点，因此整个一章都着眼于将CAD集成到企业的作业中。为了强调这种集成，我们修改了这章的标题，并且内容包含了PDM（产品数据管理）。本章讨论了在产品设计过程中CAD技术的功能，介绍了用于开发产品模型的系统，也介绍了PDM以及PDM与CAD技术和设计部门之间相互连接的重要性。
　　在第5章中，我们研究了并行工程产品设计模型和CAE（计算机辅助工程）技术之间的关系，CAE技术为设计过程和生产工程提供技术支持。文中对CAE技术、面向制造和装配的设计、有限元和质量属性分析、快速原型、成组技术、计算机辅助工艺规划、计算机辅助制造、生产和过程建模与仿真、维护、自动控制以及产品成本分析都给出了完整的定义。在第5章的最后部分，介绍了用于将设计和生产工程活动与企业共用数据库和其他经营活动连接在一起的计算机网络。
　　第三部分，将CIM的焦点转移到企业资源的控制。CIM在应用上不断普及，并支撑着企业的管理和控制。按照顺序，本部分以第6章为起点，用一个典型的MPC系统来描述制造规划和控制（MPC）的概念。提出了制造规划的功能并从新的高度来考虑CIM 实施所使用的系统和技术，并且对生产规划与主生产调度(MPS)的高级系统要素给予关注。另外，在第6章综述了关键的概念，在后续的两章中进行了详细地探讨。
　　在第7章，更详细地讨论了MPC 模型里的3 个关键要素，包括物料需求规划（MRP）、能力需求规划(CRP)以及完成物料和能力规划的生产活动。介绍并说明了用于企业该关键部分实施CIM的自动化软件。在每一节的最后都介绍了手工MPC的软件解决方案。从第6章到第8章的小结部分，读者将了解到某个MPC系统的作用，能够理解MPC里的每个功能的逻辑和计算，以及描述能使MPC 功能自动化的应用软件的关键特征。
　　第8章，“企业资源规划和其他”建立了来自于MRP 和MRPⅡ中概念之间的联系，这些概念是新ERP系统的基本部分。在20世纪90年代末，技术和新系统方面的变化特别快，没有办法预测未来，但是新系统和系统特性会持续地开发出来。设计、加工和控制、信息系统以及通信技术迅速汇聚在一起，新兴技术不断地提供新的机会和利益，但同时对制造企业也提出了新的挑战。
　　由准时（JIT）制造和精益生产方法所带来的制造业的无声革命是第9章重点介绍的内容。这些方法是基于在整个企业消除浪费的。JIT中使用的工作和管理技术以及精益系统已经扎根于优秀的工业工程中，当把这些方法融入到企业作业的某个集成系统中时，会产生令人惊讶的成效。小批量生产、可视信号和通过雇员团队展开工作是这次革命的核心。基于计算机的系统在支持JIT和精益生产活动中仍然起着重要的作用。
　　第四部分，主要讨论加工方法和系统，它们是成功实施CIM的关键，是现代制造和企业范围内众多概念的基础。第10章介绍在制造中通常使用的生产加工设备。另外，将在本章介绍包括一台或多台设备的一种制造系统，称为柔性制造单元或柔性制造系统。第11章介绍支撑生产的设备和系统，其中包括工业机器人、物料输送系统、自动导向小车和自动化存储和检索系统。用于控制生产系统的技术是第12章的重点，其中讨论的控制系统包括：单元控制的软硬件、设备控制的软硬件、可编程逻辑控制器和计算机数字控制器。还讨论了企业网络和共用数据库的操作和管理。任何一种高技术的成功实施都需要在生产管理理念和人力资源开发上进行变革。因此，第13章将对大范围的质量问题和有效地使用人力资源进行讨论。
　　总之，第一部分以综观制造业开始；第二、三部分则集中于介绍将物料转变为成品所需要的活动，以及有助于这种转变和企业管理的技术；全书的最后转向能使企业产品具有竞争力的管理，集中讨论成功实施CIM所需的服务和支持功能。贯穿全书，通过介绍通用产品（硬件、软件和系统）来论证这一技术并强调集成问题。
本书尽可能多地包含了那些重要的趋势和真实的工业实例。工业界的同行提供的资料对本书新版的改进做出了直接的贡献。因此在这儿，特别要感谢Patrick Delaney，SIBC 公司的总裁； Rick Anderson，TTW有限公司的总裁； Kurt Freimuth，Factory Floor Solutions的总裁；Charlie Colosky, Operations Development Associates的总裁；Joel Lemke，ENOVIA 公司的总裁。他们提供了重要的资料和背景信息。
　　本书的题目和章节内容的逻辑顺序由Trident Technical College的教师和雇员在一些车间内进行了测试。另外，本书已经在普度和其他学院的许多大学院系课程中使用。在这些机构里，通过讨论所获得的认识对本书的发展起着重要的作用。我们特别想感谢John Sjolander、Jerry Bell和 Alan Kalameja，感谢他们为设计自动化和控制要素所做的工作；特别感谢Marci Rehg，感谢她在开发CIM车间材料中所做的贡献，其中很多想法都得到了验证；感谢Donald Lucas 和Hugo Ramos，他们是普度大学技术学院的研究生，从事产品生命周期管理的研究项目，他们也为本书提供了帮助；还要感谢多年来帮助我们开发和测试与CIM相关的指导材料的所有学生们。
　　最后，感谢IBM 公司，高等教育联盟计划方面CIM的创始者，感谢他们在2 年制和4 年制学院中支持 CIM 车间和CIM 潜能的开发，在高等教育联盟中的CIM现在仍然是一个独立的非营利的公司，它不断地鼓励和支持CIM 和对制造业的教育；还要感谢评论家Don Arney（常春藤科技州立学院）和Dr. Michael Costello（南伊利诺伊大学卡本代尔分校）。

　　James A. Rehg（jar14@psu.edu）
　　Henry W.Kraebber（kraeb@purdue.edu）

理解一个全方位的CIM解决方案的运作，需要掌握传统制造实践的知识，洞察CIM的当前状态，考虑现在的技术和操作规程在将来会如何变化。整合产品设计技术和制造基本原则，并关注在整个企业中支持CIM的不断变化的运作和信息系统，会使计算机集成制造技术成为制造行业中独一无二的关键技术。 本教材专为技术人员和工程人员全面了解计算机集成制造技术而写，它具备以下特点： 描述了世界各地企业所采用的不同类型的制造系统或生产策略，并展示了如何运用技术来解决实际的工业问题。 讲述的内容超出了自动化机器和软件解决方案的描述范围，以便讨论成功实现一个CIM所必需的所有因素。 讨论CIM对一个企业的所有重要因素（产品设计、车间技术以及制造生产和操作控制系统）的影响。 提供了令人信服的论据来说明实现CIM会使企业在全球市场中更具竞争力。 本书配带的光盘中包含WinMan软件的演示版本，该软件会帮助读者理解一个现代的数据驱动系统如何帮助企业更好地管理数据和运营。

James A.Rehg; Henry W.Kraebber：James A.Rehg: James A. Rehg 是宾夕法尼亚州立大学阿尔纳分校工程系的副教授，教授电子机械工程技术专业的自动化控制课程。他撰写了5本自动化和机器人技术方面的专著并发表了大量的专业论文。他在教学领域里的成绩卓著且多次获得嘉奖，并被社区大学评论员协会评为全国优秀导师。
Henry W.Kraebber: 是普度大学西拉斐特分校机械工程技术系的教授，教授计算机集成制造技术专业的制造操作、制造质量控制、集成系统等课程。他多年从事相关课题的研究工作，成果颇丰。

夏链 韩江 等：暂无简介

你想知道一个企业如何面对激烈的国际市场挑战并成为富有竞争力的优秀企业吗？你想了解世界各地企业所采用的制造系统和生产策略的类型以及如何运用各种技术解决实际的工业问题吗？你想知道成功实施CIM的关键所在以及CIM对企业各个部门所产生的重要影响吗？你可以在James A. Rehg（宾夕法尼亚州立大学阿尔纳分校工程系副教授，自动化、机器人和微处理器领域的资深学者和杰出教员）和Henry W. Kraebber（普度大学西拉斐特分校机械工程技术系教授，在制造作业、工程、质量和管理领域拥有15年的领导经历）共同编著的本书中找到上述问题的答案。
本书不是一本纯粹的技术教材，它更注重介绍的是一种理念。这种理念对企业的管理者、工程技术人员乃至企业中的每一名普通员工都至关重要。该理念是：通过硬件和软件系统的连接实现物理集成，通过共享企业信息和数据实现逻辑集成，基于对企业内每个部门的目标和方向的全新认识达到理念上的集成，使企业在全球市场上具有更强的竞争力！
　　当机械工业出版社引进本书原著并和我们商议翻译事宜时，我们当即决定翻译这本书，不仅仅是因为这是一本好的技术概述书，更因为这是一本有意义的书，其重要性和价值一定会随着我国工业的迅猛发展而凸现出来。
　　本书涵盖了CIM所涉及的相关单元技术，该技术是机械工程类学生必备的知识，也是21世纪机械制造业先进生产模式的技术人才必备的知识。本书对相关技术内容基本概念的介绍非常清晰。本书在旧版基础上经过了彻底更新和扩展，包含最新的重要信息，同时本书还附有一张包含WinMan软件的演示光盘。该软件能帮助读者理解一个现代的数据驱动系统如何帮助企业更好地管理数据和运营。本书在每章后都有一个小结，并附有问题及作业供学生讨论和练习，以加深学生对所学内容的理解。本书可以作为机械工程及自动化专业高年级本科生的教材，亦是相关专业技术人员的学习材料。
　　本译著的出版，离不开我们翻译团队的不懈努力；其中，夏链负责前言、第1、2、6、7、8、9的翻译，韩江负责第11章的翻译，江擒虎负责第3章的翻译，朱立红负责第4章的翻译，夏永胜负责第5章的翻译，何高清负责第10章的翻译，余道洋负责第12、13章的翻译。最终由夏链负责全书的统稿和审校。
　　本译著的出版，更离不开很多人的支持和帮助。非常感谢机械工业出版社的编辑，是他们的见识和认真工作使这本好书有可能与中国读者见面，使我们有机会翻译此书并从中获益匪浅；感谢胡静、张栋栋、郭建强、苏志远等研究生在本书翻译过程中所做的大量细致的前期工作。特别要感谢合肥工业大学机械与汽车工程学院博士生导师赵韩教授、德国斯图加特大学机床控制技术与生产工程研究所（ISW）的G. Pritschow 教授和Peter Klemm教授等专家的精心指导。还要感谢ISW研究所的Michael Wosnik先生提供的技术帮助。最后特别感谢我的家人长期以来对我工作的理解、支持和无私奉献，感谢我的朋友们对我的鼓励。仅以此书献给他们，尤其是韩夏阳同学。
　　作为译者，我们的心愿就是将原著的意义尽可能地展现给读者，但由于我们翻译的功力有限，书中难免出现错误和疏漏，还请各位专家和读者不吝指正。大家可以把意见和建议发到 xia_nian@126.com。

　　夏　 链
　　合肥工业大学机械与汽车工程学院
　　2007年5月于合肥

译者序
前言
第一部分　 CIM及制造企业概述
第1章　 制造企业 3
1.1　 概述 3
1.2　 外部挑战 5
1.3　 内部挑战 8
1.4　 世界级赢取订单准则 11
1.5　 问题与解决方案 16
1.6　 学习CIM概念 18
1.7　 走向世界 20
1.8　 小结 24
简答题 25
思考题 26
应用题 27
附录1.1　 实施CIM的益处 28
附录1.2　 科技和运作的基础—作者注 28
第2章　 制造系统 30
2.1　 制造的分类 31
2.2　 产品的开发周期 36
2.3　 企业组织 37
2.4　 手工生产作业 41
2.5　 小结 42
简答题 43
应用题 44
案例分析：发展与进步—一家世界级企业
的制造系统 45
附录2.1　 作为企业竞争武器的CIM 46
第二部分　 设计要素和生产工程
第3章　 产品设计和生产工程 49
3.1　 产品设计和生产工程 49
3.2　 组织模型 51
3.3　 设计过程：一个模型 52
3.4　 并行工程 60
3.5　 生产工程 63
3.6　 小结 70
简答题 70
应用题 71
案例分析—重复设计 72
第4章　 设计自动化：CAD和PDM 73
4.1　 CAD简介 73
4.2　 基于图纸设计的成本 75
4.3　 CAD软件 75
4.4　 CAD的过去、现在和将来 82
4.5　 制造系统中的CAD应用 88
4.6　 企业选择CAD软件 88
4.7　 产品数据管理 91
4.8　 小结 93
简答题 94
应用题 95
附录4.1　 CAD供应商的网址 95
附录4.2　 从B样条曲线到非均匀有理B样条
曲线 96
附录4.3　 计算机公司的网址 97
第5章　 设计自动化：CAE 98
5.1　 面向制造和装配的设计方法 99
5.2　 CAE分析 104
5.3　 CAE评价 112
5.4　 成组技术 123
5.5　 生产工程策略 127
5.6　 设计与生产工程网络 142
5.7　 小结 147
简答题 148
思考题 148
应用题 149
附录5.1　 DFA 十条准则 150
附录5.2　 CAE供应商网站 151
附录5.3　 快速原型供应商网站 151
第三部分　 控制企业资源
第6章　 生产和作业规划的介绍 155
6.1　 作业管理 155
6.2　 制造规划 157
6.3　 MPC模型—制造资源规划（MRPII） 161
6.4　 生产规划 165
6.5　 主生产调度 169
6.6　 库存管理 172
6.7　 物料和能力资源规划 175
6.8　 生产活动控制简介 177
6.9　 车间负荷 179
6.10　 输入输出控制 181
6.11　 规划和控制功能的自动化 182
6.12　 小结 183
简答题 183
思考题 185
应用题 186
附录6.1　 优先级规则系统 187
第7章　 详细规划和生产调度系统 191
7.1　 从再订购点系统到制造资源规划 191
7.2　 物料需求规划 192
7.3　 能力需求规划 200
7.4　 制造资源规划 202
7.5　 现代制造计划和控制系统的特征 205
7.6　 小结 211
简答题 213
思考题 214
应用题 215
附录7.1　 WIGHT的自行车例子 215
附录7.2　 ABCD考评表 216
附录7.3　 一个使用了WINMAN系统的ERP
实例 223
第8章　 企业资源规划和其他 226
8.1　 MRP II：一种有效的ERP系统的
驱动器 228
8.2　 信息技术 229
8.3　 执行ERP系统的决定 231
8.4　 确定ERP系统的供应商 232
8.5　 发展中的技术：汇聚和使能 234
8.6　 管理设计数据的集成系统 239
8.7　 小结 244
简答题 246
应用题 246
第9章　 制造业的变革 248
9.1　 准时生产 249
9.2　 同步生产 256
9.3　 精益生产系统的出现 258
9.4　 精益生产环境下的现代制造系统 260
9.5　 小结 263
简答题 264
应用题 264
案例研究：新联合汽车制造公司的生产
系统，第一部分 264
案例研究：新联合汽车制造公司的生产
系统，第二部分 265
第四部分　 现代制造系统及实施过程
第10章　 生产加工设备与系统 271
10.1　 物料和加工工艺 273
10.2　 柔性制造 285
10.3　 固定式大量生产型自动化 291
10.4　 小结 295
简答题 296
应用题 297
附录10.1　 计算机控制设备的历史 297
第11章　 生产设备和系统 300
11.1　 工业机器人 300
11.2　 伺服机器人的程序语句 316
11.3　 为伺服机器人编程 321
11.4　 自动化物料输送 325
11.5　 自动导向小车 329
11.6　 自动化存储和出库 336
11.7　 小结 339
简答题 340
应用题 341
案例研究：通用汽车的AGV应用 342
第12章　 机器和系统控制 344
12.1　 系统回顾 344
12.2　 单元控制 349
12.3　 专用系统与开放式系统的互连软件 352
12.4　 设备控制 353
12.5　 可编程逻辑控制器 354
12.6　 继电器梯形逻辑 355
12.7　 PLC系统和组成 357
12.8　 PLC类型 362
12.9　 继电器逻辑与梯形逻辑 363
12.10　 计算机数字控制 368
12.11　 自动追踪 370
12.12　 网络通信 374
12.13　 小结 375
简答题 376
应用题 377
附录12.1　 车削G代码 378
第13章　 制造中的质量和人力资源问题 380
13.1　 质量基础 380
13.2　 全面质量管理 384
13.3　 质量工具和过程 387
13.4　 零缺陷设计理论 394
13.5　 变化的生产力 396
13.6　 自我指导小组 397
13.7　 小结 400
简答题 401
应用题 402