4第四章 计算机集成制造系统(CIMS)

1、第四章 计算机集成制造系统（CIMS）4.1CIMS产生生原因计算机集集成制造造系统CIMS-ComputerIntegrated ManufacturingSystemCIPS-ComputerIntegrated ProcessSystem是计算机机应用技技术在工工业生产产领域的的主要分分支技术术之一，是当代生生产自动动化领域域的前沿沿学科，是集多种种高技术术为一体体的现代代化制造造技术。CIMS产生的的背景主主要基于于以下几几点：现状：市市场竞争争，生产产经营难难度大原因：不不适应市市场经济济的要求求经营机制制不活债务和社社会负担担过重技术创新新能力不不强生产粗放放，非集集约、精精细管理

2、落后后，传统统管理（报表、电话、经验）问题：如如何提高高企业竞竞争能力力，使企企业获得得最大经经济效益益出路：战战略性改改造建立现代代化企业业制度技术进步步科学管理理（充分分利用信信息，科科学决策策，网络络）解决：方方法之一一 CIMS，流程工工业发展展的必由由之路4.2CIMS的基基本概念念1974年，美美国JosephHarrington博士首首次提出出CIMS。80年代代中期以以来，以以CIMS为标志志的综合合生产自自动化日日渐成为为制造工工业的热热点。美美国制造造工程师师学会的的计算机机和自动动化系统统首先使使用了计计算机集集成制造造系统（CIMS）这这个术语语。目标：整整体最大大效益

3、（出发点点）特性：全全局性、集成性性、复杂杂性特点：信信息化、网络化化、集成成化、智智能化CIMS的两个个基本观观念（1）整整体观念念企业生产产经营的的各个环环节，包包括市场场分析、产品设设计、加加工、经经营管理理及售后后服务等等全部生生产经营营活动，是不可可分的整整体，要要紧密连连接，统统一考虑虑（2）信信息观念念企业整个个经营生生产过程程实质上上是一个个数据（信息）的加工工处理和和传递的的过程。企业形形成的最最终产品品可以看看作是信信息的物物质的表表现。物质流：原料产品品信息流：物性、数量不同同产品、数量、质量资金流：价值增值值（过程程）CIMS的特征征1.在在功能能上，CIMS包含了了一

4、个工工厂的全全部生产产经营活活动，即即从市场场预测、产品设设计、加加工制造造、质量量管理到到售后服服务的全全部活动动。2.CIMS涉及及的自动动化不是是工厂各各个环节节的自动动化或计计算机及及其网络络（即“自动比比孤岛”）的简简单相加加，而是是有机的的集成。3.CIM是企业业进行组组织、管管理生产产过程的的一种哲哲理、思思想和方方法，而而CIMS则是是这种思思想的具具体体现现，理解解CIM的关键键是基于于信息的的集成。CIMS的构成成从功能角角度看，CIMS包含含了一个个制造工工厂的设设计、制制造及经经营管理理三方面面的功能能。要使使这三者者集成起起来，还还需要有有一个支支撑环境境，即分分布式

5、数数据库和和计算机机网络，以及指指导集成成运行的的系统技技术。CIMS一般可可以划分分为如下下四个功功能子系系统和两两个支撑撑子系统统：工程程设计自自动化子子系统、管理信信息子系系统、制制造自动动化子系系统、质质量保证证子系统统以及计计算机网网络子系系统和数数据库子子系统。CIMS的组成成框图（1）四个功能能子系统统管理信息息子系统统，以MRPII为核核心，包包括预测测、经营营决策、各级生生产计划划、生产产技术准准备、销销售、供供应、财财务、成成本、设设备、人人力资源源的管理理信息功功能。产品设计计与制造造工程自自动化子子系统，通过计计算机来来辅助产产品设计计、制造造准备以以及产品品测试，即C

6、AD/CAPP/CAM阶段段。制造自动动化或柔柔性制造造子系统统，是CIMS信息流流和物料料流的结结合点，是CIMS最最终产生生经济效效益的聚聚集地，由数控控机床、加工中中心、清清洗机、测量机机、运输输小车、立体仓仓库、多多级分布布式控制制计算机机等设备备及相应应的支持持软件组组成。根根据产品品工程技技术信息息、车间间层加工工指令，完成对对零件毛毛坯的作作业调度度及制造造。质量保证证子系统统，包括括质量决决策、质质量检测测、产品品数据的的采集、质量评评价、生生产加工工过程中中的质量量控制与与跟踪功功能。系系统保证证从产品品设计、产品制制造、产产品检测测到售后后服务全全过程的的质量。（2）两个辅

7、助助子系统统计算机网网络子系系统，即即企业内内部的局局域网，支持CIMS各子系系统的开开放型网网络通信信系统。采用标标准协议议可以实实现异机机互联、异构局局域网和和多种网网络的互互联。系系统满足足不同子子系统对对网络服服务提出出的不同同需求，支持资资源共享享、分布布处理、分布数数据库和和适时控控制。数据库子子系统，支持CIMS各子系系统的数数据共享享和信息息集成，覆盖了了企业全全部数据据信息，在逻辑辑上是统统一的，在物理理上是分分布式的的数据管管理系统统。4.3CIMS的功功能模块块CIMS的功能能模块图图CAD在CIMS中，进行工工程设计计时需要要调用各各种不同同的数据据库中的的数据，譬知工

8、工厂管理理中的某某些数据据；加工工后，坐坐标测量量机对零零件检测测的数据据。而且且各种CADI作变中中图形或或数据应应该构成成一个联联合设计计环境。CAD进一步步发展还还可能包包括产品品设计的的专家系系统及仿仿真技术术。CAE包括对零零件的机机械应力力、热应应力进行行有限元元分析以以及考虑虑到产品品本身成成本因素素的优化化设计等等功能。CAPP对机械产产品及加加工零件件需要合合理地选选择工艺艺参数，将产品品设计信信息转换换成加工工指令，以便制制造零件件或产品品。这意意味着工工艺过程程设计直直接与工工件图纸纸和材料料清单相相联系。利用集集成制造造系统中中的计算算机和公公用数据据库，这这种联系系是

9、可能能的。CAM按照零件件的形状状及CAPP生生成的NC代码码，并考考虑刀具具补偿等等因素进进行后处处理。控控制器任任务是利利用几何何图形和和制造工工艺数据据，产生生并运行行有效的的控制程程序。FMS柔性制造造系统（FlexibleManufacturingSystem）是CIMS的的加工制制造子系系统。CAPM计算机辅辅助生产产管理，管理方方面的年年、月或或周生产产计划制制定，物物料需求求计划（MRP）制定定、生产产能力（资源）的平衡衡以及财财务、仓仓库等各各种管理理功能相相结合。此外，还包括括经营方方面的市市场预测测，制定定长期发发展战略略计划等等功能。4.4国国内外外CIMS的发发展现状

10、状国外1984年，欧欧共体提提出“信信息技技术研究究发展战战略计划划(ESPRIT）”，对CIM提出出形成一一种环境境，采用用开放式式系统互互联标准准，实现现系统集集成；1986年，提提出把CIMS观念拓拓宽到CIPS，倡导导在石化化、能源源等连续续生产过过程实施施CIPS计划划；1993年，初初具规模模，实验验室走向向工厂，在中小小型企业业实施成成功。国内“863计划”把CIMS列列为自动动化领域域的主题题之一；90年代代初，建建成研究究环境，包括CIMS 实验验过程中中心，七七个开放放实验室室；“七五”、“八八五”计计划先后后安排了了近200个研研究课题题；1993年，建建成第一一套CIM

11、S实实验工工程（CIMS-ERC）；目前，投投资很大大，是发发展趋势势。4.5CIMS的实实施CIMS系统是是企业经经营过程程、人的的作用发发挥和新新技术的的应用三三方面集集成的产产物。因因此，CIMS的实施施要点也也要从这这几方面面来考虑虑：首先要改改造原有有的经营营模式、体制和和组织，以适应应市场竞竞争的需需要。因因为CIMS是是多技术术支持条条件下的的一种新新的经营营模式。其次，在在企业经经营模式式、体制制和组织织的改造造过程中中，对于于人的因因素要给给予充分分的重视视，并妥妥善处理理，因为为其中涉涉及到了了人的知知识水平平、技能能和观念念。最后，CIMS的实施施是一个个复杂的的系统工工程，整整个的实实施过程程必须有有正确的的方法论论指导和和规范化化的实施施步骤，以减少少盲目性性和不必必要的疏疏漏。4.5CIMS的效效益一个制造造型企业业采用CIMS，概括括地讲是是提高了了企业整整体效率率。具体体而言，体现在在以下方方面：在工程设设计自动动化方面面，可提提高产品品的研制制和生产产能力，便于开开发高技技术含量量和结构构复杂的的产品，保证产产品设计计质量，缩短产产品设计计与工艺艺设计的的周期，从而加加速产品品的更新新换代速速度，满满足顾客客需求，以便占占领市场场。在制造自自动化或