计算机集成制造系统技术2

计算机集成制造系统（CIMS）技术

自动化工工厂:经自动化化“通通信网络络”连接接工厂的的各个子子系统，，可构成成一个有有机联系系的整体体，即自自动化工工厂。CIM::计算机集集成制造造，它反反映了制制造系统统新的发发展方向向。CIMS:计算机集集成制造造系统，，则是CIM思想技术术上的具具体实现现.几个相关关的概念念计算机集集成制造造系统（（CIMS）CIMS为现代制制造企业业追求在在激烈变变化中、、动态市市场条件件下，具具有快速速灵活响响应的竞竞争优势势提供所所要求的的战略性性系统技技术。CIMS发展可以以实现整整个机械械制造厂厂的全盘盘自动化化，是自自动化制制造技术术的发展展方向。。FactoryautomationCIMphilosophyautomationoptimizationtargetunmannedfactoryrationalizeexampleFMC,FMSLinkingCAD,CAM,MRPelementprocessing,materialflow,measurement,inspection,assembly,CAD,CAM,CAPP,CAQ,MRPtargetfactoryenterprisefocushardwaresoftwarehumanreplacinghumanreorganizationoriginJapanUSA,Europe自动化工工厂与CIMS比较计算机集集成制造造系统主主要由设设计与工工艺模块块、制造造模块、、管理信信息模块块和存储储运输模模块构成成。CIMS一般结构构存储运输输模块的的主要功功能有仓仓库管理理、自动动搬运等等。各模块的的主要功功能：计算机集集成制造造系统（（CIMS）设计与工工艺模块块制造模块块管理信息息模块存储运输输模块CAD、CAE、CAPP、CAM等DNC、CNC、车间生生产计划划、作业业调度、、刀具管管理、质质量检测测与控制制、装配配、自动动化仓库库、FMC//FMS等市场预测测、物料料需求计计划、生生产计算算、成本本核算及及销售等等CIMS硬件结构构示例CIMS局部：数数控车间间自动化化集成管管理系统统CIMS结构示例例CIMS局部：数控车间间集成系系统CIMS示例CIMS局部：国产数控控机床车车间示范范工程CIMS示例华南农业业大学工工程学院院刘刘天天湖第一节概概述一、CIM的概念计算机集集成制造造（CIM）的概念念是1974年首先由由美国约约瑟夫·哈林顿（（JosephHarrington）博士在在《ComputerIntegratedManufacturing》一书中提提出的第一节概概述一、CIM概念约瑟夫·哈林顿基基本观点点为：一是企业业的各个个生产环环节是一个不可可分隔的的整体，，需要统统一考虑虑；二是整个个生产制制造过程程实质上是是对信信息的采采集、传传递和加加工处理理的过程程，最终形形成的产产品可看看作是信信息的物物质表现现。定义：CIM是一种组组织、管管理、企企业生产产的新哲哲理CIM的概念手段：它它借助计计算机软软硬件，，综合应应用(1)现代管理理技术;(2)制造技术术;(3)信息技术术;(4)自动化技技术;(5)系统技术术，将企业生生产全部部过程中中有关关-----人-----技术-----经营管理理三要素及及其信息息流与物物质流有有机地集集成并优优化运行行，CIM的概念CIM目标：实现产品品的--高质量---低成本---交货期短短，提高企业业对市场场变化的的应变能能力和综综合竞争争能力力。CIM的概念Iknowthegoal..CIMS的概念CIMS是在CIM哲理指导导下建立立的人机机系统以达到降降低成本本C（Cost）、提高高质量Q(Quality)、缩短交交货周期期T（Time）等目的的，从而而提高企企业的的创新设设计能力力和市场场竞争力力。经营理念念的发展展与C、Q、T等二、CIMS产生的背背景CIMS：CIMS在20世纪80年代中期期才开始始重视并并大规模模实施二、CIMS产生的背背景产生的背背景大背背景:20世纪70年代的美美国产业业政策中中过分夸夸大了第第三产业业的作用用，而将将制造业业，特别别是传统统产业，，贬低为为“夕阳工业业”.---导致:美国制造造业优势势的急剧剧衰退，，并在20世纪80年代初开开始的世世界性的的石油危危机中暴暴露无遗遗.---美国才开开始重视视并决心心用其信信息技术术的优势势夺回制制造业的的霸主地地位。于于是美国国及其他他各国纷纷纷制订订并执行行发展计计划。---CIMS的理念、、技术也也随之有有了很大大的发展展。CIMS的发展轨轨迹系统集成成优化是是CIMS技术与应应用的核核心技术术，因此此我们认认为，可可将CIMS技术的发发展从系系统集成成优化发发展的角角度来划分为三三个阶段段：信息集成成过程集成成企业集成成第一阶段段：信息息集成解决的根根本问题题是:解决设计计、管理理和加工工制造中中大量存存在的自动化孤孤岛问题题使信息正正确、高高效的共共享和交交换。信息集成成是改善企企业时间间（T）、质量量（Q）、成本本（C）、服务务（S）所必需需的。信息集成成其主要要内容有有早期信息息集成的的实现方方法主要要通过局域网和和数据库库来实现。。近期采用用企业网网、外联联网、产产品数据据管理（（PDM）、集成成平台和和框架技技术来实实施。值得指出出，基于于面向对象象技术、、软构件件技术和和WEB技术的集集成框架架已成为系系统信息息集成的的重要支支撑工具具。第二阶段段：过程程集成就是对过过程进行行重构。。目标是尽尽量实现现并行工工程.第三阶段段：企业业集成企业集成成的思路路:企业提高高自身的的市场竞竞争力，，不能走走“小而而全”、、“大而而全”的的封建庄园园经济的道路，，而必须面面对全球球经济、、全球制制造的新新形势，，充分利利用全球球的制造造资源（（包括智智力资源源），更更快、更更好、更更省地响响应市场场，这也是敏捷制造造的由来。。第三阶段段：企业业集成敏捷制造造的组织织形式是是企业针针对某一一特定产产品，建建立企业业动态联联盟（即即所谓虚虚拟企业业，VirtualEnterprise）。第三阶段段：企业业集成从组织层层面上说说，敏捷捷制造提提倡“扁平式式”企业，提提倡企业业动态联联盟。第三阶段段：企业业集成产品型企企业应该该是“两头大大、中间间小”，即强大大的新产产品设计计、开发发能力和和强大的的市场开开拓能力力。“中间小小”指加加工制造造的设备备能力可可以小。。多数零部部件可以以靠协作作解决，，这样企企业可以以在全球球采购价价格最便便宜、质质量最好好的零部部件。---这是企业业优化经经营的体体现。因因此企业业间的集集成是企企业优化化的新台台阶。为什么要要企业集集成？-----传统企业业的问题题传统企业业的问题题:传统企业业的弊端端恰恰是是“两头头小、中中间大””，即薄薄弱的产产品开发发及市场场开拓，，这是计计划经济济的必然然产物。。为什么要要企业集集成？-----传统企业业的问题题传统企业业的问题题:传统的理理念：企企业的技技术改造造总是放放在更新新和加强强基础设设备上。。Whatfirst?为什么要要企业集集成？-----传统企业业的问题题传统企业业的问题题:导致的后后果：这这类企业业，一旦旦产品不不适合市市场，又又无能力力去很快快适应市市场，购购置的设设备就变变成了企企业的大大包袱，，企业会会很快陷陷入困境境。因此，克克服传统统的技术术改造观观念是很很重要的的，有现现实意义义的。3、企业集集成企业间集集成的关关键技术术包括：：--信息集成成技术--并行工程程的关键键技术--虚拟制造造--支持敏捷捷工程的的使能技技术系统统--基于网络络（如Internet／Intranet／Extranet）的敏捷捷制造--以及资源源优化（（如ERP、供应链链、电子子商务））。四、CIMS发展趋势势1、集成化化2、数字化化／虚拟拟化3、网络化化4、柔性化化5、智能化化6、绿色化化Whichdirection??四、CIMS发展趋势势1、集成化化从当前企企业内部部的信息息集成和和功能集集成-发展到过过程集成成（以并并行工程程为代表表）……并正在步步入实现现企业间间集成的的阶段（（以敏捷捷制造为为代表））。2、数字化化／虚拟拟化现在提得得比较多多的是:数字化装装备在数字化化基础上上，虚拟拟化技术术正在迅迅速发展展，主要要包括:---虚拟现实实应用---虚拟产品品开发---虚拟制造造数字化:管理数字字化设计数字字化生产过程程数字化化制造装备备数字化化企业数字字化虚拟化:华南农业业大学工工程学院院刘刘天天湖3、网络化化从基于局局域网发发展到基基于Intranet/Extranet／Internet的分布式式网络制制造，以以支持全全球制造造策略的的实现。。4、柔性化化正积极研研究发展展企业间间动态联联盟技术术、敏捷捷设计生生产技术术、可重重组技术术等，以以实现敏敏捷制造造。5、智能化化智能化是是制造系系统在柔柔性化和和集成化化基础上上进一步步的发展展与延伸伸它是：引引入各类类人工智智能和智智能控制制技术，，实现具具有自律律、分布布、智能能、敏捷捷等特点点的新一一代制造造系统。。6、绿色化化包括绿色色制造、、环境意意识的设设计与制制造、生生态工厂厂、清洁洁化生产产等它是全球可持持续发展展战略在制造业中的体现现，是摆摆在现代代制造业业面前的的一个崭崭新课题题。第二节CIMS的基本组组成、体体系结构构及其关关键技术术一、CIMS的基本组组成CIMS是一个大大型的复复杂系统统，包括括人、经经营、技技术三要要素，三三要素之之间的关关系如所所示。其中：人---包括组织织机构及及其成员员经营---包括目标标和经营营过程技术---包括信息息技术和和基础结结构（设设备、通通信系统统、运输输系统等等使用的的各种技技术）。。在三要素素的相交交部分需需解决决四类集集成问题题：①用技术术支持经经营；②用技术术支持人人员工作作；③人员协协调的工工作,以支持经经营活动动；④统一管管理并实实现经营营、人员员、技术术的集成成优化运运行。目前，CIMS并不过分分强调物物流自动动化，而而是侧重重于以人人为中心心的适度度自动化化，即强强调人、、经营、、技术三三者的有有机集成成，充分分发挥人人的作用用。从系统的的功能角角度考虑虑，一般般认为CIMS可由四个个功能分分系统和和两个支支撑分系系统组成成（如图图所示））：1、管理信信息系统统2、工程设设计系统统3、制造自自动化系系统4、质量保保证系统统5、--a))计算机通通讯网络络6、--b))数据库。。1、管理信信息系统统管理信息息系统通通常是以以制造资资源计划划（ManufacturingResourcePlanning，MRPⅡⅡ）为核心心.2、工程设设计系统统CAD、CAPP、CAM三大部分分。3、制造自自动化系系统制造自动动化系统统:是CIMS的信息流流和物料料流的结结合点是CIMS最终产生生经济效效益的聚聚集地通常由CNC机床、加加工中心心、FMC（FlexibleManufacturingCell，柔性制制造单元元）或FMS等组成。。制造自动动化系统统的目标标可归纳纳为：①实现多多品种、、小批量量产品制制造的柔柔性自动动化；②实现优优质、低低成本、、短周期期及高效效率生产产，提高高企业的的市场竞竞争能力力；③为作业人员员创造舒舒适而安安全的劳劳动环境境。二、CIMS的体系结结构所谓CIMS的体系结结构，就就是一组组代表整整个CIMS各个方面面的多视视图多层层次的模模型的集集合。二、CIMS的体系结结构欧共体ESPRIT计划中的的AMICE专题所提提出的CIMS-OSA体系结构构具有一一定的代代表性。。华南农业业大学工工程学院院刘刘天天湖我国学者者在提出出了如图图下所示示的“阶梯形多多视图多多领域CIMS体系结构构”（stair-likeCIMSarchitecture，简称SLA）。该多多层次多多视图的的体系结结构，是是比较适适合我国国实情的的。三、实施施CIMS的关键技技术实施CIMS的关键技技术，主主要指下下面两大大类关键键技术：：1、系统集集成2、单元技技术离散制造造业CIMSCADCAPPCAMCAErobotFMSFAS自动化立体仓库库MRPIIOAMISDSS销售系统统DatabaseNetwork未经集成成化处理理的计算机应应用,形成了多多个“自动化化孤岛””Internet流程制造造业CIMS生产管理理分系统统PMS生产调度度子系统统PSS过程优化化子系统统先进控制制子系统统过程监控控子系统统化验室分分系统LIMIS物流工程程分系统统LOESMISOA营销管理理分系统统M&S__S常规或数数字仪表表、计量量系统、、DCS、PLC装置1……装置n设施1……设施n罐区1……罐区nDatabaseNetworkInternetDatabaseontimeDSS国家CIMS工程的实实施情况况1.实施过程程(三个阶段段)1989-1992年,典型应用用工厂的的选点、、可行性性论证、初初步设计计和详细细设计阶阶段；1993-1995年,典型应用用企业实实施的突突破阶段段:北京一机机床、沈沈阳鼓风风机、成成飞(集团)公司1997年-2000年,实践深度度、广度度步入更更高、更更新的阶段段，如主主题重大大项目：：哈电机机、科龙龙、金诚摩托托2.实施效果果成飞：麦麦道机头头生产周周期12个月→6个月，库库存下降降20%，竞标成成功获得得1亿波音757尾段订单单。沈鼓：产产品报价价6周→2周，成本本下降79.7%，市场场占有率率达51%。科龙、华华宝：百百元销售售资金下下降51%，人均产产值提高高70%，98年达202万元/人·年。经纬纺机机厂：流流动资金金下降60%。3.存在问题题怎样处理理看病与与抓药的的关系CIMS工程成功功实施的的关键因因素是前前期需求求分析与与诊断，，但目前缺缺乏一套套完整有有效的分分析诊断断的程序序、模式式和支持持软件工工具系统统，加上上主观上上的不重重视，分分析诊断断工作较较为粗糙糙肤浅。。典型的管管理技术术应用问问题照搬照抄抄，未反反映出企企业的瓶瓶颈问题题和竞争争特点。。重硬件，，轻软件件；重技技术，轻轻管理；；重突击击成效，，轻连续续改进。。CIMS工程与企企业管理理改进、、技术改改造相脱脱节。总结：AdvantagesofCIMSReducingdevelopingtimefornewproductReducingtransportingtimeOptimalinventorycontrolReducingplanningtimeforproductionReducingleadtimeforproductionRapidresponseforcustomers’claimQualityimprovementIncreasingcompetitivepower总结：ObstaclesforCIMSCommunicationsb/tvariouscompaniesofsuppliersAutomatedfacilitiesindependentlyWeaksolutions总结：FunctionofCIMS1)Orderinformationandautomaticschedulingthroughcomputer-deali