第四章 计算机集成制造系统CIMS

第四章计算机集成制造系统（CIMS）4.1CIMS产生原因计算机集成制造系统CIMS--ComputerIntegratedManufacturingSystemCIPS--ComputerIntegratedProcessSystem是计算机应用技术在工业生产领域的主要分支技术之一，是当代生产自动化领域的前沿学科，是集多种高技术为一体的现代化制造技术。CIMS产生的背景主要基于以下几点：现状：市场竞争，生产经营难度大原因：不适应市场经济的要求经营机制不活债务和社会负担过重技术创新能力不强生产粗放，非集约、精细管理落后，传统管理（报表、电话、经验）问题：如何提高企业竞争能力，使企业获得最大经济效益出路：战略性改造建立现代化企业制度技术进步科学管理（充分利用信息，科学决策，网络）解决：方法之一——CIMS，流程工业发展的必由之路4.2CIMS的基本概念1974年，美国JosephHarrington博士首次提出CIMS。80年代中期以来，以CIMS为标志的综合生产自动化日渐成为制造工业的热点。美国制造工程师学会的计算机和自动化系统首先使用了计算机集成制造系统（CIMS）这个术语。目标：整体最大效益（出发点）特性：全局性、集成性、复杂性特点：信息化、网络化、集成化、智能化CIMS的两个基本观念

（1）整体观念

企业生产经营的各个环节，包括市场分析、产品设计、加工、经营管理及售后服务等全部生产经营活动，是不可分的整体，要紧密连接，统一考虑（2）信息观念企业整个经营生产过程实质上是一个数据（信息）的加工处理和传递的过程。企业形成的最终产品可以看作是信息的物质的表现。物质流：原料——产品信息流：物性、数量——不同产品、数量、质量

资金流：价值——增值（过程）CIMS的特征1.在功能上，CIMS包含了一个工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工制造、质量管理到售后服务的全部活动。2.CIMS涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化或计算机及其网络（即“自动比孤岛”）的简单相加，而是有机的集成。3.CIM是企业进行组织、管理生产过程的一种哲理、思想和方法，而CIMS则是这种思想的具体体现，理解CIM的关键是基于信息的集成。CIMS的构成

从功能角度看，CIMS包含了一个制造工厂的设计、制造及经营管理三方面的功能。要使这三者集成起来，还需要有一个支撑环境，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。CIMS一般可以划分为如下四个功能子系统和两个支撑子系统：工程设计自动化子系统、管理信息子系统、制造自动化子系统、质量保证子系统以及计算机网络子系统和数据库子系统。CIMS的组组成框图（1）四个功能子系系统管理信息子系系统，以MRPII为核核心，包括预预测、经营决决策、各级生生产计划、生生产技术准备备、销售、供供应、财务、、成本、设备备、人力资源源的管理信息息功能。产品设计与制制造工程自动动化子系统，，通过计算机机来辅助产品品设计、制造造准备以及产产品测试，即即CAD/CAPP/CAM阶段。。制造造自自动动化化或或柔柔性性制制造造子子系系统统，，是是CIMS信信息息流流和和物物料料流流的的结结合合点点，，是是CIMS最最终终产产生生经经济济效效益益的的聚聚集集地地，，由由数数控控机机床床、、加加工工中中心心、、清清洗洗机机、、测测量量机机、、运运输输小小车车、、立立体体仓仓库库、、多多级级分分布布式式控控制制计计算算机机等等设设备备及及相相应应的的支支持持软软件件组组成成。。根根据据产产品品工工程程技技术术信信息息、、车车间间层层加加工工指指令令，，完完成成对对零零件件毛毛坯坯的的作作业业调调度度及及制制造造。。质量量保保证证子子系系统统，，包包括括质质量量决决策策、、质质量量检检测测、、产产品品数数据据的的采采集集、、质质量量评评价价、、生生产产加加工工过过程程中中的的质质量量控控制制与与跟跟踪踪功功能能。。系系统统保保证证从从产产品品设设计计、、产产品品制制造造、、产产品品检检测测到到售售后后服服务务全全过过程程的的质质量量。。（2））两个个辅辅助助子子系系统统计算算机机网网络络子子系系统统，，即即企企业业内内部部的的局局域域网网，，支支持持CIMS各各子子系系统统的的开开放放型型网网络络通通信信系系统统。。采采用用标标准准协协议议可可以以实实现现异异机机互互联联、、异异构构局局域域网网和和多多种种网网络络的的互互联联。。系系统统满满足足不不同同子子系系统统对对网网络络服服务务提提出出的的不不同同需需求求，，支支持持资资源源共共享享、、分分布布处处理理、、分分布布数数据据库库和和适适时时控控制制。。数据据库库子子系系统统，，支支持持CIMS各各子子系系统统的的数数据据共共享享和和信信息息集集成成，，覆覆盖盖了了企企业业全全部部数数据据信信息息，，在在逻逻辑辑上上是是统统一一的的，，在在物物理理上上是是分分布布式式的的数数据据管管理理系系统统。。4.3CIMS的的功功能能模模块块CIMS的的功功能能模模块块图图CAD在CIMS中中，，进进行行工工程程设设计计时时需需要要调调用用各各种种不不同同的的数数据据库库中中的的数数据据，，譬譬知知工工厂厂管管理理中中的的某某些些数数据据；；加加工工后后，，坐坐标标测测量量机机对对零零件件检检测测的的数数据据。。而而且且各各种种CADI作作变变中中图图形形或或数数据据应应该该构构成成一一个个联联合合设设计计环环境境。。CAD进进一一步步发发展展还还可可能能包包括括产产品品设设计计的的专专家家系系统统及及仿仿真真技技术术。。CAE包括对对零件件的机机械应应力、、热应应力进进行有有限元元分析析以及及考虑虑到产产品本本身成成本因因素的的优化化设计计等功功能。。CAPP对机械械产品品及加加工零零件需需要合合理地地选择择工艺艺参数数，将将产品品设计计信息息转换换成加加工指指令，，以便便制造造零件件或产产品。。这意意味着着工艺艺过程程设计计直接接与工工件图图纸和和材料料清单单相联联系。。利用用集成成制造造系统统中的的计算算机和和公用用数据据库，，这种种联系系是可可能的的。CAM按照零零件的的形状状及CAPP生生成的的NC代码码，并并考虑虑刀具具补偿偿等因因素进进行后后处理理。控控制器器任务务是利利用几几何图图形和和制造造工艺艺数据据，产产生并并运行行有效效的控控制程程序。。FMS柔性制制造系系统（（FlexibleManufacturingSystem））是CIMS的的加工工制造造子系系统。。CAPM计算机机辅助助生产产管理理，管管理方方面的的年、、月或或周生生产计计划制制定，，物料料需求求计划划（MRP）制制定、、生产产能力力（资资源））的平平衡以以及财财务、、仓库库等各各种管管理功功能相相结合合。此此外，，还包包括经经营方方面的的市场场预测测，制制定长长期发发展战战略计计划等等功能能。4.4国国内外外CIMS的发发展现现状国外1984年年，欧欧共体体提出出“信信息息技术术研究究发展展战略略计划划(ESPRIT））”，，对CIM提出出形成成一种种环境境，采采用开开放式式系统统互联联标准准，实实现系系统集集成；；1986年年，提提出把把CIMS观念念拓宽宽到CIPS，，倡导导在石石化、、能源源等连连续生生产过过程实实施CIPS计计划；；1993年年，初初具规规模，，实验验室走走向工工厂，，在中中小型型企业业实施施成功功。国内“863计计划””把CIMS列列为自自动化化领域域的主主题之之一；；90年年代初初，建建成研研究环环境，，包括括CIMS实实验过过程中中心，，七个个开放放实验验室；；“七五五”、、“八八五””计划划先后后安排排了近近200个个研究究课题题；1993年年，建建成第第一套套CIMS实实验工工程（（CIMS-ERC）；；目前，，投资资很大大，是是发展展趋势势。4.5CIMS的的实施施CIMS系系统是是企业业经营营过程程、人人的作作用发发挥和和新技技术的的应用用三方方面集集成的的产物物。因因此，，CIMS的实实施要要点也也要从从这几几方面面来考考虑：：首先要要改造造原有有的经经营模模式、、体制制和组组织，，以适适应市市场竞竞争的的需要要。因因为CIMS是是多技技术支支持条条件下下的一一种新新的经经营模模式。。其次，，在企企业经经营模模式、、体制制和组组织的的改造造过程程中，，对于于人的的因素素要给给予充充分的的重视视，并并妥善善处理理，因因为其其中涉涉及到到了人人的知知识水水平、、技能能和观观念。。最后，，CIMS的实实施是是一个个复杂杂的系系统工工程，，整个个的实实施过过程必必须有有正确确的方方法论论指导导和规规范化化的实实施步步骤，，以减减少盲