计算机集成制造技术(CIMS)

郑州航空工业管理学院 2011级机械设计制造及其自动化计算机集成制造技术——机械CAD技术专业：班级：学号：姓名：计算机集成制造技术（CIMS）摘要：CIMS是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术。其内容包括管理信息系统、工程设计集成系统、制造自动化系统和质量管理系统四个应用分系统及数据库和网络两个技术支持系统。CIMS的关键技术及核心是集成。并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术。将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。这里将重点介绍CIMS定义、内涵，技术构成及各分系统作用。并利用具体的实例来说明CIMS在生产制造中的重要性，探讨一下CIMS在国内外的发展现状和趋势。关键字：CIMSCAD/CAPP/CAM系统集成Abstract:CIMSisthroughthecomputerhardware,softwareandtheintegrateduseofmodernmanagementtechnology,manufacturingtechnology,informationtechnology,automationtechnologyandsystemengineering.Itscontentincludesthemanagementinformationsystem,engineeringdesign,manufacturingautomationsystemintegrationsystemandqualitymanagementsystemfoursubsystemanddatabaseandwebapplicationtwotechnicalsupportsystem.ThekeytechnologyofCIMSandthecoreisintegrated.Andtheintegrateduseofmodernmanagementtechnology,manufacturingtechnology,informationtechnology,automationtechnologyandsystemengineering.Willintheprocessofenterpriseproductionallrelatedpeople,technology,managementthreeelements,informationandlogisticsorganicintegrationandoptimizationoperationofcomplexlargesystem.HerefocusesonCIMSdefinition,connotation,constituteandfunctionofeachsubsystem.AndusingconcreteexamplestoillustratetheimportanceoftheCIMSapplicationinmanufacturing,toexplorethedevelopmentstatusandtrendofCIMSapplicationathomeandabroad.Keywords:CIMSIntegratedCAD/CAPP/CAMsystem正文：CIMS定义、内涵CIMS是英文ComputerIntegratedManufacturingSystems的缩写，直译就是计算机/现代集成制造系统。计算机集成制造----CIM的概念最早是由美国学者哈林顿博士提出的，其基本出发点是：1）企业的各种生产经营活动是不可分割的，要统一考虑；2）整个生产制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。CIMS定义：CIMS是通过计算机软件,并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术,将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。CIMS集成的内涵:集成和连接不同，它不是简单地把两个或多个单元连接在一起，它是将原来没有联系或联系不紧密的单元组成为有一定功能的、紧密联系的新系统。两种或多种功能的集成包含着两种或多种功能之间的相互作用。集成是属于系统工程中的系统综合、系统优化范畴。CIMS的集成，从宏观上看主要是以下5个方面：1）系统运行环境的集成2）信息的集成3）应用功能的集成4）技术的集成5）人和组织的集成当前，CIMS已发展为“现代集成制造（contemporaryintegratedmanufacturing）与现代集成制造系统（contemporaryintegratedmanufacturingsystem）”，已在广度与深度上拓展了原CIM/CIMS的内涵。其中，“现代”的含义是计算机化、信息化、智能化。“集成”有更广泛的内容，它包括信息集成、过程集成及企业间集成等三个阶段的集成优化；企业活动中三要素及三流的集成优化；CIMS有关技术的集成优化及各类人员的集成优化等。CIMS的技术构成，各分系统作用计算机集成制造系统是信息技术，先进的管理技术和制造技术在企业中的综合应用，按照CIM将企业经营活动中销售、设计、管理、制造各个环节统一考虑，在信息共享基础上，实现功能集成。其内容包括管理信息系统（MIS）、工程设计集成系统(CAD/CAPP/CAM)、制造自动化系统(MAS/FMS)和质量管理系统(QMS)四个应用分系统及数据库和网络两个技术支持系统。在工业发达国家起步较早，不少企业广泛应用了单元技术，但形成了自动化孤岛，要在异构环境下把这些孤岛集成起来，技术上有很大难度。由此可见，CIMS的关键技术及核心是集成。CIMS集成化主要指：1、现代技术的集成。机电一体化是个典型，它是高技术装备的基础，如微电子制造装备，信息化、网络化产品及配套设备，仪器，仪表，医疗，生物和环保等高技术设备。2、加工技术的集成。特种加工技术及其装备是个典型，如增材制造（即快速原型）、激光加工、高能束加工和电加工等等。3、企业集成。即管理的集成，包括生产信息、功能、过程的集成。全生命周期过程的集成，也包括企业内部的集成、企业外部的集成。工程数据的集成工程数据库的研制，是整个数据库系统的关键，它既保证CAD、CAPP、CAM在集成环境下运行又要为整个CIMS系统的集成提供必要的信息。通常专用的CAD数据库能管理CAD建立的图形文件及CAM建立的文本文件，但对设计过程中参数缺泛有力的支持，无法从CAD产生的结果中提取CAPP需要的特征。为此，在专用数据库中建立各种规范及基于加工的特征图谱，并开发与通用关系数据库的专用接口。形成CAD专用数据库和通用关系数据库共同管理的集成工程数据库。（2）分布式数据的共享CIMS工程中各功能分系统分布在不同结点的异构计算机系统上，分布在各节点上的物理数据具有逻辑性相关。为使间题简单化，应尽量作到各结点在数据库上构成分布式的同构系统，除了参与本结点的局部应用外，还通过网络参与全局应用。把数据存放在使用频率最高的结点，减少使用时作远地操作和长距离传送，改善响应时间，是进行数据分布设计的总原则。分系统之间信息共享机制取决于它们之间信息互访的途径。通常有远程查询和在远程结点建立副本二种。无论哪种途径，其共享执行机理应有适当的执行指令和相应的存取控制机制组成。数据共享的安全控制，要考虑到在整个分布式数据库中设置两个层次的存取控制。一个是在各自结点上的存取控制，称之为局部安全控制模式，另一个是结点间数据互访的存取控制，称之为共享数据安全控制模式。国内外CIMS发展现状和趋势我国CIMS的现状及前景展望:我国从1986年开始实施“高技术研究和发展计划(即863计划)”，CIMS是其中的一个主题。863/CIMS的任务是促进我国CIMS的发展和应用。1994年，清华大学国家CIMS工程研究中心获得了美国SME(制造工程师学会)的CIMS“大学领先奖”，这标志着我国CIMS的研究水平进入了国际先进行列。1995年，北京第一机床厂荣获SME的CIMS“世界工业领先奖”，这标志着我国一些试点企业的CIMS的应用达到了国际领先水平。当前,CIMS的进一步试点推广应用已经扩展到机械、电子、航空、航天、轻工、纺织、冶金、石油化工等诸多领域,正得到各行各业越来越多的关注和投入。全国已有200多家试点应用企业。行业覆盖了机械、电子、航空、航天轻工纺织石油化工冶金兵器农业等。国外开展CIMS的研究与应用已有20多年历史。世界各国都十分重视CIM等制造系统集成技术的研究与开发，欧、美等发达国家将CIM技术列入其高技术研究发展战略计划，给予重点支持。在CIM系统方法论方面，目前已提出了多种CIMS参考体系结构和建模方法，例如，欧共体ESPRIT计划中的计算机集成制造开放体系结构（CIM-OSA）、法国波尔多大学GRAI/LAP实验室提出的CIM-GRAI企业建模方法等都各具特色。在制造系统模式方面，国外的研究人员对各种新的制造系统模式，如大批量定制模式、敏捷制造模式和可持续发展的制造模式等进行了深入研究。这些研究成果充实、丰富了CIM的内涵。同时，各种CIMS单元技术，如现代产品设计技术、并行工程、产品建模技术、面向产品全生命周期的设计分析技术、先进的单元制造工艺等的研究与开发也取得了长足的进步。在CIMS的应用方面，欧、美等发达国家已有许多大中型企业实施了CIMS，不少小型企业也在纷纷采用CIM技术。美国、日本、西欧等国的化工过程计算机集成生产系统已经试用，据美国科学院根据对在CIMS方面处于领先地位的五家制造公司进行的调查表明，在实施CIMS后可获得以下效益：提高生产率40%~70%；提高产品质量200%~500%；提高设备利用率200%~300%；缩短生产周期30%~60%；减少在制品30%~60%；减少工程设计量15%~30%；减少人为费用5%~20%；提高工程师的工作能力300%~3500%。美国乔治—华盛顿大学新兴技术预测委员会的预测，到2012年，80%的工厂将采用CIM技术.在面向用户，面向产品的竞争和面向信息时代科学技术的发展战略下，CIMS技术的展趋势可概括为：“集成化、数字化、智能化、敏捷化、网络化和绿色化”。CIMS典型应用案例1998年，中铝广西分公司全面展开了CIMS网络建设。建立了公司23个局域网，连接了网络计算机438台，计算机配置到车间、科室和部分工艺点；局城网通过主干网实现无缝连接，数据共享、数据通信，使企业管理的信息（公司决策信息、职能处室管理和资源信息、生产数据、设备状态信息）得到及时利用。通过卫星实现与国内市场信息的联结、通过2M带宽的DDN线路实现与Internet的连接，极大地方便了公司领导、管理干部、技术人员访问外部资源，及时了解先进的生产设备和技术，并为今后逐步实现电子商务、跨地区业务整合、供应链管理打下坚实的基础……生产管理分系统投运后，公司生产与技术管理的信息流在各分厂、各部门之间顺利流通、处理、集成，大大提高生产效率，此项新增产值1%，按年销售收入20亿元计算，一年新增产值2000万元。公司原来曾设立供应部门一级备件库、生产厂二级备件库和生产车间三级备件库，2000年设备管理系统和经营管理系统投运后，取消二级库和三级库，缩短了企业帐物管理时间。分析发现，该年共减少占用流动资金4799万元，节约利息支出298万元。在2003年6月下旬即将全线竣工投产的国家重点工程－－氧化铝二期工程中，CIMS系统再次发挥巨大威力。公司不仅将二期工程重要子项纳入CIMS系统，还对一期工程控制系统进行革命性改造，整合一二期工艺流程，使氧化铝二期增产不增人的设想变成现实。氧化铝二期工程原设计726个操作岗位，用人全部通过内部调剂解决，没有从公司外新招一人，仅此每年工资节约就可达2750多万元。CIMS领域涉及范围广，应用起来成系统化，集成化，大型化。而利用CAD进行机械设计及是其应用的一个缩影。由于所学专业的相关性，在以后接触CAD机械设计工作的可能性比较大，也及时很有可能要涉及CIMS。因此为了以后在工作中能够更好地利用CIMS，必须从现在起，认真学习与其有关的知识和技能，多了解有关利用计算机软件进行综合应用现代管理技术、制