《数字化设计与制造》第08章

1数字化设计与制造第八章计算机集成制造系统2023最新整理收集do

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一、CIMS的概念

随着计算机技术在生产中的普遍推广和应用，在各项制造功能子集（子系统）中很快发展了计算机辅助的自动化系统。如：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程分析（CAE）、计算机辅助作业计划编制（CAS）、计算机辅助质量控制（CAQC）、计算机辅助库存管理（CAIM）等。计算机集成制造系统各功能子系统都是独立的，在企业中逐个建立起来的，没有经过整体规划，只是从改进各单项功能目标和效益出发而发展起来的。各系统之间往往会产生矛盾，虽然各功能子系统能取得某些效益，但因功能间耦合关系的不紧密而导致企业的整体效益不高。3

一、CIMS的概念计算机集成制造系统必须把这些计算机化的“自动化孤岛”集成起来，通过计算机网络，把企业各部门的功能从市场信息收集、投资决策、研究开发、产品设计、制造、测试、装配直至供销、人事和财务等联结成一个统一的整体，消除企业内部信息和数据间不该有的矛盾和数据的冗余。这种集成不是各系统叠加式的组合，而应达到企业内部信息和数据处理具有充分的及时性、准确性、一致性和共享性，把冗余信息和数据减至最少。这就是CIM技术产生的客观原因。4

一、CIMS的概念

计算机集成制造系统(CIMS—ComputerIntegratedManufacturingSystem)一词最早在1973年由美国学者约瑟夫·哈林顿(JoSephHarrington)提出。其中有两个基本观点：①企业生产的各个环节，包括市场分析、产品设计、加工制造、经营管理及售后服务的全部经营活动，是一个不可分割的整体，要紧密连接，统一考虑。②整个制造过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过程，最终形成的产品可以看作是数据的物质表现。计算机集成制造系统5

一、CIMS的概念

我国“８６３”计划ＣＩＭ主题专家组把ＣＩＭ和ＣＩＭＳ定义为：ＣＩＭ是一种组织、管理与运行企业生产的哲理，它借助计算机硬件与软件，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，将企业生产的全过程（包括市场分析、经营管理、工程设计、加工制造、装配、物料管理、售前售后服务、产品报废处理）中的有关人/组织、技术、经营管理三要素与其信息流、物质流有机地集成并优化运行，实现企业整体优化，以达到产品的高质、低耗、上市快、服务好，从而赢得市场竞争。

计算机集成制造系统6

一、CIMS的概念

２０世纪８０年代至９０年代，ＣＩＭ进入了迅速发展阶段，在其内涵和概念上都有了许多新的丰富，并与许多新概念相结合形成互补。如人工智能（ＩＡ）、准确制造（ＪＩＴ）、精良产品（ＬｅａｎＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）、敏捷制造（ＡｇｉｌｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、并行工程（ＣｏｎｃｕｒｒｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）等，研究这些方法和技术对应用ＣＩＭ技术求得企业经营活动的总体优化有着不可低估的意义。

计算机集成制造系统7

二、CIMS的组成

以机械产品制造企业为例，总体上可CIMS划分为如下五个功能子系统和两个支撑子系统：

(1)企业管理软件系统(2)产品数字化设计与制造系统(3)制造过程自动化系统(4)质量保证系统(5)物流系统(6)计算机网络支撑子系统(7)数据库支撑子系统

计算机集成制造系统8计算机集成制造系统

二、CIMS的组成(1)企业管理软件系统

该系统是以管理信息系统（MIS)、制造资源计划（MRPⅡ）或企业资源规划（ERP）为核心，包括市场及技术预测、企业经营决策、企业及车间生产计划、原材料采购、供应链管理、财务管理、成本管理、设备管理、人力资源管理、销售管理等功能模块。企业管理软件系统基于网络环境，利用信息集成及资源共享，可以有效地缩短产品的开发周期、降低生产成本，提高企业的市场反应速度。9

二、CIMS的组成(2)产品数字化设计与制造系统

该系统包括利用计算机辅助产品设计、制造以及产品性能分析等，即涵盖通常意义的CAD/CAM/CAPP/CAE等功能。产品数字化设计与制造系统在计算机中、用数字化的信息完成了产品制造之前的所有环节，在很大程度上保证了新产品开发的高质量、高效率。计算机集成制造系统10

二、CIMS的组成(3)制造过程自动化系统

该系统的功能是在计算机和网络环境下，通过科学的控制与调度，利用NC代码和数控机床将毛坯加工成合格的零件，并装配成部件或产品。其主要组成部分有：数控机床、加工中心、柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、焊接或装配用机器人等。此外，与自动化制造过程密切相关的运输小车、立体仓库、自动上下料装置、计算机控制管理系统等也是该系统的重要组成部分。计算机集成制造系统11

二、CIMS的组成(4)质量保证系统

该系统是指在企业范围内为保证产品质量而建立的一套科学、合理的规范、制度和纲领性文件。它通过采集、存储、评价与处理存在于设计、制造、装配、运输等过程中与质量有关的数据，以实现保证和提高产品质量的目的。质量保证工作起始于产品设计，为此设计师必须针对特定的产品和零件选择合理的结构和适宜的材料，以满足产品的功能和良好的性能要求。计算机集成制造系统12

二、CIMS的组成(5)物流系统

产品从毛坯、原材料、半成品、成品零件到集成系统是一个动态的物流过程。另外，市场需求分析，产品设计、工艺设计、制造、装配、销售到废旧物品回收等，也属于物流过程。其中，既有企业内部物流（如运输小车、传送带、机器人、高架仓库、堆垛机等），也有企业外部物流（如仓储、配送、货物运输车辆等）。物流系统的功能就是在企业管理系统的调度和控制下，以最短的时间、最快的速度和最好的服务将指定的物资运送到指定的部位，以保障企业生产的正常进行。计算机集成制造系统13

二、CIMS的组成(6)数据库系统

该系统涵盖企业的全部信息，支持CIMS各子系统的运行和操作，以实现企业的数据共享和信息集成。通常，数据库系统采用集中与分布相结合的三层递阶控制体系结构，即主数据管理系统、分布数据管理系统和数据控制系统，以保证数据的安全性、一致性和易维护性。计算机集成制造系统14

二、CIMS的组成(7)网络系统CIMS是一个集产品设计、制造、经营、管理为一体的多层次、多结构的复杂系统，其中的信息流种类繁多、纵横交错。保证信息通畅，在正确的时间传递到正确的地点是CIMS集成的关键，也是对网络系统的基本要求。

CIMS网络应满足以下要求：（1）开放性；（2）标准化；（3）实时性；（4）丰富的网络服务。计算机集成制造系统15

三、CIMS在我国的发展目标

我国“863计划”中将CIMS确定为自动化领域的主题研究项目之一，并规定了我国863/CIMS的战略目标为：跟踪国际CIMS有关技术的发展；掌握CIMS关键技术；在制造业中建立能获得综合经济效益并能带动全局的CIMS示范工厂，通过推广应用及产品化促进我国CIMS高技术产业的发展。计算机集成制造系统目标

效益驱动、总体规划、重点突破、分步实施、推广应用16

三、CIMS在我国的发展发展经过十多年的努力，我国CIMS事业取得了迅速发展，已形成了一个健全的组织和一支研究队伍；实现了我国CIMS研究和开发的基本框架；建设研究环境和工程环境，包括一个国家CIMS实验工程中心和7个单元技术开放实验室，完成了一大批课题的研究工作，陆续选定了一批CIMS典型应用工厂作为利用CIMS推动企业技术改造的示范点；这些工厂包括飞机、机床、大型鼓风机、纺织机械、汽车、家电、服装以及钢铁、化工等行业。计算机集成制造系统17

四、实施CIMS的效益实施CIMS的效益主要体现在信息集成的效益上；由于系统集成度提高，使各功能分系统间的配合和参数配置更加优化，各种生产要素的潜力得到更有效的利用，减少实际存在于企业生产中的各种资源浪费，同时使管理科学化，提高企业对市场的响应能力。具体表现在：1）提高产品质量2）提高设备利用率3）提高科学管理水平。实施CIMS后，明显提高企业新品开发能力，提高企业市场竞争能力。产品质量明显提高，交货期短而准确