计算机集成制造系统概论

计算机集成制造系统概论计算机集成制造系统概念及其展望颜颂涛1摘要：通过阅读《计算机集成制造系统》和国内外文献，完成本论文。本文的主要工作有：1）计算机集成制造系统的概念、定义。2）计算机集成制造系统的组成，和主要构成部分。3）计算机集成制造系统带给企业的效益。4）计算机集成制造系统的展望。关键词：CIMS；展望；概念1计算机制造系统1.1计算机集成制造系统的概念1.1.1自动化孤岛（IslandsofAutomation）自动化孤岛是指在一个工厂内，能够完成某种功能的自动化子系统，它在职能上是分布的，在地理上是分散的，在时间上是分割的。近30年来，随着电子技术、计算机技术和机械制造技术的迅猛发展，世界上已开发出许多专门用途的自动化系统，它们是相对独立的，易于控制，具备一定完整的功能（模块），具有便于相互连接的接口，但这些自动化子系统是分期控制和局部管理的，统称为自动化孤岛。这类自动化孤岛包括：1．NC、CNC、DNC机床其主要功能模块有计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、成组技术（GT）、计算机辅助编制工艺规程（CAPP）和计算机辅助制造（CAM）等。3．柔性自动化制造系统其主要功能是在计算机调度和控制下，使加工设备完成由毛坯到产品的转变过程，并将制造现场的不同信息实时地或经过初步处理后反馈到相应部门。其硬件设备主要包括CNC、DNC、自动小车、机器人等。其生产方式主要采用FMC、FMS等。4．集成质量系统其主要功能就是通过对存在于设计、制造和管理中的质量信息进行有效的收集、处理、储存、评价、分析与利用，并形成一系列的控制手段来保证产品的质量，其中主要包括质量计划、质量信息管理以及计算机辅助在线质量控制。3计算机集成制造系统的效益制造型企业采用CIMS可以提高企业的整体效率，并获得效益。其效益主要体现在以下几个方面：一、在工程设计自动化方面由于采用现代化设计手段CAD/CAPP/CAM，可以1．提高产品的研制与生产能力2．保证产品的设计质量3．缩短产品设计与工艺设计周期（加速产品更新换代）二、在加工制造方面FMS和分布式数控（DNC）的应用，能够1．提高制造过程的灵活性与质量2．提高设备利用率3．缩短产品的制造周期4．增强生产能力三、在经营管理方面1．使决策与生产管理科学化2．保证产品报价快速、准确、及时3．减少生产过程中的“瓶颈”，减少“在制品”4．库存降至最低水平，减少占用资金和仓库面积，降低生产成本现代管理科学认为，一个好企业的生产模式应该是无仓库式和哑铃式。1985年，美国科学院对在CIMS方面处于领先地位的五家公司（麦克唐纳－道格拉斯飞机公司、迪尔拖拉机公司、通用汽车公司、英格索尔铣床公司和西屋公司）进行了调查和分析，认为采用CIMS可以获得以下效益：产品质量提高200～500％工程设计费用减少15～30％生产率提高40～70％人工费用减少5～20％设备利用率提高200～300％提高工程师工作能力300～500％生产周期缩短30～60％在制品减少30～60％4计算机集成制造系统的展望4.1数字化未来世界，“数字化”将势不可当。“数字化”不仅是“信息化”发展的核心，而且也是先进制造技术发展的核心。信息的“数字化”处理同“模拟化”处理相比，有着3个不可比拟的优点：信息精确，信息安全，信息容量大。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势。它包含了三大部分：以设计为中心的数字制造，以控制为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造。对制造设备而言，其控制参数均为数字化信号。对制造企业而言，各种信息（如图形、数据、知识、技能等等）均以数字形式，通过网络，在企业内传递，以便根据市场信息，迅速收集资料信息，在虚拟现实、快速原型、数据库、多媒体等多种数字化技术的支持下，对产品信息、工艺信息与资源信息进行分析、规划与重组，实现对产品设计和产品功能的仿真，对加工过程与生产组织过程的仿真，或完成原型制造，从而实现生产过程的快速重组与对市场的快速响应，以满足客户化要求。对全球制造业而言，用户借助网络发布信息，各类企业通过网络，根据需求，应用电子商务，实现优势互补，形成动态联盟，迅速协同设计与制造出相应的产品。这样，在数字制造环境下，在广泛领域乃至跨地区、跨国界形成一个数字化组成的网，企业、车间、设备、员工、经销商乃至有关市场均可成为网上的一个“结点”，在研究、设计、制造、销售、服务的过程中，彼此交互，围绕产品所赋予的数字信息，成为驱动制造业活动的最活跃的因素。4.2集成化“集成化”，一是技术的集成，二是管理的集成，三是技术与管理的集成；其本质是知识的集成，亦即知识表现形式的集成。如前所述，现代集成制造技术就是制造技术、信息技术、管理科学与有关科学技术的集成。“集成”就是“交叉”，就是“杂交”，就是取人之长，补己之短。“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、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、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；包括生产过程的集成。全寿命周期过程的集成；也包括企业内部的集成，企业外部的集成。4.3智能化制造技术的智能化是制造技术发展的前景。智能化制造模式的基础是智能制造系统，智能制造系统既是智能和技术的集成而形成的应用环境，也是智能制造模式的载体。与传统的制造相比，智能制造系统具有以下特点：1、人机一体化；2、自律能力；3、自组织与超柔性；4、学习能力与自我维护能力；5、在未来，具有更高级的类人思维的能力。制造技术的智能化突出了在制造诸环节中，以一种