計算機集成制造系統(tǒng)概論

1、計算機集成制造系統(tǒng)概論作者: 日期：計算機集成制造系統(tǒng)概念及其展望顏頌濤/摘要:通過閱讀汁算機集成制造系統(tǒng)和國內(nèi)外文獻，完成本論文。本文的主要工作有：1川算機 集成制造系統(tǒng)的概念、左義。2）計算機集成制造系統(tǒng)的組成，和主要構(gòu)成部分。3） il算機集成制造 系統(tǒng)帶給企業(yè)的效益。4 ）計算機集成制造系統(tǒng)的展望。關(guān)鍵詞：CIMS:展望：概念1計算機制造系統(tǒng)1.1 計算機集成制造系統(tǒng)的概念1 . 1 .1自動化孤島（Is I a nds of Automation）自動化孤島是指在一個工廠內(nèi)，能夠完成某種功能的自動化子系統(tǒng)，它在職能上是分布的，在地理上是分 散的，在時間上是分割的。近30年來，隨著電子

2、技術(shù)、汁算機技術(shù)和機械制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界上已開 發(fā)岀許多專門用途的自動化系統(tǒng)，它們是相對獨立的，易于控制，具備一立完整的功能（模塊），具有便于相互連 接的接口,但這些自動化子系統(tǒng)是分期控制和局部管理的，統(tǒng)稱為自動化孤島。這類自動化孤島包括：1. NC、CNC、DNC 機床2. CAD/CAM （CAPP. CAE ）、FMS3. MRP-II （制造資源規(guī)劃）注意：MRP-材料需求計劃4. Exp e rt S y s t em5. Ro b ot Co n t r oiler自動化孤島向集成化（一體化）發(fā)展是一必然方向，也是制造業(yè)的一場深刻的變革。1 . 1.2 C I MS 定義CI

3、MS是建立在自動化孤島基礎(chǔ)上的復(fù)雜系統(tǒng)。C I MS將全部制造過程進行統(tǒng)一規(guī)劃，將一個工廠的設(shè) 計、生產(chǎn)和經(jīng)營的各種分布的自動化孤島，通過要素化和標(biāo)準(zhǔn)化有機地集成起來，以獲得一個髙效益和高柔性 的智能化大系統(tǒng)。19 7 4年，美國年輕學(xué)者哈靈頓博士首先提出“計算機集成制造”的概念，他認(rèn)為整個生產(chǎn)過程（從市場、 設(shè)計制造到管理、售后服務(wù)等）是一個整體，需要統(tǒng)一考慮：同時整個生產(chǎn)過程是信息的采集、傳送和加工處 理的過程，產(chǎn)品的尺寸不過是物化的數(shù)據(jù)。這一觀點為生產(chǎn)過程大疑采用信息技術(shù)奠妃了認(rèn)識上的基礎(chǔ)。什么是C I MS?至今尚無一個普遍接受的說法，有人說CIMS是用計算機去集成制造活動;還有人 說

4、.CIMS是一個管理的哲學(xué)。在此將CIMS左義為：C I MS是根據(jù)系統(tǒng)工程的觀點，將整個車間或工廠作為一個閉環(huán)系統(tǒng)，整個系統(tǒng)完全由計算機進行管理。該系統(tǒng)輸入的是產(chǎn)品需求的有關(guān)信息，輸出的為經(jīng)過檢驗的 合格產(chǎn)品。12 計算機集成制造系統(tǒng)的組成12 1 CIMS 槪況產(chǎn)品幵發(fā)動機小市場動向八卄決策機構(gòu)據(jù) 庫 與 數(shù) 據(jù) 處 理訂貨單輸出 產(chǎn)品訂賀單MIH聯(lián)入杓料和?:市場供銷經(jīng)營管理細(xì)過程市場測定制造級生產(chǎn)工藝 與調(diào)度開發(fā)與 設(shè)計產(chǎn)品 輸出 -o圖1 CIMS示意圖如圖所示，CIMS系統(tǒng)分為三級：1. 決策級決策級是生產(chǎn)決策機構(gòu)。決策級根據(jù)市場的需求、原材料供應(yīng)情況，結(jié)合本企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)條件及財

5、務(wù)狀 況，作岀生產(chǎn)產(chǎn)品的種類及規(guī)模的決策。2. 經(jīng)營管理級經(jīng)營管理級根據(jù)決策機構(gòu)的決泄、市場的銷售情況等方而的情況，決泄產(chǎn)品的類型與產(chǎn)量，協(xié)調(diào)生產(chǎn)過 程的各種活動，實現(xiàn)總體決策所提供的戰(zhàn)略目標(biāo)（包括材料需求規(guī)劃、質(zhì)量管理、il算機輔助經(jīng)濟分析等）。 同時在空間和時間上，協(xié)調(diào)物料的需求，實現(xiàn)現(xiàn)代管理思想的目標(biāo)一一無庫存系統(tǒng)。3制造級制造級是具體實施產(chǎn)品設(shè)計與制造的部分，英中包含制造系統(tǒng)中各項自動化技術(shù)及英集成，即CAD/ CAM、FMS、柔性檢驗、自動傳送系統(tǒng)、自動化倉庫等。由C IMS的示意圖可以看岀il算機集成制造系統(tǒng)的一個最鮮明的特點:在C 1 MS內(nèi)，信息流占主導(dǎo)地位, 信息的采集、交換

6、與處理融合在一起，再由信息流控制物質(zhì)流，控制和指揮整個生產(chǎn)活動。1.2.2 CIMS主要組成部分如上所述CIMS包括了企業(yè)從市場預(yù)測到產(chǎn)品售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動。從功能角度看，CIMS包含了一 個企業(yè)的設(shè)計、制造及經(jīng)營行理的三種主要功能。要使這三者集成起來，還需要一個支撐環(huán)境，即分布式數(shù)據(jù)庫 和計算機網(wǎng)絡(luò)。目前，一般認(rèn)為CIMS主要由四部分組成：1. 管理與決策信息系統(tǒng)其主要功能是信息處理，包括收集、傳輸、加工、查詢等;一般分為輔助性經(jīng)營汁劃管理、物料管理、生產(chǎn) 管理、財務(wù)管理、人力資源管理和輔助決策。2. 工程信息系統(tǒng)英主要功能模塊有計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）、成組技

7、術(shù)（GT）、計算機輔助編 制工藝規(guī)程（CAPP）和計算機輔助制造（CAM）等。3. 柔性自動化制造系統(tǒng)英主要功能是在計算機調(diào)度和控制下，使加工設(shè)備完成由毛坯到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變過程，并將制造現(xiàn)場的不同信 息實時地或經(jīng)過初步處理后反饋到相應(yīng)部門。其硬件設(shè)備主要包括CNC、DNC、自動小車、機器人等。其生產(chǎn)方式主要采用FMC、F MS等。4. 集成質(zhì)量系統(tǒng)其主要功能就是通過對存在于設(shè)計、制造和管理中的質(zhì)量信息進行有效的收集、處理、儲存、評價、分析 與利用，并形成一系列的控制手段來保證產(chǎn)品的質(zhì)量，北中主要包括質(zhì)量計劃、質(zhì)量信息管理以及汁算機輔助 在線質(zhì)量控制。3 計算機集成制造系統(tǒng)的效益制造型企業(yè)采用CIM

8、S可以提高企業(yè)的整體效率，并獲得效益。其效益主要體現(xiàn)在以下幾個方而：一、在工程設(shè)計自動化方而由于采用現(xiàn)代化設(shè)計手段CAD/CAPP/C AM,可以1 提高產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)能力2. 保證產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量3. 縮短產(chǎn)品設(shè)訃與工藝設(shè)計周期（加速產(chǎn)品更新?lián)Q代）二、在加工制造方而FMS和分布式數(shù)控（DNC）的應(yīng)用，能夠1. 提高制造過程的靈活性與質(zhì)量2. 提髙設(shè)備利用率3綿短產(chǎn)品的制造周期4 .增強生產(chǎn)能力三、在經(jīng)營管理方而1. 使決策與生產(chǎn)俘理科學(xué)化2. 保證產(chǎn)品報價快速、準(zhǔn)確、及時3. 減少生產(chǎn)過程中的“瓶頸”，減少“在制品“4. 庫存降至最低水平，減少占用資金和倉庫而積，降低生產(chǎn)成本現(xiàn)代管理科學(xué)認(rèn)為

9、，一個好企業(yè)的生產(chǎn)模式應(yīng)該是無倉庫式和啞鈴式。198 5年，美國科學(xué)院對在CIMS方而 處于領(lǐng)先地位的五家公司（麥克唐納-道格拉斯飛機公司、迪爾拖拉機公司、通用汽車公司、英格索爾銃床公 司和西屋公司）進行了調(diào)查和分析，認(rèn)為采用CIMS可以獲得以下效益：產(chǎn)品質(zhì)量提高2 00500%工程設(shè)計費用減少1530%生產(chǎn)率提高4070%人工費用減少520%設(shè)備利用率提高2 00300 %提高工程師工作能力3005 0 0 %生產(chǎn)周期縮短3060%在制品減少3060%4計算機集成制造系統(tǒng)的展望4.1數(shù)字化未來世界，“數(shù)字化”將勢不可當(dāng)?！皵?shù)字化”不僅是“信息化”發(fā)展的核心，而且也是先進制造技術(shù)發(fā) 展的核心。

10、信息的“數(shù)字化”處理同“模擬化”處理相比，有著3個不可比擬的優(yōu)點：信息精確，信息安全，信息 容量大。數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與笛理科學(xué)的交叉、融和、 發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢。它包含了三大部分：以設(shè)計為中心的數(shù)字制造,以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造。對制造設(shè)備而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字化信號。對制造企業(yè)而言，各種信息（如圖形、數(shù)拯、知識、技能 等等）均以數(shù)字形式，通過網(wǎng)絡(luò)，在企業(yè)內(nèi)傳遞，以便根據(jù)市場信息，迅速收集資料信息，在虛擬現(xiàn)實、快速原 型、數(shù)據(jù)庫、多媒體等多種數(shù)字化技術(shù)的

11、支持下，對產(chǎn)品信息、工藝信息與資源信息進行分析、規(guī)劃與重組，實 現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品功能的仿真,對加工過程與生產(chǎn)組織過程的仿貞，或完成原型制造，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的 快速重組與對市場的快速響應(yīng),以滿足客戶化要求。對全球制造業(yè)而言，用戶借助網(wǎng)絡(luò)發(fā)布信息，各類企業(yè)通 過網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需求，應(yīng)用電子商務(wù),實現(xiàn)優(yōu)勢互補，形成動態(tài)聯(lián)盟，迅速協(xié)同設(shè)計與制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。這樣，在數(shù) 字制造環(huán)境下，在廣泛領(lǐng)域乃至跨地區(qū)、跨國界形成一個數(shù)字化組成的網(wǎng)，企業(yè)、車間、設(shè)備、員工、經(jīng)銷商 乃至有關(guān)市場均可成為網(wǎng)上的一個結(jié)點”，在研究、設(shè)計、制造、銷售、服務(wù)的過程中，彼此交互，用繞產(chǎn)品 所賦予的數(shù)字信息，成為驅(qū)動制造業(yè)活動的最

12、活躍的因素。4.2集成化“集成化”，一是技術(shù)的集成，二是管理的集成，三是技術(shù)與管理的集成;其本質(zhì)是知識的集成，亦即知識表現(xiàn) 形式的集成。如前所述，現(xiàn)代集成制造技術(shù)就是制造技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)與有關(guān)科學(xué)技術(shù)的集成?！凹?成”就是“交叉”，就是“雜交”，就是取人之長，補己之短?！凹苫敝饕福海?）、現(xiàn)代技術(shù)的集成。機電一體化是個典型，它是髙技術(shù)裝備的基礎(chǔ)，如微電子制造裝備，信息化、網(wǎng)絡(luò)化 產(chǎn)品及配套設(shè)備，儀器、儀表、醫(yī)療、生物、環(huán)保等高技術(shù)設(shè)備。（2）、加工技術(shù)的集成、特種加工技術(shù)及其裝備是個典型，如增材制造（即快速原型）、激光加工、髙能 束加工、電加工等等。（3）、企業(yè)集成，即管理的集成，包括生產(chǎn)信息、功能、過程的集成;包括生產(chǎn)過程的集成。全壽命周期過 程的集成：也包括企業(yè)內(nèi)部的集成，企業(yè)外部的集成。4.3智能化制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景。智能化制造模式的基礎(chǔ)是智能制造系統(tǒng),智能制造系統(tǒng)既是智 能和技術(shù)的集成而形成的應(yīng)用環(huán)境，也是智能制造模式的載體。與傳統(tǒng)的制造相比，智能制造系統(tǒng)具有以下特 點：1、人機一體化：2、自律能力；3、自組