CIMS的發(fā)展與應(yīng)用

1、計算機集成制造技術(shù)機械CAD技術(shù)專業(yè)：班級：學(xué)號：姓名：摘要：80年代中期以來，建立計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)日益成為世界制造 工業(yè)的熱點。究其原因，不僅在于CIMS中應(yīng)用計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制 造、自動化搬運系統(tǒng)以及質(zhì)量控制等的“硬件”技術(shù)，使制造業(yè)企業(yè)大幅度提高 生產(chǎn)能力及勞動生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期，更重要的是在于在新的生產(chǎn)組織管理原 理和概念指導(dǎo)下形成的一種新型的生產(chǎn)模式，即“制造資源計劃一一 MRPII”。 CIMS以MRPII為核心或神經(jīng)中樞，才能使CIMS發(fā)揮作用，使企業(yè)獲得顯著的 經(jīng)濟效益。關(guān)鍵字：世界制造工業(yè)生產(chǎn)能力 新型的 經(jīng)濟效益Abstract:Since 80

2、time metaphase, the establishment of computer integrated manufacturing system (CIMS) has become a hotspot of world manufacturing industry. Investigate its reason, not only in the CIMS application of computer aided design, computer aided manufacturing, automated material handling system and quality c

3、ontrol of the hardware technology, the manufacturing enterprises to improve production capacity and labor productivity, shorten the production cycle, more important is a kind of new production pattern is formed on the production organization and management theory and under the guidance of new concep

4、t, namely manufacturing resource planning one one MRP II”. CIMS MRP II as the core or central nervous system, in order to make the CIMS play a role use, make the enterprise obtain obvious economic benefit.Keywords： The manufacturing industry in the world production capacity new economic benefit.CIMS

5、定義和內(nèi)涵CIMS 是英文 Computer Integrated Manufacturing Systems 或 contemporary 的縮寫，直譯就是計算機/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)。計算機集成制造一一CIM的概念 最早是由美國學(xué)者哈林頓博士提出的。CIMS定義：CIMS是通過計算機硬軟件，并綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造 技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全部過程中有關(guān)的人、 技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其信息與物流有機集成并優(yōu)化運行的復(fù)雜的大系統(tǒng)。因此，企業(yè)作為一個統(tǒng)一的整體，必須從系統(tǒng)的觀點、全局的觀點廣泛采用 計算機等高新技術(shù)，加速信息的采集、傳遞和加工處理過程，提高工作效率和

6、質(zhì) 量，從而提高企業(yè)的總體水平。在當前全球經(jīng)濟環(huán)境下，CIMS被賦予了新的含義，即現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) (Contemporary Integrated Manufacturing System)。將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技 術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)全生命周期各個階段，通過信息集成，過程 優(yōu)化及資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成和優(yōu)化運行，達到人(組織 及管理)、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成，以加強企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的T、Q、C、S、 E，從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭力。CIMS集成的內(nèi)涵：集成和連接不同，它不是簡單地把兩個或多個單元連接在一 起，它是將原來沒有聯(lián)系或聯(lián)系不緊密的單元組成為有一

7、定功能的、緊密聯(lián)系的 新系統(tǒng)。兩種或多種功能的集成包含著兩種或多種功能之間的相互作用。集成是 屬于系統(tǒng)工程中的系統(tǒng)綜合、系統(tǒng)優(yōu)化范疇。CIMS的集成，從宏觀上看主要是 以下5個方面：1）系統(tǒng)運行環(huán)境的集成2）信息的集成3）應(yīng)用功能的集成4）技術(shù)的集成5）人和組織的集成當前，CIMS已發(fā)展為“現(xiàn)代集成制造（contemporary integrated manufacturing）與現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（contemporary integrated manufacturing system）”，已在廣度與深度上拓展了原CIM/CIMS的內(nèi)涵。CIMS的技術(shù)構(gòu)成制造技術(shù)：先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不

8、斷吸收機械、電子、信息、材料、能 源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、 銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)， 并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱。敏捷制造：敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分 工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應(yīng)， 以滿足用戶的需要。虛擬制造；虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的 人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn) 品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而達到產(chǎn)品一次性制造成功，來達到降低成本、

9、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)品競爭力的目的。并行工程：并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和 支持過程）的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期 中從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求， 并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工 程為基礎(chǔ)的，并行工程的進一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。各分系統(tǒng)作用管理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)是CIMS的神經(jīng)中樞，它以MRPII為核心，從制造資源出發(fā)， 考慮了企業(yè)進行決策的戰(zhàn)略層、中短期生產(chǎn)計劃編制的戰(zhàn)術(shù)層、車間作業(yè)計劃與 生產(chǎn)活動的操作層，其功能覆蓋了市場銷售、物料供應(yīng)、生

10、產(chǎn)計劃、生產(chǎn)控制、 財務(wù)管理、成本控制、庫存管理、技術(shù)管理等活動，以營銷計劃、主生產(chǎn)計劃、 物料需求計劃、能力需求計劃、車間計劃、車間調(diào)度與控制為主體形成閉環(huán)的一 體化生產(chǎn)經(jīng)營與管理信息系統(tǒng)。工程設(shè)計自動化系統(tǒng)工程設(shè)計自動化系統(tǒng)由CAD，CAPP，CAM三大部分組成，它在包括產(chǎn)品的概 念設(shè)計、工程與結(jié)構(gòu)分析、詳細設(shè)計、工藝設(shè)計與數(shù)控編程等產(chǎn)品開發(fā)過程中引 入計算機技術(shù)，使產(chǎn)品開發(fā)高效、優(yōu)質(zhì)、自動地進行。CAD系統(tǒng)包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、定型產(chǎn)品的變型設(shè)計、模塊化結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品設(shè)計。 目前在計算機繪圖、有限元分析、計算機造型及圖形顯示、優(yōu)化設(shè)計、動態(tài)分析 與仿真、物料清單生成等方面的CAD軟件應(yīng)用較成功。

11、CAPP完成毛坯設(shè)計、加工方法選擇、工序設(shè)計、工藝路線制訂、工時定額 計算等。其中，工序設(shè)計又包括工裝夾具選擇或設(shè)計、加工余量分配、切削用量 選擇以及機床、刀具的選擇，必要的工序圖生成等功能。CAPP是工程設(shè)計自動 化系統(tǒng)內(nèi)部信息集成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它是CIMS中設(shè)計信息與物料信息的交匯點， 與生產(chǎn)計劃、車間控制有著緊密聯(lián)系，是工程設(shè)計自動化系統(tǒng)與其他系統(tǒng)交換信 息的主要信息源和信息處理核心。CAM完成刀具路徑的規(guī)劃、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真、NC代碼生成等， 許多商品化的CAM軟件都具有這些功能。工程設(shè)計自動化系統(tǒng)是CIMS主要信息源頭之一，它為管理信息系統(tǒng)和制造 自動化系統(tǒng)提供物料清單和工

12、藝規(guī)程等信息。制造自動化系統(tǒng)制造自動化系統(tǒng)是CIMS中信息流與物料流的結(jié)合點，它以柔性制造系統(tǒng)FMS 為基礎(chǔ)，是CIMS最終產(chǎn)生效益的集聚地，其功能包括生成作業(yè)計劃，進行優(yōu)化 作業(yè)調(diào)度控制，生成工件、刀具、夾具需求計劃，進行系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷 處理。制造自動化系統(tǒng)的目標是實現(xiàn)多品種、中小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的柔性化、自動化， 實現(xiàn)高質(zhì)量、短周期、低成本、高效率生產(chǎn)，為生產(chǎn)人員創(chuàng)造舒適而安全的勞動 環(huán)境。質(zhì)量保證系統(tǒng)質(zhì)量保證系統(tǒng)主要是采集、存儲、評價、處理存在于設(shè)計、制造過程中與質(zhì) 量有關(guān)的大量數(shù)據(jù)，構(gòu)成一系列控制環(huán)，并通過這些控制環(huán)有效促進產(chǎn)品質(zhì)量的 提高，提高產(chǎn)品在市場中的競爭能力。計算機網(wǎng)絡(luò)計

13、算機網(wǎng)絡(luò)提供CIMS各功能分系統(tǒng)信息互通的硬件支撐，它是CIMS信息集 成關(guān)鍵技術(shù)之一。采用國際標準和工業(yè)標準規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以保證實現(xiàn)異種 機、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，從而為企業(yè)不同歷史階段或從不同供應(yīng)廠商購買的硬 件設(shè)備、軟件產(chǎn)品實現(xiàn)信息集成提供了基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是保證CIMS各功能應(yīng)用系統(tǒng)之間信息交換和共享 的基礎(chǔ)，它是一個邏輯上統(tǒng)一、物理上分布，保證數(shù)據(jù)一致性、安全性、易維護 性的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。CIMS中的數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。目前，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理廣 泛使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。四、CIMS在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀中國CIMS強調(diào)了理論技術(shù)研究與企業(yè)實際應(yīng)用的緊密結(jié)合，明

14、確了 CIMS 應(yīng)用示范工程的重要。在應(yīng)用示范工程、重大關(guān)鍵技術(shù)、目標產(chǎn)品發(fā)展和應(yīng)用基 礎(chǔ)研究等四個層次上全面部署，協(xié)調(diào)發(fā)展。即通過CIMS應(yīng)用提高了制造業(yè)企業(yè) 的市場競爭力，促進了經(jīng)濟發(fā)展，又有力地推進了 CIMS技術(shù)在中國的研究、開 發(fā)和應(yīng)用，并促進了中國CIMS產(chǎn)業(yè)的形成；還從CIMS實踐中總結(jié)出了一套結(jié) 合中國國情的有效的CIMS實施經(jīng)驗、方法與技術(shù)。盡管CIMS在我國的應(yīng)用和開發(fā)的起步比較晚，但在國家863/CIMS的推動下， 為CIMS在中國的快速發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件，CIMS作為21世紀制造領(lǐng)域的先進 技術(shù)，將會被我國越來越多的制造企業(yè)所研究應(yīng)用。CIMS技術(shù)應(yīng)用將 成為加快我國

15、制造企業(yè)適應(yīng)市場經(jīng)濟，促進企業(yè)經(jīng)濟增長方式向集約型轉(zhuǎn)變 的重要技術(shù)手段，是提高我國制造企業(yè)在國際市場競爭力的有效措施。我們必須 堅定不移的發(fā)展我國的先進制造技術(shù)，只有這樣才能讓我們國家的機械制造業(yè)能 夠逐步的趕上并超過發(fā)達國家，重新站在世界先進制造技術(shù)國家行列。在國際上，世界各國都十分重視CIMS等制造系統(tǒng)集成技術(shù)的研究與開發(fā)， 歐、美等發(fā)達國家將CIMS技術(shù)列入其高技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計劃，給予重點支持。 在CIMS系統(tǒng)方法論方面，目前已提出了多種CIMS參考體系結(jié)構(gòu)和建模方法。 在制造系統(tǒng)模式方面，國外的研究人員對各種新的制造系統(tǒng)模式進行了深入研 究。這些研究成果充實、豐富了 CIM的內(nèi)涵。隨

16、著信息技術(shù)的發(fā)展，基于Web 技術(shù)的制造應(yīng)用系統(tǒng)的集成、面向?qū)ο蠛土饔[器，服務(wù)器及CORBA和COM/OLE 規(guī)范的企業(yè)集成平臺和集成框架技術(shù)、以因特網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)及虛擬網(wǎng)絡(luò)為代表 的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、異構(gòu)分布的多庫集成和數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)等系統(tǒng)集成技術(shù)領(lǐng)域的發(fā) 展也十分迅速。CIMS的應(yīng)用方面，歐、美等發(fā)達國家已有許多大中型企業(yè)實施 了 CIMS，不少小型企業(yè)也在紛紛采用CIM技術(shù)。美國、日本、西歐等國的化工 過程計算機集成生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)試用。發(fā)展趨勢1、集成化-從當前的企業(yè)內(nèi)部的信息集成發(fā)展到過程集成（以并行工程為代 表），并正在步入實現(xiàn)企業(yè)間集成的階段（以敏捷制造為代表）。2、數(shù)字化/虛擬化-從產(chǎn)品

17、的數(shù)字化設(shè)計開始，發(fā)展到產(chǎn)品全生命周期中各 類活動、設(shè)備及實體的數(shù)字化。3、網(wǎng)絡(luò)化-從基于局域網(wǎng)發(fā)展到基于Internet/Intranet/Extranet的分布網(wǎng)絡(luò) 制造，以支持全球制造策略的實現(xiàn)。4、柔性化-正積極研究發(fā)展企業(yè)間的動態(tài)聯(lián)盟技術(shù)、敏捷設(shè)計生產(chǎn)技術(shù)、柔 性可重組機器技術(shù)等，以實現(xiàn)敏捷制造。5、智能化-智能化是制造系統(tǒng)在柔性化和集成化的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展與延 伸，引入各類人工智能技術(shù)和智能控制技術(shù)，實現(xiàn)具有自律、分布、智能、仿生、 敏捷、分形等特點的新一代制造系統(tǒng)。6、綠色化-包括綠色制造、環(huán)境意識的設(shè)計與制造、生態(tài)工廠、清潔化生產(chǎn) 等。它是全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在制造業(yè)中的體現(xiàn)，是

18、擺在現(xiàn)代制造業(yè)面前的一個 嶄新的課題。CIMS典型應(yīng)用案例徐工機器人化工程機械現(xiàn)代集成制造應(yīng)用工程CIMS隨著全球統(tǒng)一市場的形成，國內(nèi)市場國際化，徐工面臨巨大的競爭壓力，不但面對國內(nèi) 同行的競爭，而且直接面對國際公司居高臨下的挑戰(zhàn)。在國內(nèi)同行業(yè)中，徐工的產(chǎn)量和銷售 量等重要指標雖然居于全國第一，但是在產(chǎn)品、經(jīng)營、管理和技術(shù)等多個方面與其他企業(yè)相 比，并沒有足夠的優(yōu)勢。徐工作為我國工程機械龍頭企業(yè)，深感責任的重大和形勢的嚴峻。 徐工領(lǐng)導(dǎo)認識到只有開發(fā)出自己的拳頭產(chǎn)品才能具有參與國際競爭的足夠?qū)嵙?只有建立現(xiàn) 代企業(yè)制度和采用先進的管理與制造模式，才能縮短產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、 降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競爭力，才能爭取得到更大的經(jīng)濟效益；只有在產(chǎn)品”和管理” 兩方面同時入手，才能從根本上提高徐工的競爭能力。為了實現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標，徐工在國家 科委863/自動化領(lǐng)域機器人主題和CIMS主題的共同支持下，建立先進的管理模式、制造 模式，大力推進企業(yè)信息化進程，并用CIMS支持創(chuàng)新產(chǎn)品的開發(fā)，以進一步提高企業(yè)TQCS 競爭力，探索適合中國國情的國有大中型企業(yè)參與國際競爭的發(fā)展模式。實施XG-CIMS系統(tǒng)以來，徐工集團有了飛速發(fā)展。徐工總部和兩大主要實施應(yīng)用企業(yè) 筑路機械公司和鏟運機械公司均取得了很大的經(jīng)濟效益。以鏟運分公司為例，CIMS工程 的實施大大提高了新產(chǎn)