第四章 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS

第四章計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）4.1CIMS產(chǎn)生原因計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS--ComputerIntegratedManufacturingSystemCIPS--ComputerIntegratedProcessSystem是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的主要分支技術(shù)之一，是當(dāng)代生產(chǎn)自動化領(lǐng)域的前沿學(xué)科，是集多種高技術(shù)為一體的現(xiàn)代化制造技術(shù)。CIMS產(chǎn)生的背景主要基于以下幾點(diǎn)：現(xiàn)狀：市場競爭，生產(chǎn)經(jīng)營難度大原因：不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的要求經(jīng)營機(jī)制不活債務(wù)和社會負(fù)擔(dān)過重技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng)生產(chǎn)粗放，非集約、精細(xì)管理落后，傳統(tǒng)管理（報(bào)表、電話、經(jīng)驗(yàn)）問題：如何提高企業(yè)競爭能力，使企業(yè)獲得最大經(jīng)濟(jì)效益出路：戰(zhàn)略性改造建立現(xiàn)代化企業(yè)制度技術(shù)進(jìn)步科學(xué)管理（充分利用信息，科學(xué)決策，網(wǎng)絡(luò)）解決：方法之一——CIMS，流程工業(yè)發(fā)展的必由之路4.2CIMS的基本概念1974年，美國JosephHarrington博士首次提出CIMS。80年代中期以來，以CIMS為標(biāo)志的綜合生產(chǎn)自動化日漸成為制造工業(yè)的熱點(diǎn)。美國制造工程師學(xué)會的計(jì)算機(jī)和自動化系統(tǒng)首先使用了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）這個術(shù)語。目標(biāo)：整體最大效益（出發(fā)點(diǎn)）特性：全局性、集成性、復(fù)雜性特點(diǎn)：信息化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化CIMS的兩個基本觀念

（1）整體觀念

企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的各個環(huán)節(jié)，包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、經(jīng)營管理及售后服務(wù)等全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，是不可分的整體，要緊密連接，統(tǒng)一考慮（2）信息觀念企業(yè)整個經(jīng)營生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)（信息）的加工處理和傳遞的過程。企業(yè)形成的最終產(chǎn)品可以看作是信息的物質(zhì)的表現(xiàn)。物質(zhì)流：原料——產(chǎn)品信息流：物性、數(shù)量——不同產(chǎn)品、數(shù)量、質(zhì)量

資金流：價值——增值（過程）CIMS的特征1.在功能上，CIMS包含了一個工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，即從市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、質(zhì)量管理到售后服務(wù)的全部活動。2.CIMS涉及的自動化不是工廠各個環(huán)節(jié)的自動化或計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)（即“自動比孤島”）的簡單相加，而是有機(jī)的集成。3.CIM是企業(yè)進(jìn)行組織、管理生產(chǎn)過程的一種哲理、思想和方法，而CIMS則是這種思想的具體體現(xiàn)，理解CIM的關(guān)鍵是基于信息的集成。CIMS的構(gòu)成

從功能角度看，CIMS包含了一個制造工廠的設(shè)計(jì)、制造及經(jīng)營管理三方面的功能。要使這三者集成起來，還需要有一個支撐環(huán)境，即分布式數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以及指導(dǎo)集成運(yùn)行的系統(tǒng)技術(shù)。CIMS一般可以劃分為如下四個功能子系統(tǒng)和兩個支撐子系統(tǒng)：工程設(shè)計(jì)自動化子系統(tǒng)、管理信息子系統(tǒng)、制造自動化子系統(tǒng)、質(zhì)量保證子系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)。CIMS的組組成框圖（1）四個功能子系系統(tǒng)管理信息子系系統(tǒng)，以MRPII為核核心，包括預(yù)預(yù)測、經(jīng)營決決策、各級生生產(chǎn)計(jì)劃、生生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備備、銷售、供供應(yīng)、財(cái)務(wù)、、成本、設(shè)備備、人力資源源的管理信息息功能。產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制制造工程自動動化子系統(tǒng)，，通過計(jì)算機(jī)機(jī)來輔助產(chǎn)品品設(shè)計(jì)、制造造準(zhǔn)備以及產(chǎn)產(chǎn)品測試，即即CAD/CAPP/CAM階段。。制造造自自動動化化或或柔柔性性制制造造子子系系統(tǒng)統(tǒng)，，是是CIMS信信息息流流和和物物料料流流的的結(jié)結(jié)合合點(diǎn)點(diǎn)，，是是CIMS最最終終產(chǎn)產(chǎn)生生經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益的的聚聚集集地地，，由由數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床、、加加工工中中心心、、清清洗洗機(jī)機(jī)、、測測量量機(jī)機(jī)、、運(yùn)運(yùn)輸輸小小車車、、立立體體倉倉庫庫、、多多級級分分布布式式控控制制計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)等等設(shè)設(shè)備備及及相相應(yīng)應(yīng)的的支支持持軟軟件件組組成成。。根根據(jù)據(jù)產(chǎn)產(chǎn)品品工工程程技技術(shù)術(shù)信信息息、、車車間間層層加加工工指指令令，，完完成成對對零零件件毛毛坯坯的的作作業(yè)業(yè)調(diào)調(diào)度度及及制制造造。。質(zhì)量量保保證證子子系系統(tǒng)統(tǒng)，，包包括括質(zhì)質(zhì)量量決決策策、、質(zhì)質(zhì)量量檢檢測測、、產(chǎn)產(chǎn)品品數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的采采集集、、質(zhì)質(zhì)量量評評價價、、生生產(chǎn)產(chǎn)加加工工過過程程中中的的質(zhì)質(zhì)量量控控制制與與跟跟蹤蹤功功能能。。系系統(tǒng)統(tǒng)保保證證從從產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)、、產(chǎn)產(chǎn)品品制制造造、、產(chǎn)產(chǎn)品品檢檢測測到到售售后后服服務(wù)務(wù)全全過過程程的的質(zhì)質(zhì)量量。。（2））兩個個輔輔助助子子系系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)算算機(jī)機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)子子系系統(tǒng)統(tǒng)，，即即企企業(yè)業(yè)內(nèi)內(nèi)部部的的局局域域網(wǎng)網(wǎng)，，支支持持CIMS各各子子系系統(tǒng)統(tǒng)的的開開放放型型網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)。。采采用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)協(xié)協(xié)議議可可以以實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)異異機(jī)機(jī)互互聯(lián)聯(lián)、、異異構(gòu)構(gòu)局局域域網(wǎng)網(wǎng)和和多多種種網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的的互互聯(lián)聯(lián)。。系系統(tǒng)統(tǒng)滿滿足足不不同同子子系系統(tǒng)統(tǒng)對對網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)服服務(wù)務(wù)提提出出的的不不同同需需求求，，支支持持資資源源共共享享、、分分布布處處理理、、分分布布數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫和和適適時時控控制制。。數(shù)據(jù)據(jù)庫庫子子系系統(tǒng)統(tǒng)，，支支持持CIMS各各子子系系統(tǒng)統(tǒng)的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)共共享享和和信信息息集集成成，，覆覆蓋蓋了了企企業(yè)業(yè)全全部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)信信息息，，在在邏邏輯輯上上是是統(tǒng)統(tǒng)一一的的，，在在物物理理上上是是分分布布式式的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)管管理理系系統(tǒng)統(tǒng)。。4.3CIMS的的功功能能模模塊塊CIMS的的功功能能模模塊塊圖圖CAD在CIMS中中，，進(jìn)進(jìn)行行工工程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時時需需要要調(diào)調(diào)用用各各種種不不同同的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫中中的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，譬譬知知工工廠廠管管理理中中的的某某些些數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)；；加加工工后后，，坐坐標(biāo)標(biāo)測測量量機(jī)機(jī)對對零零件件檢檢測測的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)。。而而且且各各種種CADI作作變變中中圖圖形形或或數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)應(yīng)應(yīng)該該構(gòu)構(gòu)成成一一個個聯(lián)聯(lián)合合設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)環(huán)環(huán)境境。。CAD進(jìn)進(jìn)一一步步發(fā)發(fā)展展還還可可能能包包括括產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)及及仿仿真真技技術(shù)術(shù)。。CAE包括對對零件件的機(jī)機(jī)械應(yīng)應(yīng)力、、熱應(yīng)應(yīng)力進(jìn)進(jìn)行有有限元元分析析以及及考慮慮到產(chǎn)產(chǎn)品本本身成成本因因素的的優(yōu)化化設(shè)計(jì)計(jì)等功功能。。CAPP對機(jī)械械產(chǎn)品品及加加工零零件需需要合合理地地選擇擇工藝藝參數(shù)數(shù)，將將產(chǎn)品品設(shè)計(jì)計(jì)信息息轉(zhuǎn)換換成加加工指指令，，以便便制造造零件件或產(chǎn)產(chǎn)品。。這意意味著著工藝藝過程程設(shè)計(jì)計(jì)直接接與工工件圖圖紙和和材料料清單單相聯(lián)聯(lián)系。。利用用集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)中的的計(jì)算算機(jī)和和公用用數(shù)據(jù)據(jù)庫，，這種種聯(lián)系系是可可能的的。CAM按照零零件的的形狀狀及CAPP生生成的的NC代碼碼，并并考慮慮刀具具補(bǔ)償償?shù)纫蛞蛩剡M(jìn)進(jìn)行后后處理理。控控制器器任務(wù)務(wù)是利利用幾幾何圖圖形和和制造造工藝藝數(shù)據(jù)據(jù)，產(chǎn)產(chǎn)生并并運(yùn)行行有效效的控控制程程序。。FMS柔性制制造系系統(tǒng)（（FlexibleManufacturingSystem））是CIMS的的加工工制造造子系系統(tǒng)。。CAPM計(jì)算機(jī)機(jī)輔助助生產(chǎn)產(chǎn)管理理，管管理方方面的的年、、月或或周生生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃制制定，，物料料需求求計(jì)劃劃（MRP）制制定、、生產(chǎn)產(chǎn)能力力（資資源））的平平衡以以及財(cái)財(cái)務(wù)、、倉庫庫等各各種管管理功功能相相結(jié)合合。此此外，，還包包括經(jīng)經(jīng)營方方面的的市場場預(yù)測測，制制定長長期發(fā)發(fā)展戰(zhàn)戰(zhàn)略計(jì)計(jì)劃等等功能能。4.4國國內(nèi)外外CIMS的發(fā)發(fā)展現(xiàn)現(xiàn)狀國外1984年年，歐歐共體體提出出“信信息息技術(shù)術(shù)研究究發(fā)展展戰(zhàn)略略計(jì)劃劃(ESPRIT））”，，對CIM提出出形成成一種種環(huán)境境，采采用開開放式式系統(tǒng)統(tǒng)互聯(lián)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，實(shí)實(shí)現(xiàn)系系統(tǒng)集集成；；1986年年，提提出把把CIMS觀念念拓寬寬到CIPS，，倡導(dǎo)導(dǎo)在石石化、、能源源等連連續(xù)生生產(chǎn)過過程實(shí)實(shí)施CIPS計(jì)計(jì)劃；；1993年年，初初具規(guī)規(guī)模，，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室走走向工工廠，，在中中小型型企業(yè)業(yè)實(shí)施施成功功。國內(nèi)“863計(jì)計(jì)劃””把CIMS列列為自自動化化領(lǐng)域域的主主題之之一；；90年年代初初，建建成研研究環(huán)環(huán)境，，包括括CIMS實(shí)實(shí)驗(yàn)過過程中中心，，七個個開放放實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室；；“七五五”、、“八八五””計(jì)劃劃先后后安排排了近近200個個研究究課題題；1993年年，建建成第第一套套CIMS實(shí)實(shí)驗(yàn)工工程（（CIMS-ERC）；；目前，，投資資很大大，是是發(fā)展展趨勢勢。4.5CIMS的的實(shí)施施CIMS系系統(tǒng)是是企業(yè)業(yè)經(jīng)營營過程程、人人的作作用發(fā)發(fā)揮和和新技技術(shù)的的應(yīng)用用三方方面集集成的的產(chǎn)物物。因因此，，CIMS的實(shí)實(shí)施要要點(diǎn)也也要從從這幾幾方面面來考考慮：：首先要要改造造原有有的經(jīng)經(jīng)營模模式、、體制制和組組織，，以適適應(yīng)市市場競競爭的的需要要。因因?yàn)镃IMS是是多技技術(shù)支支持條條件下下的一一種新新的經(jīng)經(jīng)營模模式。。其次，，在企企業(yè)經(jīng)經(jīng)營模模式、、體制制和組組織的的改造造過程程中，，對于于人的的因素素要給給予充充分的的重視視，并并妥善善處理理，因因?yàn)槠淦渲猩嫔婕暗降搅巳巳说闹R水水平、、技能能和觀觀念。。最后，，CIMS的實(shí)實(shí)施是是一個個復(fù)雜雜的系系統(tǒng)工工程，，整個個的實(shí)實(shí)施過過程必必須有有正確確的方方法論論指導(dǎo)導(dǎo)和規(guī)規(guī)范化化的實(shí)實(shí)施步步驟，，以減減少盲