计算机集成制造我的

计算机集成制造A09机械（1）班马成杰090401113未来的市场趋势要求产品具有更强的功能、更短的生产周期、更好的质量、更低的成本和更好的服务。

因此，一方面制造业要加快技术创新的步伐，不断提高产品质量，尽快地开发新产品并缩短新产品的研制开发周期；另一方面，生产组织和人的因素在制造业的可持续发展中将会起着至关重要的作用。

自从20世纪80年代以来，世界各国相继提出了许多新的加工概念和新的生产模式，其中计算机集成制造（Computer Integrated Manufacturing ，CIM）就是这样被提出来的，它在某些领域已经得到了广泛的应用，并且使制造业展现出前所未有的新的发展局面。

企业的各个生产环节是一个不可分隔的整体，需要统一考虑；整个生产制造过程实质上是对信息的采集、传递和加工处理的过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现。

前者强调功能的集成，而后者强调企业信息的集成。

我国863/CIMS主题认为：计算机集成制造（CIM）是一种组织、管理、企业生产的新理念。

它借助计算机软硬件，综合应用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统技术，将企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物质流有机的集成并优化运行，以实现产品的高质量、低成本、上市快，提高企业对市场变化的应变能力和综合竞争能力。

计算机集成制造作为一种新的生产模式，将更加适应现代化生产制造的发展，随之，也将出现一些新的制造模式。

在CIM的理念上，我们将企业内部各生产环节有关技术的集成和企业三要素的有效集成所形成的一种工程集成系统，称之为计算机集成制造系统（CIMS）。

该系统的建立能保证企业内的工作流、物质流和信息流畅通无阻。

在计算机集成制造系统中，CIMS三要素的有效集成是至关重要的，它们分别为人/机构、技术和经营，这三者的集成关系如下图1：由于三要素之间的相互作用、相互制约，从而构成了企业内部的4类集成：（1）经营管理与技术的集成，即利用计算机技术、自动化技术、制造技术及信息技术等各种工程技术，支持企业达到最大的工作效率；（2）人/机构与技术的集成，即利用各种工程技术支持企业中各类人员的工作，使之相互配合，协调一致，发挥最大的工作效率；（3）人/机构与技术的集成，即通过人员素质的提高和组织机构的改进来支持企业的经营和管理；（4）CIMS三要素的综合集成，使企业达到整体优化。

图1 CIMS 三要素在三要素中，人的作用最为关键。

企业的经营思想的贯彻、技术的发展，归根结底都取决于人。

目前，CIMS 并不过分强调物流自动化，而是侧重于以人为中心的适度自动化，即强调人、经营、技术三者的有机集成，充分发挥人的作用。

CIMS 由六个分系统组成，分别是功能分系统（经营管理信息分系统、工程设计自动化分系统、制造自动化分系统、质量保证分系统）和支撑分系统（数据库分系统、计算机网络分系统）。

CIMS 的基本组成结构如图2：图2 CIMS 的基本组成结构（1）经营管理信息分系统 经营管理信息分系统工程设计自动化分系统 制造自动化分系统 质 量 保 证 分 系 统 数据库分系统计算机网络分系统售后服务信息市场信息 技术信息功能分系统支撑分系统管理信息系统是CIMS的神经中枢，指挥与控制着其它各个部分有条不紊地工作。

管理信息系统通常是以制造资源计划（Manufacturing Resource Planning，MRPⅡ）为核心，包括预测、经营决策、各级生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具、人力资源等各项管理信息功能。

经营管理信息分系统具有三方面的基本功能：信息处理、事务管理、辅助决策。

（2）工程设计自动化分系统工程设计系统实质上是指在产品开发过程中引用计算机技术，使产品开发活动更高效、更优质、更自动地进行。

产品开发活动包含产品的概念设计、工程与结构分析、详细设计、工艺设计以及数控编程等设计和制造准备阶段的一系列工作，即通常所说的CAD、CAPP、CAM三大部分。

（3）制造自动化分系统制造自动化系统是CIMS的信息流和物料流的结合点，是CIMS最终产生经济效益的聚集地，通常由CNC机床、加工中心、FMC或FMS等组成。

其主要组成部分有：○1加工单元由具有自动换刀装置（ATC）、自动更换托盘装置（APC）的加工中心或CNC机床组成；○2工件运送子系统有自动引导小车（AGV）、装卸站、缓冲存储站和自动化仓库等；○3刀具运送子系统有刀具预调站、中央刀库、换刀装置、刀具识别系统等；○4计算机控制管理子系统通过主控计算机或分级计算机系统的控制，实现对制造系统的控制和管理。

制造自动化系统的目标：○1实现多品种、小批量产品制造的柔性自动化；○2实现优质、低成本、短周期及高效率生产，提高企业的市场竞争能力；○3为作业人员创造舒适而安全的劳动环境。

（4）质量保证分系统CIMS中质量保证分系统覆盖产品生命周期的各个阶段，它可由四个子系统组成：○1质量计划子系统确定改进质量目标，建立质量标准和技术标准，计划可能达到的途径和预计可能达到的改进效果，并根据生产计划及质量要求制定检测计划及检测规程和规范。

○2质量检测子系统采用自动或手工对零件进行检验，对产品进行试验，采集各类质量数据并进行校验和预处理。

○3质量评价子系统包括对产品设计质量评价、外购外协件质量评价、供货商能力评价、工序控制点质量评价、质量成本分析及企业质量综合指标分析评价。

○4质量信息综合管理与反馈控制子系统包括质量报表生成，质量综合查询，产品使用过程质量综合管理以及针对各类质量问题所采取的各种措施及信息反馈。

（5）数据库管理分系统数据库管理系统是一个支撑系统，它是CIMS信息集成的关键之一。

CIMS 环境下的管理信息、工程技术、制造自动化、质量保证四个功能系统的信息数据都要在一个结构合理的数据库系统里进行存储和调用，以满足各系统信息的交换和共享。

CIMS的数据库系统通常是采用集中与分布相结合的体系结构，以保证数据的安全性、一致性和易维护性。

（6）计算机网络分系统计算机网络分系统也是一个支撑系统。

计算机网络是用通信线路将分散在不同地点、并具有独立功能的多个计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信，并实现共享资源（如网络中的硬件、软件、数据等）的计算机以及线路与设备的集合。

3.3 CIMS递阶控制结构CIMS是一个复杂庞大的工程系统，通常采用递阶控制结构。

递阶控制：将一个复杂的控制系统按照其功能分解成若干层次，各层次进行独立的控制处理，完成各自的功能；层与层之间保持信息交换，上层对下层发布命令，下层向上层回送命令执行结果，通过通信联系成一个完整的控制系统。

递阶控制结构：工厂层、车间层、单元层、工作站层和设备层。

在五层递阶控制结构中，工厂层和车间层主要完成计划方面的任务；设备层是一个执行层，执行上层的控制命令；而企业的生产监督管理任务则由车间层、单元层和工作层完成，这里，车间层兼有计划和监督管理的双重功能。

4、CIMS集成的3个阶段(1) 信息集成针对设计、管理和加工制造中大量存在的自动化孤岛，实现信息正确、高效的共享和交换，是改善企业技术和管理水平必须首先解决的问题。

信息集成的主要内容有：1）企业建模、系统设计方法、软件工具和规范。

这是系统总体设计的基础，是企业信息集成的基础。

2）异构环境下的信息集成。

所谓异构是指系统中包含了不同的操作系统、控制系统、数据库及应用软件。

异构信息集成主要解决3个问题：不同通信协议的共存及向ISO/OSI的过渡；不同数据库的相互访问；不同商用应用软件之间的接口。

(2) 过程集成企业为了提高产品的F、T、Q、C、S（即功能、效率、质量、成本、服务），除了信息集成这一手段之外，还可以对过程进行重构（Process Reengineering）。

传统的串行作业设计和开发过程往往造成产品开发过程经常反复，使产品开发周期增加、成本增加。

如果将产品设计开发中的各串行过程尽可能多地转变为并行过程，在设计时考虑到后续工作中的可制造性、可装配性质量，把设计开发中的信息大循环变成多个小循环，可以减少反复，缩短开发时间。

(3) 企业集成21世纪的制造业必须面对全球制造的新形势，充分利用全球制造资源，以便更快、更好、更省地响应市场需求。

这就是敏捷制造的思想。

敏捷制造的组织形式是企业之间针对某一特定产品建立企业动态联盟（即所谓虚拟企业）。

敏捷的企业联盟应该是“两头大、中间小”，“两头大”指强大的新产品设计与开发能力和强大的市场开拓与竞争能力，“中间小”指加工制造设备的能力可以小，多数零部件可靠协作解决，企业可以在全球采购价格最便宜、质量最好的零件，因此，企业间的集成是企业优化的新台阶。

5、结论在国际竞争激烈的的现代社会中，制造型企业如果仅靠改进制造工艺、提高装备水平来提高制造过程的劳动生产率是无法实现产品的功能强、上市快、质量好、成本低、服务好的目标，还是应该从总体策略、组织结构、管理模式等方面适应市场需求。

作为一种先进的生产模式——计算机集成制造，它能有效地将企业的功能和信息集成，形成一个不可分割的整体。

由于每个企业原有的基础不同，各自所处的环境不同，因此，他们在使用CIMS 时，不会都同时实现所有的六个分系统，他们会根据企业的具体需求和条件，在CIM的思想指导下进行局部实施或分布实施，逐步延伸，最终实现CIMS的建设目标。

在CIMS制造分系统中，CIMS不等于全盘自动化，其关键是信息的集成，制造系统并不需要去追求完美自动化。

各个企业在实施CIM生产模式时，必须要充分发挥人的主观能动性、调动人的积极性，这样将更有利于企业经营思想的贯彻和先进制造技术的发展。