4第四章 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)

1、第四章 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）4.1CIMS產(chǎn)生生原因計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)CIMS-ComputerIntegrated ManufacturingSystemCIPS-ComputerIntegrated ProcessSystem是計(jì)算機(jī)機(jī)應(yīng)用技技術(shù)在工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)領(lǐng)域的的主要分分支技術(shù)術(shù)之一，是當(dāng)代生生產(chǎn)自動(dòng)動(dòng)化領(lǐng)域域的前沿沿學(xué)科，是集多種種高技術(shù)術(shù)為一體體的現(xiàn)代代化制造造技術(shù)。CIMS產(chǎn)生的的背景主主要基于于以下幾幾點(diǎn)：現(xiàn)狀：市市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)，生產(chǎn)產(chǎn)經(jīng)營(yíng)難難度大原因：不不適應(yīng)市市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的要求求經(jīng)營(yíng)機(jī)制制不活債務(wù)和社社會(huì)負(fù)擔(dān)擔(dān)過(guò)重技術(shù)創(chuàng)新新能力不不強(qiáng)生產(chǎn)粗放放，非集集約、精精細(xì)管理

2、落后后，傳統(tǒng)統(tǒng)管理（報(bào)表、電話、經(jīng)驗(yàn)）問(wèn)題：如如何提高高企業(yè)競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)能力力，使企企業(yè)獲得得最大經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益出路：戰(zhàn)戰(zhàn)略性改改造建立現(xiàn)代代化企業(yè)業(yè)制度技術(shù)進(jìn)步步科學(xué)管理理（充分分利用信信息，科科學(xué)決策策，網(wǎng)絡(luò)絡(luò)）解決：方方法之一一 CIMS，流程工工業(yè)發(fā)展展的必由由之路4.2CIMS的基基本概念念1974年，美美國(guó)JosephHarrington博士首首次提出出CIMS。80年代代中期以以來(lái)，以以CIMS為標(biāo)志志的綜合合生產(chǎn)自自動(dòng)化日日漸成為為制造工工業(yè)的熱熱點(diǎn)。美美國(guó)制造造工程師師學(xué)會(huì)的的計(jì)算機(jī)機(jī)和自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)首先使使用了計(jì)計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)（CIMS）這這個(gè)術(shù)語(yǔ)語(yǔ)。目標(biāo)：整整體最大大效益

3、（出發(fā)點(diǎn)點(diǎn)）特性：全全局性、集成性性、復(fù)雜雜性特點(diǎn)：信信息化、網(wǎng)絡(luò)化化、集成成化、智智能化CIMS的兩個(gè)個(gè)基本觀觀念（1）整整體觀念念企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的的各個(gè)環(huán)環(huán)節(jié)，包包括市場(chǎng)場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)、加加工、經(jīng)經(jīng)營(yíng)管理理及售后后服務(wù)等等全部生生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)營(yíng)活動(dòng)，是不可可分的整整體，要要緊密連連接，統(tǒng)統(tǒng)一考慮慮（2）信信息觀念念企業(yè)整個(gè)個(gè)經(jīng)營(yíng)生生產(chǎn)過(guò)程程實(shí)質(zhì)上上是一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)（信息）的加工工處理和和傳遞的的過(guò)程。企業(yè)形形成的最最終產(chǎn)品品可以看看作是信信息的物物質(zhì)的表表現(xiàn)。物質(zhì)流：原料產(chǎn)品品信息流：物性、數(shù)量不同同產(chǎn)品、數(shù)量、質(zhì)量資金流：價(jià)值增值值（過(guò)程程）CIMS的特征征1.在在功能能上，CIMS包含了了一

4、個(gè)工工廠的全全部生產(chǎn)產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活活動(dòng)，即即從市場(chǎng)場(chǎng)預(yù)測(cè)、產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)、加加工制造造、質(zhì)量量管理到到售后服服務(wù)的全全部活動(dòng)動(dòng)。2.CIMS涉及及的自動(dòng)動(dòng)化不是是工廠各各個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)的自動(dòng)動(dòng)化或計(jì)計(jì)算機(jī)及及其網(wǎng)絡(luò)絡(luò)（即“自動(dòng)比比孤島”）的簡(jiǎn)簡(jiǎn)單相加加，而是是有機(jī)的的集成。3.CIM是企業(yè)業(yè)進(jìn)行組組織、管管理生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程的的一種哲哲理、思思想和方方法，而而CIMS則是是這種思思想的具具體體現(xiàn)現(xiàn)，理解解CIM的關(guān)鍵鍵是基于于信息的的集成。CIMS的構(gòu)成成從功能角角度看，CIMS包含含了一個(gè)個(gè)制造工工廠的設(shè)設(shè)計(jì)、制制造及經(jīng)經(jīng)營(yíng)管理理三方面面的功能能。要使使這三者者集成起起來(lái)，還還需要有有一個(gè)支支撐環(huán)境境，即分分布式

5、數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)和和計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以及指指導(dǎo)集成成運(yùn)行的的系統(tǒng)技技術(shù)。CIMS一般可可以劃分分為如下下四個(gè)功功能子系系統(tǒng)和兩兩個(gè)支撐撐子系統(tǒng)統(tǒng)：工程程設(shè)計(jì)自自動(dòng)化子子系統(tǒng)、管理信信息子系系統(tǒng)、制制造自動(dòng)動(dòng)化子系系統(tǒng)、質(zhì)質(zhì)量保證證子系統(tǒng)統(tǒng)以及計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)子系系統(tǒng)和數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)子子系統(tǒng)。CIMS的組成成框圖（1）四個(gè)功能能子系統(tǒng)統(tǒng)管理信息息子系統(tǒng)統(tǒng)，以MRPII為核核心，包包括預(yù)測(cè)測(cè)、經(jīng)營(yíng)營(yíng)決策、各級(jí)生生產(chǎn)計(jì)劃劃、生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)準(zhǔn)備、銷銷售、供供應(yīng)、財(cái)財(cái)務(wù)、成成本、設(shè)設(shè)備、人人力資源源的管理理信息功功能。產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)與制造造工程自自動(dòng)化子子系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)計(jì)算機(jī)來(lái)來(lái)輔助產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)、制造造準(zhǔn)備以以及產(chǎn)品品測(cè)試，即C

6、AD/CAPP/CAM階段段。制造自動(dòng)動(dòng)化或柔柔性制造造子系統(tǒng)統(tǒng)，是CIMS信息流流和物料料流的結(jié)結(jié)合點(diǎn)，是CIMS最最終產(chǎn)生生經(jīng)濟(jì)效效益的聚聚集地，由數(shù)控控機(jī)床、加工中中心、清清洗機(jī)、測(cè)量機(jī)機(jī)、運(yùn)輸輸小車、立體倉(cāng)倉(cāng)庫(kù)、多多級(jí)分布布式控制制計(jì)算機(jī)機(jī)等設(shè)備備及相應(yīng)應(yīng)的支持持軟件組組成。根根據(jù)產(chǎn)品品工程技技術(shù)信息息、車間間層加工工指令，完成對(duì)對(duì)零件毛毛坯的作作業(yè)調(diào)度度及制造造。質(zhì)量保證證子系統(tǒng)統(tǒng)，包括括質(zhì)量決決策、質(zhì)質(zhì)量檢測(cè)測(cè)、產(chǎn)品品數(shù)據(jù)的的采集、質(zhì)量評(píng)評(píng)價(jià)、生生產(chǎn)加工工過(guò)程中中的質(zhì)量量控制與與跟蹤功功能。系系統(tǒng)保證證從產(chǎn)品品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制制造、產(chǎn)產(chǎn)品檢測(cè)測(cè)到售后后服務(wù)全全過(guò)程的的質(zhì)量。（2）兩個(gè)輔

7、助助子系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)子系系統(tǒng)，即即企業(yè)內(nèi)內(nèi)部的局局域網(wǎng)，支持CIMS各子系系統(tǒng)的開(kāi)開(kāi)放型網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信信系統(tǒng)。采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議議可以實(shí)實(shí)現(xiàn)異機(jī)機(jī)互聯(lián)、異構(gòu)局局域網(wǎng)和和多種網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的互互聯(lián)。系系統(tǒng)滿足足不同子子系統(tǒng)對(duì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)提出出的不同同需求，支持資資源共享享、分布布處理、分布數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)和和適時(shí)控控制。數(shù)據(jù)庫(kù)子子系統(tǒng)，支持CIMS各子系系統(tǒng)的數(shù)數(shù)據(jù)共享享和信息息集成，覆蓋了了企業(yè)全全部數(shù)據(jù)據(jù)信息，在邏輯輯上是統(tǒng)統(tǒng)一的，在物理理上是分分布式的的數(shù)據(jù)管管理系統(tǒng)統(tǒng)。4.3CIMS的功功能模塊塊CIMS的功能能模塊圖圖CAD在CIMS中，進(jìn)行工工程設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)需要要調(diào)用各各種不同同的數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)中的的數(shù)據(jù)，譬知工

8、工廠管理理中的某某些數(shù)據(jù)據(jù)；加工工后，坐坐標(biāo)測(cè)量量機(jī)對(duì)零零件檢測(cè)測(cè)的數(shù)據(jù)據(jù)。而且且各種CADI作變中中圖形或或數(shù)據(jù)應(yīng)應(yīng)該構(gòu)成成一個(gè)聯(lián)聯(lián)合設(shè)計(jì)計(jì)環(huán)境。CAD進(jìn)一步步發(fā)展還還可能包包括產(chǎn)品品設(shè)計(jì)的的專家系系統(tǒng)及仿仿真技術(shù)術(shù)。CAE包括對(duì)零零件的機(jī)機(jī)械應(yīng)力力、熱應(yīng)應(yīng)力進(jìn)行行有限元元分析以以及考慮慮到產(chǎn)品品本身成成本因素素的優(yōu)化化設(shè)計(jì)等等功能。CAPP對(duì)機(jī)械產(chǎn)產(chǎn)品及加加工零件件需要合合理地選選擇工藝藝參數(shù)，將產(chǎn)品品設(shè)計(jì)信信息轉(zhuǎn)換換成加工工指令，以便制制造零件件或產(chǎn)品品。這意意味著工工藝過(guò)程程設(shè)計(jì)直直接與工工件圖紙紙和材料料清單相相聯(lián)系。利用集集成制造造系統(tǒng)中中的計(jì)算算機(jī)和公公用數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)，這這種聯(lián)系系是

9、可能能的。CAM按照零件件的形狀狀及CAPP生生成的NC代碼碼，并考考慮刀具具補(bǔ)償?shù)鹊纫蛩剡M(jìn)進(jìn)行后處處理?？乜刂破魅稳蝿?wù)是利利用幾何何圖形和和制造工工藝數(shù)據(jù)據(jù)，產(chǎn)生生并運(yùn)行行有效的的控制程程序。FMS柔性制造造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem）是CIMS的的加工制制造子系系統(tǒng)。CAPM計(jì)算機(jī)輔輔助生產(chǎn)產(chǎn)管理，管理方方面的年年、月或或周生產(chǎn)產(chǎn)計(jì)劃制制定，物物料需求求計(jì)劃（MRP）制定定、生產(chǎn)產(chǎn)能力（資源）的平衡衡以及財(cái)財(cái)務(wù)、倉(cāng)倉(cāng)庫(kù)等各各種管理理功能相相結(jié)合。此外，還包括括經(jīng)營(yíng)方方面的市市場(chǎng)預(yù)測(cè)測(cè)，制定定長(zhǎng)期發(fā)發(fā)展戰(zhàn)略略計(jì)劃等等功能。4.4國(guó)國(guó)內(nèi)外外CIMS的發(fā)發(fā)展現(xiàn)狀

10、狀國(guó)外1984年，歐歐共體提提出“信信息技技術(shù)研究究發(fā)展戰(zhàn)戰(zhàn)略計(jì)劃劃(ESPRIT）”，對(duì)CIM提出出形成一一種環(huán)境境，采用用開(kāi)放式式系統(tǒng)互互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)系統(tǒng)集集成；1986年，提提出把CIMS觀念拓拓寬到CIPS，倡導(dǎo)導(dǎo)在石化化、能源源等連續(xù)續(xù)生產(chǎn)過(guò)過(guò)程實(shí)施施CIPS計(jì)劃劃；1993年，初初具規(guī)模模，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室走向向工廠，在中小小型企業(yè)業(yè)實(shí)施成成功。國(guó)內(nèi)“863計(jì)劃”把CIMS列列為自動(dòng)動(dòng)化領(lǐng)域域的主題題之一；90年代代初，建建成研究究環(huán)境，包括CIMS 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)過(guò)程中中心，七七個(gè)開(kāi)放放實(shí)驗(yàn)室室；“七五”、“八八五”計(jì)計(jì)劃先后后安排了了近200個(gè)研研究課題題；1993年，建建成第一一套CIM

11、S實(shí)實(shí)驗(yàn)工工程（CIMS-ERC）；目前，投投資很大大，是發(fā)發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)。4.5CIMS的實(shí)實(shí)施CIMS系統(tǒng)是是企業(yè)經(jīng)經(jīng)營(yíng)過(guò)程程、人的的作用發(fā)發(fā)揮和新新技術(shù)的的應(yīng)用三三方面集集成的產(chǎn)產(chǎn)物。因因此，CIMS的實(shí)施施要點(diǎn)也也要從這這幾方面面來(lái)考慮慮：首先要改改造原有有的經(jīng)營(yíng)營(yíng)模式、體制和和組織，以適應(yīng)應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)的需需要。因因?yàn)镃IMS是是多技術(shù)術(shù)支持條條件下的的一種新新的經(jīng)營(yíng)營(yíng)模式。其次，在在企業(yè)經(jīng)經(jīng)營(yíng)模式式、體制制和組織織的改造造過(guò)程中中，對(duì)于于人的因因素要給給予充分分的重視視，并妥妥善處理理，因?yàn)闉槠渲猩嫔婕暗搅肆巳说闹R(shí)水平平、技能能和觀念念。最后，CIMS的實(shí)施施是一個(gè)個(gè)復(fù)雜的的系統(tǒng)工工程，整整個(gè)的實(shí)實(shí)施過(guò)程程必須有有正確的的方法論論指導(dǎo)和和規(guī)范化化的實(shí)施施步驟，以減少少盲目性性和不必必要的疏疏漏。4.5CIMS的效效益一個(gè)制造造型企業(yè)業(yè)采用CIMS，概括括地講是是提高了了企業(yè)整整體效率率。具體體而言，體現(xiàn)在在以下方方面：在工程設(shè)設(shè)計(jì)自動(dòng)動(dòng)化方面面，可提提高產(chǎn)品品的研制制和生產(chǎn)產(chǎn)能力，便于開(kāi)開(kāi)發(fā)高技技術(shù)含量量和結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜的的產(chǎn)品，保證產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)與工藝藝設(shè)計(jì)的的周期，從而加加速產(chǎn)品品的更新新?lián)Q代速速度，滿滿足顧客客需求，以便占占領(lǐng)市場(chǎng)場(chǎng)。在制造自自動(dòng)化或