計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)技術(shù)

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）技術(shù)

自動(dòng)化工廠:經(jīng)自動(dòng)化“通信網(wǎng)絡(luò)”連接工廠的各個(gè)子系統(tǒng)，可構(gòu)成一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體，即自動(dòng)化工廠。

CIM:計(jì)算機(jī)集成制造，它反映了制造系統(tǒng)新的發(fā)展方向。

CIMS:計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，則是CIM思想技術(shù)上的具體實(shí)現(xiàn).

幾個(gè)相關(guān)的概念計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）CIMS為現(xiàn)代制造企業(yè)追求在激烈變化中、動(dòng)態(tài)市場條件下，具有快速靈活響應(yīng)的競爭優(yōu)勢提供所要求的戰(zhàn)略性系統(tǒng)技術(shù)。

CIMS發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械制造廠的全盤自動(dòng)化，是自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展方向。FactoryautomationCIMphilosophyautomationoptimizationtargetunmannedfactoryrationalizeexampleFMC,FMSLinkingCAD,CAM,MRPelementprocessing,materialflow,measurement,inspection,assembly,CAD,CAM,CAPP,CAQ,MRPtargetfactoryenterprisefocushardwaresoftwarehumanreplacinghumanreorganizationoriginJapanUSA,Europe自動(dòng)化工廠與CIMS比較

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)主要由設(shè)計(jì)與工藝模塊、制造模塊、管理信息模塊和存儲運(yùn)輸模塊構(gòu)成

。CIMS一般結(jié)構(gòu)

存儲運(yùn)輸模塊的主要功能有倉庫管理、自動(dòng)搬運(yùn)等。

各模塊的主要功能：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）設(shè)計(jì)與工藝模塊制造模塊管理信息模塊存儲運(yùn)輸模塊CAD、CAE、CAPP、CAM等DNC、CNC、車間生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)調(diào)度、刀具管理、質(zhì)量檢測與控制、裝配、自動(dòng)化倉庫、FMC/FMS等市場預(yù)測、物料需求計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)算、成本核算及銷售等CIMS硬件結(jié)構(gòu)示例CIMS局部：數(shù)控車間自動(dòng)化集成管理系統(tǒng)CIMS結(jié)構(gòu)示例CIMS局部：數(shù)控車間集成系統(tǒng)CIMS示例CIMS局部：國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床車間示范工程CIMS示例第一節(jié)概概述一一、CIM的概念計(jì)算機(jī)集集成制造造（CIM）的概念念是1974年首先由由美國約約瑟夫·哈林頓（（JosephHarrington）博士在在《ComputerIntegratedManufacturing》一書中提提出的第一節(jié)概概述一一、CIM概念約瑟夫·哈林頓基基本觀點(diǎn)點(diǎn)為：一是企業(yè)業(yè)的各個(gè)個(gè)生產(chǎn)環(huán)環(huán)節(jié)是一個(gè)不可可分隔的的整體，，需要統(tǒng)統(tǒng)一考慮慮；二是整個(gè)個(gè)生產(chǎn)制制造過程程實(shí)質(zhì)上是是對信信息的采采集、傳傳遞和加加工處理理的過程程，最終形形成的產(chǎn)產(chǎn)品可看看作是信信息的物物質(zhì)表現(xiàn)現(xiàn)。定義：CIM是一種組組織、管管理、企企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)的新哲哲理CIM的概念手段：它借助助計(jì)算機(jī)軟硬硬件，綜合應(yīng)應(yīng)用(1)現(xiàn)代管理技術(shù)術(shù);(2)制造技術(shù);(3)信息技術(shù);(4)自動(dòng)化技術(shù);(5)系統(tǒng)技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全全部過程中中有關(guān)----人----技術(shù)----經(jīng)營管理三要素及其信信息流與物質(zhì)質(zhì)流有機(jī)地集集成并優(yōu)化運(yùn)運(yùn)行，CIM的概念CIM目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的--高質(zhì)量---低成本---交貨期短，提高企業(yè)對市市場變化的應(yīng)應(yīng)變能力和綜綜合競爭能能力。CIM的概念I(lǐng)knowthegoal.CIMS的概念CIMS是在CIM哲理指導(dǎo)下建建立的人機(jī)系系統(tǒng)以達(dá)到降低成成本C（Cost）、提高質(zhì)量量Q(Quality)、縮短交貨周周期T（Time）等目的，從從而提高企業(yè)業(yè)的創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)能力和市市場競爭力。。經(jīng)營理念的發(fā)發(fā)展與C、Q、T等二、CIMS產(chǎn)生的背景CIMS：CIMS在20世紀(jì)80年代中期才開開始重視并大大規(guī)模實(shí)施二、CIMS產(chǎn)生的背景產(chǎn)生的背景大大背景:20世紀(jì)70年代的美國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)政策中過過分夸大了第第三產(chǎn)業(yè)的作作用，而將制制造業(yè)，特別別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)業(yè)，貶低為“夕陽工業(yè)”.---導(dǎo)致:美國制造業(yè)優(yōu)優(yōu)勢的急劇衰衰退，并在20世紀(jì)80年代初開始的的世界性的石石油危機(jī)中暴暴露無遺.---美國才開始重重視并決心用用其信息技術(shù)術(shù)的優(yōu)勢奪回回制造業(yè)的霸霸主地位。于于是美國及其其他各國紛紛紛制訂并執(zhí)行行發(fā)展計(jì)劃。。---CIMS的理念、技術(shù)術(shù)也隨之有了了很大的發(fā)展展。CIMS的發(fā)展軌跡系統(tǒng)集成優(yōu)化化是CIMS技術(shù)與應(yīng)用的的核心技術(shù)，，因此我們認(rèn)認(rèn)為，可將CIMS技術(shù)的發(fā)展從從系統(tǒng)集成優(yōu)優(yōu)化發(fā)展的角角度來劃分為三個(gè)階階段：信息集成過程集成企業(yè)集成第一階段：信信息集成解決的根本問問題是:解決設(shè)計(jì)、管管理和加工制制造中大量存存在的自動(dòng)化孤島問問題使信息正確、、高效的共享享和交換。信息集成是改善企業(yè)時(shí)時(shí)間（T）、質(zhì)量（Q）、成本（C）、服務(wù)（S）所必需的。。信息集成其主主要內(nèi)容有早期信息集成成的實(shí)現(xiàn)方法法主要通過局域網(wǎng)和數(shù)據(jù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。近期采用企業(yè)業(yè)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)管理（PDM）、集成平臺臺和框架技術(shù)術(shù)來實(shí)施。值得指出，基基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)術(shù)、軟構(gòu)件技技術(shù)和WEB技術(shù)的集成框框架已成為系統(tǒng)信信息集成的重重要支撐工具具。第二階段：過過程集成就是對過程進(jìn)進(jìn)行重構(gòu)。目標(biāo)是盡量實(shí)實(shí)現(xiàn)并行工程程.第三階段：企企業(yè)集成企業(yè)集成的思思路:企業(yè)提高自身身的市場競爭爭力，不能走走“小而全””、“大而全全”的封建莊園經(jīng)濟(jì)濟(jì)的道路，而必須面對全全球經(jīng)濟(jì)、全全球制造的新新形勢，充分分利用全球的的制造資源（（包括智力資資源），更快快、更好、更更省地響應(yīng)市市場，這也是敏捷制造的由來。第三階段：企企業(yè)集成敏捷制造的的組織形式式是企業(yè)針針對某一特特定產(chǎn)品，，建立企業(yè)業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟盟（即所謂謂虛擬企業(yè)業(yè)，VirtualEnterprise）。第三階段：：企業(yè)集成成從組織層面面上說，敏敏捷制造提提倡“扁平式””企業(yè)，提倡倡企業(yè)動(dòng)態(tài)態(tài)聯(lián)盟。第三階段：：企業(yè)集成成產(chǎn)品型企業(yè)業(yè)應(yīng)該是“兩頭大、、中間小””，即強(qiáng)大的的新產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)、開發(fā)發(fā)能力和強(qiáng)強(qiáng)大的市場場開拓能力力?！爸虚g小””指加工制制造的設(shè)備備能力可以以小。多數(shù)零部件件可以靠協(xié)協(xié)作解決，，這樣企業(yè)業(yè)可以在全全球采購價(jià)價(jià)格最便宜宜、質(zhì)量最最好的零部部件。---這是企業(yè)優(yōu)優(yōu)化經(jīng)營的的體現(xiàn)。因因此企業(yè)間間的集成是是企業(yè)優(yōu)化化的新臺階階。為什么要企企業(yè)集成？？----傳統(tǒng)企業(yè)的的問題傳統(tǒng)企業(yè)的的問題:傳統(tǒng)企業(yè)的的弊端恰恰恰是“兩頭頭小、中間間大”，即即薄弱的產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)及及市場開拓拓，這是計(jì)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的的必然產(chǎn)物物。為什么要企企業(yè)集成？？----傳統(tǒng)企業(yè)的的問題傳統(tǒng)企業(yè)的的問題:傳統(tǒng)的理念念：企業(yè)的的技術(shù)改造造總是放在在更新和加加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)設(shè)備上。Whatfirst?為什么要企企業(yè)集成？？----傳統(tǒng)企業(yè)的的問題傳統(tǒng)企業(yè)的的問題:導(dǎo)致的后果果：這類企企業(yè)，一旦旦產(chǎn)品不適適合市場，，又無能力力去很快適適應(yīng)市場，，購置的設(shè)設(shè)備就變成成了企業(yè)的的大包袱，，企業(yè)會很很快陷入困困境。因此，克服服傳統(tǒng)的技技術(shù)改造觀觀念是很重重要的，有有現(xiàn)實(shí)意義義的。3、企業(yè)集成成企業(yè)間集成成的關(guān)鍵技技術(shù)包括：：--信息集成技技術(shù)--并行工程的的關(guān)鍵技術(shù)術(shù)--虛擬制造--支持敏捷工工程的使能能技術(shù)系統(tǒng)統(tǒng)--基于網(wǎng)絡(luò)（（如Internet／Intranet／Extranet）的敏捷制制造--以及資源優(yōu)優(yōu)化（如ERP、供應(yīng)鏈、、電子商務(wù)務(wù)）。四、CIMS發(fā)展趨勢1、集成化2、數(shù)字化／／虛擬化3、網(wǎng)絡(luò)化4、柔性化5、智能化6、綠色化Whichdirection?四、CIMS發(fā)展趨勢1、集成化從當(dāng)前企業(yè)業(yè)內(nèi)部的信信息集成和和功能集成成-發(fā)展展到到過過程程集集成成（（以以并并行行工工程程為為代代表表））………并正正在在步步入入實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)企企業(yè)業(yè)間間集集成成的的階階段段（（以以敏敏捷捷制制造造為為代代表表））。。2、數(shù)數(shù)字字化化／／虛虛擬擬化化現(xiàn)在在提提得得比比較較多多的的是是:數(shù)字字化化裝裝備備在數(shù)字化化基礎(chǔ)上上，虛擬擬化技術(shù)術(shù)正在迅迅速發(fā)展展，主要要包括:---虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)應(yīng)用---虛擬產(chǎn)品品開發(fā)---虛擬制造造數(shù)字化:管理數(shù)字字化設(shè)計(jì)數(shù)字字化生產(chǎn)過程程數(shù)字化化制造裝備備數(shù)字化化企業(yè)數(shù)字字化虛擬化:3、網(wǎng)絡(luò)化化從基于局局域網(wǎng)發(fā)發(fā)展到基基于Intranet/Extranet／Internet的分布式式網(wǎng)絡(luò)制制造，以以支持全全球制造造策略的的實(shí)現(xiàn)。。4、柔性化化正積極研研究發(fā)展展企業(yè)間間動(dòng)態(tài)聯(lián)聯(lián)盟技術(shù)術(shù)、敏捷捷設(shè)計(jì)生生產(chǎn)技術(shù)術(shù)、可重重組技術(shù)術(shù)等，以以實(shí)現(xiàn)敏敏捷制造造。5、智能化化智能化是是制造系系統(tǒng)在柔柔性化和和集成化化基礎(chǔ)上上進(jìn)一步步的發(fā)展展與延伸伸它是：引引入各類類人工智智能和智智能控制制技術(shù)，，實(shí)現(xiàn)具具有自律律、分布布、智能能、敏捷捷等特點(diǎn)點(diǎn)的新一一代制造造系統(tǒng)。。6、綠色化化包括綠色色制造、、環(huán)境意意識的設(shè)設(shè)計(jì)與制制造、生生態(tài)工廠廠、清潔潔化生產(chǎn)產(chǎn)等它是全球可持持續(xù)發(fā)展展戰(zhàn)略在制造業(yè)中的體現(xiàn)現(xiàn)，是擺擺在現(xiàn)代代制造業(yè)業(yè)面前的的一個(gè)嶄嶄新課題題。第二節(jié)CIMS的基本組組成、體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)及其關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)一、CIMS的基本組組成CIMS是一個(gè)大大型的復(fù)復(fù)雜系統(tǒng)統(tǒng)，包括括人、經(jīng)經(jīng)營、技技術(shù)三要要素，三三要素之之間的關(guān)關(guān)系如所所示。其中：人---包括組織織機(jī)構(gòu)及及其成員員經(jīng)營---包括目標(biāo)標(biāo)和經(jīng)營營過程技術(shù)---包括信息息技術(shù)和和基礎(chǔ)結(jié)結(jié)構(gòu)（設(shè)設(shè)備、通通信系統(tǒng)統(tǒng)、運(yùn)輸輸系統(tǒng)等等使用的的各種技技術(shù)）。。在三要素素的相交交部分需需解決決四類集集成問題題：①用技術(shù)術(shù)支持經(jīng)經(jīng)營；②用技術(shù)術(shù)支持人人員工作作；③人員協(xié)協(xié)調(diào)的工工作,以支持經(jīng)經(jīng)營活動(dòng)動(dòng)；④統(tǒng)一管管理并實(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)營營、人員員、技術(shù)術(shù)的集成成優(yōu)化運(yùn)運(yùn)行。目前，CIMS并不過分分強(qiáng)調(diào)物物流自動(dòng)動(dòng)化，而而是側(cè)重重于以人人為中心心的適度度自動(dòng)化化，即強(qiáng)強(qiáng)調(diào)人、、經(jīng)營、、技術(shù)三三者的有有機(jī)集成成，充分分發(fā)揮人人的作用用。從系統(tǒng)統(tǒng)的功功能角角度考考慮，，一般般認(rèn)為為CIMS可由四四個(gè)功功能分分系統(tǒng)統(tǒng)和兩兩個(gè)支支撐分分系統(tǒng)統(tǒng)組成成（如如圖所所示））：：1、管理理信息息系統(tǒng)統(tǒng)2、工程程設(shè)計(jì)計(jì)系統(tǒng)統(tǒng)3、制造造自動(dòng)動(dòng)化系系統(tǒng)4、質(zhì)量量保證證系統(tǒng)統(tǒng)5、--a)計(jì)算機(jī)機(jī)通訊訊網(wǎng)絡(luò)絡(luò)6、--b)數(shù)據(jù)庫庫。1、管理理信息息系統(tǒng)統(tǒng)管理信信息系系統(tǒng)通通常是是以制制造資資源計(jì)計(jì)劃（（ManufacturingResourcePlanning，MRPⅡ）為核核心.2、工程程設(shè)計(jì)計(jì)系統(tǒng)統(tǒng)CAD、CAPP、CAM三大部部分。。3、制造造自動(dòng)動(dòng)化系系統(tǒng)制造自自動(dòng)化化系統(tǒng)統(tǒng):是CIMS的信息息流和和物料料流的的結(jié)合合點(diǎn)是CIMS最終產(chǎn)產(chǎn)生經(jīng)經(jīng)濟(jì)效效益的的聚集集地通常由由CNC機(jī)床、、加工工中心心、FMC（FlexibleManufacturingCell，柔性性制造造單元元）或或FMS等組成成。制造自自動(dòng)化化系統(tǒng)統(tǒng)的目目標(biāo)可可歸納納為：：①實(shí)現(xiàn)現(xiàn)多品品種、、小批批量產(chǎn)產(chǎn)品制制造的的柔性性自動(dòng)動(dòng)化；；②實(shí)現(xiàn)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)質(zhì)、低低成本本、短短周期期及高高效率率生產(chǎn)產(chǎn)，提提高企企業(yè)的的市場場競爭爭能力力；③為作業(yè)人人員創(chuàng)創(chuàng)造舒舒適而而安全全的勞勞動(dòng)環(huán)環(huán)境。。二、CIMS的體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)所謂CIMS的體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)，就就是一一組代代表整整個(gè)CIMS各個(gè)方方面的的多視視圖多多層次次的模模型的的集合合。二、CIMS的體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)歐共體體ESPRIT計(jì)劃中中的AMICE專題所所提出出的CIMS-OSA體系結(jié)結(jié)構(gòu)具具有一一定的的代表表性。。我國學(xué)學(xué)者在在提出出了如如圖下下所示示的“階梯形形多視視圖多多領(lǐng)域域CIMS體系結(jié)結(jié)構(gòu)”（stair-likeCIMSarchitecture，簡稱稱SLA）。該該多層層次多多視圖圖的體體系結(jié)結(jié)構(gòu)，，是比比較適適合我我國實(shí)實(shí)情的的。三、實(shí)實(shí)施CIMS的關(guān)鍵鍵技術(shù)術(shù)實(shí)施CIMS的關(guān)鍵技術(shù)術(shù)，主要指指下面兩大大類關(guān)鍵技技術(shù)：1、系統(tǒng)集成成2、單元技術(shù)術(shù)離散制造業(yè)業(yè)CIMSCADCAPPCAMCAErobotFMSFAS自動(dòng)化立體倉庫MRPIIOAMISDSS銷售系統(tǒng)DatabaseNetwork未經(jīng)集成化化處理的計(jì)算機(jī)應(yīng)用用,形成了多個(gè)個(gè)“自動(dòng)化孤孤島”Internet流程制造業(yè)業(yè)CIMS生產(chǎn)管理分分系統(tǒng)PMS生產(chǎn)調(diào)度子子系統(tǒng)PSS過程優(yōu)化子子系統(tǒng)先進(jìn)控制子子系統(tǒng)過程監(jiān)控子子系統(tǒng)化驗(yàn)室分系系統(tǒng)LIMIS物流工程分分系統(tǒng)LOESMISOA營銷管理分分系統(tǒng)M&S_S常規(guī)或數(shù)字字儀表、計(jì)計(jì)量系統(tǒng)、、DCS、PLC裝置置1………裝置置n設(shè)施施1………設(shè)施施n罐區(qū)區(qū)1………罐區(qū)區(qū)nDatabaseNetworkInternetDatabaseontimeDSS國家家CIMS工程程的的實(shí)實(shí)施施情情況況1.實(shí)施施過過程程(三個(gè)個(gè)階階段段)1989-1992年,典型型應(yīng)應(yīng)用用工工廠廠的的選選點(diǎn)點(diǎn)、、可可行行性性論證證、、初初步步設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)和和詳詳細(xì)細(xì)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)階階段段；；1993-1995年,典型型應(yīng)應(yīng)用用企企業(yè)業(yè)實(shí)實(shí)施施的的突突破破階階段段:北京京一一機(jī)機(jī)床床、、沈沈陽陽鼓鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)、、成成飛飛(集團(tuán)團(tuán))公司司1997年-2000年,實(shí)踐踐深深度度、、廣廣度度步步入入更更高高、、更更新的的階階段段，，如如主主題題重重大大項(xiàng)項(xiàng)目目：：哈哈電電機(jī)機(jī)、、科科龍龍、、金誠誠摩摩托托2.實(shí)施施效效果果成飛飛：：麥麥道道機(jī)機(jī)頭頭生生產(chǎn)產(chǎn)周周期期12個(gè)月月→→6個(gè)月月，，庫庫存存下下降降20%，競競標(biāo)標(biāo)成成功功獲獲得得1億波波音音757尾段段訂訂單單。。沈鼓鼓：：產(chǎn)產(chǎn)品品報(bào)報(bào)價(jià)價(jià)6周→→2周，，成成本本下下降降79.7%，市市場場占占有有率率達(dá)達(dá)51%?？讫堼?、、華華寶寶：：百百元元銷銷售售資資金金下下降降51%，人人均均產(chǎn)產(chǎn)值值提提高高70%，98年達(dá)達(dá)202萬元元/人·年。。經(jīng)緯緯紡紡機(jī)機(jī)廠廠：：流流動(dòng)動(dòng)資資金金下下降降60%。3.存在在問問題題怎樣樣處處理理看看病病與與抓抓藥藥的的關(guān)關(guān)系系CIMS工程成功實(shí)施施的關(guān)鍵因素素是前期需求求分析與診斷斷，但目前缺乏一一套完整有效效的分析診斷斷的程序、模模式和支持軟軟件工具系統(tǒng)統(tǒng)，加上主觀觀上的不重視視，分析診斷斷工作較為粗粗糙膚淺。典型的管理技技術(shù)應(yīng)用問題題照搬照抄，未未反映出企業(yè)業(yè)的瓶頸問題題和競爭特點(diǎn)點(diǎn)。重硬件，輕軟軟件；重技術(shù)術(shù)，輕管理；；重突擊成效效，輕連續(xù)改改進(jìn)。CIMS工程與企業(yè)管管理改進(jìn)、技技術(shù)改造相脫脫節(jié)?？偨Y(jié)：AdvantagesofCIMSReducingdevelopingtimefornewproductReducingtransportingtimeOptimalinventorycontrolReducingplanningtimeforproductionReducingleadtimeforproductionRapidresponseforcustomers’claimQualityimprovementIncreasingcompetitivepower總結(jié)：ObstaclesforCIMSCommunicationsb/tvariouscompaniesofsuppliersAutomatedfacilitiesindependentlyWeaksolutions總結(jié)：FunctionofCIMS1)Orderinformationandautomaticschedulingthroughcomputer-dealingindivi