CIMS的含以及應(yīng)用

鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 2011鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 2011級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù) 機(jī)械CAD技術(shù)專(zhuān)業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 摘要：計(jì)算機(jī)集成制造是與產(chǎn)業(yè)向信息化發(fā)展的歷史發(fā)展同新的概念， 它的主要核心是企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)是一個(gè)不可分割的整體， 從市場(chǎng)分析，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，加工制造，經(jīng)營(yíng)管理到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動(dòng)要統(tǒng)一考慮， 用計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)組織現(xiàn)代化生產(chǎn)，達(dá)到企業(yè)總體優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最大利益化，是現(xiàn)代型企業(yè)運(yùn)行發(fā)展和生存的必由之路。關(guān)鍵字：制造自動(dòng)劃分系統(tǒng) 管理信息CIMS數(shù)據(jù)庫(kù)Abstract!heindustrytodevelopmenthistoricallyinevitable,computerintegratedmanufacturing(CIM)isandthehistoricaldevelopmentwiththenewconceptofhistoricaldevelopment,itsmaincoreistheenterpriseproductionofeachlinkisanintegralwhole,frommarketanalysis,productdesign,manufacture,managementandafter-salesservicetoalltheproductionactivitieswithunificationconsideration,modernproduction,achieveCIMorganizationoveralloptimization,maximumenterpriseprofitabilitymodernenterprise,istheonlymovementdevelopmentandsurvival.Keywords:manufacturingautomaticdividingsystem managementinformationCIMSdatabaseCIMS定義與內(nèi)涵CIMS定義：CIMS是英文ComputerIntegratedManufacturingSystems或contemporary的縮寫(xiě)，直譯就是計(jì)算機(jī)/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)。CIMS是通過(guò)計(jì)算機(jī)硬軟件，并綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全部過(guò)程中有關(guān)的人、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理三要素及其信息與物流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行的復(fù)雜的大系統(tǒng)。因此，企業(yè)作為一個(gè)統(tǒng)一的整體，必須從系統(tǒng)的觀(guān)點(diǎn)、全局的觀(guān)點(diǎn)廣泛采用計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)，加速信息的采集、傳遞和加工處理過(guò)程，提高工作效率和質(zhì)量，從而提高企業(yè)的總體水平。制造業(yè)的各種生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，從人的手工勞動(dòng)變?yōu)椴捎脵C(jī)械的、自動(dòng)化的設(shè)備，并進(jìn)而采用計(jì)算機(jī)是一個(gè)大的飛躍，而從計(jì)算機(jī)單機(jī)運(yùn)行到集成運(yùn)行是更大的一個(gè)飛躍。作為制造自動(dòng)化技術(shù)的最新發(fā)展、工業(yè)自動(dòng)化的革命性成果，CIMS代表了當(dāng)今工廠(chǎng)綜合自動(dòng)化的最高水平，被譽(yù)為是未來(lái)的工廠(chǎng)。CIMS內(nèi)涵：CIMS是在信息技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)與制造的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)把分散在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中各種孤立的自動(dòng)化子系統(tǒng)有機(jī)地集成起來(lái)，形成適用于多品種、小批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)整體效益的集成化和智能化制造系統(tǒng)。CIMS為現(xiàn)代制造企業(yè)追求在激烈變化中、動(dòng)態(tài)市場(chǎng)條件下，具有快速靈活響應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)提供所要求的戰(zhàn)略性系統(tǒng)要求。 CIMS發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械制造廠(chǎng)的全盤(pán)自動(dòng)化，是自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展方向。CIMS的技術(shù)構(gòu)成制造技術(shù)：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)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(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷(xiāo)售、使用、服務(wù)的制造全過(guò)程，以實(shí)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(jì)效果的制造技術(shù)的總稱(chēng)。敏捷制造：敏捷制造是以競(jìng)爭(zhēng)力和信譽(yù)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(biāo)共同努力來(lái)增強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)用戶(hù)需求作出快速反應(yīng)，以滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。虛擬制造：虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過(guò)程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來(lái)達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的目的。并行工程：并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程(包括制造過(guò)程和支持過(guò)程)的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員在一開(kāi)始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶(hù)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(jìn)一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。CIMS各分系統(tǒng)作用一、工程設(shè)計(jì)集成分系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)集成分系統(tǒng)涉及到CAD/CAPP/CA集成系統(tǒng)，特征建模技術(shù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，CAD/CAPP/CAM.成數(shù)據(jù)管理，組成技術(shù)，并行工程以及EDIS分系統(tǒng)外部接口。計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)的發(fā)展綜述我們重點(diǎn)談?wù)摰氖?CAD/CAPP/CAM.CAD/CAPP/CA集成系統(tǒng)是有CAD/CAPP/CA等子系統(tǒng)在分布式數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持下組成。CAD子系統(tǒng)及功能：CAD完成產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)工程分析及優(yōu)化和詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)決策在設(shè)計(jì)的有限次迭代，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，直到獲得滿(mǎn)意的設(shè)計(jì)結(jié)果。其主要功能包括：三維幾何造型：對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的方式進(jìn)行描述。有限元分析：在產(chǎn)品幾何模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)單元網(wǎng)絡(luò)劃分確定載荷及約束條件，自動(dòng)生成有限元模型，并用有限元方法對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的靜，動(dòng)態(tài)特性，強(qiáng)度振動(dòng)熱變形磁場(chǎng)強(qiáng)度，流場(chǎng)等進(jìn)行計(jì)算分析，用不同的顏色描述結(jié)構(gòu)應(yīng)力，磁力熱的分布情況，為設(shè)計(jì)人員精確研究產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的受力變形提供一個(gè)重要手段。優(yōu)化設(shè)計(jì)：按設(shè)計(jì)對(duì)象建立優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件，然后選擇合適的優(yōu)化方法對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參數(shù)，方案或結(jié)構(gòu)行進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。這也是保證現(xiàn)代化產(chǎn)品設(shè)計(jì)達(dá)到周期短質(zhì)量高的重要技術(shù)手段。CAD勺鮮明特征主要有以下：強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)稱(chēng)中計(jì)算機(jī)的參與和支持。強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)的輔助作用。不可能也沒(méi)有必要設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的所有環(huán)節(jié)。CAD勺關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)涉及到以下的關(guān)鍵技術(shù)：產(chǎn)品的造型建模技術(shù)。單一數(shù)據(jù)庫(kù)與相關(guān)性設(shè)計(jì)。NURB曲面造型技術(shù)。CAD與其他CAX系統(tǒng)的集成技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。CAPF子系統(tǒng)及功能：CAPPS行產(chǎn)品中各種領(lǐng)個(gè)的加工過(guò)程設(shè)計(jì)，完成工藝線(xiàn)路與工藝設(shè)計(jì)，產(chǎn)生工序圖和工藝文件，向MISQIS、MAS各分系統(tǒng)提供所需要的工藝信息。CAM子系統(tǒng)及功能：CAM$照CAD產(chǎn)生的產(chǎn)品的幾何信息和CAPP^生的工藝信息，完成零件的數(shù)控加工編程及刀具軌跡模擬， 為車(chē)間提供數(shù)據(jù)加工指令文件和切屑加工時(shí)間等信息，以及人機(jī)交互方式，對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作編程，并進(jìn)行仿真，以檢查機(jī)器人的動(dòng)作和實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的在線(xiàn)控制。CAM技術(shù)的聯(lián)線(xiàn)應(yīng)用時(shí)將計(jì)算機(jī)與制造過(guò)程直接相連接用以控制、監(jiān)視和協(xié)調(diào)物料的流動(dòng)過(guò)程。二、 制造自動(dòng)劃分系統(tǒng)制造自動(dòng)劃分系統(tǒng)是制造系統(tǒng)地硬件主體。 主要包括：專(zhuān)用自動(dòng)化機(jī)床，分布式數(shù)控系統(tǒng)（DNC,柔性制造單元（FMC,柔性制造系統(tǒng)（FMS等，它主要有以下幾部分組成：控制及信息處理部分；伺服裝置部分；機(jī)械本體部分；傳感檢測(cè)部分。先進(jìn)制造設(shè)備優(yōu)越性在于提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的柔性化，改善了勞動(dòng)條件。三、 管理信息分系統(tǒng)管理信息分系統(tǒng)它的核心是MRP物料需求計(jì)劃，ERP企業(yè)資源計(jì)劃。MRP物料需求計(jì)劃是根據(jù)物料清單、庫(kù)存數(shù)據(jù)和生產(chǎn)計(jì)劃計(jì)算物料需求的一套技術(shù)。MRP物料需求計(jì)劃把主生產(chǎn)計(jì)劃、物料清單和庫(kù)存量分別存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過(guò)計(jì)算，就可以輸出一份完整的物料需求計(jì)劃了。除此之外，它還可以預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間里會(huì)有什么物料短缺。ERP具有很多的功能，①它有超越MPR||范圍的基礎(chǔ)功能。②支持混合范式的制造環(huán)境③支持能動(dòng)的監(jiān)控能力④支持開(kāi)放的客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器計(jì)算環(huán)境。除此之外還有主生產(chǎn)計(jì)劃（NPS物料清單（BOM等等。四、 質(zhì)量保證分系統(tǒng)質(zhì)量保證分系統(tǒng)的功能主要有：（1） 質(zhì)量計(jì)劃功能。而其又包含檢測(cè)計(jì)劃生成，檢測(cè)規(guī)則生成以及檢測(cè)程序的生成。（2） 質(zhì)量檢測(cè)功能，（3） 質(zhì)量評(píng)價(jià)與控制功能。（4） 質(zhì)量信息管理功能。企業(yè)CIMS的建立，不僅是通過(guò)質(zhì)量保證分系統(tǒng)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，通過(guò)其他分系統(tǒng)也會(huì)改善工作，提高產(chǎn)品質(zhì)量。五、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)CIMS網(wǎng)絡(luò)也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，他又有其自身的特殊性，他并非是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)公司售出的一種網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，而是一種用戶(hù)根據(jù)企業(yè)的特點(diǎn)在總體設(shè)計(jì)的前提下適用當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品并予以實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范的 CIMS網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，只有結(jié)合各企業(yè)目標(biāo)和具體情況的特定CIMS網(wǎng)絡(luò)。CIMS網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)首先CIMAS網(wǎng)絡(luò)是在一個(gè)企業(yè)內(nèi)部運(yùn)行的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它應(yīng)歸屬計(jì)算機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)的范疇。其次，CIMS集成的子系統(tǒng)包含工程設(shè)計(jì)、制造過(guò)車(chē)企業(yè)管理與決策三類(lèi)職能性質(zhì)不同的領(lǐng)域，他們對(duì)通信的要求，如吞吐量、時(shí)延，實(shí)時(shí)性、可靠性等都是不同的，相應(yīng)的通信協(xié)議、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、局網(wǎng)存取控制方法和網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)等也往往都是各異的。第三，由于 CIMS是一個(gè)多層體系結(jié)構(gòu)，子網(wǎng)和通信網(wǎng)的選擇還要考慮適應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次上的更具體的需求。 第四，即使在同一服務(wù)類(lèi)型，同一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次上， CIMS用戶(hù)也面臨著各種各樣局網(wǎng)和通信產(chǎn)品的選擇。最后一點(diǎn)就是在各子網(wǎng)本身的組織上也面臨倚重機(jī)連接的問(wèn)題。它的組建應(yīng)同企業(yè)的其他通信設(shè)施和今后的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) （ISDN）的發(fā)展統(tǒng)籌兼顧。六、 CIMS分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是CIMS環(huán)境中重要的支持系統(tǒng)。企業(yè)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持下，能實(shí)現(xiàn)各功能分系統(tǒng)的之間的互聯(lián)和信息傳輸，而數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)必須采用才能有效地對(duì)企業(yè)中設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理活動(dòng)提供信息支持。 CIMS對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的需求主要表現(xiàn)在對(duì)異構(gòu)硬件、軟件環(huán)境下的分布數(shù)據(jù)管理，工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)管理；CIMS各具單元有不同的管理能力，分區(qū)自治和統(tǒng)一運(yùn)行，用戶(hù)接口和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化以及實(shí)時(shí)操作。國(guó)內(nèi)外CIMS發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)一、 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀歐、美等發(fā)達(dá)國(guó)家將CIM技術(shù)列入其高技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃，給予重點(diǎn)支持。在CIM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，例如，歐共體ESPRIT計(jì)劃中的計(jì)算機(jī)集成制造開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)CIM-OSA、法國(guó)波爾多大學(xué)GRAI/LAP實(shí)驗(yàn)室提出的CIM-GRAI企業(yè)建模方法等都各具特色。在制造系統(tǒng)模式方面，國(guó)外的研究人員對(duì)各種新的制造系統(tǒng)模式，如大批量定制模式、敏捷制造模式和可持續(xù)發(fā)展的制造模式等進(jìn)行了深入研究。這些研究成果充實(shí)、豐富了CIM的內(nèi)涵。二、 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)開(kāi)展CIMS研究與應(yīng)用已有近20多年的歷史。與國(guó)外CIMS的發(fā)展相比較，我國(guó)已在深度和廣度上拓寬了傳統(tǒng)CIM的內(nèi)涵，形成了具有中國(guó)特色的CIM理論體系，目前，我國(guó)CIMS不僅重視了信息集成，而且強(qiáng)調(diào)了企業(yè)運(yùn)行的優(yōu)化，并將計(jì)算機(jī)集成制造發(fā)展為以信息集成和系統(tǒng)優(yōu)化為特征的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)。在CIMS的研究方面，目前我國(guó)已造就了一支3000多人的具有較高水平的CIMS研究隊(duì)伍，CIMS總體技術(shù)的研究已處于國(guó)際上比較先進(jìn)的水平。在企業(yè)建模、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、異構(gòu)信息集成、基于STEP的CAD/CAPP/CAM/CAE并行工程及離散系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論等方面也有一定的特色或優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際上已有一定的影響。三、 發(fā)展趨勢(shì)隨著信息技術(shù)的發(fā)展和制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，未來(lái) CIMS將有向以下八個(gè)方面發(fā)展的趨勢(shì)。1、 集成化CIMS的“集成”已經(jīng)從原先的企業(yè)內(nèi)部的信息集成和功能集成，發(fā)展到當(dāng)前的以并行工程為代表的過(guò)程集成，并正在向以敏捷制造為代表的企業(yè)間集成發(fā)展。2、 數(shù)字化從產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)開(kāi)始，發(fā)展到產(chǎn)品生命周期中各類(lèi)活動(dòng)、設(shè)備及實(shí)體的數(shù)字化。3、 虛擬化在數(shù)字化基礎(chǔ)上，虛擬化技術(shù)正在迅速發(fā)展，它主要包括虛擬顯示（VR、虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)（VPD、虛擬制造（VM和虛擬企業(yè)等。4、全球化隨著“市場(chǎng)全球化”“網(wǎng)絡(luò)全球化”、“競(jìng)爭(zhēng)全球化”和“經(jīng)營(yíng)全球化”的出現(xiàn)，許多企業(yè)都積極采用“全球制造”、“敏捷制造”、和“網(wǎng)絡(luò)制造”的策略，CIMS也將實(shí)現(xiàn)“全球化”。5、 柔性化正積極研究發(fā)展企業(yè)間動(dòng)態(tài)聯(lián)盟技術(shù)、敏捷設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)、柔性可重組機(jī)器技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)敏捷制造。6智能化制造系統(tǒng)在柔性化和集成化基礎(chǔ)上，引入各類(lèi)人工智能和智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具有自律、智能、分布、仿生、敏捷、分形等特點(diǎn)的下一代制造系統(tǒng)。7、標(biāo)準(zhǔn)化在制造業(yè)向全球化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化發(fā)展的過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)（PTEPEDI和P-LIB等）已顯得越來(lái)越重要。它是信息集成、功能集成、過(guò)程集成和企業(yè)集成的基礎(chǔ)。8、綠色化包括綠色制造、環(huán)境意識(shí)的設(shè)計(jì)與制造、生態(tài)工廠(chǎng)、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)，是擺在現(xiàn)代制造業(yè)面前的一個(gè)嶄新課題。CIMS應(yīng)用案例杭州汽輪動(dòng)力集團(tuán)在沒(méi)有實(shí)施CIMS工程前,一個(gè)產(chǎn)品從接定單到裝配出廠(chǎng)需要14-22個(gè)月。實(shí)施CIMS—期工程后，產(chǎn)品的交貨期縮短到6-12個(gè)月，達(dá)到國(guó)際水平，由此，企業(yè)年增產(chǎn)值2000萬(wàn)元，年增利稅30萬(wàn)元。降