《數(shù)字化設(shè)計與制造》第08章

1數(shù)字化設(shè)計與制造第八章計算機集成制造系統(tǒng)2023最新整理收集do

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一、CIMS的概念

隨著計算機技術(shù)在生產(chǎn)中的普遍推廣和應(yīng)用，在各項制造功能子集（子系統(tǒng)）中很快發(fā)展了計算機輔助的自動化系統(tǒng)。如：計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助工藝規(guī)劃（CAPP）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工程分析（CAE）、計算機輔助作業(yè)計劃編制（CAS）、計算機輔助質(zhì)量控制（CAQC）、計算機輔助庫存管理（CAIM）等。計算機集成制造系統(tǒng)各功能子系統(tǒng)都是獨立的，在企業(yè)中逐個建立起來的，沒有經(jīng)過整體規(guī)劃，只是從改進各單項功能目標和效益出發(fā)而發(fā)展起來的。各系統(tǒng)之間往往會產(chǎn)生矛盾，雖然各功能子系統(tǒng)能取得某些效益，但因功能間耦合關(guān)系的不緊密而導(dǎo)致企業(yè)的整體效益不高。3

一、CIMS的概念計算機集成制造系統(tǒng)必須把這些計算機化的“自動化孤島”集成起來，通過計算機網(wǎng)絡(luò)，把企業(yè)各部門的功能從市場信息收集、投資決策、研究開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計、制造、測試、裝配直至供銷、人事和財務(wù)等聯(lián)結(jié)成一個統(tǒng)一的整體，消除企業(yè)內(nèi)部信息和數(shù)據(jù)間不該有的矛盾和數(shù)據(jù)的冗余。這種集成不是各系統(tǒng)疊加式的組合，而應(yīng)達到企業(yè)內(nèi)部信息和數(shù)據(jù)處理具有充分的及時性、準確性、一致性和共享性，把冗余信息和數(shù)據(jù)減至最少。這就是CIM技術(shù)產(chǎn)生的客觀原因。4

一、CIMS的概念

計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS—ComputerIntegratedManufacturingSystem)一詞最早在1973年由美國學(xué)者約瑟夫·哈林頓(JoSephHarrington)提出。其中有兩個基本觀點：①企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、經(jīng)營管理及售后服務(wù)的全部經(jīng)營活動，是一個不可分割的整體，要緊密連接，統(tǒng)一考慮。②整個制造過程實質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)的采集、傳遞和加工處理的過程，最終形成的產(chǎn)品可以看作是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。計算機集成制造系統(tǒng)5

一、CIMS的概念

我國“８６３”計劃ＣＩＭ主題專家組把ＣＩＭ和ＣＩＭＳ定義為：ＣＩＭ是一種組織、管理與運行企業(yè)生產(chǎn)的哲理，它借助計算機硬件與軟件，綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)的全過程（包括市場分析、經(jīng)營管理、工程設(shè)計、加工制造、裝配、物料管理、售前售后服務(wù)、產(chǎn)品報廢處理）中的有關(guān)人/組織、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素與其信息流、物質(zhì)流有機地集成并優(yōu)化運行，實現(xiàn)企業(yè)整體優(yōu)化，以達到產(chǎn)品的高質(zhì)、低耗、上市快、服務(wù)好，從而贏得市場競爭。

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一、CIMS的概念

２０世紀８０年代至９０年代，ＣＩＭ進入了迅速發(fā)展階段，在其內(nèi)涵和概念上都有了許多新的豐富，并與許多新概念相結(jié)合形成互補。如人工智能（ＩＡ）、準確制造（ＪＩＴ）、精良產(chǎn)品（ＬｅａｎＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）、敏捷制造（ＡｇｉｌｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、并行工程（ＣｏｎｃｕｒｒｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）等，研究這些方法和技術(shù)對應(yīng)用ＣＩＭ技術(shù)求得企業(yè)經(jīng)營活動的總體優(yōu)化有著不可低估的意義。

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二、CIMS的組成

以機械產(chǎn)品制造企業(yè)為例，總體上可CIMS劃分為如下五個功能子系統(tǒng)和兩個支撐子系統(tǒng)：

(1)企業(yè)管理軟件系統(tǒng)(2)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與制造系統(tǒng)(3)制造過程自動化系統(tǒng)(4)質(zhì)量保證系統(tǒng)(5)物流系統(tǒng)(6)計算機網(wǎng)絡(luò)支撐子系統(tǒng)(7)數(shù)據(jù)庫支撐子系統(tǒng)

計算機集成制造系統(tǒng)8計算機集成制造系統(tǒng)

二、CIMS的組成(1)企業(yè)管理軟件系統(tǒng)

該系統(tǒng)是以管理信息系統(tǒng)（MIS)、制造資源計劃（MRPⅡ）或企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）為核心，包括市場及技術(shù)預(yù)測、企業(yè)經(jīng)營決策、企業(yè)及車間生產(chǎn)計劃、原材料采購、供應(yīng)鏈管理、財務(wù)管理、成本管理、設(shè)備管理、人力資源管理、銷售管理等功能模塊。企業(yè)管理軟件系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，利用信息集成及資源共享，可以有效地縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場反應(yīng)速度。9

二、CIMS的組成(2)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與制造系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括利用計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計、制造以及產(chǎn)品性能分析等，即涵蓋通常意義的CAD/CAM/CAPP/CAE等功能。產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與制造系統(tǒng)在計算機中、用數(shù)字化的信息完成了產(chǎn)品制造之前的所有環(huán)節(jié)，在很大程度上保證了新產(chǎn)品開發(fā)的高質(zhì)量、高效率。計算機集成制造系統(tǒng)10

二、CIMS的組成(3)制造過程自動化系統(tǒng)

該系統(tǒng)的功能是在計算機和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過科學(xué)的控制與調(diào)度，利用NC代碼和數(shù)控機床將毛坯加工成合格的零件，并裝配成部件或產(chǎn)品。其主要組成部分有：數(shù)控機床、加工中心、柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、焊接或裝配用機器人等。此外，與自動化制造過程密切相關(guān)的運輸小車、立體倉庫、自動上下料裝置、計算機控制管理系統(tǒng)等也是該系統(tǒng)的重要組成部分。計算機集成制造系統(tǒng)11

二、CIMS的組成(4)質(zhì)量保證系統(tǒng)

該系統(tǒng)是指在企業(yè)范圍內(nèi)為保證產(chǎn)品質(zhì)量而建立的一套科學(xué)、合理的規(guī)范、制度和綱領(lǐng)性文件。它通過采集、存儲、評價與處理存在于設(shè)計、制造、裝配、運輸?shù)冗^程中與質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。質(zhì)量保證工作起始于產(chǎn)品設(shè)計，為此設(shè)計師必須針對特定的產(chǎn)品和零件選擇合理的結(jié)構(gòu)和適宜的材料，以滿足產(chǎn)品的功能和良好的性能要求。計算機集成制造系統(tǒng)12

二、CIMS的組成(5)物流系統(tǒng)

產(chǎn)品從毛坯、原材料、半成品、成品零件到集成系統(tǒng)是一個動態(tài)的物流過程。另外，市場需求分析，產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、制造、裝配、銷售到廢舊物品回收等，也屬于物流過程。其中，既有企業(yè)內(nèi)部物流（如運輸小車、傳送帶、機器人、高架倉庫、堆垛機等），也有企業(yè)外部物流（如倉儲、配送、貨物運輸車輛等）。物流系統(tǒng)的功能就是在企業(yè)管理系統(tǒng)的調(diào)度和控制下，以最短的時間、最快的速度和最好的服務(wù)將指定的物資運送到指定的部位，以保障企業(yè)生產(chǎn)的正常進行。計算機集成制造系統(tǒng)13

二、CIMS的組成(6)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

該系統(tǒng)涵蓋企業(yè)的全部信息，支持CIMS各子系統(tǒng)的運行和操作，以實現(xiàn)企業(yè)的數(shù)據(jù)共享和信息集成。通常，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用集中與分布相結(jié)合的三層遞階控制體系結(jié)構(gòu)，即主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、分布數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，以保證數(shù)據(jù)的安全性、一致性和易維護性。計算機集成制造系統(tǒng)14

二、CIMS的組成(7)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CIMS是一個集產(chǎn)品設(shè)計、制造、經(jīng)營、管理為一體的多層次、多結(jié)構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)，其中的信息流種類繁多、縱橫交錯。保證信息通暢，在正確的時間傳遞到正確的地點是CIMS集成的關(guān)鍵，也是對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本要求。

CIMS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足以下要求：（1）開放性；（2）標準化；（3）實時性；（4）豐富的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。計算機集成制造系統(tǒng)15

三、CIMS在我國的發(fā)展目標

我國“863計劃”中將CIMS確定為自動化領(lǐng)域的主題研究項目之一，并規(guī)定了我國863/CIMS的戰(zhàn)略目標為：跟蹤國際CIMS有關(guān)技術(shù)的發(fā)展；掌握CIMS關(guān)鍵技術(shù)；在制造業(yè)中建立能獲得綜合經(jīng)濟效益并能帶動全局的CIMS示范工廠，通過推廣應(yīng)用及產(chǎn)品化促進我國CIMS高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。計算機集成制造系統(tǒng)目標

效益驅(qū)動、總體規(guī)劃、重點突破、分步實施、推廣應(yīng)用16

三、CIMS在我國的發(fā)展發(fā)展經(jīng)過十多年的努力，我國CIMS事業(yè)取得了迅速發(fā)展，已形成了一個健全的組織和一支研究隊伍；實現(xiàn)了我國CIMS研究和開發(fā)的基本框架；建設(shè)研究環(huán)境和工程環(huán)境，包括一個國家CIMS實驗工程中心和7個單元技術(shù)開放實驗室，完成了一大批課題的研究工作，陸續(xù)選定了一批CIMS典型應(yīng)用工廠作為利用CIMS推動企業(yè)技術(shù)改造的示范點；這些工廠包括飛機、機床、大型鼓風機、紡織機械、汽車、家電、服裝以及鋼鐵、化工等行業(yè)。計算機集成制造系統(tǒng)17

四、實施CIMS的效益實施CIMS的效益主要體現(xiàn)在信息集成的效益上；由于系統(tǒng)集成度提高，使各功能分系統(tǒng)間的配合和參數(shù)配置更加優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力得到更有效的利用，減少實際存在于企業(yè)生產(chǎn)中的各種資源浪費，同時使管理科學(xué)化，提高企業(yè)對市場的響應(yīng)能力。具體表現(xiàn)在：1）提高產(chǎn)品質(zhì)量2）提高設(shè)備利用率3）提高科學(xué)管理水平。實施CIMS后，明顯提高企業(yè)新品開發(fā)能力，提高企業(yè)市場競爭能力。產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，交貨期短而準確