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浙江大学宁波理工学院计算机集成制造(ComputerIntegratedManufacturing)专业：［自动化091］学生姓名：［杨忱宇］指导教师:［刘毅华］完成时间:2014年8月19日计算机集成制造(ComputerIntegratedManufacturing)\n1、计算机集成制造(CIM)的背景制造业在21世纪进入全球竞争时代。未来的市场趋势要求产品具冇更强的功能、更短的生产周期、更好的质量、更低的成木和更好的服务。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甜的研制开发周期；另一方面，生产组织和人的因素在制造业的可持续发展屮将会起着至关重要的作用。自从20世纪80年代以来，世界各国相继捉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(ComputerIntegratedManufacturing,CIM)就是这样被提出來的，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。2、计算机集成制造(CIM)的概念1973年，美国JosephHarrington博士在《ComputerIntegratedManufacturing))一书中提出计算机集成制造(CIM),可概括为两个重要观点：①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；②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，最终形成的产詁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/C1MS主题认为：计算机集成制造(C1M)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Z,也将出现一些新的制造模式。在C1M的理念上，我们将企业内部各生产环节冇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Z为计算机集成制造系统（CIMS）o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。\n3、计算机集成制造系统（CTMS）的应用欧、美等发达国家已有许多大屮型企业实施了CIMSo美国、日本、西欧等国的化工过程计算机集成生产系统已经试用，如口本三井石油化学工业公司、徳曹达公司、高尔公司都相继建立了化工过程CTMSo美国钢联所属年产700万吨的加里厂，投资2・7亿美元建CIMS,1990年投入运行每年增加直接效益1.6亿美元；FI本的新FI铁、住友、川崎、H本钢管、神户五大钢铁公司的许多钢铁厂建立CIMS;韩国的浦项和光阳钢铁厂也都建成CIMS,其屮光阳厂是国际公认的现代化程度最高的CIMS钢铁企业。据美国科学院根据对在CIMS方面处于领先地位的五家制造公司进行的调查表明，在实施CIMS后可获得以下效益:提高生产率40%〜70%;提高产品质量200%〜500%;提高设备利用率200%〜300%;缩短生产周期30%〜60%;减少在制品30%〜60%;减少工程设计量15%〜30%;减少人为费用5%〜20%;提高工程师的工作能力300%〜3500%o我国己在20多个省市（行业）的200多家企业己实施或正在实施CIMS应用示范工程，其中已有50家左右通过验收，并取得显著效益。如杭州汽轮动力集团在没有实施CIMS工程前，一个产品从接定单到装配出厂需要14〜22个月。实施CIMS-期工程后，产品的交货期缩短到了6〜12个月，达到了国际水平，由此，企业年增产值2000万元，年增利税30万元。降低在制品库存达20%。4、计算机集成制造系统（CIMS）的研究方向从系统功能的角度岀发，一般认为CIMS由管理信息系统、工程分析和设计系统、制造自动化系统和质量信息系统四个功能应用分系统以及计算机网络和数据库两个指成分系统组成，如图所示。各个分系统的主要功能分述如下。\n•物料菅理、成本管理、财务管理、人事管湮、经营决策、生产管冬、铠售管理、办公自动化■CIMS是由4个功能分系统以及2个支撑分系统等6个部分有机地集成计算可网络和数据军支撑分系统—>管理信息分系统电工程设计集成分系统-(CIMS/EDIS)•CAD\CAPP\CAM\PDM—(CIMS/MIS)»制］吿自动化分系统—(CIMS/MAS)•加工设备、控制系统、检测设备、辅助设备、装配设备、储运设备、工业机器人r-..计算机辅助质量保证•质量计划、质量检测、质量评价、质分系统(CIMS/CAQ)量扌空制、质量信息综合管理r(1)管理信息系统。包括经营管理、生产计划与控制，釆购管理、财务管理等功能，它将制造企业生产经营过程中产、供、销、人、财、物等进行统一管理的应用让算机系统，用以处理生产任务方面的信息。在集成制造环境下，管理信息系统是一个大型软件系统，通常采用模块化的结构。MIS具体体现在ERP(企业资源计划)的实施，指挥和控制CIMS其他分系统的运行，使企业各部门工作协调一致，完成企业的生产经营任务。通过PDM与CAD/CAM/CAPP的信息集成是冃前生产经营管理系统的建设重点。(2)工程分析与设计系统。它是CIMS中的主要信息源，根据管理信息系统下达的产品开发要求，通过计算机技术来完成产品的概念设计、工程与结构分析、详细设计、工艺设计以及数控编程等一系列工作，并通过工程数拯库和产品数拯库PDM实现内外部的信息集成。其核心为CAD/CAPP/CAM的3C一体化°CAD系统的功能包括计算机绘图、有限元分析、产品造型、图像分析处理、优化设计与仿真、物料清单的生成等。CAPP的功能包括毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工时定额计算、加工余量分配、切削用量选择、工序图生成以及机床、刀具和夹具的选择等。CAM系统的功能包括刀具路径的确定、刀位文件的生成、\n刀具轨迹仿真以及NC代码的生成等工作。(1)制造自动化系统。它是CIMS中信息流与物流的结合点，是CIMS最终产生经济效益的所在，实现信息流对物流的控制和完成物流的转换，用以支持CIMS的制造功能。它将能源、原材料、配套件和技术信息作为输入，在计算机控制和调度卜•完成加工和装配。通常由数控机床、加工中心、门动导向车、立体仓库等设备及相应的支持软件组成。制造自动化系统是直接完成制造活动的基木环节。制造自动化系统由制造系统、控制系统、物流系统、监测系统和机器人组成。制造自动化系统反映了先进技术应用于企业底层的生产和物流活动，这些活动在集成制造中往往被划分为“单元”进行管理和调度。MAS是CIMS中信息流与物流的结合点，是CIMS最终完成产品制造、创造效益的关键环节。（4）质量信息系统。其功能包括质量计划、质量检测、质量评价、质量控制和质量信息综合管理。在产品的生命周期中，有许多与质量与关的活动，产生大量的质量信息，这些质量信在各阶段内部和个阶段Z间都冇信息传送和反馈。ifU且企业内部各个部门Z间也有大量的质量信息需要交换。所以，只有从系统工程学的观点去分析所冇活动和信息，是全部质量活动构成一个冇机整体，质量系统才能有效的发挥效能。（5）计算机网络系统。用以传递CIMS各分系统之间和分系统内部的信息，实现C1MS的数据传递和系统通信功能。计算机通信网络，是集成制造系统的支撑系统，是信息集成的关键。集成制造系统的网络应具备开放通信网络的特点，它不仅适用于生产过程的计划和自动控制，还要适用于产品工程设计和计划，以及办公自动化和与公共通信系统的连接。系统包括计算机网络、数据库、中间件、集成平台以及I•办同工作环境等。计算机网络和数据库实现计算机系统互连，作为CIMS信息交换和共享的主耍支撑。计算机网络子系统支持CIMS开放型网络通信，采用国际标准和协议，满足各分系统的网络支持服务。（6）数据库管理系统。用以管理整个C1MS的数据，实现数据的集成与共享。集成制造企业需要采集、传递、处理的数据，数量巨大，结构不同，还存在异构\n数据之间的接口问题。要使集成制造系统的各分系统冇效地集成，实现数据共享,必须有集成的数据管理系统的支持。数据管理系统的核心是数据库系统。它支撑各分系统及覆盖企业全部信息的数据存储和管理，要能保证数据的完整性、一致性和安全性，实现全企业数据共享。为尽可能避免数据的重复更新，减少各种应用间的数据不一致性，必须开发适合CAD/CAM环境、功能齐全、通用性强的工程数据库管理系统，这是集成制造系统数据管理的关键技术之一。用统一的方式存储、操纵、修改图形及非图形数据是工程数据库管理系统的技术难点。5、计算机集成制造(CIM)的研究现状5.1国外现状国外开展CIMS的研究与应用己有近30年历史。世界各国十分重视CIM等制造系统集成技术的研究与开发，欧、美等发达国家将CTM技术列入其高技术研究发展战略计划，给予重点支持。在CIM系统方法论方面，目前已提出了多种CIMS参考休系结构和建模方法，例如，欧共休ESPRIT计划屮的计算机集成制造开放体系结构(CIM-OSA)、法国波尔多大学GRAI/LAP实验室提出的CIM—GRAI企业建模方法等都各具特色。在制造系统模式方面，国外的研究人员对各种新的制造系统模式，如人批量定制生产模式、敏捷制造模式和可持续发展的制造系统模式等进行了深入研究。这些研究成果充实、丰富了CIM的内涵。同时，各种CIMS单元技术，如现代产品设计技术、并行工程、产品建模技术、面向产品全生命周期的设计分析技术、先进的单元制造工艺等的研究与开发也取得了长足的进步。随着信息技术的发展，基于Web技术的制造应用系统的集成、面向对象和浏览器/客户机/服务器及CORBA和COM/OLE规范的企业集成平台和集成框架技术、以凶特网和企业内部网及虚拟网络为代表的企业网络技术、界构分布的多库集成和数据仓库技术等系统集成技术领域的发展也十分迅速。5.2国内现状我国开展CIMS研究与应用已有20多年的历史。从1990年开始，胜利炼汕厂、中原制约厂、天津无缝钢管厂等企业已着手CIM计划，福建炼油厂和兰州化纤厂等一些\n连续生产企业已成功地实施了C1MS,取得了巨大的经济效益。与国外C1MS的发展相比较，我国已在深度和广度上拓宽了传统CIM的内涵，形成了具有小国特色的CIM理论体系，目前,我国CIMS不仅重视了信息集成，而且强调了企业运行的优化，并将计算机集成制造发展为以信息集成和系统优化为特征的现代集成制造系统（ContemporaryIntegratedManufactur2ingSystems）。在C1MS的研究方而，目前我国已造就了一支3000多人的具有较高水平的CIMS研究队伍,CIMS总体技术的研究已处于国际上比较先进的水平。在企业建模、系统设计方法、异构信息集成、基于STEP的CAD/CAPP/CAM/CAE、并行工程及离散系统动力学理论等方面也有一定的特色或优势,在国际上已有一定的影响。863/CIMS主题在近20年的实践屮，也形成了一支工程设计、开发、应用骨干队伍，总结岀了一套适合国情的CIMS实施方法、规范和管理机制。6、计算机集成制造（CIM）存在的问题我们发现有一小部分企业实施CIMS效果不明显甚至说是不成功的，有的企业不问市场，单纯提高装备及工艺能力，花口资引进，而在管理方面做得还很不够，造成严重浪费，如立项的CIMS应用工程拖期，设计开发效率很低，见效慢，收益低，分阶段投资的结果是建成了一个个口动化孤岛。总Z,管理因素将成为日后实现C1MS最主要的障碍，这是在推广C1MS屮须引起注意的问题。6、计算机集成制造（CIM）的发展趋势以信息技术的发展为支持，以满足制造业市场需求和壇强企业竞争力为目的，现代集成制造技术未来将突出以下八个方面的发展趋势。6.1以“数字化”为发展核心6.2以“精密化”将成为发展的关键6.3突出“极端条件”，是发展的焦点6.4以“自动化”技术为发展前提6.5以“成化集”为发展的方法6.6以“网络化”为发展道路6.7“智能化”是CIMS未来发展的美好前景\n6.8“绿色”是CTMS未來发展的必然趋势6.9CIMS的标准化参考文献1.李頌贤•面向21世纪的先进制造技术.机械制造工业化.19982.1KimuraF.:ProductandProcessModelingasaKernelforVirtualManufacturingEnvironment.AnnalsoftheCIRPJ993,42(1):147〜1503.白彩英.计算机集成制造系统-C1MS概论.清华大学出版社.19964.王隆太.先进制造技术.机械工业出版社.20035.(美)雷格(Rehg,J.A.).计算机集成制造.机械工业出版社.2007