1數字化設計與制造第八章計算機集成制造系統2023最新整理收集do

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一、CIMS的概念

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

一、CIMS的概念計算機集成制造系統必須把這些計算機化的“自動化孤島”集成起來，通過計算機網絡，把企業各部門的功能從市場信息收集、投資決策、研究開發、產品設計、制造、測試、裝配直至供銷、人事和財務等聯結成一個統一的整體，消除企業內部信息和數據間不該有的矛盾和數據的冗余。這種集成不是各系統疊加式的組合，而應達到企業內部信息和數據處理具有充分的及時性、準確性、一致性和共享性，把冗余信息和數據減至最少。這就是CIM技術產生的客觀原因。4

一、CIMS的概念

計算機集成制造系統(CIMS—ComputerIntegratedManufacturingSystem)一詞最早在1973年由美國學者約瑟夫·哈林頓(JoSephHarrington)提出。其中有兩個基本觀點：①企業生產的各個環節，包括市場分析、產品設計、加工制造、經營管理及售后服務的全部經營活動，是一個不可分割的整體，要緊密連接，統一考慮。②整個制造過程實質上是一個數據的采集、傳遞和加工處理的過程，最終形成的產品可以看作是數據的物質表現。計算機集成制造系統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、管理與運行企業生產的哲理，它借助計算機硬件與軟件，綜合運用現代管理技術、制造技術、信息技術、自動化技術、系統工程技術，將企業生產的全過程（包括市場分析、經營管理、工程設計、加工制造、裝配、物料管理、售前售后服務、產品報廢處理）中的有關人/組織、技術、經營管理三要素與其信息流、物質流有機地集成并優化運行，實現企業整體優化，以達到產品的高質、低耗、上市快、服務好，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進入了迅速發展階段，在其內涵和概念上都有了許多新的豐富，并與許多新概念相結合形成互補。如人工智能（ＩＡ）、準確制造（ＪＩＴ）、精良產品（ＬｅａｎＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）、敏捷制造（ＡｇｉｌｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、并行工程（ＣｏｎｃｕｒｒｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）等，研究這些方法和技術對應用ＣＩＭ技術求得企業經營活動的總體優化有著不可低估的意義。

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二、CIMS的組成

以機械產品制造企業為例，總體上可CIMS劃分為如下五個功能子系統和兩個支撐子系統：

(1)企業管理軟件系統(2)產品數字化設計與制造系統(3)制造過程自動化系統(4)質量保證系統(5)物流系統(6)計算機網絡支撐子系統(7)數據庫支撐子系統

計算機集成制造系統8計算機集成制造系統

二、CIMS的組成(1)企業管理軟件系統

該系統是以管理信息系統（MIS)、制造資源計劃（MRPⅡ）或企業資源規劃（ERP）為核心，包括市場及技術預測、企業經營決策、企業及車間生產計劃、原材料采購、供應鏈管理、財務管理、成本管理、設備管理、人力資源管理、銷售管理等功能模塊。企業管理軟件系統基于網絡環境，利用信息集成及資源共享，可以有效地縮短產品的開發周期、降低生產成本，提高企業的市場反應速度。9

二、CIMS的組成(2)產品數字化設計與制造系統

該系統包括利用計算機輔助產品設計、制造以及產品性能分析等，即涵蓋通常意義的CAD/CAM/CAPP/CAE等功能。產品數字化設計與制造系統在計算機中、用數字化的信息完成了產品制造之前的所有環節，在很大程度上保證了新產品開發的高質量、高效率。計算機集成制造系統10

二、CIMS的組成(3)制造過程自動化系統

該系統的功能是在計算機和網絡環境下，通過科學的控制與調度，利用NC代碼和數控機床將毛坯加工成合格的零件，并裝配成部件或產品。其主要組成部分有：數控機床、加工中心、柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（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等也是該系統的重要組成部分。計算機集成制造系統11

二、CIMS的組成(4)質量保證系統

該系統是指在企業范圍內為保證產品質量而建立的一套科學、合理的規范、制度和綱領性文件。它通過采集、存儲、評價與處理存在于設計、制造、裝配、運輸等過程中與質量有關的數據，以實現保證和提高產品質量的目的。質量保證工作起始于產品設計，為此設計師必須針對特定的產品和零件選擇合理的結構和適宜的材料，以滿足產品的功能和良好的性能要求。計算機集成制造系統12

二、CIMS的組成(5)物流系統

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

二、CIMS的組成(6)數據庫系統

該系統涵蓋企業的全部信息，支持CIMS各子系統的運行和操作，以實現企業的數據共享和信息集成。通常，數據庫系統采用集中與分布相結合的三層遞階控制體系結構，即主數據管理系統、分布數據管理系統和數據控制系統，以保證數據的安全性、一致性和易維護性。計算機集成制造系統14

二、CIMS的組成(7)網絡系統CIMS是一個集產品設計、制造、經營、管理為一體的多層次、多結構的復雜系統，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集成的關鍵，也是對網絡系統的基本要求。

CIMS網絡應滿足以下要求：（1）開放性；（2）標準化；（3）實時性；（4）豐富的網絡服務。計算機集成制造系統15

三、CIMS在我國的發展目標

我國“863計劃”中將CIMS確定為自動化領域的主題研究項目之一，并規定了我國863/CIMS的戰略目標為：跟蹤國際CIMS有關技術的發展；掌握CIMS關鍵技術；在制造業中建立能獲得綜合經濟效益并能帶動全局的CIMS示范工廠，通過推廣應用及產品化促進我國CIMS高技術產業的發展。計算機集成制造系統目標

效益驅動、總體規劃、重點突破、分步實施、推廣應用16

三、CIMS在我國的發展發展經過十多年的努力，我國CIMS事業取得了迅速發展，已形成了一個健全的組織和一支研究隊伍；實現了我國CIMS研究和開發的基本框架；建設研究環境和工程環境，包括一個國家CIMS實驗工程中心和7個單元技術開放實驗室，完成了一大批課題的研究工作，陸續選定了一批CIMS典型應用工廠作為利用CIMS推動企業技術改造的示范點；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。計算機集成制造系統17

四、實施CIMS的效益實施CIMS的效益主要體現在信息集成的效益上；由于系統集成度提高，使各功能分系統間的配合和參數配置更加優化，各種生產要素的潛力得到更有效的利用，減少實際存在于企業生產中的各種資源浪費，同時使管理科學化，提高企業對市場的響應能力。具體表現在：1）提高產品質量2）提高設備利用率3）提高科學管理水平。實施CIMS后，明顯提高企業新品開發能力，提高企業市場競爭能力。產品質量明顯提高，交貨期短而準確