计算机集成制造系统..

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1、先进制造系统期末考查 班 级：工业11-3班 姓 名： 易康添 学 号： 41 指导老师： 黄永生 机电工程学院计算机集成制造系统【摘要】计算机集成制造系统（CIMS）是企业自动化的发展趋势, 它综合应用系统工程、计算机技术、管理技术、制造技术和自动化技术, 使企业的所有资源集成于一体, 优化运行, 生产出优质、低耗、适应市场需要的产品, 从而使企业赢得市场竞争。CIMS作为一种先进的集成制造系统, 不仅可以提高企业对多变的市场需求的响应速度, 而且可以有效地提高企业的创新能力和竞争能力。本文对CIMS概念的发展、CIMS的组成、关键技术、开发应用CIMS的主要方法、我国CIMS的现状进行了介

2、绍，从而中国企业应大力推广和应用计算机集成制造系统。【关键词】计算机集成制造系统（CIMS）；概念发展；功能组成；关键技术；主要方法；综合体现；CIMS的现状；未来发展一、引言计算机集成制造系统（CIMS），是随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的，是在信息技术、自动化技术和制造的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计与制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、小批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。同其他具体的制造技术不同，CIMS着眼于从整个系统的角度来考虑生产和管理，强调制造系统整体的最优化，它像个巨大的中枢神经网络，将企业的各个部门紧密联系起来，使企业

3、的各个部门紧密联系起来，使企业的生产经营活动更加协调、有序、高效。实践证明，CIMS的正确实施将给企业带来巨大的经济效益和社会效益。二、CIMS概念的发展计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System 简称CIMS)最早由美国的约瑟夫哈林顿博士于1973年提出的，哈林顿强调，一是整体观点，即系统观点，二是信息观点，二者都是信息时代组织、管理生产最基本、最重要的观点。可以说，CIM是信息时代组织、管理企业生产的一种哲理，是信息时代新型企业的一种生产模式。按照这一哲理和技术构成的具体实现便是CIMS。1987年我国863计划CIMS主题专家组认

4、为：“CIMS是未来工厂自动化的一种模式。它把以往企业内相互分离的技术和人员通过计算机有机地综合起来，使企业内部各种活动高速度、有节奏、灵活和相互协调地进行，以提高企业对多变竞争环境的适应能力，使企业经济效益持续稳步地增长。”1991年日本能源协会提出：“CIMS是以信息为媒介，用计算机把企业活动中多种业务领域及其职能集成起来，追求整体效益的新型生产系统”。1992年ISO TC184/SC5/WG1提出：“CIM是把人、经营知识和能力与信息技术、制造技术综合应用，以提高制造企业的生产率和灵活性，将企业所有的人员、功能、信息和组织诸方面集成为一个整体”。1993年美国SME提出CIM的新版轮图

5、。轮图将顾客作为制造业一切活动的核心，强调了人、组织和协同工作，以及基于制造基础设施、资源和企业责任之下的组织、管理生产的全面考虑。经过十多年的实践，我国863计划CIMS主题专家组在1998年提出的新定义为“将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段。通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人（组织、管理）、经营和技术三要素的集成，以加强企业新产品开发的T（时间）、Q (质量)、C（成本）、S（服务）、E（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。最后CIMS概念的总结： CIMS

6、是利用计算机技术, 将企业的生产、经营、管理、计划、产品设计、加工制造、销售及服务等环节和人力、财力、设备等生产要素集成起来, 进行统一控制, 求得生产活动最优化的思想方法。CIMS 一般由集成工程设计系统、集成管理信息系统、生产过程实时信息系统、柔性制造工程系统及数据库、通讯网络等组成, 学科跨度大, 技术综合性强, 它跨越与覆盖了制造技术、信息技术、自动化及计算机技术、系统工程科学、管理和组织科学等学科与专业。早期的CIMS 研究主要是针对离散工业的, 相应的生产体现为决策支持、计划调度、虚拟制造、数字机床、质量管理等, 核心技术难题在于计划调度和虚拟制造等。而随着CIMS 研究的进一步发

7、展, 人们将CIMS 系统集成的思想应用到了流程工业中, 也获得了良好的设计效果, 而由于流程工业区别与离散工业的特征, 使得流程工业CIMS 技术主要体现在决策析、计划调度、生产监控、质量管理、安全控制等, 其中核心技术难题在于生产监控和质量管理等。CIMS是随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的。它是在信息技术自动化技术与制造的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、小批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。三、 CIMS的功能组成按我国企业的实践经验，CIMS一般由六部分组成：管理信息集成分系统、工程设计集成分系统、

8、制造自动划集成分系统、质量保证集成分系统、 计算机网络集成分系统和CIMS分数据库系统。CIMS的功能组成如下图所示：CIMS的功能组成3.1管理信息集成分系统管理信息集成分系统它的核心是MRP物料需求计划，ERP企业资源计划。MRP物料需求计划是根据物料清单、库存数据和生产计划计算物料需求的一套技术。MRP物料需求计划把主生产计划、物料清单和库存量分别存储在计算机中，经过计算，就可以输出一份完整的物料需求计划了。除此之外，它还可以预测未来一段时间里会有什么物料短缺。ERP具有很多的功能，它有超越MPR|范围的基础功能。支持混合范式的制造环境支持能动的监控能力支持开放的客户机/服务器计算环境。

9、除此之外还有主生产计划（NPS）物料清单（BOM）等等。管理信息集成分系统如下图：管理信息集成分系统基本结构3.2工程设计集成分系统工程设计集成分系统涉及到CAD/CAPP/CAM.集成系统，特征建模技术产品数据交换标准，CAD/CAPP/CAM.集成数据管理，组成技术，并行工程以及EDIS分系统外部接口。计算机集成制造技术的发展综述我们重点谈论的是CAD/CAPP/CAM.CAD/CAPP/CAM.集成系统是有CAD/CAPP/CAM.等子系统在分布式数据和计算机网络系统支持下组成。CAD子系统及功能：CAD完成产品的方案设计工程分析及优化和详细设计，通过设计评价决策在设计的有限次迭代，不断

10、优化设计，直到获得满意的设计结果。其主要功能包括：三维几何造型：对设计对象用计算机能够识别的方式进行描述。有限元分析：在产品几何模型的基础上，通过单元网络划分确定载荷及约束条件，自动生成有限元模型，并用有限元方法对产品结构的静，动态特性，强度振动热变形磁场强度，流场等进行计算分析，用不同的颜色描述结构应力，磁力热的分布情况，为设计人员精确研究产品结构的受力变形提供一个重要手段。优化设计：按设计对象建立优化的数学模型，包括目标函数和约束条件，然后选择合适的优化方法对产品的设计参数，方案或结构行进优化设计。这也是保证现代化产品设计达到周期短质量高的重要技术手段。CAD的鲜明特征主要有以下：（1）强

11、调产品设计过称中计算机的参与和支持。（2）强调计算机的辅助作用。（3）不可能也没有必要设计设计产品的所有环节。CAD的关键技术的实现涉及到以下的关键技术：（1）产品的造型建模技术。（2）单一数据库与相关性设计。（3）NURBS曲面造型技术。（4）CAD与其他CAX系统的集成技术。（5）标准化技术。 CAPP子系统及功能：CAPP进行产品中各种领个的加工过程设计，完成工艺线路与工艺设计，产生工序图和工艺文件，向MIS、QIS、MAS各分系统提供所需要的工艺信息。CAM子系统及功能：CAM按照CAD产生的产品的几何信息和CAPP产生的工艺信息，完成零件的数控加工编程及刀具轨迹模拟，为车间提供数据加

12、工指令文件和切屑加工时间等信息，以及人机交互方式，对机器人的动作编程，并进行仿真，以检查机器人的动作和实现机器人的在线控制。CAM技术的联线应用时将计算机与制造过程直接相连接用以控制、监视和协调物料的流动过程。3.3制造自动划集成分系统制造自动划分系统是制造系统地硬件主体。主要包括：专用自动化机床，分布式数控系统（DNC），柔性制造单元（FMC）,柔性制造系统（FMS）等，它主要有以下几部分组成：控制及信息处理部分；伺服装置部分；机械本体部分；传感检测部分。先进制造设备优越性在于提高了劳动生产率，提高加工精度和产品质量，易于实现生产过程的柔性化，改善了劳动条件。 在CIMS环境中，MAS分系统

13、运行过程的本质是产品的物化（形成）过程，MAS中的数据是连接产品设计、生产过程控制和实际产品加工制造之间的桥梁，即CIMS中的产品设计方案和工艺规划等工程信息是通过MAS信息转换为实际产品的。 3.4质量保证集成分系统质量保证集成分系统的功能主要有：（1）质量计划功能。而其又包含检测计划生成，检测规则生成以及检测程序的生成。（2）质量检测功能。（3）质量评价与控制功能。（4）质量信息管理功能。企业CIMS的建立，不仅是通过质量保证分系统，提高产品的质量，通过其他分系统也会改善工作，提高产品质量。质量保证集成分系统结构如下图所示质量保证集成分系统结构3.5计算机网络集成分系统CIMS网络也是计算

14、机网络，他又有其自身的特殊性，他并非是计算机网络公司售出的一种网络产品，而是一种用户根据企业的特点在总体设计的前提下适用当今的网络产品并予以实施的网络系统，没有一个标准的规范的CIMS网络产品，只有结合各企业目标和具体情况的特定CIMS网络。CIMS网络特点首先CIMAS网络是在一个企业内部运行的计算机网络，它应归属计算机局部网络的范畴。其次，CIMS集成的子系统包含工程设计、制造过车企业管理与决策三类职能性质不同的领域，他们对通信的要求，如吞吐量、时延，实时性、可靠性等都是不同的，相应的通信协议、拓扑结构、局网存取控制方法和网络介质等也往往都是各异的。第三，由于CIMS是一个多层体系结构，子

15、网和通信网的选择还要考虑适应系统结构层次上的更具体的需求。第四，即使在同一服务类型，同一系统结构层次上，CIMS用户也面临着各种各样局网和通信产品的选择。最后一点就是在各子网本身的组织上也面临倚重机连接的问题。它的组建应同企业的其他通信设施和今后的综合业务数字网（ISDN）的发展统筹兼顾。计算机集成制造CIMS网络包含了CIMS的子网单元技术，CIMS网络的工厂主干网。网络系统的分析与设计方法以及CIMS网络协议软件，CIMS网络协议软件主要是适于生产环境的MAP/TOP协议，我国的上海交通大学计算机系历时7年开发的Min MAP/EAP协议是我国具有自主版权的网络协议软件。MAP/TOP 是实现CIMS的LAN协议，随着网络的扩大，后来的MAP/TOP网络协议得到了扩充和扩展。例如Min MAP/EAP及现场总线（Field Bus）等就是其中的一部分。3.6 CIMS分数据库系统数据库系统是CIMS环境中重要的支持系统。企业在计算机网络系统的支持下，能实现各功能分系统的之间的互联和信息传输