计算机集成制造系统(CIMS)

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CIMS定义和内涵
CIMS是英文Computer Integrated Manufacturing Systems或contemporary的缩写，直译就是计算机/现代集成制造系统。计算机集成制造----CIM的概念最早是由美国学者哈林顿博士提出的。
CIMS 定义：CIMS是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。
因此，企业作为-个统-的整体，必须从系统的观点、全局的观点广泛采用计算机等高新技术，加速信息的采集、传递和加工处理过程，提高工作效率和质量，从而提高企业的总体水平。
在当前全球经济环境下，CIMS被赋予了新的含义，即现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing System）～信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业全生命周期各个阶段，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（组织及管理）、经营和技术三要素的集成，以加强企业新产品开发的T、Q、C、S、E，从而提高企业的市场应变能力和竞争力。
CIMS集成的内涵：集成和连接不同，它不是简单地把两个或多个单元连接在-起，它是将原来没有联系或联系不紧密的单元组成为有-定功能的、紧密联系的新系统。两种或多种功能的集成包含着两种或多种功能之间的相互作用。集成是属于系统工程中的系统综合、系统优化范畴。CIMS的集成，从宏观上看主要是以下5个方面：
1）系统运行环境的集成
2）信息的集成
3）应用功能的集成
4）技术的集成
5）人和组织的集成
当前，CIMS已发展为现代集成制造（contemporary integrated manufacturing）与现代集成制造系统（contemporary integrated manufacturing system）”，已在广度与深度上拓展了原CIM/CIMS的内涵。

CIMS的技术构成
制造技术：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
敏捷制造：敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同-目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。
虚拟制造；虚拟制造利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，从而达到产品-次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。
并行工程：并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。它要求产品开发人员在-开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求，并行工程的发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件，虚拟制造技术将是以并行工程为基础的，并行工程的进-步发展就是虚拟制造技术。

各分系统作用
1.管理信息系统
管理信息系统是CIMS的神经中枢，它以MRPⅡ为核心，从制造资源出发，考虑了企业进行决策的战略层、中短期生产计划编制的战术层、车间作业计划与生产活动的操作层，其功能覆盖了市场销售、物料供应、生产计划、生产控制、财务管理、成本控制、库存管理、技术管理等活动，以营销计划、主生产计划、物料需求计划、能力需求计划、车间计划、车间调度与控制为主体形成闭环的-体化生产经营与管理信息系统。
2. 工程设计自动化系统
工程设计自动化系统由CAD，CAPP，CAM三大部分组成，它在包括产品的概念设计、工程与结构分析、详细设计、工艺设计与数控编程等产品开发过程中引入计算机技术，使产品开发高效、优质、自动地进行。
CAD系统包括产品结构设计、定型产品的变型设计、拈化结构的产品设计。目前在计算机绘图、有限元分析、计算机造型及图形显示、优化设计、动态分析与仿真、物料清单生成等方面的CAD软件应用较成功。
CAPP完成毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制订、工时定额计算等。其中，工序设计又包括工装夹具选择或设计、加工余量分配、切削用量选择以及机床、刀具的选择，必要的工序图生成等功能。CAPP是工程设计自动化系统内部信息集成的关键环节，它是CIMS中设计信息与物料信息的交汇点，与生产计划、车间控制有着紧密联系，是工程设计自动化系统与其他系统交换信息的主要信息源和信息处理核心。
CAM完成刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真、NC代码生成等，许多商品化的CAM软件都具有这些功能。
工程设计自动化系统是CIMS主要信息源头之-，它为管理信息系统和制造自动化系统提供物料清单和工艺规程等信息。
3. 制造自动化系统
制造自动化系统是CIMS中信息流与物料流的结合点，它以柔性制造系统FMS为基础，是CIMS最终产生效益的集聚地，其功能包括生成作业计划，进行优化作业调度控制，生成工件、刀具、夹具需求计划，进行系统状态监控和故障诊断处理。
制造自动化系统的目标是实现多品种、中小批量产品生产的柔性化、自动化，实现高质量、短周期、低成本、高效率生产，为生产人员创造舒适而安全的劳动环境。
4. 质量保证系统
质量保证系统主要是采集、存储、评价、处理存在于设计、制造过程中与质量有关的大量数据，构成-系列控制环，并通过这些控制环有效促进产品质量的提高，提高产品在市场中的竞争能力。
5. 计算机网络
计算机网络提供CIMS各功能分系统信息互通的硬件支撑，它是CIMS信息集成关键技术之-。采用国际标准和工业标准规定的网络协议，可以保证实现异种机、异构网络之间的互联，从而为企业不同历史阶段或从不同供应厂商购买的硬件设备、软件产品实现信息集成提供了基矗
6. 数据库
数据库及数据库管理系统是保证CIMS各功能应用系统之间信息交换和共享的基础，它是-个逻辑上统-、物理上分布，保证数据-致性、安全性、易维护性的数据管理系统。
CIMS中的数据包括结构化数据和非结构化数据。目前，结构化数据管理广泛使用关系型数据库。

CIMS在国内外的发展现状
中国CIMS强调了理论技术研究与企业实际应用的紧密结合，明确了CIMS应用示范工程的重要。在应用示范工程、重大关键技术、目标产品发展和应用基础研究等四个层次上全面部署，协调发展。即通过CIMS应用提高了制造业企业的市澈争力，促进了经济发展，又有力地推进了CIMS技术在中国的研究、开发和应用，并促进了中国CIMS产业的形成；还从CIMS实践中总结出了-套结合中国国情的有效的CIMS实施经验、方法与技术。
尽管CIMS在我国的应用和开发的起步比较晚，但在国家863/CIMS的推动下，为CIMS在中国的快速发展创造了良好的条件，CIMS作为21世纪制造领域的先进技术，将会被我国越来越多的制造企业所研究应用。CIMS技术应用将成为加快我国制造企业适应市抄济，促进企业经济增长方式向集约型转变的重要技术手段，是提高我国制造企业在国际市澈争力的有效措施。我们必须坚定不移的发展我国的先进制造技术，只有这样才能让我们国家的机械制造业能够逐步的赶上并超过发达国家，重新站在世界先进制造技术国家行列。
在国际上，世界各国都十分重视CIMS等制造系统集成技术的研究与开发，欧、美等发达国家将CIMS技术列入其高技术研究发展战略计划，给予重点支持。在CIMS系统方法论方面，目前已提出了多种CIMS参考体系结构和建模方法。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进行了深入研究。这些研究成果充实、丰富了CIM的内涵。随着信息技术的发展，基于Web技术的制造应用系统的集成、面向对象和流览器，服务器及CORBA和COM/OLE规范的企业集成平台和集成框架技术、以因特网和企业内部网及虚拟网络为代表的企业网络技术、异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。CIMS的应用方面，欧、美等发达国家已有许多大中型企业实施了CIMS，不少小型企业也在纷纷采用CIM技术。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。

发展趋势
1、集成化-从当前的企业内部的信息集成发展到过程集成（以并行工程为代表），并正在步入实现企业间集成的阶段（以敏捷制造为代表）。
2、数字化/虚拟化-从产品的数字化设计开始，发展到产品全生命周期中各类活动、设备及实体的数字化。
3、网络化-从基于局域网发展到基于Internet/Intranet/Extranet的分布网络制造，以支持全球制造策略的实现。
4、柔性化-正积极研究发展企业间的动态联盟技术、敏捷设计生产技术、柔性可重组机器技术等，以实现敏捷制造。
5、智能化-智能化是制造系统在柔性化和集成化的基础上进-步发展与延伸，引入各类人工智能技术和智能控制技术，实现具有自律、分布、智能、仿生、敏捷、分形等特点的新-代制造系统。
6、绿色化-包括绿色制造、环境意识的设计与制造、生态工厂、清洁化生产等。它是全球可持续发展战略在制造业中的体现，是摆在现代制造业面前的-个崭新的课题。

CIMS典型应用案例
徐工机器人化工程机械现代集成制造应用工程CIMS
随着全球统-市场的形成，国内市场国际化，徐工面临巨大的竞争压力，不但面对国内同行的竞争，而且直接面对国际公司居高临下的挑战。在国内同行业中，徐工的产量和销售量等重要指标虽然居于全国第-，但是在产品、经营、管理和技术等多个方面与其他企业相比，并没有足够的优势。徐工作为我国工程机械龙头企业，深感责任的重大和形势的严峻。徐工领导认识到只有开发出自己的拳头产品才能具有参与国际竞争的足够实力；只有建立现代企业制度和采用先进的管理与制造模式，才能缩短产品的设计生产周期、提高产品质量、降低生产成本，提高产品的竞争力，才能争取得到更大的经济效益；只有在产品”和管理”两方面同时入手，才能从根本上提高徐工的竞争能力。为了实现这-战略目标，徐工在国家科委 863/ 自动化领域机器人主题和 CIMS 主题的共同支持下，建立先进的管理模式、制造模式，大力推进企业信息化进程，并用 CIMS 支持创新产品的开发，以进-步提高企业 TQCS 竞争力，探索适合中国国情的国有大中型企业参与国际竞争的发展模式。
实施 XG-CIMS 系统以来，徐工集团有了飞速发展。徐工总部和两大主要实施应用企业筑路机械公司和铲运机械公司均取得了很大的经济效益。 以铲运分公司为例， CIMS 工程的实施大大提高了新产品开发能力，新产品开发从每年 3 - 4 个，提高到每年 6 - 8 个，缩短开发周期 1/3 - 1/2 。 1999 年开发的 G 系列装载机当年完成设计、试制，当年形成批量，投放市丑供不应求。 2000 年 1 月到 6 月份，销售 200 台，销售收入近 7000 万元，几乎占全部新产品的-半，成为企业可持续发展的经济增长点。 1998 - 1999 年利用 CIMS 工程提供的技术支持开发新产品十几个。 1998 、 1999 年新产品销售收入分别为 10497 万元、 14108 万元，几乎占当年销售额的 1/3 ，比 1997 年增加 1877 万元、 5488 万元，利润 587 万元、 790 万元，比 1997 年增加 105 万元、 306 万元。通过细化计划，优化参数 ，使制造周期大幅度缩短，产品的制造周期从 100 天缩短到目前的 25-30 天，增强了快速反应市场的能力。整机计划由原-旬-个批次变为-天-个批次，使在制品降至最低，零部件的库存水平持续降低，可比库存资金占用率降低 5.6% 。
XG-CIMS 工程的实施，改善了企业形象，提高了企业的知名度和社会影响，增强客户对工厂的信任度。该工程成功实施对于工程机械行业具有示范作用。
嗅：作为-名机械专业的学生，面对目前快速发展的机械设计制造技术，我们必须紧跟时代潮流，从现在就开始准备好应对挑战。在学校，我们应该多了解-下学科前沿的-些技术，同时打好扎实的理论基础，也要熟练掌握Auto CAD，Pro-E等本学科会用到的软件，这样我们才能在未来的挑战中占据更主动的位置。