浅论对计算机集成制造系统的认识

摘 要：计算机集成制造（ComputerIntegrated Manufacturing，CIM）这一新的制造理论，是随着计算机网络和数据库技术的发展而产生的，其主张将生产的全过程集成起来，协调并提高企业对市场需求的劳动生产率和响应能力，以获得更多的经济价值，使企业的生存能力不断加强、生产不断发展。CIM 理论被制造业接受，并形成一种可以实际操作的模式——计算机集成制造系统（CIMS）。

关键词： 计算机；集成；制造系统

1 概述

一个制造企业的功能组成，各功能既相互联系，又相互制约，并可分为企业层（负责处理企业外部和工厂内部环境的相互关系与战略规划）、分厂层（涉及生产过程、资源管理和产品设计的各项计划）和车间层（涉及实际生产产品的各项活动）3 个层次。如果车间已经采用了柔性制造系统（FMS），技术部门已经采用了计算机辅助设计（CAD）、、计算机辅助编制工艺（CAPP）、计算机辅助制造一体化（CAM）、计算机辅助质量管理（CAQ）等技术，各职能部门也将计算机和信息处理技术（MIS）应用到了每个环节，那么借助局部网络（LAN）和公用数据库将整个工厂连成的整体，工厂即成为一个自动化水平很高的CIMS。

2 计算机集成制造系统（CIMS）的系统组成

计算机集成制造系统由管理信息系统（Management Informat ion System，MIS）、技术信息系统（Technological Informat ion System，TIS）、制造自动化系统（Manufacturing Automat ion System，MAS）和质量保证系统（Computer Aided Quality Assurance，CAQ）这4 个分系统以及计算机通信网络和数据库系统这两个支撑分系统组成，为6 个分系统以及与外部的信息联系。

2.1 管理信息系统（MIS）

CIMS 中“职能部门”的管理工作是由被称作“管理信息系统”的计算机软件系统完成的。管理信息系统是在采用现代企业管理原理、推广应用计算机技术的过程中，逐步完善形成的。它以制造资源计划（Manufacturing Resource Planning）为核心，是一个由人、计算机及其他外围设备等组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统。其主要任务是最大限度的利用现代计算机及网络通讯技术加强企业的信息管理，通过对企业拥有的人力、物力、财力、设备、技术等资源的调查了解，建立正确的数据，加工处理并编制成各种信息资料及时提供给管理人员，以便进行正确的决策，不断提高企业的管理水平和经济效益。它使企业的信息管理高度集成，并大大减化了报表工作。国内一些工厂推广CIMS 的成功经验还表明，报价系统对企业争取到订单往往起到重要作用。

2.2 技术信息系统（TIS）

技TIS 通常划分为计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）、计算机辅助工艺编程（Computer Aided Processing Programming，CAPP）、计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）3 大部分：

CAD 主要包括计算机绘图、有限元分析、计算机造型及图像显示、优化设计、动态分析与仿真、生成物料单等功能。

CAPP 完成将原材料加工成产品所需的一系列加工动作和资源的描述，它是CAD 与CAM 之间的桥梁。

CAM 完成刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC 代码的生成。

技术信息系统使设计修改更方便，同时使设计数据的一致性得到很好的保证，也使CNC 的编程工作可以与机床加工并行进行。

2.3 制造自动化系统（MAS）

制造自动化系统是CIMS的功能与FMS 控制器相类似，不过这里MAS 的数据必须考虑与TIS、MIS 及CAQ 等系统数据的集成。MAS 要生成作业计划，进行优化调度控制，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以及完成生产数据采集及评估等。通过MAS 可以使产品制造活动优化、周期短、成本低、柔性高。

2.4 质量保证系统（CAQ）

质量保证系统是在CIM 环境下使企业更有效地实现质量管理的高效手段和有力工具。CAQ 主要是处理在设计、评价、存储、采集、制造过程中与质量有关的大型数据，以获得更多的控制节点，并用这些控制节点提高质量，以实现产品的低成本、高质量，提高企业的竞争力。它包括目标的质量决策分系统和制定企业的质量方针。

2.5 两个支撑分系统

CIMS 各个分系统通过计算机通信网络系统来实现对网络支持服务的不同需求，同时实现对资源共享的支持。它采用工业标准规定的网络协议和国际标准，可以实现多种网络的互联、异构局部网络及异种机互联。

3 计算机集成制造系统在制造业的应用概况

CIMS 通过实现企业的信息集成（或称信息化）来提高制造业的竞争能力和市场应变能力，它将计算机软硬件广泛用于工程设计过程（CAD、CAE、CAPP、CAM）、经营管理过程（MRP、MIS）及加工制造过程（NC、CNC、DNC、FMC），它借助这些过程在计算机网络和数据库支持下的信息集成，有效地缩短企业的产品上市时间（T），提高产品质量（Q），降低成本（C）及提供更好的服务（S），以赢得市场竞争。

尽管CIMS 信息关系复杂、配套设备多、投资强度大、技术复杂、开发周期长，特别是有些关键技术目前还不够成熟，但它的出现使企业领导的决策更科学、更快捷，提高了产品对市场的响应速度，在保证质量和交货期、降低成本等综合方面都增强了企业的竞争能力。所以，CIMS 是机械制造自动化的高级阶段和理想形式，也是目前国内外致力于研究的综合自动化制造系统。为在21 世纪的经济发展中取得竞争优势，各国均已把计算机集成制造系统技术列为重点发展的高技术之一，从不同方面、不同层次上对计算机集成制造系统及其子系统技术进行相当规模的应用前期的研究与开发。同时，对制造系统概念、结构、理论与方法以及集成技术（如CAD/CAM 集成）、智能制造单元、分布式数据库等也仍在进行探索与基础性研究，这些研究可能为计算机集成制造提供更新的理论、方法、概念与技术。