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CIMS 技术及其发展 2012-01-17 11:57:51| 分类： 嵌入式及设备软件 | 标签： |举报 |字号大中小 订阅 CIMS 技术及其发展 2008-8-2 来源： 阅读： 639 次 我要收藏【字体：大 中 小】 随着科学技术的进步与发展，世界制造业进入了一个巨大的变革时期先进生产技术的出现正在加速改变着现代制造业的产品结构和生产过程，传统的管理方式、组织结构和决策准则也在经历着新的变化面对市场竞争的巨大压力，产品的质量、价格和交货期越来越成为企业竞争力的三个决定性因素因此就出现了计算机集成制造系统(CIMS)，CIMS 的实施将给企业带来巨大的经济效益和社会效益1.基本概念CIMS 基本概念包括 CIM 和 CIMS 的定义CIM 是一种组织、管理与运行企业的哲理，它不仅是一个工程技术系统，更是一个企业整体集成化系统CIMS 的核心是“集成”，其集成特性主要包括人员集成、信息集成、功能集成和技术集成等2.主要构成CIMS 系统具有经营管理、工程设计、产品制造、质量保证和物资保障等五个功能它由计算机网络和数据库系统构成的企业信息集成系统作为支撑环境(1)管理信息系统 :主要应用制造资源计划 (MRPⅡ )、准时生产(JIT)等技术。

MRPⅡ根据市场的需求信息作出生产决策、确定生产计划、估算产品成本和生产效益，并作出物流、能源、设备和人员的计划安排，保证生产的正常运行(2)工程设计系统 :可使产品开发活动能够高效、优质和自动地进行它主要包括 CAD 系统( 计算机辅助设计)、CAE 系统(零部件的各种结构分析和优化设计)、CAPP 系统(产品制造工艺设计) 和 CAM 系统( 自动编程数控加工程序)等(3)制造过程控制系统 :它可使产品制造活动优化、周期短、成本低和柔性高该系统主要指 CNC、FMC 和 FMS 等设备或系统的制造过程的控制与管理，涉及到加工制造的各个环节及系统或设备间的信息管理和物流管理(4)质量保证系统 :是指一个保证产品质量的系统，包括质量决策、质量检测与数据采集、质量评价、控制与跟踪等(5)物资储存、运输与保障系统:它是保证全企业物资的供应系统，包括原材料、外购配套元器件，自产零部件和产品的储存，并按生产计划及时提供给生产单位和操作人员，保障企业生产按计划正常进行(6)数据库系统：它包含各分系统的地区数据库和公用的中央数据库的分布式数据库及其管理系统数据库系统中的各类数据库可在分布数据库管理系统的控制和管理下供各分系统调用和存取。

(7)网络系统：所谓网络系统是连接 CIMS 各功能分系统和计算机通信网络系统，在采用的通信协议下完成各分系统间信息和数据的通信和交换3.国内外 CIMS 技术的发展(1)国外发展概况 世界各国政府和工业界人士对 CIM 和 CIMS 的研究和应用开发极为重视在美国的高技术发展研究计划“星球大战” 中，CIM 的研究占有重要份额，美国国家关键技术委员会把 CIM 列入影响美国长期安全和经济繁荣的关键技术之一美国政府为了给工业企业提供各项 CIMS 单项技术的实验场所，于 1981 年在国家标准局建立了“ 自动化制造实验基地 (AMRF)”美国的许多著名大学和企业部门也都开展了 CIMS 的研究和实验工程，如普杜大学在美国科学基金会的资助下投资 1000 万美元用于智能制造系统的研究；美国通用汽车公司(GM)积极采用最先进的现代化制造技术，建立了适用于大批量生产的 CIMS，成为美国实施 CIMS 的先进企业之一；美国通用电气公司(GE)在其下属的汽轮发电机厂的零件车间中实现了 CIMS，并在工厂中基本建成了一个 CIMS 技术和管理系统(TMIS)，用 8 个能在联机和实时环境中运行的主要模块将工厂各功能系统集中起来。

在欧洲，德国、美国和法国等西欧国家，都将 CIMS 作为战略目标中的重要部分，共同制订发展计划如制订了“欧洲信息技术研究发展战略计划(ESPRIT)”的高技术研究合作CIMS 是该计划中的重要研究内容之一，并把开发制造系统标准技术作为重点，建立符合开放系统(Open System) 内部互联模式的体系结构、设计标准和接口，在产品销售量较大的制造领域开发 CIMS 子系统，完成了计算机集中制造开放系统结构(CIM—OSA)，开发了适用于制造应用的通信网络(CNMA)和在 CAD 领域内开发研究一套可以协调和兼容的 CAD 标准接口日本从八十年代中期开展 CIM 技术的研究和开发，而且各大公司也组织实施CIMS，如生产光学通信仪器的小山工厂和日本富士通电视公司等企业都建成了CIMS (2)国内发展概况 为振兴我国的制造业，加速国民经济的发展，充分发挥科学技术对生产的推动作用，提高企业的整体实力和综合竞争能力，我国于 1986 年开始制订了国家高技术研究发展计划(即“863” 计划)，将 CIMS 确定为自动化领域的主题研究项目之一，先后成立了自动化领域专家委员会和 CIMS 主题专家组，并规定我国863/CIMS 的战略目标为：跟踪国际上 CIMS 有关技术的发展，掌握 CIMS 关键技术，在制造中建立能获得综合经济效益并能带动全局的 CIMS 示范工厂。

经过 10 多年的艰苦努力，我国 CIMS 事业取得了迅速发展，如我国863/CIMS 研究已经形成一个健全的组织和一批骨干研究队伍，初步建成了一个国家 CIMS 工程研究中心和 7 个单元技术开发实验室，完成了一大批科研项目此外，还投入一批由技术人员组成的专家队伍，在十几个企业协助实施 CIMS工程，构建了我国开展 CIMS 研究与技术推广的体系结构我国 CIMS 计划在 4 个层次上进行研究，即研究课题、目标产品、应用工程的成果推广研究课题是，在 10 个专题中，根据国际上 CIMS 前沿研究课题的最新动向，组织高水平的课题研究，至 1993 年已取得了一批接近国际水平的研究成果目标产品的研究是为了向应用工程或企业提供可供使用的产品原型，并尽快向商品转化应用工程是以十几个企业为对象实施 CIMS，将已有的成果在企业的实施中进行考验，并取得效益和经验，以推动 CIMS 的开发研究成果的推广应用是为了使已经取得了成果更快产品化通过上述一系列的研究工作，我国的 CIMS 研究工作，无论是在水平和应用效果上，都已进入国际先进水平的行列如在技术研究方面，1994 年清华大学的国家 CIMS 工程中心获得美国制造工程师学会(SME)“大学领先奖” ；在企业应用水平方面，1995 年，北京第一机床厂和东南大学联合设计实施的 CIMS 应用工程获得美国制造工程学会(SME)领发的“ 世界工业领先奖” 。

(3)CIMS 技术发展的三个阶段CIMS 技术研究和应用工程的开发，经历了以下三个发展阶段：①以信息集成为特征的阶段：企业发展的需求是产品生产的自动化，随着电子信息技术的快速发展，相应的各种单元技术，如 CAD、CAM、工业机器人和 FMS 等得到了广泛应用这些自动化单元技术的集成给企业带来了明显的技术和经济效益②以过程集成为特征的阶段：80 年代以来，其制造需求是使产品设计和相关过程并行进行以信息集成为特征的 CIMS 只可支持开发过程信息流向单一、固定的传统产品生产模式，而并行产品设计过程是并发的，信息流向是多方向的，只有支持过程集成的 CIMS 才能满足并行产品开发的需要因此在 CIMS中引入了“并行工程 ”的新思想和新技术并行工程采用并行方法，在产品技术阶段，就集中产品研究周期中各有关工程技术人员，同步地设计并考虑整个产品生命周期中的所有因素③以企业集成为特征的阶段：90 年代初，CIMS 进入“企业集成”为特征的发展阶段它是为 21 世纪企业将要采用“敏捷制造”新模式而提出的 CIMS 发展新阶段因为企业市场竞争将更加激烈，竞争中“个性化” 的产品需求量增大，而批量生产的产品越来越少，这将必然使那些只适宜大批量生产的“刚性生产线”改变为适应新需求的“ 柔性生产线 ”，并进一步将企业组织及装备重组，以对市场机遇作出敏捷反应。

敏捷制造企业比并行工程阶段的制造企业有了进一步的发展，强调企业的集成发展建立在网络基础上的集成技术，包括异地组建动态联合公司、异地制造等有关集成技术，通过信息高速公路建立工厂子网，最终形成全球企业网，作为动态集成的工具所有这些思想和技术的实现，都将使 CIMT 应用发展到一个新水平4.实施 CIMS 技术的效益CIMS 技术追求的是，企业多目标的综合效益或整体效益，包括可量化的经济效益和难以量化的社会效益例如，1985 年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%同样，在我国实施 CIMS 应用工程的企业中，也取得了显著效益如 1999年 10 月，上海对全市 18 家实施 CIMS 工程的示范企业进行调查，统计结果表明，由于采用 CIMS 技术，新增产值近 30 亿元。

由此可见，实施 CIMS 以后，企业所获得的直接经济效益十分可观此外，还明显提高了企业的新产品开发能力和市场竞争能力，提高了科学管理水平和产品质量由于产品质量的提高，交货期短，价格合理，企业的信誉随之提高，这将给企业带来极大的不可量化的经济效益。