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計算機集成制造系統(tǒng)

出自 MBA智庫百科()

計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS-Computer Integrated Making System)

目錄

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計算機集成制造(CIM)的提出

　　計算機集成制造(CIM)是一種企業(yè)生產制造與生產管理進行優(yōu)化的哲理。這種哲理首先是在1974年美國Joseph Harrington博士在其論文《Computer Integrated Manufacturing》中提出的。其基本觀點是：這是針對企業(yè)所面臨的激烈市場競爭形勢而提出的組織企業(yè)生產的一種哲理。其基本思想是：①制造企業(yè)中的各個部分（即從市場分析、經營決策、工程設計、制造過程、質量控制、生產指揮到售后服務）是一個互相緊密相關的整體；②整個制造過程本質上可以抽象成一個數(shù)據(jù)的搜集、傳遞、加工和利用的過程，最終產品僅是數(shù)據(jù)的物化表現(xiàn)。前者體現(xiàn)了集成的思想，它將企業(yè)決策、經營管理、生產制造、銷售及售后服務有機地結合在一起；后者就是信息制造觀的思想。

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什么是計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

　　計算機集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Making System，簡稱CIMS)又稱計算機綜合制造系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，集成化的全局效應更為明顯。在產品生命周期中，各項作業(yè)都已有了其相應的計算機輔助系統(tǒng)，如計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、計算機輔助測試(CAT)、計算機輔助質量控制(CAQ)等。這些單項技術“CAX”原來都是生產作業(yè)上的“自動化孤島”，單純地追求每一單項技術上的最優(yōu)化，不一定能夠達到企業(yè)的總目標——縮短產品設計時間，降低產品的成本和價格，改善產品的質量和服務質量以提高產品在市場的競爭力。計算機集成制造系統(tǒng)就是將技術上的各個單項信息處理和制造企業(yè)管理信息系統(tǒng)(如MRP-Ⅱ等)集成在一起，將產品生命周期中所有的有關功能，包括設計、制造、管理、市場等的信息處理全部予以集成。其關鍵是建立統(tǒng)一的全局產品數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)管理及共享的機制，以保證正確的信息在正確的時刻以正確的方式傳到所需的地方。計算機集成制造系統(tǒng)的進一步發(fā)展方向是支持“并行工程”，即力圖使那些為產品生命周期各階段服務的專家盡早地并行工作，從而使全局優(yōu)化并縮短產品開發(fā)周期。

　　可以看出CIM哲理的關鍵點是集成，CIMS的關鍵點也是集成。即通過計算機網絡技術、數(shù)據(jù)庫技術等軟硬件技術，把企業(yè)生產過程中經營管理、生產制造、售后服務等環(huán)節(jié)聯(lián)系在一起，構成了一個能適應市場需求變化和生產環(huán)境變化的大系統(tǒng)。 CIMS不僅僅把技術系統(tǒng)和經營生產系統(tǒng)集成在一起，而且把人（人的思想、理念及智能）也集成在一起，使整個企業(yè)的工作流程、物流和信息流都保持通暢和相互有機聯(lián)系，所以，CIMS是人、經營和技術三者集成的產物。

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CIMS的技術構成簡介

　　1、先進制造技術（AMT－Advanced Manufacturing Technology）先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。

　　2、敏捷制造（AM－Agile Manufacturing）： 　　敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應，以滿足用戶的需要。

　　3、虛擬制造（VM－Virtual Manufacturing）： 　　虛擬制造利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產品實際生產前就采取預防措施，從而達到產品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產品開發(fā)周期，增強產品競爭力的目的。

　　4、并行工程（CE－Concurrent Engineering）： 　　并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。它要求產品開發(fā)人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求，并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術將是以并行工程為基礎的，并行工程的進一步發(fā)展就是虛擬制造技術。

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CIMS體系結構

　　CIMS體系結構是用來描述研究對象整個系統(tǒng)的各個部分和各個方面的相互關系和層次結構，從大系統(tǒng)理論角度研究，將整個研究對象分為幾個子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)相對獨立自治、分布存在、并發(fā)運行和驅動等。我們可以從功能結構和邏輯結構來認識CIMS體系結構。

　　第一層 生產/制造系統(tǒng)：這一層面向生產過程，包括了柔性制造單元FMS、裝配設備、工業(yè)機器人及其他生產制造自動化技術，這一層以物流為中心，完成生產、加工、裝配、包裝等任務。

　　第二層 硬事務處理系統(tǒng)：這一層是生產/制造監(jiān)控系統(tǒng)，通過計算機網絡對第一層的設備進行綜合控制與操作，實現(xiàn)對生產制造的監(jiān)控。包含狹義的CAM、CAQ及CAT等。

　　第三層 技術設計系統(tǒng)：這一層包含CAD（計算機輔助設計）、CAPP(計算機輔助工藝)，為生產制造系統(tǒng)產生信息。CAD用于產品設計、開發(fā)，它提供的是如何做的信息，而CAPP是依據(jù)CAD提供的信息指導如合作。

　　第四層 軟事務處理系統(tǒng)：這一層主要通過計算機網絡實時地處理各種軟事務，譬如，財務、供銷、售后服務等方面的管理，實現(xiàn)電子化記賬。

　　第五層 信息服務系統(tǒng)：以狹義的MIS為主，主要對前面各層的信息進行收集、存儲、加工、傳輸、使用、查詢，為各級管理者與下層提供數(shù)據(jù)。

　　第六層 決策管理系統(tǒng):這一層是企業(yè)經營管理規(guī)劃的決策層，主要有MRP-II(制造資源計劃) 、ERP(企業(yè)資源計劃) 、決策支持系統(tǒng)DSS、專家系統(tǒng)ES、系統(tǒng)模擬系統(tǒng)等組成。他根據(jù)企業(yè)總體路線、企業(yè)內部條件、市場信息等因素，產生生產經營活動的計劃與方案、各種資源的需求計劃，包括人、物、資金的需求計劃。

　　CIMS邏輯結構不僅體現(xiàn)了信息的傳遞與交換，更能反映出人在CIMS系統(tǒng)中的重要作用。因此可以說人為因素是實施CIMS能否取得實際成效的關鍵。

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CIMS分類

　　由于CIMS 作為一種生產管理系統(tǒng)，不同的企業(yè)環(huán)境有不同的運作方式，市場上沒有具體的、現(xiàn)成的產品，也沒有嚴格的分類標準。為了分析問題的方便，我們人為地對其加以分類。 從生產工藝方面分，CIMS可大致分為：

　�。�1） 離散型制造業(yè)CIMS:這個行業(yè)的特點是加工生產過程不是連續(xù)的，而實現(xiàn)先加工單個零件，然后再將單個零件進行組裝，裝配成半成品或成品。如機床、汽車、電子設備的生產企業(yè)等。

　　（2） 連續(xù)性制造業(yè)CIMS：這個行業(yè)的特點是原材料加工裝置連續(xù)不斷地進行規(guī)定的物理化學變化而最終得到符合需要的產品。如水泥生產、化學化工、石化行業(yè)等。

　�。�3） 混合型制造業(yè)CIMS: 這個行業(yè)的特點生產過程中既有離散型生產環(huán)節(jié)，又有連續(xù)性生產環(huán)節(jié)。如鋼鐵企業(yè)煉鐵、煉鋼廠的煉鋼、軋鋼廠軋鋼等各個生產過程都屬于連續(xù)性的過程，但各個廠的鋼水、鐵水、鋼錠、鋼板的加工又是離散型過程。故稱這類行業(yè)為混合型制造業(yè)的CIMS。

　　還有從CIMS體系結構來分，也可以分成集中性、分散性和混合型三種。一般不用這種方法。

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CIMS效益評價

　　CIMS是企業(yè)管理運作的一種手段，是一種戰(zhàn)略思想的應用，其初期投資大，涉及面廣，資金回籠周期長，短期內很難見到效益，因此在對CIMS作效益評價時不能單憑貨幣標準來衡量其效益，要多方面綜合考慮其效益指標。所謂綜合效益指CIMS系統(tǒng)對企業(yè)和社會所能帶來的各種效益�？梢詮南旅鎺讉�方面來理解：

　　(1) 應用CIMS提高了勞動生產力為企業(yè)帶來的利潤，為國家增加國民收入所做出的貢獻。

　　(2) 應用CIMS提高了企業(yè)對市場的應變能力和抗風險能力，對企業(yè)實現(xiàn)經營戰(zhàn)略所做出的貢獻；提高企業(yè)市場競爭力，促進技術進步所作的貢獻。

　　(3) 為提高整個企業(yè)員工素質和技術水平作的貢獻。

　　(4) 為節(jié)約天然資源所做出的貢獻。

　　(5) 通過應用和推廣CIMS技術，為國家優(yōu)化產業(yè)結構，發(fā)展新產業(yè)，提高造國際市場上的競爭力所作的貢獻。

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集成制造技術的發(fā)展趨勢

　　1、以“數(shù)字化”為發(fā)展核心

　　未來世界，“數(shù)字化”將勢不可當�！皵�(shù)字化”不僅是“信息化”發(fā)展的核心，而且也是先進制造技術發(fā)展的核心。信息的“數(shù)字化”處理同“模擬化”處理相比，有著3個不可比擬的優(yōu)點：信息精確，信息安全，信息容量大。

　　數(shù)字化制造就是指制造領域的數(shù)字化，它是制造技術、計算機技術、網絡技術與管理科學的交叉、融和、發(fā)展與應用的結果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產過程、生產系統(tǒng)不斷實現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢。

　　它包含了三大部分：以設計為中心的數(shù)字制造，以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造。

　　對制造設備而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字化信號。對制造企業(yè)而言，各種信息（如圖形、數(shù)據(jù)、知識、技能等等）均以數(shù)字形式，通過網絡，在企業(yè)內傳遞，以便根據(jù)市場信息，迅速收集資料信息，在虛擬現(xiàn)實、快速原型、數(shù)據(jù)庫、多媒體等多種數(shù)字化技術的支持下，對產品信息、工藝信息與資源信息進行分析、規(guī)劃與重組，實現(xiàn)對產品設計和產品功能的仿真，對加工過程與生產組織過程的仿真，或完成原型制造，從而實現(xiàn)生產過程的快速重組與對市場的快速響應，以滿足客戶化要求。對全球制造業(yè)而言，用戶借助網絡發(fā)布信息，各類企業(yè)通過網絡，根據(jù)需求，，應用電子商務，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，形成動態(tài)聯(lián)盟，迅速協(xié)同設計與制造出相應的產品。這樣，在數(shù)字制造環(huán)境下，在廣泛領域乃至跨地區(qū)、跨國界形成一個數(shù)字化組成的網，企業(yè)、車間、設備、員工、經銷商乃至有關市場均可成為網上的一個“結點”，在研究、設計、制造、銷售、服務的過程中，彼此交互，圍繞產品所賦予的數(shù)字信息，成為驅動制造業(yè)活動的最活躍的因素。

　　2、以“精密化”將成為發(fā)展的關鍵

　　所謂“精密化”，一方面是指對產品、零件的精度要求越來越高，另一方面是指對產品、零件的加工精度要求越來越高。 “精”是指加工精度及其發(fā)展，精密加工，細微加工，納米加工，如此等等。

　　3、突出“極端條件”，是發(fā)展的焦點

　　“極”就是極端條件，就是指在極端條件下工作的或者有極端要求的產品，從而也是指這類產品的制造技術有“極”的要求。在高溫、高壓、高濕、強磁場、強腐蝕等等條件下工作的，或有高硬度、大彈性等等要求的，或在幾何形體上極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的。顯然，這些產品都是科技前沿的產品。其中之一就是“微機電系統(tǒng)（MEMS）”�？梢哉f，“極”是前沿科技或前沿科技產品發(fā)展的一個焦點。

　　4、以“自動化”技術為發(fā)展前提

　　這是所講的“自動化”就是減輕人的勞動，強化、延伸、取代人的有關勞動的技術或手段。自動化總是伴隨有關機械或工具來實現(xiàn)的。可以說，機械是一切技術的載體，也是自動化技術的載體。

　　“自動化”從自動控制、自動調節(jié)、自動補償、自動辨識等發(fā)展到自學習、自組織、自維護、自修復等更高的自動化水平；而且今天自動控制的內涵與水平已遠非昔比，從控制理論、控制技術、控制系統(tǒng)、控制元件，都有著極大的發(fā)展。制造業(yè)發(fā)展的自動化不但極大地解放了人的體力勞動，而且更為關鍵的是有效地提高了腦力勞動，解放了人的部分的腦力勞動。因此，自動化將是現(xiàn)代集成制造技術發(fā)展的前提條件。

　　5、以“成化集”為發(fā)展的方法

　　“集成化”，一是技術的集成，二是管理的集成，三是技術與管理的集成；其本質是知識的集成，亦即知識表現(xiàn)形式的集成。如前所述，現(xiàn)代集成制造技術就是制造技術、信息技術、管理科學與有關科學技術的集成。“集成”就是“交叉”，就是“雜交”，就是取人之長，補己之短。

　　目前，“集成化”主要指：

　　（1）、現(xiàn)代技術的集成。機電一體化是個典型，它是高技術裝備的基礎，如微電子制造裝備，信息化、網絡化產品及配套設備，儀器、儀表、醫(yī)療、生物、環(huán)保等高技術設備。

　�。�2）、加工技術的集成、特種加工技術及其裝備是個典型，如增材制造（即快速原型）、激光加工、高能束加工、電加工等等。

　�。�3）、企業(yè)集成，即管理的集成，包括生產信息、功能、過程的集成；包括生產過程的集成。全壽命周期過程的集成；也包括企業(yè)內部的集成，企業(yè)外部的集成。

　　6、以“網絡化”為發(fā)展道路

　　“網絡化”是現(xiàn)代集成制造技術發(fā)展的必由之路，制造業(yè)走向整體化、有序化，這同人類社會發(fā)展是同步的。制造技術的網絡化是由兩個因素決定的：一是生產組織變革的需要，二是生產技術發(fā)展的可能。這是因為制造業(yè)在市場競爭中，面臨多方的壓力：采購成本不斷提高，產品更新速度加快，市場需求不斷變化，客戶定單生產方式迅速發(fā)展，全球制造所帶來的沖擊日益加強等等；企業(yè)要避免傳統(tǒng)生產組織所帶來的一系列問題，必須在生產組織上實行某種深刻的變革。這種變革體現(xiàn)在兩方面：一方面利用網絡，在產品設計、制造與生產管理等活動乃至企業(yè)整個業(yè)務流程中充分享用有關資源，即快速調集、有機整合與高效利用有關制造資源；與此同時，這必然導致制造過程與組織的分散化網絡化，使企業(yè)必須集中力量在自己最有競爭力的核心業(yè)務上。科學技術特別是計算機技術、網絡技術的發(fā)展，使得生產技術發(fā)展到可以使這種變革的需要成為可能。

　　7、“智能化”是CIMS未來發(fā)展的美好前景

　　制造技術的智能化是制造技術發(fā)展的前景。智能化制造模式的基礎是智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)既是智能和技術的集成而形成的應用環(huán)境，也是智能制造模式的載體。與傳統(tǒng)的制造相比，智能制造系統(tǒng)具有以下特點：1、人機一體化；2、自律能力；3、自組織與超柔性；4、學習能力與自我維護能力；5、在未來，具有更高級的類人思維的能力。

　　制造技術的智能化突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計算機模擬的人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動。同時，收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能。目前，盡管智能化制造道路還很漫長，但是必將成為未來制造業(yè)的主要生產模式之一。

　　8、“綠色”是CIMS未來發(fā)展的必然趨勢

　　“綠色”是從環(huán)境保護領域中引用來的。人類社會的發(fā)展必將走向人類社會與自然界的和諧。人與人類社會本質上也是自然世界的一個部分，部分不能脫離整體，更不能對抗與破環(huán)整體。因此，人類必須從各方面促使人與人類社會同自然界和諧一致，制造技術也不能例外。

制造業(yè)的產品從構思開始，到設計階段、制造階段、銷售階段、使用與維修階段，直到回收階段、再制造各階段，都必須充分計及環(huán)境保護。所謂環(huán)境保護是廣義的，不僅要保護自然環(huán)境，還要保護社會環(huán)境、生產環(huán)境，還要保護生產者的身心健康。在此前提與內涵下，還必須制造出價廉、物美、供貨期短、售后服務好的產品。作為“綠色”制造，產品還必須在一定程度上是藝術品，以與用戶的生產、工作、生活環(huán)境相適應，給人以高尚的精神享受，體現(xiàn)著物質文明、精神文明與環(huán)境文明的高度交融。每發(fā)展與采用一項新技術時，應站在哲學高度，慎思“塞翁得馬，安知非禍”，即必須充分考慮可持續(xù)發(fā)展，計及環(huán)境文明。制造必然要走向“綠色”制造。

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125.71.92.* 在 2010年11月30日 08:43 發(fā)表

不斷積累，不斷修正，使得生產技術不斷優(yōu)化，產品質量不斷精細化，每一步的一點一滴，都是需要時間的積累，而采整合研發(fā)生產的虛擬技術，不但可以縮短積累的時間，更能更加精良，更能更加精細，從而使得設計更為精良，同時也使得生產更加精良。

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119.145.97.* 在 2011年5月24日 18:27 發(fā)表

good

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58.218.185.* 在 2013年1月11日 13:15 發(fā)表

都是很宏大的概念，沒有具體的內容啊

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