淺談計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)現(xiàn)狀及發(fā)展

【摘 要】本文通過概述CIMS控制系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展現(xiàn)狀和結(jié)構(gòu)思路，給讀者提供這方面的相關(guān)知識，為相關(guān)專業(yè)的從業(yè)人員對CIMS控制系統(tǒng)有一個初步的認識。

【關(guān)鍵詞】DCS控制系統(tǒng)；DDC數(shù)字控制；過程控制PCU

一、CIMS控制系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展

在工業(yè)從生產(chǎn)過程參數(shù)的監(jiān)測、控制、優(yōu)化，生產(chǎn)過程及裝置的調(diào)度，到企業(yè)的管理、經(jīng)營、決策，計算機及其網(wǎng)絡(luò)已成為幫助企業(yè)全面提高生產(chǎn)和經(jīng)營效率、增強市場競爭力的重要工具。計算機集成制造系統(tǒng)——CIMS（Computer Integrated Manufacturing Systems）正是反映了工業(yè)企業(yè)計算機應(yīng)用的這種趨勢。為趕超國際先進技術(shù)，我國于1986年提出了863高技術(shù)發(fā)展計劃，其中對CIMS這一推動工業(yè)發(fā)展的先進技術(shù)給予了充分肯定和極大重視，將CIMS作為在863計劃自動化領(lǐng)域設(shè)立的兩個研究發(fā)展主題之一。經(jīng)過十多年對CIM概念的深入研究、探索，以及結(jié)合我國國情的實踐，863/CIMS主題對CIM和CIMS的闡述分別為：“CIM是一種組織、管理與運行企業(yè)生產(chǎn)的理念，它借助于計算機硬件和軟件，綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全過程中的有關(guān)人/組織、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其信息流、物流和價值流有機集成并優(yōu)化運行，實現(xiàn)企業(yè)制造活動的計算機化、信息化、智能化、集成優(yōu)化，以達到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務(wù)好、環(huán)境清潔，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性、敏捷性，使企業(yè)贏得市場競爭”；“CIMS是一種基于CIM哲理構(gòu)成的計算機化、信息化、智能化、集成優(yōu)化的制造系統(tǒng)”。

二、CIMS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)思想

CIM它在CIMS中是神經(jīng)中樞，指揮與控制著各個部分有條不紊地工作。制造自動化系統(tǒng)是CIMS中信息流和物料流的結(jié)合點，其目的是使產(chǎn)品制造活動優(yōu)化、周期短、成本低、柔性高。計算機通信網(wǎng)絡(luò)支持CIMS各個分系統(tǒng)之間、分系統(tǒng)內(nèi)部各工作單元、設(shè)備之間的信息交換和處理，是一個開放型網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持CIMS各分系統(tǒng)并覆蓋企業(yè)運行的全部信息。計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)產(chǎn)生于60年代，目的是解決飛機等復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計問題。由于計算機硬件和軟件發(fā)展的限制，CAD技術(shù)直到70年代才投入實際應(yīng)用，但發(fā)展極其迅速。為了將CAD和CAM結(jié)合集成為一個完整的系統(tǒng)，即在CAD作出設(shè)計后，立即由計算機輔助工藝師制定出工藝計劃，并自動生成CAM系統(tǒng)代碼，由CAM系統(tǒng)完成產(chǎn)品的制造，計算機輔助工藝（CAPP）于70年代應(yīng)運而生。這些新技術(shù)包括計算機輔助工程（CAE）、原材料需求計劃（MRP）、制造資源計劃（MRP-II）等。其中MRP和MRP-II是計算機輔助生產(chǎn)管理（CAPM）的主要內(nèi)容，具有年、月、周生產(chǎn)計劃制定、物料需求計劃制定、生產(chǎn)能力（資源）的平衡、倉庫等管理、市場預(yù)測、長期發(fā)展戰(zhàn)略計劃制定等功能。

因此，自80年代中期以來，以CIMS為標(biāo)志的綜合生產(chǎn)自動化逐漸成為離散制造業(yè)的熱點。在功能上，CIMS包含了一個制造工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，即從市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、質(zhì)量管理到售后服務(wù)的全部活動，比傳統(tǒng)的工廠自動化范圍大得多，是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)；CIMS涉及的計算機系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)并不是工廠各個環(huán)節(jié)的計算機系統(tǒng)、自動化的簡單相加，而有機的集成，包括物料和設(shè)備的集成，更重要的是以信息集成為本質(zhì)的技術(shù)集成，也包括人的集成。CIMS是一種基于計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新型制造系統(tǒng)，不僅包括和集成了CAD、CAM、CAPP、CAE等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的先進制造技術(shù)和MRP、MRP-II等先進的調(diào)度、管理、決策策略與技術(shù)，而且包括和集成了企業(yè)所有與生產(chǎn)經(jīng)營有關(guān)環(huán)節(jié)的活動與技術(shù)，其目的就是為了追求高效率、高柔性，最后取得高效益，以滿足市場競爭的需求。在高新技術(shù)不斷出現(xiàn)、市場不斷國際化的今天，虛擬制造（Virtual Manufacturing）、敏捷制造（Agile Manufacturing）、并行工程（Concurrent Engineering）、綠色制造（Green Manufacturing）、智能制造系統(tǒng)（IMS）等新的制造技術(shù)以及及時生產(chǎn)（JIT）、企業(yè)資源計劃（ERP）、供應(yīng)鏈管理（SCM）等新的經(jīng)營管理技術(shù)使CIMS的內(nèi)容越來越充實，Internet/Intranet/Extranet和多媒體等計算機網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）技術(shù)等支撐技術(shù)的發(fā)展使CIMS的功能越來越強大，實際上已經(jīng)使CIMS由初始含義的計算機集成制造系統(tǒng)演化為新一代的CIMS--現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（Contemporary Integrated Manufacturing Systems）。

到目前為止，雖然還沒有完全按照較為成熟的離散CIMS框架建立的流程企業(yè)CIMS的完整報道，但實際上，有很多流程企業(yè)都已經(jīng)按照各自需要建立了各種類型的相應(yīng)系統(tǒng)。