淺論對計算機集成制造系統的認識

任芬芬

（山東濟寧市魚臺縣知識產權局,山東 濟寧 272300）

1 概述

一個制造企業的功能組成，各功能既相互聯系，又相互制約，并可分為企業層（負責處理企業外部和工廠內部環境的相互關系與戰略規劃）、分廠層（涉及生產過程、資源管理和產品設計的各項計劃）和車間層（涉及實際生產產品的各項活動）3 個層次。如果車間已經采用了柔性制造系統（FMS），技術部門已經采用了計算機輔助設計（CAD）、、計算機輔助編制工藝（CAPP）、計算機輔助制造一體化（CAM）、計算機輔助質量管理（CAQ）等技術，各職能部門也將計算機和信息處理技術（MIS）應用到了每個環節，那么借助局部網絡（LAN）和公用數據庫將整個工廠連成的整體，工廠即成為一個自動化水平很高的CIMS。

2 計算機集成制造系統（CIMS）的系統組成

計算機集成制造系統由管理信息系統（Management Informat ion System，MIS）、技術信息系統（Technological Informat ion System，TIS）、制造自動化系統（Manufacturing Automat ion System，MAS）和質量保證系統（Computer Aided Quality Assurance，CAQ）這4 個分系統以及計算機通信網絡和數據庫系統這兩個支撐分系統組成，為6 個分系統以及與外部的信息聯系。

2.1 管理信息系統（MIS）

CIMS 中“職能部門”的管理工作是由被稱作“管理信息系統”的計算機軟件系統完成的。管理信息系統是在采用現代企業管理原理、推廣應用計算機技術的過程中，逐步完善形成的。它以制造資源計劃（Manufacturing Resource Planning）為核心，是一個由人、計算機及其他外圍設備等組成的能進行信息的收集、傳遞、存貯、加工、維護和使用的系統。其主要任務是最大限度的利用現代計算機及網絡通訊技術加強企業的信息管理，通過對企業擁有的人力、物力、財力、設備、技術等資源的調查了解，建立正確的數據，加工處理并編制成各種信息資料及時提供給管理人員，以便進行正確的決策，不斷提高企業的管理水平和經濟效益。它使企業的信息管理高度集成，并大大減化了報表工作。國內一些工廠推廣CIMS 的成功經驗還表明，報價系統對企業爭取到訂單往往起到重要作用。

2.2 技術信息系統（TIS）

技TIS 通常劃分為計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）、計算機輔助工藝編程（Computer Aided Processing Programming，CAPP）、計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）3 大部分：

CAD 主要包括計算機繪圖、有限元分析、計算機造型及圖像顯示、優化設計、動態分析與仿真、生成物料單等功能。

CAPP 完成將原材料加工成產品所需的一系列加工動作和資源的描述，它是CAD 與CAM 之間的橋梁。

CAM 完成刀具路徑的規劃、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及NC 代碼的生成。

技術信息系統使設計修改更方便，同時使設計數據的一致性得到很好的保證，也使CNC 的編程工作可以與機床加工并行進行。

2.3 制造自動化系統（MAS）

制造自動化系統是CIMS的功能與FMS 控制器相類似，不過這里MAS 的數據必須考慮與TIS、MIS 及CAQ 等系統數據的集成。MAS 要生成作業計劃，進行優化調度控制，生成工件、刀具、夾具需求計劃，進行系統狀態監控和故障診斷處理以及完成生產數據采集及評估等。通過MAS 可以使產品制造活動優化、周期短、成本低、柔性高。

2.4 質量保證系統（CAQ）

質量保證系統是在CIM 環境下使企業更有效地實現質量管理的高效手段和有力工具。CAQ 主要是處理在設計、評價、存儲、采集、制造過程中與質量有關的大型數據，以獲得更多的控制節點，并用這些控制節點提高質量，以實現產品的低成本、高質量，提高企業的競爭力。它包括目標的質量決策分系統和制定企業的質量方針。

2.5 兩個支撐分系統

CIMS 各個分系統通過計算機通信網絡系統來實現對網絡支持服務的不同需求，同時實現對資源共享的支持。它采用工業標準規定的網絡協議和國際標準，可以實現多種網絡的互聯、異構局部網絡及異種機互聯。

3 計算機集成制造系統在制造業的應用概況

CIMS 通過實現企業的信息集成（或稱信息化）來提高制造業的競爭能力和市場應變能力，它將計算機軟硬件廣泛用于工程設計過程（CAD、CAE、CAPP、CAM）、經營管理過程（MRP、MIS）及加工制造過程（NC、CNC、DNC、FMC），它借助這些過程在計算機網絡和數據庫支持下的信息集成，有效地縮短企業的產品上市時間（T），提高產品質量（Q），降低成本（C）及提供更好的服務（S），以贏得市場競爭。

盡管CIMS 信息關系復雜、配套設備多、投資強度大、技術復雜、開發周期長，特別是有些關鍵技術目前還不夠成熟，但它的出現使企業領導的決策更科學、更快捷，提高了產品對市場的響應速度，在保證質量和交貨期、降低成本等綜合方面都增強了企業的競爭能力。所以，CIMS 是機械制造自動化的高級階段和理想形式，也是目前國內外致力于研究的綜合自動化制造系統。為在21 世紀的經濟發展中取得競爭優勢，各國均已把計算機集成制造系統技術列為重點發展的高技術之一，從不同方面、不同層次上對計算機集成制造系統及其子系統技術進行相當規模的應用前期的研究與開發。同時，對制造系統概念、結構、理論與方法以及集成技術（如CAD/CAM集成）、智能制造單元、分布式數據庫等也仍在進行探索與基礎性研究，這些研究可能為計算機集成制造提供更新的理論、方法、概念與技術。