淺論對計算機集成制造系統(tǒng)的認識

任芬芬

（山東濟寧市魚臺縣知識產(chǎn)權(quán)局,山東 濟寧 272300）

1 概述

一個制造企業(yè)的功能組成，各功能既相互聯(lián)系，又相互制約，并可分為企業(yè)層（負責處理企業(yè)外部和工廠內(nèi)部環(huán)境的相互關(guān)系與戰(zhàn)略規(guī)劃）、分廠層（涉及生產(chǎn)過程、資源管理和產(chǎn)品設(shè)計的各項計劃）和車間層（涉及實際生產(chǎn)產(chǎn)品的各項活動）3 個層次。如果車間已經(jīng)采用了柔性制造系統(tǒng)（FMS），技術(shù)部門已經(jīng)采用了計算機輔助設(shè)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(zhì)量管理（CAQ）等技術(shù)，各職能部門也將計算機和信息處理技術(shù)（MIS）應(yīng)用到了每個環(huán)節(jié)，那么借助局部網(wǎng)絡(luò)（LAN）和公用數(shù)據(jù)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(tǒng)（CIMS）的系統(tǒng)組成

計算機集成制造系統(tǒng)由管理信息系統(tǒng)（Management Informat ion System，MIS）、技術(shù)信息系統(tǒng)（Technological Informat ion System，TIS）、制造自動化系統(tǒng)（Manufacturing Automat ion System，MAS）和質(zhì)量保證系統(tǒng)（Computer Aided Quality Assurance，CAQ）這4 個分系統(tǒng)以及計算機通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)這兩個支撐分系統(tǒng)組成，為6 個分系統(tǒng)以及與外部的信息聯(lián)系。

2.1 管理信息系統(tǒng)（MIS）

CIMS 中“職能部門”的管理工作是由被稱作“管理信息系統(tǒng)”的計算機軟件系統(tǒng)完成的。管理信息系統(tǒng)是在采用現(xiàn)代企業(yè)管理原理、推廣應(yīng)用計算機技術(shù)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(shè)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(tǒng)。其主要任務(wù)是最大限度的利用現(xiàn)代計算機及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)加強企業(yè)的信息管理，通過對企業(yè)擁有的人力、物力、財力、設(shè)備、技術(shù)等資源的調(diào)查了解，建立正確的數(shù)據(jù)，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(yè)的管理水平和經(jīng)濟效益。它使企業(yè)的信息管理高度集成，并大大減化了報表工作。國內(nèi)一些工廠推廣CIMS 的成功經(jīng)驗還表明，報價系統(tǒng)對企業(yè)爭取到訂單往往起到重要作用。

2.2 技術(shù)信息系統(tǒng)（TIS）

技TIS 通常劃分為計算機輔助設(shè)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(yōu)化設(shè)計、動態(tài)分析與仿真、生成物料單等功能。

CAPP 完成將原材料加工成產(chǎn)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(guī)劃、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及NC 代碼的生成。

技術(shù)信息系統(tǒng)使設(shè)計修改更方便，同時使設(shè)計數(shù)據(jù)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(tǒng)（MAS）

制造自動化系統(tǒng)是CIMS的功能與FMS 控制器相類似，不過這里MAS 的數(shù)據(jù)必須考慮與TIS、MIS 及CAQ 等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成。MAS 要生成作業(yè)計劃，進行優(yōu)化調(diào)度控制，生成工件、刀具、夾具需求計劃，進行系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷處理以及完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集及評估等。通過MAS 可以使產(chǎn)品制造活動優(yōu)化、周期短、成本低、柔性高。

2.4 質(zhì)量保證系統(tǒng)（CAQ）

質(zhì)量保證系統(tǒng)是在CIM 環(huán)境下使企業(yè)更有效地實現(xiàn)質(zhì)量管理的高效手段和有力工具。CAQ 主要是處理在設(shè)計、評價、存儲、采集、制造過程中與質(zhì)量有關(guān)的大型數(shù)據(jù)，以獲得更多的控制節(jié)點，并用這些控制節(jié)點提高質(zhì)量，以實現(xiàn)產(chǎn)品的低成本、高質(zhì)量，提高企業(yè)的競爭力。它包括目標的質(zhì)量決策分系統(tǒng)和制定企業(yè)的質(zhì)量方針。

2.5 兩個支撐分系統(tǒng)

CIMS 各個分系統(tǒng)通過計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)支持服務(wù)的不同需求，同時實現(xiàn)對資源共享的支持。它采用工業(yè)標準規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和國際標準，可以實現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)、異構(gòu)局部網(wǎng)絡(luò)及異種機互聯(lián)。

3 計算機集成制造系統(tǒng)在制造業(yè)的應(yīng)用概況

CIMS 通過實現(xiàn)企業(yè)的信息集成（或稱信息化）來提高制造業(yè)的競爭能力和市場應(yīng)變能力，它將計算機軟硬件廣泛用于工程設(shè)計過程（CAD、CAE、CAPP、CAM）、經(jīng)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(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫支持下的信息集成，有效地縮短企業(yè)的產(chǎn)品上市時間（T），提高產(chǎn)品質(zhì)量（Q），降低成本（C）及提供更好的服務(wù)（S），以贏得市場競爭。

盡管CIMS 信息關(guān)系復(fù)雜、配套設(shè)備多、投資強度大、技術(shù)復(fù)雜、開發(fā)周期長，特別是有些關(guān)鍵技術(shù)目前還不夠成熟，但它的出現(xiàn)使企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的決策更科學(xué)、更快捷，提高了產(chǎn)品對市場的響應(yīng)速度，在保證質(zhì)量和交貨期、降低成本等綜合方面都增強了企業(yè)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(nèi)外致力于研究的綜合自動化制造系統(tǒng)。為在21 世紀的經(jīng)濟發(fā)展中取得競爭優(yōu)勢，各國均已把計算機集成制造系統(tǒng)技術(shù)列為重點發(fā)展的高技術(shù)之一，從不同方面、不同層次上對計算機集成制造系統(tǒng)及其子系統(tǒng)技術(shù)進行相當規(guī)模的應(yīng)用前期的研究與開發(fā)。同時，對制造系統(tǒng)概念、結(jié)構(gòu)、理論與方法以及集成技術(shù)（如CAD/CAM集成）、智能制造單元、分布式數(shù)據(jù)庫等也仍在進行探索與基礎(chǔ)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(shù)。