關于機械制造行業中計算機集成制造系統的應用研究

摘 要 本文介紹了計算機集成制造系統以及機械制造行業發展現狀，進而對計算機集成系統在機械制造行業的應用進行分析與探討。

關鍵詞 計算機集成制造系統；網絡；TQCS；機械制造；數據庫

中圖分類號 TH11 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）16-0167-01

機械制造行業未來模式，不僅是生產自動化前沿學科，同時也是多種高新技術集為一體的新型制造技術。

1 計算機集成制造系統結構功能組成

產品生命周期中，計算機集成制造系統（CIMS）在各項作業中應用，如計算機輔助設計、輔助制造、輔助工藝規劃、輔助測試以及輔助質量控制等。

2 我國機械制造行業與CIMS發展現狀

1）機械制造行業發展現狀。（1）缺乏產品創新能力，開發周期過長。在我國，每年機械制造行業所開發的新產品比率為22%，而美國新產品比例則大約占52%；我國大中型機械制造行業中，所生產出的主導產品有2 000多種，具有11年左右的平均周期，是美國同類主導產品壽命的4倍。而且在我國，生產能力不足的企業比例占80%以上，對于國內稀缺產品，還需大量進口。

（2）落后的制造工藝裝備，成套能力弱。到目前為止，我國多數機械制造行業的生產制造技術與工藝還比較落后，低耗、高效以及優質工藝普及率在10%以下，國產中檔數控機床所占比例在25%以下，超過90%的高檔數控機床依賴從國外進口，而且大型成套裝備技術極為落后，80%以上的石化裝備、100%的機械光纖制造設備、75%的轎車裝備以及85%的電路集成制造設備都依賴進口[2]。

（3）粗放型管理，缺乏國際市場開拓能力。目前我國機械制造企業普遍存在新型管理理念缺乏的情況，一些企業依舊處在經驗管理階段，機械制造行業粗放的管理、臃腫的機構，缺乏對市場需求進行快速響應的能力，而且在國際市場中，產品所占份額比

較低。

2）CIMS發展現狀。CIMS在我國眾多機械制造行業中具有非常大的市場潛力。現階段，我國相關應用與研究領域，也在進一步開拓CIMS技術，其中，在研究領域構建了工作環境與研究環境，主要包括CIMS工程實驗研究中心與技術開放實驗室（柔性制造實驗室、集成化工程設計實驗室、集成產品設計實驗室、控制集成質量實驗室以及CIMS理論實驗室等）。現階段，對CIMS進行試點應用與推廣已涉及到電子、機械、輕工、航空、油化工、冶金、航天以及紡織等各個領域，而且逐漸得到各行業的投入與關注[1]。

3 計算機集成制造系統在機械制造行業中的應用

1）計算機輔助工程系統。計算機輔助工程系統屬于機械制造行業的開發系統，其主要功能是為制造業機械生產做好相關準備工作[5]。可以依照相關決策信息來輔助設計相關企業產品，分析計算產品、零件的結構與使用性能，采用成組技術來系統性編碼和分類CIMS中的零件、刀具和相關信息，同時進行相關零件的編制數控加工程序與計算機輔助工藝設計，同時進行相關產品設計等相關產品制造準備工作。

2）管理信息系統。此系統為最高機械制造生產系統，而且還是企業生產的靈魂，信息管理系統能夠對生產作相關宏觀管理與戰略決策。能夠依照市場需求和物質供應等相關信息，從全局和長遠理念出發，通過決策模型來具體制定企業生產計劃與決定決策。此外，信息管理系統能夠將相關決策數據與信息，通過通信網絡、數據庫和機械制造子系統作交換與聯系，同時有效管理各子系統。

3）生產管理及控制系統。此系統能夠從數據庫中抽取計算機管理信息、輔助系統所發出的相關信息數據，實時管理與控制整個生產過程，將生產信息通過數據庫傳達給子系統，如廢次品率、產品質量問題與生產統計數據等，確保決策機構可以作出相應生產和反應調整。

4）物流的保障、儲存以及運輸系統。此系統是組織配件與原材料的供應，輸送與管理成品、半成品，車間與各功能部門間的系統性物流保障、儲存以及運輸

系統。

5）數據庫。CIMS在機械制造行業中包含很多數據庫設計部門，同時還包括不同類型、邏輯結構以及物理結構的不同數據、語言、定義等。因此，除部門固定信息必須由中央相關部門統一管理數據庫外，通常都是在地區或各部門內部對相關數據庫進行構建，也就是說，在系統中構建一個數據或者分布庫[2]。

4 CIMS優化問題

CIMS優化問題的求解，是對計算機集成制造系統理念進行實施的重要目的。一般情況下，主要優化內容包括：

1）生產線調度優化理論。指的是有限緩沖器處于不可靠情況下的并行、單行以及混合等調度以及可重構生產線調度等。

2）可重入流生產線優化。最為典型的優化就是微電子生產線，其中指標優化是平均增長、設備利用率和等待時間等等，而間接指標則包括產品質量等。對生產投料進行適當優化。

3）并行產品開發優化。變串行活動屬于并行活動，需要對相關資源進行優化配置，必須考慮活動中存在反饋的可能性以及信息約束，所以，產品優化模型一定要在對信息約束條件進行充分考慮的條件下，才有優化資源配置，確保產品開發與設計時間達到最小化。

4）供需鏈管理優化。所謂供需鏈，其實就是對產品供應、需求以及生產過程中關系動態變化以及實體活動進行相關描述的網絡。因為種種因素，在加工、獲取物料與配送產品過程中，企業具有提前期不確定性，所以，安全提前期與安全庫存能夠對提前期變動所帶來的影響進行有效緩解。隨著廣泛應用的企業供需鏈，需要被優化的問題也逐漸增多，像考慮運輸時間必須與概率分布相服從的基礎上，怎樣滿足客戶服務需求的同時，盡可能減少庫存費用等。

5）智能措施。像遺傳孫發、人工神經網絡、模糊數學以及多智能體技術等，在對以上問題進行解決時是非常有效的。智能措施與理論參數計算進行有效結合是一種對多數復雜問題予以解決的行之有效的措施。

5 計算機輔助制造

采用計算機集成制造系統，能夠將產品設計信息自動轉換成制造信息，從而有效控制檢驗、加工、包裝、裝配和整個試驗過程，同時控制與此過程相關的物流系統，此外計算機輔助制造。

在機械制造行業中應用計算機輔助制造主要包括兩方面，其中一種是計算機直接連接機械制造過程，監視與控制制造設備與制造過程，此為直接應用計算機輔助制造。另一種則是計算機和制造過程不直接連接，通過計算機進行技術準備、提供生產計劃以及進行各種信息與指令的發出，便于有效管理與生產資源，對整個制造過程予以支持，對計算機輔助制造進行間接性應用。

6 結論

計算機集成制造系統在目前基本上實現了計算機網絡與分布式數據庫中，有效集成設備控制器與計算機信息共享以及柔性生產，進而形成生產調度、加工制造控制系統和相關工程設計，從而建立其包括測量、加工制造、物料儲存和有效管理夾具和刀具的柔性制造單元，使工作站層、車間層以及設備層遞階控制與調節得以

實現。

參考文獻

[1]馮娟，楊承濤.計算機集成制造（CIM）——我國制造業現代化的必由之路[J].價值工程，2011（16）：147-148.

[2]林本煒.CIMS及其在中國制造業的發展狀況[J].經營管理者，2011（14）：120-121.endprint