机电一体化概论 第8章

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1、第八章计算机集成制造系统（CIMS）（ComputerIntegratedManufacturingSystem）第一节计算机集成制造系统的概念一、自动化孤岛（IslandsofAutomation）自动化孤岛是指在一个工厂内，能够完成某种功能的自动化子系统，它在职能上是分布的，在地理上是分散的，在时间上是分割的。近30年来，随着电子技术、计算机技术和机械制造技术的迅猛发展，世界上已开发出许多专门用途的自动化系统，它们是相对独立的，易于控制，具备一定完整的功能（模块），具有便于相互连接的接口，但这些自动化子系统是分期控制和局部管理的，统称为自动化孤岛。这类自动化孤岛包括：1．NC、CNC、

2、DNC机床2．CAD/CAM(CAPP,CAE)、FMS3．MRP－Ⅱ（制造资源规划）注意：MRP－材料需求计划4．ExpertSystem5．RobotController自动化孤岛向集成化（一体化）发展是一必然方向，也是制造业的一场深刻的变革。二、CIMS定义CIMS是建立在自动化孤岛基础上的复杂系统。CIMS将全部制造过程进行统一规划，将一个工厂的设计、生产和经营的各种分布的自动化孤岛，通过要素化和标准化有机地集成起来，以获得一个高效益和高柔性的智能化大系统。1974年，美国年轻学者哈灵顿博士首先提出“计算机集成制造”的概念，他认为整个生产过程（从市场、设计制造到管理、售后服务等）是

3、一个整体，需要统一考虑；同时整个生产过程是信息的采集、传送和加工处理的过程，产品的尺寸不过是物化的数据。这一观点为生产过程大量采用信息技术奠定了认识上的基础。什么是CIMS？至今尚无一个普遍接受的说法，有人说CIMS是用计算机去集成制造活动；还有人说，CIMS是一个管理的哲学。定义：CIMS是根据系统工程的观点，将整个车间或工厂作为一个闭环系统，整个系统完全由计算机进行管理。该系统输入的是产品需求的有关信息，输出的为经过检验的合格产品。第二节CIMS系统的组成一、CIMS概况如图所示，CIMS系统分为三级：1．决策级决策级是生产决策机构。决策级根据市场的需求、原材料供应情况，结合本企业的生

4、产技术条件及财务状况，作出生产产品的种类及规模的决策。2．经营管理级经营管理级根据决策机构的决定、市场的销售情况等方面的情况，决定产品的类型与产量，协调生产过程的各种活动，实现总体决策所提供的战略目标（包括材料需求规划、质量管理、计算机辅助经济分析等）。同时在空间和时间上,协调物料的需求,实现现代管理思想的目标――无库存系统。3．制造级制造级是具体实施产品设计与制造的部分，其中包含制造系统中各项自动化技术及其集成，即CAD/CAM、FMS、柔性检验、自动传送系统、自动化仓库等。由CIMS的示意图可以看出计算机集成制造系统的一个最鲜明的特点：在CIMS内，信息流占主导地位，信息的采集、交换与

5、处理融合在一起，再由信息流控制物质流，控制和指挥整个生产活动。二、CIMS的主要组成部分如上所述，CIMS包括了企业从市场预测到产品售后服务的全部生产活动。从功能角度看，CIMS包含了一个企业的设计、制造及经营管理的三种主要功能。要使这三者集成起来，还需要一个支撑环境，即分布式数据库和计算机网络。目前，一般认为CIMS主要由四部分组成：1．管理与决策信息系统其主要功能是信息处理，包括收集、传输、加工、查询等；一般分为辅助性经营计划管理、物料管理、生产管理、财务管理、人力资源管理和辅助决策。2．工程信息系统其主要功能模块有计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、成组技术（GT）、

6、计算机辅助编制工艺规程（CAPP）和计算机辅助制造（CAM）等。3．柔性自动化制造系统其主要功能是在计算机调度和控制下，使加工设备完成由毛坯到产品的转变过程，并将制造现场的不同信息实时地或经过初步处理后反馈到相应部门。其硬件设备主要包括CNC、DNC、自动小车、机器人等。其生产方式主要采用FMC、FMS等。4．集成质量系统其主要功能就是通过对存在于设计、制造和管理中的质量信息进行有效的收集、处理、储存、评价、分析与利用，并形成一系列的控制手段来保证产品的质量，其中主要包括质量计划、质量信息管理以及计算机辅助在线质量控制。第三节CIMS给企业带来的效益制造型企业采用CIMS可以提高企业的整体

7、效率，并获得效益。其效益主要体现在以下几个方面：一、在工程设计自动化方面由于采用现代化设计手段CAD/CAPP/CAM，可以1．提高产品的研制与生产能力2．保证产品的设计质量3．缩短产品设计与工艺设计周期（加速产品更新换代）二、在加工制造方面FMS和分布式数控（DNC）的应用，能够1．提高制造过程的灵活性与质量2．提高设备利用率3．缩短产品的制造周期4．增强生产能力三、在经营管理方面1．使决策与生产管理科学化2．保证产品