CIMS结构及应用.doc

CIMS的功能与应用CIMS是英文Computer Integrated Manufacturing Systems或contemporary的缩写，直译就是计算机/现代集成制造系统。CIMS的定义：CIMS是通过计算机硬软件。并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术。将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。企业作为一个统一的整体，必须从系统的观点、全局的观点广泛采用计算机等高新技术，加速信息的采集、传递和加工处理过程，提高工作效率和质量，从而提高企业的总体水平。 制造业的各种生产经营活动，从人的手工劳动变为采用机械的、自动化的设备，并进而采用计算机是一个大的飞跃，而从计算机单机运行到集成运行是更大的一个飞跃。作为制造自动化技术的最新发展、工业自动化的革命性成果，CIMS代表了当今工厂综合自动化的最高水平，被誉为是未来的工厂。图中所示为正在工作的堆垛机器人。 未来工厂中的操作工人将会由这些机器人来代替，实现工厂无人化。从CIM的概念的提出到现在已有20余年了。20多年来，CIM的概念已从美国等发达国家传播到发展中国家，已从典型的离散型机械制造业扩展到化工、冶金等连续或半连续制造业。 CIM概念已被越来越多的人所接受，成为指导工厂自动化的哲理，有越来越多的工厂按CIM哲理，采用计算机技术实现信息集成，建成了不同水平的计算机集成制造系统。CIMS与计算机综合自动化制造系统是同义词，后者是CIMS在中国早期的另一种叫法，虽然通俗些，但因此无法表达集成的内涵，使用得较少。CIMS是自动化程度不同的多个子系统的集成，如管理信息系统（MIS）、制造资源计划系统（MRPII）、计算机辅助设计系统（CAD）、计算机辅助工艺设计系统（CAPP）、计算机辅助制造系统（CAM）、柔性制造系统（FMS）,以及数控机床（NC，CNC）、机器人等。CIMS正是在这些自动化系统的基础之上发展起来的，它根据企业的需求和经济实力，把各种自动化系统通过计算机实现信息集成和功能集成。当然，这些子系统也使用了不同类型的计算机，有的子系统本身也是集成的，如MIS实现了多种管理功能的集成，FMS实现了加工设备和物料输送设备的集成等等。但这些集成是在较小的局部，而CIMS是针对整个工厂企业的集成。CIMS是面向整个企业，覆盖企业的多种经营活动，包括生产经营管理、工程设计和生产制造各个环节，即从产品报价、接受订单开始，经计划安排、设计、制造直到产品出厂及售后服务等的全过程。 在当前全球经济环境下，CIMS被赋予了新的含义，即现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing System）。将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业全生命周期各个阶段，通过信息集成，过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人（组织及管理）、经营和技术三要素的集成，以加强企业新产品开发的T、Q、C、S、E，从而提高企业的市场应变能力和竞争力。 CIMS的功能结构从功能上看，CIMS包括了一个制造企业的设计、制造、经营管理三种主要功能，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以及指导集成运行的系统技术。1.四个功能分系统（1）管理信息分系统（2）产品设计与制造工程设计自动化分系统（3）制造自动化或柔性制造分系统（4）质量保证分系统2.两个支撑分系统（1）计算机网络分系统（2) 数据库分系统它们的联接关系如下图1所示：CIMS中的生产经营分系统以MRP为核心，覆盖了市场预测、经营决策、生产计划与各级生产作业计划、以及生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具、人力资源等管理功能，通过信息集成，对企业生产经营活动进行有效的计划与控制。产品设计与制造工程设计自动化系统，简称工程设计系统。它主要包括计算机辅助产品设计、辅助工程分析、辅助工艺设计和计算机辅助工艺装奫设计等功能，使产品设计与开发工作在相当大的程度上实现自动化，从而提高设计效率和质量，缩短设计周期；制造自动化分系统一般即为柔性制造系统它可以有数控机床、加工中心、测量机、机器人、立体仓库、多级分布是控制计算机等设备和相应的应用软件组成，借助这个系统将使产品制造达到高效率和高柔性的结合，缩短制造周期，实现多品种小批量产品的经济生产；质量保障分系统包括质量决策、质量检测与数据采集、质量评价、控制与跟踪等功能，可从产品设计、制造、检验到售后服务的全过程实行质量保证；计算机网络和数据库管理系统是整个CIMS系统的支撑系统，它支持信息资源的共享，支持分布式处理和分布数据库管理，以及支持生产经营管理的分层递阶控制。CIMS系统功能 ：PERP：面向企业商务，计划，订单，生产流程，支持CIMS的ERP的部分功能。 其中含括财务监视、物流管理(包括采购，库存管理，销售)、市场经营、产品开发、排产调度、生产计划与控制、成本计划与控制、采购供应管理、客户关系管理、合同执行管理等基本功能模块。 主要采用关系数据库管理系统（SQL Server，Oracle，DB2）等作为基本数据系统，完成企业L3（部分），L4以上级的功能实现。当前主要采用 对一些常用标准模块（财务管理、人事管理，等），本系统预留接口。 PCS：面向设备及控制过程 该系统是一个实时数据处理系统，控制的决策必须在秒甚至更短的时间内完成，主要实现生产线的设备实时控制，完成特定设备的系统优化控制。 本系统网络平台一般具有两层结构：L0层网络用以实现产品生产设备执行机构状态、产品生产工艺状态监测传感仪表的网络连接，对现场设备的运行参数，状态和实时生产数据信息（如：在线产品的规格，数量，质量等）进行采集，并且将采集到的状态信息传输到上一级L1层网络； L1层网络用以实现对于产品生产设备控制系统、以及设备产品生产过程工艺控制系统的网络连接，其中经常采用的控制系统包含有计算机控制系统、自动化仪表控制系统、以及PLC可编程序控制器系统等。这些设备控制系统对于由L0网络传输上来现场设备的各种运行状态进行分析、综合、与决策，实施生产设备以及产品生产过程工艺状态自动化最优控制与实时监视，以达到产品生产实现高质高效的目标。 MES: 面向生产及执行过程 处于PERP系统和PCS系统之间的MES信息整合执行系统，在整个系统中呈现着左呼右唤、承上启下的作用，是生产控制与企业资源管理信息沟通的桥梁。在企业管理体系中，各个不同级别责任权利部门所关心的信息数据既有不同又有相关，且由于各个不同级别责任权利部门机构设置地域的分散性所决定，各部门信息相互传递要求既准确又及时。其中既要实现对于ERP系统和PCS系统之间的各个信息模块或者数据模块的整合链接，同时也要对于产品实现过程的设备群中，对于相关联设备状态信息以及相关联设备实现的工艺状态信息进行整合与跟踪传递。 MES系统主要包括了详细作业计划、计划执行调度系统，生产计划执行、生产实绩实时反馈监控系统，资源计划调度与统计系统，设备运行状态信息整合跟踪与监控系统，生产工艺过程状态信息整合跟踪与监控系统，产能监控与优化系统，质量调度系统，物流跟踪，绩效评估，视频监控、语音调度系统等内容。PDM 重构CIMS框架分析企业的生存和发展都是围绕着产品而进行的,产品是企业的数据源。作为产品的数据源头,CAD设计在产品制造、生产供应、产品销售、目标成本中也存在数据一致性的问题,即使是CAD设计本身也存在协调和并行工作的统一问题。如何解决MIS系统、MAS系统、CAQ系统、CAD系统相互集成的瓶颈,PDM将担此重任。当然PDM技术在我国应用还很少, 企业级的PDM应用在国际上也尚在开发之中,国内较早实施CIMS的企业,由于当时PDM尚未提出,皆存在CAD设计与MIS等系统脱节的问题,因此PDM将成为新的CIMS框架中一个重要系统,其新结构如下: 长足发展中的CIMS应用 CIMS应用的发展主要表现在下述几方面: 已遍及发达国家及一些发展中国家； 从机械制造业扩展到各类制造业； 从多品种、小批量生产方式发展到多种生产方式； 从简单产品扩展到复杂产品； 系统开发与实施技术更为成熟，成功率大大提高； 有力地促进了CIMS技术和产业的发展。 美国未来学家认为，到2030年，80的美国企业将实现CIMS。必须指出，自1989年以来，863/CIMS主题已在我国机械、家电、航空、航天、汽车、石油、纺织、轻工、冶金、煤炭、化工、邮电、服装等行业中的210家企业实施各种类型的CIMS应用示范工程。从已验收的52家企业CIMS工程的结果表明，CIMS应用示范工程的实施使企业显著地增强了竞争能力，CIMS应用是我国企业实现两个根本转变的一种有效途径。值得一提的是，1995年，北京第一机床厂荣获了美国SME的CIMS“工业领先奖”。 前景良好的CIMS产业 CIMS产业包括系统集成产业及CIMS中单元技术产品产业两类，其发展前景良好。据美国FrostSullivan公司的调查报告，制造系统集成产业市场年增长率为15，年营业额达到百亿美元；一些单元技术产品，如CAD/CAM/CAE、FMS、ERP、PDM、