先进生产制造模式

1、先进消费制造方式 机械0822 仇小菊.背景：在传统制造技术逐渐向现代高新技术开展、浸透、交汇和演化的过程中，构成了先进制造技术的同时，出现了一系列先进制造方式。根据国际消费工程学会CIRP近10年的统计，兴隆国家所涌现的先进制造系统和先进制造消费方式就多达33种。兴隆国家制造业企业，特别是跨国公司和创新型中小企业已广泛采用了一些新的制造方式和制造系统，如：柔性制造系统FMS；计算机集成制造系统CIMS；精益消费方式LP；清洁消费方式CP；高效快速重组消费系统；虚拟制造方式VM等。目前，正在开发下一代制造和消费方式，如：并行工程和协同制造HM、生物制造BM、网络化制造和下一代制造系统NGMS等

2、 .计算机集成制造CIM 概念：CIM(Computer Integrated Manufacturing )1974年美国人约瑟夫哈林顿博士根据计算机技术在工业消费中的运用及其开展趋势，首先提出了计算机集成制造的概念，即CIM概念。其根本观念有两个：(1)企业消费的各个环节，即从市场分析、产品设计、加工制造、运营管理到售后效力的全部活动是一个不可分割的整体。需严密联接、一致思索。(2)整个制造消费过程，实践上是一个数据的采集、传送和加工处置的过程。最终构成的产品，可以看作是数据的物质表现。.CIMS 定义：CIMS是一种基于CIM哲理构成的计算机化、信息化、智能化、集成化的制造系统。经过计算

3、机及其软件，把制造工厂全部消费活动所需的各种分散的自动化系统有机地结合起来，是适宜于多种类、小批量消费和实现总体高效益、高柔性的制造系统。 CIMS是经过计算机硬软件。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。将企业消费全部过程中有关的人、技术、运营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运转的复杂的大系统。 .CIMS包含三要素：.在三要素的相交部分需求处理四类集成问题: 运用技术以支持运营： 运用技术以支持人员任务和组织机构的运转： 人员/机构设置协调任务以支持运营活动： 一致管理实现运营、人员、技术 .功能构造 从功能上看，CIMS包括了一个制造企业的设计、制造

4、、运营管理三种主要功能，要使这三者集成起来，还需求一个支撑环境，即分布式数据库和计算机网络以及指点集成运转的系统技术。 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 .1)管理信息分系统(CIMS/MIS) 它是CIMS的上层管理系统，它不仅需求根据厂情、国情和国际市场的需求信息作出消费决策、确定消费方案和估算产品本钱和消费效益，而且需求做出物料、能源、设备、人员的方案安排，保证消费的正常运转。CIMS/MIS 的根本构造 。 2)工程设计集成分系统(CIM

5、S/EDIS) 此分系统的目的是使产品开发活动可以高效、优质、自动地进展。它在CIMS系统信息流程中的位置。 .3)制造自动化分系统(CIMS/MAS) 该分系统的目的是使产品制造活动最优化。在CIMS环境中:，MAS分系统运转过程的本质是产品的物化(构成) 过程:MAS 中的数据是衔接产品设计、消费过程控制和实践产品加工制造之间的桥梁，即CIMS中的产品设计方案和工艺规划等工程信息是经过MAS 信息转换为实践产品的。 4)计算机辅助质量保证分系统(CIMS/CAQ) 这是一个保证产质量量的全企业范围内系统。该分系统的目的是保证从产品设计、制造、检验到售后效力整个过程的质量。CIMS/CAQ的

6、组织构造分为规划层、管理层和执行层。 .5)数据管理分系统(CIMS/DBS) 该分系统的目的是管理整个CIMS的数据，实现数据集成和共享。CIMS环境下的4个功能分系统的信息数据都要在一个构造合理的数据库系统中进展存贮，并经过计算机网络提供的系统互通才干，将不同分系统中的数据联络起来，到达信息交换和共享的目的。 6)网络分系统(CIMS/DBS) 该分系统的目的是传送CIMS各个分系统之间和内部的信息，实现CIMS的数据传送和系统通讯功能。只需经过计算机网络系统，才干完成动态控制和管理的各功能分系统的互联，实现信息传输和交流，使互联络统共享工程资源，数据库和存贮空间。普通企业常见的CIMS的

7、4层构造和相应的数据流关系。.CIMS的根本组成构造关系：.递阶控制构造CIMS的功能和控制非常复杂。为此，CIMS的控制系统普通采用分级控制构造，即递阶控制构造。前美国国家规范局现美国国家规范与技术研讨院NIST建立的CIM实验研讨基地自动化制造研讨实验基地AMRF曾提出了著名的CIMS五级递阶控制模型 .一、工厂层控制系统这是最高一级控制，履行“厂部职能。完成的功能包括进展市场预测、制定消费方案、确定消费资源需求、制定资源规划、产品开发及工艺过程规划、厂级运营管理包括本钱估算、库存统计、用户定单处置等。二、车间层控制系统车间层控制根据工厂层消费方案协调车间作业和有关的资源配置。车间层控制主

8、要有两个模块，即作业管理和资源分配。三、单元层控制系统单元层控制担任将上级义务分解，完本钱单元的作业调度和资源需求分析，决议零件加工道路并给任务站分配义务，监控义务进展情况. 四、任务站层控制系统此级控制系统担任指挥和协调车间中一个设备小组的活动。五、设备层控制系统此级控制包括各种设备如机床、机器人、坐标丈量机、自动引导车等的控制器。此级控制向上与任务站控制系统用接口衔接，向下与各设备控制器接口相通。设备控制器的功能是将任务站控制器命令转换成可操作的、有顺序的简单义务运转各种设备，并经过各种传感器监控这些义务的执行。.AMRF提出的CIMS五级递阶控制模型.CIMS体系构造 ：CIMS体系构造

9、是用来描画研讨对象整个系统的各个部分和各个方面的相互关系和层次构造，从大系统实际角度研讨，将整个研讨对象分为几个子系统，各个子系统相对独立自治、分布存在、并发运转和驱动等。我们可以从功能构造和逻辑构造来认识CIMS体系构造。 .第一层消费/制造系统：这一层面向消费过程，包括了柔性制造单元FMS、装配设备、工业机器人及其他消费制造自动化技术，这一层以物流为中心，完成消费、加工、装配、包装等义务。 第二层硬事务处置系统：这一层是消费/制造监控系统，经过计算机网络对第一层的设备进展综合控制与操作，实现对消费制造的监控。包含狭义的CAM、CAQ及CAT等。 第三层技术设计系统：这一层包含CAD计算机辅

10、助设计、CAPP(计算机辅助工艺)，为消费制造系统产生信息。CAD用于产品设计、开发，它提供的是如何做的信息，而CAPP是根据CAD提供的信息指点如协作。 .第四层软事务处置系统：这一层主要经过计算机网络实时地处置各种软事务，譬如，财务、供销、售后效力等方面的管理，实现电子化记账。 第五层信息效力系统：以狭义的MIS为主，主要对前面各层的信息进展搜集、存储、加工、传输、运用、查询，为各级管理者与下层提供数据。 第六层决策管理系统:这一层是企业运营管理规划的决策层，主要有MRP-II(制造资源方案)、ERP(企业资源方案)、决策支持系统DSS、专家系统ES、系统模拟系统等组成。他根据企业总体道路

11、、企业内部条件、市场信息等要素，产生消费运营活动的方案与方案、各种资源的需求方案，包括人、物、资金的需求方案。 CIMS逻辑构造不仅表达了信息的传送与交换，更能反映出人在CIMS系统中的重要作用。因此可以说人为要素是实施CIMS能否获得实践效果的关键。 .863/CIMS主题的研讨和开发进展如何？ (1)CIMS运用示范工程在广度、深度上获得较大进展 到目前为止，已有20多个省(市)/行业的200多个企业实施了CIMS运用示范工程。这些省市及行业大多成立了专家组及其办公室，并在经费和政策上给予了企业一定的支持。目前，已有50多家企业经过了验收。 这些CIMS运用企业包括多种类型：从几百人的中小

12、企业，到几万人的大型企业；从多种类小批量的企业，到多种类大批量的企业；从离散型企业，到延续型、混合型和其它类型的企业；从国有企业，到民营企业、合资企业和乡镇企业。 这些CIMS运用企业均获得明显的经济效益，有效地提高了企业的竞争力。已验收的企业新产品开发周期普通缩短30%50%，消费周期普通缩短20%40%，流动资金普通减少20%30%。 例如，江苏金城集团实施CIMS后，建立了客户化的运营管理体系，满足客户多样化、个性化的需求，外货交货期缩短到15个月，到达国际先进程度。.2)CIMS产品化和产业化获得突破 初步构成了11个系列的CIMS目的产品，占企业信息化工程所需硬、软件产品的85%以上

13、。这11个系列的CIMS目的产品为：底层设计自动化所需的先进数控系统和快速成型系统； 二维绘图、图纸扫描处置、三维几何外型等CAD系统；有限元分析及前后处置系统FEM；计算机辅助工艺设计与规划CAPP工具及软件系统；产品数据管理系统PDMS；企业资源方案管理MRPII及ERP系统；数据库管理系统DBMS；适用于机械、轻纺、轻工、建筑等行业的公用CAD运用软件；流程行业的消费过程先进控制系统；电力行业的控制、决策及管理软件系统；商业自动化领域虚拟POS系统。 把国内同行业领先的CIMS目的产品开发单位结合起来，构成了一支在市场上可与国外软件竞争的生力军。 。.863/CIMS目的产品在CIMS运

14、用示范企业得到运用。徐工集团是我国最大的筑路机械工业企业，是863/CIMS运用示范企业，原来用美国AutoCAD支撑软件作为CAD的主导软件，在我国即将参与WTO之际，他们用清华同方的Open Design全部交换了AutoCAD(250套)，不仅功能、性能有所提高，而且价钱只是国外软件的1/10。估计CIMS运用示范企业中将有15家企业主要采CIM支持的国产软件，尤其是中小企业对国产CIMS目的产品的需求越来越剧烈。 CIMS支持的目的产品工程1998年的销售额已超越8000万元，1999年达2亿多万元，2000年的目的是3亿元。 863/CIMS经过对目的产品工程的支持，构成了一批高技术

15、成果转化好、软件产品在国内领先的企业和一支高程度的技术队伍。 培育一批系统集成及咨询效力公司和CIMS目的产品产业化基地，如华中数控集团公司、清华同方软件公司等，促进CIMS运用示范工程向市场机制过渡。.3)艰苦关键技术攻关获得重要进展 1)并行工程攻关获得突破性进展 清华大学、华中理工大学、上海交通大学、北京航空航天大学和航天工业总公司二院等五个单位第一次在国内系统地研讨并运用了并行工程方法，处理了多项关键技术，总结了实施并行工程的参考方式。该工程已于1997年12月经过验收。鉴定委员会以为，该工程与国际上近年来所从事的并行工程研讨与开发的技术程度相当，在运用方面有本人的特征，有些关键技术到

16、达国际先进程度。目前，并行工程的技术攻关成果已在国内10多个企业中得到运用。 2)集成框架和集成平台关键技术攻关 由航天工业总公司二院担任的“面向并行工程的集成框架和由清华大学担任的“面向制造业CIMS运用集成平台 两个关键技术攻关工程于1997年立项。面向并行工程的集成框架支持了并行工程的集成化产品开发相关过程和领域的建模、效力与集成。CIMS运用集成平台实现了分布式环境下异构CIMS运用系统的集成。这两个工程曾经完成并被鉴定到达国际先进程度。这对于实现CIMS信息集成、过程集成及系统的开放性将具有重要意义。.(4)运用根底研讨获得一批高程度研讨成果 近年来，完成根底研讨课题数百项，在国内外

17、著名刊物和论文集中发表了一大批高程度论文专著，扩展和提高了我国在CIMS和系统集成技术研讨方面的影响和位置；获得了一批有运用价值或较好运用前景的研讨成果，为关键技术攻关、产品开发和运用工程提供了一些有价值的方法、技术和原型系统；部分研讨课题直接和CIMS运用示范工程相结合，处理了CIMS运用示范工程中的关键问题，获得了显著的经济效益和社会效益。.(5)研讨环境与培训中心已初具规模 1)研讨环境 863/CIMS主题建立了1个CIMS工程技术研讨中心和7个工程实验室。其研讨成果多数在国内居于领先位置，有些成果还到达了90年代国际先进程度，有效地减少了我国CIMS总体技术和单元技术与国际程度的差距，提高了我国的国际声望