计算机集成制造技术论文.pdf

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1、计算机集成制造技术发展综述-1-计算机集成制造技术发展综述Computer Integrated Manufacturing Technology Development are Reviewed 摘要：产业向信息化发展是历史的必然，计算机集成制造（CIM）是与这个历史发展同新的概念，它的主要核心是企业生产的各个环节是一个不可分割的整体，从市场分析，产品设计，加工制造，经营管理到售后服务的全部生产活动要统一考虑，用CIM 组织现代化生产，达到企业总体优化，实现最大利益化，是现代型企业运行发展和生存的必由之路。Abstract:the industry to development histor

2、ically inevitable,computer integrated manufacturing(CIM)is and the historical development with the new concept of historical development,its main core is the enterprise production of each link is an integral whole,from market analysis,product design,manufacture,management and after-sales service to

3、all the production activities with unification consideration,modern production,achieve CIM organization overall optimization,maximum enterprise profitability modern enterprise,is the only movement development and survival关键字：工程设计集成分系统制造自动划分系统管理信息质量保证 CIMS 数据库Key word:engineering design integrated su

4、bsystem manufacturing automatic dividing system management information quality assurance CIMS database 国家的振兴，人民生活水平的提高，离不开制造业的发展和现代化。而世界内激烈的市场竞争，也迫使国家使用高新技术来武装自己的制造业。因此，从本世纪80 年代，计算机集成制造 CIM技术得到了各国政府和企业界的高度重视，幷认为计算机集成制造系统CIMS将成为21 世纪占主导地位的生产模式，他将作为发展经济，增强国际和企业竞争力的战略目标来进行研究和开发。1973 年 CIM 被美国人首先提出，后来经

5、过发展，计算机集成制造CIM 被定义为作为一种组织、管理与进行企业生产的哲理，他在计算机网络的支撑下，综合运用现代管理、制造信息、自动化和系统工程等领域的技术，将企业生产全部过程中有关人技术经营管理要素及其信息流与物流有机地集成并优化运行，以实现产品高质量低成本上市快，从而企业赢得市场竞争。计算机集成制造CIM是一种组织现代化生产的哲理，而基于这种这里组成的系统CIMS，就是哲理的实现，CIMS是基于 CIM哲理进行的优化运行的企业制造系统。CIM和 CIMS的应用开发，已经受到各国政府和工业界的高度关注。美国政府在1981 年在国家标准局内建立了一个“自动化制造实验基地（AMRF）”主要是进

6、行CIM的体系结构方案研究，提供可靠的系统集成起来的单项技术，并逐步形成CIMS，该项目得到美国许多著名大学的参与和许多企业大量资金的投入。在欧洲共同体国家中，德国英国法国等都有自己的发展计划，而且在共同体内制定了一个称为“欧洲信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）”的高技术研究合作计划。CIM是计划中的重要研究内容之一。为了迎接未来世界范围内技术和经济的竞争，利用高新技术来改造、武装和振兴我国的制造业，加速经济改革的步伐，充分发挥科学技术对生产的推动作用，我国在1986 年开始制定计算机集成制造技术发展综述-2-了国家高科技术研究发展计划“863”计划，并将 CIMS确定为自动化领域的主体

7、研究项目之一。在 1992 年我国成立了全国范围内的CIMS信息网，积极传播国际上CIMS的最新知识和信息，及时扩展国内有关CIMS的最新研究成果，为发展我国CIMS高技术研究和产业服务。近年来，计算机在企业的的产品设计、制造和经营观领域中的应用不断深化。为了适应动态的，多品种小批量自动化的生产方式所欲要的柔性，在相关部门和过程中，出现了许多单一的计算机辅助自动化应用，例如计算机辅助设计和制造（CAD|CAM）;计算机辅助工艺过程设计（CAPP）、计算机辅助生产管理（CAPM）、计算机辅助质量管理（CAQ）以及柔性制造系统（FMS）等。他们一般都是在企业生产过程中按部门需要逐个建立起来的，从而

8、改进单项功能目标上体现了局部效益。上世纪八十年代中期，新型多处理机、并行处理技术、高性能工作站和微型机、分布式网络化的计算机网络和分布是数据库等技术的迅速发展且逐渐形成和成熟，计算机硬件性能显著提高，网络标准化有了重要进展。是分布式计算环境具有开放的结构，等等这些在技术和资源上为 CIMS的总体规划和分步实施准备了良好的技术保障条件。计算机集成制造技术合管理设计生产为一体化的最优化生产方式，以信息流和物流为脉络。计算机集成制造目标与企业各个发展阶段的经营战略目标相适应，以 CIM本身一些关键技术的发展为基础。它的目标分有几种结构，包括逻辑功能结构，信息结构，阶梯控制结构以及网络体系结构。计算机

9、集成制造系统CIMS是基于 CIM哲理组成的系统，他有多种分类，按企业的生产方式，可分为连续型、离散型和混合型，按环节范围可分为局部和全局。CIMS的体系结构有：面向功能和控制的体系结构；，面向生命周期的体系结构以及面向集成平台的体系结构。计算机集成制造有很多的系统，工程设计集成分系统，制造自动划分系统，管理信息分系统，质量保证分系统，CIMS数据库分系统。CIMS系统网络分系统。一、工程设计集成分系统工程设计集成分系统涉及到CAD/CAPP/CAM.集成系统，特征建模技术产品数据交换标准，CAD/CAPP/CAM.集成数据管理，组成技术，并行工程以及EDIS分系统外部接口。计算机集成制造技术

10、的发展综述我们重点谈论的是CAD/CAPP/CAM.CAD/CAPP/CAM.集成系统是有CAD/CAPP/CAM.等子系统在分布式数据和计算机网络系统支持下组成。CAD子系统及功能：CAD完成产品的方案设计工程分析及优化和详细设计，通过设计评价决策在设计的有限次迭代，不断优化设计，直到获得满意的设计结果。其主要功能包括：三维几何造型：对设计对象用计算机能够识别的方式进行描述。有限元分析：在产品几何模型的基础上，通过单元网络划分确定载荷及约束条件，自动生成有限元模型，并用有限元方法对产品结构的静，动态特性，强度振动热变形磁场强度，流场等进行计算分析，用不同的颜色描述结构应力，磁力热的分布情况，

11、为设计人员精确研究产品结构的受力变形提供一个重要手段。优化设计：按设计对象建立优化的数学模型，包括目标函数和约束条件，然后选择合适的优化方法对产品的设计参数，方案或结构行进优化设计。这也是保证现代化产品设计达到周期短质量高的重要技术手段。CAD的鲜明特征主要有以下：（1）强调产品设计过称中计算机的参与和支持。（2）强调计算机的辅助作用。（3）不可能也没有必要设计设计产品的所有环节。CAD的关键技术的实现涉及到以下的关键技术：计算机集成制造技术发展综述-3-（1）产品的造型建模技术。（2）单一数据库与相关性设计。（3）NURBS 曲面造型技术。（4）CAD与其他 CAX系统的集成技术。（5）标准

12、化技术。CAPP子系统及功能：CAPP进行产品中各种领个的加工过程设计，完成工艺线路与工艺设计，产生工序图和工艺文件，向MIS、QIS、MAS各分系统提供所需要的工艺信息。CAM 子系统及功能：CAM 按照 CAD产生的产品的几何信息和CAPP 产生的工艺信息，完成零件的数控加工编程及刀具轨迹模拟，为车间提供数据加工指令文件和切屑加工时间等信息，以及人机交互方式，对机器人的动作编程，并进行仿真，以检查机器人的动作和实现机器人的在线控制。CAM 技术的联线应用时将计算机与制造过程直接相连接用以控制、监视和协调物料的流动过程。二、制造自动划分系统制造自动划分系统是制造系统地硬件主体。主要包括：专用

13、自动化机床，分布式数控系统（DNC），柔性制造单元（FMC）,柔性制造系统（FMS）等，它主要有以下几部分组成：控制及信息处理部分；伺服装置部分；机械本体部分；传感检测部分。先进制造设备优越性在于提高了劳动生产率，提高加工精度和产品质量，易于实现生产过程的柔性化，改善了劳动条件。三、管理信息分系统管理信息分系统它的核心是MRP 物料需求计划，ERP企业资源计划。MRP 物料需求计划是根据物料清单、库存数据和生产计划计算物料需求的一套技术。MRP 物料需求计划把主生产计划、物料清单和库存量分别存储在计算机中，经过计算，就可以输出一份完整的物料需求计划了。除此之外，它还可以预测未来一段时间里会有什

14、么物料短缺。ERP具有很多的功能，它有超越MPR|范围的基础功能。支持混合范式的制造环境支持能动的监控能力支持开放的客户机/服务器计算环境。除此之外还有主生产计划（NPS）物料清单（BOM）等等。四、质量保证分系统质量保证分系统的功能主要有：（1）质量计划功能。而其又包含检测计划生成，检测规则生成以及检测程序的生成。（2）质量检测功能，（3）质量评价与控制功能。（4）质量信息管理功能。企业 CIMS的建立，不仅是通过质量保证分系统，提高产品的质量，通过其他分系统也会改善工作，提高产品质量。五，计算机网络分系统CIMS 网络也是计算机网络，他又有其自身的特殊性，他并非是计算机网络公司售出的一种网

15、络产品，而是一种用户根据企业的特点在总体设计的前提下适用当今的网络产品并予以实施的网络系统，没有一个标准的规范的CIMS网络产品，只有结合各企业目标和具体情况的特定 CIMS网络。CIMS网络特点首先CIMAS网络是在一个企业内部运行的计算机网络，它应归属计算机局计算机集成制造技术发展综述-4-部网络的范畴。其次，CIMS 集成的子系统包含工程设计、制造过车企业管理与决策三类职能性质不同的领域，他们对通信的要求，如吞吐量、时延，实时性、可靠性等都是不同的，相应的通信协议、拓扑结构、局网存取控制方法和网络介质等也往往都是各异的。第三，由于 CIMS是一个多层体系结构，子网和通信网的选择还要考虑适

16、应系统结构层次上的更具体的需求。第四，即使在同一服务类型，同一系统结构层次上，CIMS 用户也面临着各种各样局网和通信产品的选择。最后一点就是在各子网本身的组织上也面临倚重机连接的问题。它的组建应同企业的其他通信设施和今后的综合业务数字网（ISDN）的发展统筹兼顾。计算机集成制造CIMS网络包含了CIMS的子网单元技术，CIMS网络的工厂主干网。网络系统的分析与设计方法以及CIMS 网络协议软件，CIMS 网络协议软件主要是适于生产环境的MAP/TOP 协议，我国的上海交通大学计算机系历时7 年开发的Min MAP/EAP协议是我国具有自主版权的网络协议软件。MAP/TOP 是实现 CIMS的

17、 LAN协议，随着网络的扩大，后来的 MAP/TOP网络协议得到了扩充和扩展。例如Min MAP/EAP及现场总线（Field Bus）等就是其中的一部分。六,CIMS分数据库系统数据库系统是CIMS环境中重要的支持系统。企业在计算机网络系统的支持下，能实现各功能分系统的之间的互联和信息传输，而数据库技术必须采用才能有效地对企业中设计、生产和管理活动提供信息支持。CIMS 对数据库技术的需求主要表现在对异构硬件、软件环境下的分布数据管理，工程技术领域内的数据管理；CIMS 各具单元有不同的管理能力，分区自治和统一运行，用户接口和数据标准化以及实时操作。以上的介绍主要是关于计算机集成制造技术上逐

18、渐发展起来的而现在被认为是不可分割计算机制造技术有机体，CIMS 就是通过一个个有机体的紧密结合，一步步发展成为具有强大功能的计算机集成制造网络技术，这些只是一个过程，更多具体的内容在此我们不做更多的介绍，通过参考大量的文献资料我们只做一个点略式的叙述。参考文献孙志挥计算机集成制造技术东南大学出版社，1997无锡英计算机集成制造技术机械工业出版社，1996谢斌计算机集成制造（CIM）系统设计和实施方法论清华大学出版社，1997 谢莎莉CIMS计算机信息集成系统技术湖南大学出版社,1998白彩英计算机集成制造系统CIMS概论清华大学出版社，1996白庆华CIMS中的系统集成和信息集成电子工业出版社，1997刘飞先进制造系统中国科学出版社,2001 宋宏CIMS的总体设计机械工业出版社,1997李靖谊计算机集成制造航空工业出版社，1996王隆太先进制造技术机械工业出版社,2003、