计算机集成制造（CIM）技术
20世纪七八十年代，企业面临着激烈的竞争，为提高市场竞争力，企业一方面引进更好的生产运作方式，另一方面积极探索新的制造技术。其中最具代表性的是计算机集成制造系统（CIM）。如今，CIM已被称为21世纪制造业的主流技术。
约瑟夫·哈林顿博士在《计算机集成制造》一书中，首次提出了计算机集成制造的概念，其中包含以下两个基本观点。
（1）企业生产的各个环节从市场预测、产品设计、生产制造、经营管理到售后服务是一个不可分割的整体。
（2）整个生产过程本质上是一个数据采集、传递和加工处理的过程，其最终产品可视为数据的物质表现。
概括而言，CIM是信息技术与生产技术的综合应用，它可以使企业更快更好地制造市场需求的产品，提高企业的生产效率和市场响应能力。
一、CIM与CIMS
从信息技术上看，CIM是信息系统在整个企业范围内的集成。从技术上看，CIM包含了企业的全部生产经营活动，是生产的高度柔性自动化。当一个企业按照CIM组织整个企业的生产经营活动时，就构成了计算机集成制造系统（CIMS）。
CIM的许多相关技术（如CAD、成组技术、MIS等）具有很强的共性，而CIMS则是因企业的不同而表现出不同的状态。CIMS将重点放在技术实现上，以此带动关键技术，形成高技术产业。
1. CIMS的功能结构
从功能上看，CIMS包含了制造企业的研发设计、生产制造及经营管理等三项功能。要使这三者集成，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。CIMS功能组成示意图如图8-8所示。
2. CIMS系统分析
可以将CIMS的功能划分为四个分功能系统和两个支撑分系统。其中，四个分功能系统分别是管理信息分系统、产品设计与制造工程设计自动化分系统、制造自动化或柔性制造分系统和质量保证分系统；两个支撑分系统，分别是计算机网络分系统和数据库分系统。CIMS各项功能的任务有：
1）分功能系统
a.管理信息分系统
以物料需求计划（MRP）II为核心，包括预测、各级生产计划、经营决策、生产技术准备、供应、销售、财务、设备、成本、工具及人力资源管理等功能。通过信息集成，达到降低流动资金占用、缩短产品生命周期、提高企业应变能力的目的。
b.产品设计与制造工程设计自动化系统
用计算机辅助产品设计、生产准备及产品性能测试等工作，即CAD/CAPP/CAM系统，目的是使产品的开发活动更优质、更高效、自动化进行。
c.制造自动化或柔性制造分系统
该系统是CIMS中物流和信息流的结合点，是CIMS最终经济效益产生的集聚地。它由加工中心、数控机床、测量机、清洗机、运输小车、多级分布式控制计算机、立体仓库等设备及相应的支持软件组成。根据车间层的加工指令和产品的工程技术信息，完成对零件或者毛坯加工的作业调度及制造，使产品制造过程优化、成本低、周期短、柔性高。
d.质量保证分系统
包括质量检测、质量决策与数据收集、质量评价、控制与跟踪等功能。该系统涉及从产品设计、制造、检验到售后服务的整个过程，目的是实现产品的高质量、低成本，提高企业的竞争力。
2）支持分类系统
a.计算机网络分系统
支持CIMS各分系统的开放型网络通信系统。以分布为手段，满足各应用分系统对网络支持服务的不同需求
b.数据库分系统
支持CIMS各分系统，覆盖企业全部信息。该数据库系统在逻辑上是统一的，在实物上是分布的全局数据管理系统，可实现数据共享和信息集成。
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二、CIMS集成
集成不是简单地将两个或者多个单元连在一起，而是将原来没有联系或联系不密切的单元组成为有一定功能的、精密联系的新系统。CIMS集成的内容有：
1、系统运行环境的集成
这部分集成主要是将硬设备、数据库管理系统、网络操作系统、操作系统、开发工具及其他系统支持软件，集成一个统一、高效、协调运行的应用平台，用户可共享软硬件资源。
2、技术的集成
开发面向行业的计算机集成应用系统，需要综合应用十多种高新技术，同时需要借助高级技术人员的参与和专家的技术指导。
3、信息的集成
从信息资源管理出发，进行整个企业数据的总体规划和系统分析，统一规划设计数据库系统，使不同专业、不同层次、不同部门的人员，在信息资源方面达到高度共享。
4、应用功能的集成
对工程设计领域而言，即将决策支持系统、计算机辅助管理、计算机辅助工程、计算机辅助制造制造及计算机辅助设计等应用领域融为一体，建成计算机工程设计系统（CIEDS）
5、人和组织的集成
人、组织和系统是不可分割的有机整体，从系统的设计、开发到建成后的运行、应用和维护，起到关键作用的是人、组织和管理。
综上，CIMS的内涵是以网络为支撑、以数据库为核心，将应用软件和各功能分系统有机结合，形成多功能计算机集成应用系统。
三、实施CIMS给企业带来的效
益CIMS的实施需要大量的资金投入，包括硬件系统（如加工中心等），软件系统（如信息管理系统等）。不过，巨额的投资是暂时的，回报却是长期的。实施CIMS会给企业带来整体效益，具体体现在三个方面。
1、工程设计自动化方面
采购CAD/CAPP/CAM等现代工程设计手段，可以大大提高产品的研制与生产能力，为开发技术含量高和结构复杂的产品带来便利，从源头确保产品设计质量，缩短产品设计和工艺设计周期，加快响应速度，满足用户的需要。
2、加工制造方面
加工中心、柔性制造单元或分布式数控的应用，可提高制造过程的质量与柔性，提高设备利用率，缩短产品制造周期。
3、经营管理方面
1）使企业的经营决策与生产管理科学化；
2）在市场竞争中，确保产品报价的快速、准确、及时；
3）在生产过程，有效地解决生产“瓶颈”，减少在制品数量；
4）在库存控制中，使库存达到最低水平（零库存），减少制造占用资金，减少仓库面积。
约瑟夫·哈林顿博士在《计算机集成制造》一书中，首次提出了计算机集成制造的概念，其中包含以下两个基本观点。
（1）企业生产的各个环节从市场预测、产品设计、生产制造、经营管理到售后服务是一个不可分割的整体。
（2）整个生产过程本质上是一个数据采集、传递和加工处理的过程，其最终产品可视为数据的物质表现。
概括而言，CIM是信息技术与生产技术的综合应用，它可以使企业更快更好地制造市场需求的产品，提高企业的生产效率和市场响应能力。
一、CIM与CIMS
从信息技术上看，CIM是信息系统在整个企业范围内的集成。从技术上看，CIM包含了企业的全部生产经营活动，是生产的高度柔性自动化。当一个企业按照CIM组织整个企业的生产经营活动时，就构成了计算机集成制造系统（CIMS）。
CIM的许多相关技术（如CAD、成组技术、MIS等）具有很强的共性，而CIMS则是因企业的不同而表现出不同的状态。CIMS将重点放在技术实现上，以此带动关键技术，形成高技术产业。
1. CIMS的功能结构
从功能上看，CIMS包含了制造企业的研发设计、生产制造及经营管理等三项功能。要使这三者集成，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。CIMS功能组成示意图如图8-8所示。
2. CIMS系统分析
可以将CIMS的功能划分为四个分功能系统和两个支撑分系统。其中，四个分功能系统分别是管理信息分系统、产品设计与制造工程设计自动化分系统、制造自动化或柔性制造分系统和质量保证分系统；两个支撑分系统，分别是计算机网络分系统和数据库分系统。CIMS各项功能的任务有：
1）分功能系统
a.管理信息分系统
以物料需求计划（MRP）II为核心，包括预测、各级生产计划、经营决策、生产技术准备、供应、销售、财务、设备、成本、工具及人力资源管理等功能。通过信息集成，达到降低流动资金占用、缩短产品生命周期、提高企业应变能力的目的。
b.产品设计与制造工程设计自动化系统
用计算机辅助产品设计、生产准备及产品性能测试等工作，即CAD/CAPP/CAM系统，目的是使产品的开发活动更优质、更高效、自动化进行。
c.制造自动化或柔性制造分系统
该系统是CIMS中物流和信息流的结合点，是CIMS最终经济效益产生的集聚地。它由加工中心、数控机床、测量机、清洗机、运输小车、多级分布式控制计算机、立体仓库等设备及相应的支持软件组成。根据车间层的加工指令和产品的工程技术信息，完成对零件或者毛坯加工的作业调度及制造，使产品制造过程优化、成本低、周期短、柔性高。
d.质量保证分系统
包括质量检测、质量决策与数据收集、质量评价、控制与跟踪等功能。该系统涉及从产品设计、制造、检验到售后服务的整个过程，目的是实现产品的高质量、低成本，提高企业的竞争力。
2）支持分类系统
a.计算机网络分系统
支持CIMS各分系统的开放型网络通信系统。以分布为手段，满足各应用分系统对网络支持服务的不同需求
b.数据库分系统
支持CIMS各分系统，覆盖企业全部信息。该数据库系统在逻辑上是统一的，在实物上是分布的全局数据管理系统，可实现数据共享和信息集成。
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二、CIMS集成
集成不是简单地将两个或者多个单元连在一起，而是将原来没有联系或联系不密切的单元组成为有一定功能的、精密联系的新系统。CIMS集成的内容有：
1、系统运行环境的集成
这部分集成主要是将硬设备、数据库管理系统、网络操作系统、操作系统、开发工具及其他系统支持软件，集成一个统一、高效、协调运行的应用平台，用户可共享软硬件资源。
2、技术的集成
开发面向行业的计算机集成应用系统，需要综合应用十多种高新技术，同时需要借助高级技术人员的参与和专家的技术指导。
3、信息的集成
从信息资源管理出发，进行整个企业数据的总体规划和系统分析，统一规划设计数据库系统，使不同专业、不同层次、不同部门的人员，在信息资源方面达到高度共享。
4、应用功能的集成
对工程设计领域而言，即将决策支持系统、计算机辅助管理、计算机辅助工程、计算机辅助制造制造及计算机辅助设计等应用领域融为一体，建成计算机工程设计系统（CIEDS）
5、人和组织的集成
人、组织和系统是不可分割的有机整体，从系统的设计、开发到建成后的运行、应用和维护，起到关键作用的是人、组织和管理。
综上，CIMS的内涵是以网络为支撑、以数据库为核心，将应用软件和各功能分系统有机结合，形成多功能计算机集成应用系统。
三、实施CIMS给企业带来的效
益CIMS的实施需要大量的资金投入，包括硬件系统（如加工中心等），软件系统（如信息管理系统等）。不过，巨额的投资是暂时的，回报却是长期的。实施CIMS会给企业带来整体效益，具体体现在三个方面。
1、工程设计自动化方面
采购CAD/CAPP/CAM等现代工程设计手段，可以大大提高产品的研制与生产能力，为开发技术含量高和结构复杂的产品带来便利，从源头确保产品设计质量，缩短产品设计和工艺设计周期，加快响应速度，满足用户的需要。
2、加工制造方面
加工中心、柔性制造单元或分布式数控的应用，可提高制造过程的质量与柔性，提高设备利用率，缩短产品制造周期。
3、经营管理方面
1）使企业的经营决策与生产管理科学化；
2）在市场竞争中，确保产品报价的快速、准确、及时；
3）在生产过程，有效地解决生产“瓶颈”，减少在制品数量；
4）在库存控制中，使库存达到最低水平（零库存），减少制造占用资金，减少仓库面积。
