計算機集成製造

CIMS是英語Computer Integrated Manufacturing System的縮寫，意思是計算機集成製造系統。它是隨著計算機輔助設計與製造的發展而產生的。它是在信息技術自動化技術與製造的基礎上，通過計算機技術把分散在產品設計製造過程中各種孤立的自動化子系統有機地集成起來，形成適用於多品種、小批量生產，實現整體效益的集成化和智慧型化製造系統。集成化反映了自動化的廣度， 智慧型化則體現了自動化的深度，它不僅涉及物資流控制的傳統體力勞動自動化，還包括信息流控制的腦力勞動的自動化。

基本介紹

• 中文名：計算機集成製造
• 外文名：Computer Integrated Manufacturing System
• 分類：生產工藝 和體系結構
• 性質：企業管理運作的一種手段

概述

小型計算機集成製造系統

當前，我國的CIMS已經改變為“現代集成製造（Contemporary Integrated Manufacturing）與現代集成製造系統（Contemporary Integrated Manufacturing System）”。它已在廣度與深度上拓展了原CIM/CIMS的內涵。其中，“現代”的含義是計算機化、信息化、智慧型化。“集成”有更廣泛的內容，它包括信息集成、過程集成及企業間集成等三個階段的集成最佳化；企業活動中三要素及三流的集成最佳化；CIMS有關技術的集成最佳化及各類人員的集成最佳化等。 CIMS不僅僅把技術系統和經營生產系統集成在一起，而且把人（人的思想、理念及智慧型）也集成在一起，使整個企業的工作流程、物流和信息流都保持通暢和相互有機聯繫，所以，CIMS是人、經營和技術三者集成的產物。

CIMS體系結構

CIMS體系結構是用來描述研究對象整個系統的各個部分和各個方面的相互關係和層次結構，從大系統 計算機集成製造系統CIMS構成框圖

理論角度研究，將整個研究對象分為幾個子系統，各個子系統相對獨立自治、分布存在、並發運行和驅動等。我們可以從功能結構和邏輯結構來認識CIMS體系結構。從功能層方面分析，CIMS大致可以分為六層：生產/製造系統，硬事務處理系統，技術設計系統，軟事務處理系統，信息服務系統，決策管理系統。

CIMS分類

從生產工藝方面分

CIMS可大致分為離散型製造業、連續性製造業和混合型製造業三種；

從體系結構來分

CIMS也可以分成集中性、分散性和混合型三種。

CIMS效益評價

CIMS是企業管理運作的一種手段，是一種戰略思想的套用，其初期投資大，涉及面廣，資金回籠周期長，短期內很難見到效益，因此在對CIMS作效益評價時不能單憑貨幣標準來衡量其效益，要多方面綜合考慮其效益指標。所謂綜合效益指CIMS系統對企業和社會所能帶來的各種效益。可以從下面幾個方面來理解： 　(1) 套用CIMS提高了勞動生產力為企業帶來的利潤，為國家增加國民收入所做出的貢獻。 　(2) 套用CIMS提高了企業對市場的應變能力和抗風險能力，對企業實現經營戰略所做出的貢獻；提高企業市場競爭力，促進技術進步所作的貢獻。 　(3) 為提高整個企業員工素質和技術水平作的貢獻。 　(4) 為節約天然資源所做出的貢獻。 　(5) 通過套用和推廣CIMS技術，為國家最佳化產業結構，發展新產業，提高造國際市場上的競爭力所作的貢獻。

CIMS的技術構成簡介

先進制造技術

（AMT－Advanced Manufacturing Technology）先進制造技術是傳統製造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理等方面的成果，並將其綜合套用於產品設計、製造、檢測、管理、銷售、使用、服務的製造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，並取得理想技術經濟效果的製造技術的總稱。

敏捷製造

（AM－Agile Manufacturing）敏捷製造是以競爭力和信譽度為基礎，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應，以滿足用戶的需要。

虛擬製造

（VM－Virtual Manufacturing）虛擬製造利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現實製造活動中的人、物、信息及製造過程進行全面的仿真，以發現製造中可能出現的問題，在產品實際生產前就採取預防措施，從而達到產品一次性製造成功，來達到降低成本、縮短產品開發周期，增強產品競爭力的目的。

並行工程

（CE－Concurrent Engineering）並行工程是集成地、並行地設計產品及其相關過程（包括製造過程和支持過程）的系統方法。它要求產品開發人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素，包括質量、成本、進度計畫和用戶要求，並行工程的發展為虛擬製造技術的誕生創造了條件，虛擬製造技術將是以並行工程為基礎的，並行工程的進一步發展就是虛擬製造技術。 　在探討現代集成製造技術未來發展趨勢之前，首先應該了解一下，當前現代製造業和製造企業的特徵，它們是推動現代製造技術發展的記憶體動力。[編輯本段]五、現代集成製造技術未來發展趨勢　以信息技術的發展為支持，以滿足製造業市場需求和增強企業競爭力為目的，現代集成製造技術未來將突出以下八個方面的發展趨勢。

以“數位化”為發展核心

未來世界，“數位化”將勢不可當。“數位化”不僅是“信息化”發展的核心，而且也是先進制造技術發展的核心。信息的“數位化”處理同“模擬化”處理相比，有著3個不可比擬的優點：信息精確，信息安全，信息容量大。數位化製造就是指製造領域的數位化，它是製造技術、計算機技術、網路技術與管理科學的交叉、融和、發展與套用的結果，也是製造企業、製造系統與生產過程、生產系統不斷實現數位化的必然趨勢。它包含了三大部分：以設計為中心的數字製造，以控制為中心的數字製造和以管理為中心的數字製造。對製造設備而言，其控制參數均為數位化信號。對製造企業而言，各種信息（如圖形、數據、知識、技能等等）均以數字形式，通過網路，在企業內傳遞，以便根據市場信息，迅速收集資料信息，在虛擬現實、快速原型、資料庫、多媒體等多種數位化技術的支持下，對產品信息、工藝信息與資源信息進行分析、規劃與重組，實現對產品設計和產品功能的仿真，對加工過程與生產組織過程的仿真，或完成原型製造，從而實現生產過程的快速重組與對市場的快速回響，以滿足客戶化要求。對全球製造業而言，用戶藉助網路發布信息，各類企業通過網路，根據需求，套用電子商務，實現優勢互補，形成動態聯盟，迅速協同設計與製造出相應的產品。這樣，在數字製造環境下，在廣泛領域乃至跨地區、跨國界形成一個數位化組成的網，企業、車間、設備、員工、經銷商乃至有關市場均可成為網上的一個“結點”，在研究、設計、製造、銷售、服務的過程中，彼此互動，圍繞產品所賦予的數字信息，成為驅動製造業活動的最活躍的因素。

以“精密化”將成為發展的關鍵

所謂“精密化”，一方面是指對產品、零件的精度要求越來越高，另一方面是指對產品、零件的加工精度要求越來越高。“精”是指加工精度及其發展，精密加工，細微加工，納米加工，如此等等。

突出“極端條件”，是發展的焦點

“極”就是極端條件，就是指在極端條件下工作的或者有極端要求的產品，從而也是指這類產品的製造技術有“極”的要求。在高溫、高壓、高濕、強磁場、強腐蝕等等條件下工作的，或有高硬度、大彈性等等要求的，或在幾何形體上極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的。顯然，這些產品都是科技前沿的產品。其中之一就是“微機電系統（MEMS）”。可以說，“極”是前沿科技或前沿科技產品發展的一個焦點。

以“自動化”技術為發展前提

這是所講的“自動化”就是減輕人的勞動，強化、延伸、取代人的有關勞動的技術或手段。自動化總是伴隨有關機械或工具來實現的。可以說，機械是一切技術的載體，也是自動化技術的載體。 　“自動化”從自動控制、自動調節、自動補償、自動辨識等發展到自學習、自組織、自維護、自修復等更高的自動化水平；而且今天自動控制的內涵與水平已遠非昔比，從控制理論、控制技術、控制系統、控制元件，都有著極大的發展。製造業發展的自動化不但極大地解放了人的體力勞動，而且更為關鍵的是有效地提高了腦力勞動，解放了人的部分的腦力勞動。因此，自動化將是現代集成製造技術發展的前提條件。

以“集成化”為發展的方法

“集成化”，一是技術的集成，二是管理的集成，三是技術與管理的集成；其本質是知識的集成，亦即知識表現形式的集成。如前所述，現代集成製造技術就是製造技術、信息技術、管理科學與有關科學技術的集成。“集成”就是“交叉”，就是“雜交”，就是取人之長，補己之短。

目前，“集成化”主要指：（1）、現代技術的集成。機電一體化是個典型，它是高技術裝備的基礎，如微電子製造裝備，信息化、網路化產品及配套設備，儀器、儀表、醫療、生物、環保等高技術設備。 　（2）、加工技術的集成、特種加工技術及其裝備是個典型，如增材製造（即快速原型）、雷射加工、高能束加工、電加工等等。（3）、企業集成，即管理的集成，包括生產信息、功能、過程的集成；包括生產過程的集成。全壽命周期過程的集成；也包括企業內部的集成，企業外部的集成。

以“網路化”為發展道路

“網路化”是現代集成製造技術發展的必由之路，製造業走向整體化、有序化，這同人類社會發展是同步的。製造技術的網路化是由兩個因素決定的：一是生產組織變革的需要，二是生產技術發展的可能。這是因為製造業在市場競爭中，面臨多方的壓力：採購成本不斷提高，產品更新速度加快，市場需求不斷變化，客戶定單生產方式迅速發展，全球製造所帶來的衝擊日益加強等等；企業要避免傳統生產組織所帶來的一系列問題，必須在生產組織上實行某種深刻的變革。這種變革體現在兩方面：一方面利用網路，在產品設計、製造與生產管理等活動乃至企業整個業務流程中充分享用有關資源，即快速調集、有機整合與高效利用有關製造資源；與此同時，這必然導致製造過程與組織的分散化網路化，使企業必須集中力量在自己最有競爭力的核心業務上。科學技術特別是計算機技術、網路技術的發展，使得生產技術發展到可以使這種變革的需要成為可能。

“智慧型化”是CIMS未來發展的美好前景

製造技術的智慧型化是製造技術發展的前景。智慧型化製造模式的基礎是智慧型製造系統，智慧型製造系統既是智慧型和技術的集成而形成的套用環境，也是智慧型製造模式的載體。與傳統的製造相比，智慧型製造系統具有以下特點：1、人機一體化；2、自律能力；3、自組織與超柔性；4、學習能力與自我維護能力；5、在未來，具有更高級的類人思維的能力。製造技術的智慧型化突出了在製造諸環節中，以一種高度柔性與集成的方式，藉助計算機模擬的人類專家的智慧型活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，取代或延伸製造環境中人的部分腦力勞動。同時，收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發展人類專家的製造智慧型。目前，儘管智慧型化製造道路還很漫長，但是必將成為未來製造業的主要生產模式之一。

“綠色”是CIMS未來發展的必然趨勢

“綠色”是從環境保護領域中引用來的。人類社會的發展必將走向人類社會與自然界的和諧。人與人類社會本質上也是自然世界的一個部分，部分不能脫離整體，更不能對抗與破環整體。因此，人類必須從各方面促使人與人類社會同自然界和諧一致，製造技術也不能例外。製造業的產品從構思開始，到設計階段、製造階段、銷售階段、使用與維修階段，直到回收階段、再製造各階段，都必須充分計及環境保護。所謂環境保護是廣義的，不僅要保護自然環境，還要保護社會環境、生產環境，還要保護生產者的身心健康。在此前提與內涵下，還必須製造出價廉、物美、供貨期短、售後服務好的產品。作為“綠色”製造，產品還必須在一定程度上是藝術品，以與用戶的生產、工作、生活環境相適應，給人以高尚的精神享受，體現著物質文明、精神文明與環境文明的高度交融。每發展與採用一項新技術時，應站在哲學高度，慎思“塞翁得馬，安知非禍”，即必須充分考慮可持續發展，計及環境文明。製造必然要走向“綠色”製造。

CIMS的標準化

在製造業向全球化、網路化、集成化和智慧型化發展的過程中，標準化技術（STEP、EDI和P-LIB等）已顯得愈來愈重要。它是信息集成、功能集成、過程集成和企業集成的基礎。

刊物名稱

《計算機集成製造系統》是中文月刊，外文名Computer Integrated Manufacturing Systems,期刊號ISSN l006-5911。 　《計算機集成製造系統》月刊1995年創刊。為國家863高技術研究發展計畫CIMS主題公開出版的惟一國家級學術刊物，由CIMS主題和中國兵器工業集團公司第210研究所共同主辦。其宗旨是交流國內外CIMS研究、開發和套用的信息，推動和促進中國CIMS的發展。主要報導國內外有關發展計算機集成製造系統的政策措施、重點、趨勢、科技成果、科研動態、推廣套用、產品開發和學術活動等內容。設有綜述、論文、專家論壇、企業實踐和動態信息等欄目。 　《計算機集成製造系統》為大16開本，國內外公開發行。 　1994年10月，國家863/CIMS主題決定創辦《計算機集成製造系統》期刊。經討論研究成立了第一屆編輯委員會，成員包括863/CIMS主題專家組成員、時任國防科工委先進制造專家組成員以及相關國家部委主管先進制造的司局級領導。1995年3月《計算機集成製造系統》創刊。編委會主任由自動化領域首席科學家、中國工程院蔣新松院士擔任，主編由CIMS主題辦公室主任擔任。鄒家華副總理和國家科委主任宋健親筆題詞，祝賀CIMS期刊創刊。蔣新松院士親筆撰寫了發刊詞。編輯部設在210研究所。創刊之初為季刊48面。 　1996年1月26日，在北京召開第一屆編委會，會議明確地將進入美國工程索引作為具體的工作目標。同年11月，《計算機集成製造系統》期刊獲準被美國工程索引《Ei Compendex》資料庫收錄，從1996年第1期開始收錄論文。當年收錄論文數量為22篇，占 53.6%。協助主題，為863計畫實施十周年編輯出版了系列文獻資料和音像資料。 　1997年，《計算機集成製造系統》改為雙月刊，頁碼增加到56頁，全年發表論文59篇。配合主題舉辦了CIMS新技術研討會。 　1998年，《計算機集成製造系統》第二屆編委會成立，增補了一批專家作編委。編委會主任由自動化領域首席科學家、中國工程院吳澄院士擔任，主編由CIMS主題辦公室主任擔任。當年影響因子達到0.709，在中國科技論文與引文資料庫1286種收錄期刊中排名第16 位，在計算機類期刊中排名第1。Ei收錄論文56篇，占81%。 　1999年，《計算機集成製造系統》仍為雙月刊，頁碼增加到72頁，全年發表論文83篇。當年Ei收錄論文58篇，占70%。影響因子達到0.746，在中國科技論文與引文資料庫收錄的工程類期刊中排名第3位。配合主題協辦了全國先進制造技術發展戰略研討會。 　2000年，《計算機集成製造系統》雙月刊頁碼增加到96頁，全年發表論文114篇。同年，《計算機集成製造系統》被英國《科學文摘（SA）》、俄羅斯《文摘雜誌（AJ）》、美國《劍橋科學文摘（CSA）》收錄。 　2001年，《計算機集成製造系統》改為月刊，頁碼72頁，全年發表論文175篇。12月，獲得中國國防科學技術信息學會頒發的國防科技信息成果獎二等獎。 　2002年，《計算機集成製造系統》第三屆編委會成立，編委會主任由自動化領域首席科學家、中國工程院孫家廣院士擔任。重新制定了編委會組成原則，改選了編委會成員。經編輯部申請被《中國學術期刊文摘》收錄。 　2003年，開通了遠程投稿系統和編輯部內部稿件處理系統。實現了網上作者投稿和查詢、專家審稿以及編輯遠程辦公。配合主題承辦了《網路化製造與大規模定製學術會議》和《數位化設計與製造學術會議》。 　2005年，經專家推薦，擇優被《中國高等學校學術文摘》收錄。2005年1月，獲得了國家新聞出版總署頒發的第三屆《國家期刊獎百種重點期刊》榮譽。 　《計算機集成製造系統》從1995年創刊，至今已經10餘年了。作為我國先進制造技術領域關科學研究成果的一個重要載體和交流平台，一直堅持以報導國內外先進制造技術的前沿成果與發展動態，竭誠服務於廣大先進制造科技研究者和工作者為己任，為促進我國先進制造技術的研究開發和套用做出了重要的貢獻。 　作為先進制造領域的權威性學術期刊，《計算機集成製造系統》能較全面、直接地反映我國863計畫CIMS主題的研究開發和套用水平，主題的任何重大技術動向及其進展，均能在CIMS期刊中有所報導，所發表的文章學術價值高，影響力大，被廣大讀者大量參考和引用，具有國內CIMS領域學術水平的權威性和其他期刊不可替代的地位和作用。 　《計算機集成製造系統》在學術上注重前瞻性、創新性、系統性和完整性，套用上注重指導性和實用性，實現了學術研究和工程套用的結合。很多文章不僅有理論研究，而且有實踐中的驗證，反之，使CIMS的科學研究成果用於指導實踐，而且能以CIMS工程套用的實踐經驗來促進CIMS理論研究的發展。對CIMS的研究和開發具有重要的參考價值。套用開發人員在研究同類CIMS工程時，往往首先要翻閱CIMS期刊的相關文獻，參考有關案例，對科研人員的工作起到了一定的促進作用。 　CIMS期刊擁有審稿專家300多人，均為博導、教授或具有博士學位的副教授，甚至工程院院士，其中博導比例達40%。作者絕大多數是國內高水平的、有實力的研究開發單位中具有博士學位的、CIMS領域的研究人員和組織者，各種基金項目資助的論文平均占90%以上。文章中的學術內容充分反映了CIMS領域的最新研究水平、套用成果與寶貴經驗。 　《計算機集成製造系統》主要讀者群是國內從事先進制造技術研究與套用的高等院校的師生和科研院所、企業等的科研人員。 　此外，《計算機集成製造系統》還被中國期刊網、萬方數位化期刊網路版和《中國學術期刊(光碟版)》、《中國科學引文資料庫》、《中國學術期刊文摘》等國內文摘刊物和資料庫收錄。