計算機集成制造系統CIMS入門

信息技術在今天的離散製造業的應用應並不是什麼新鮮的事情。實際上這類應用從來就不新鮮——因為計算機技術誕生的促進因素之一就是為了改善甚至增強制造技術和生產的組織水平。也因此,計算機技術發展的歷史實際上也伴隨著製造業的理念和實踐的發展。本文簡單談一下計算機集成製造系統(CIMS)的基本理念和體系構成。


計算機集成製造系統CIMS入門

1973年 美國Harrington博士關於CIM兩個觀點:

觀點一:企業各個生產環節是一個不可分隔的整體(關鍵詞:集成)

企業生產的各個環節,即從市場分析、產品設計、加工製造、經營管理直到售後服務的全部生產活動,形成了一個不可分割的整體,它們彼此緊密相連;單一的生產活動都應在企業整個框架下作統一的考慮。

觀點二:企業生產製造過程實質上是對信息的採集、傳遞和加工處理的過程(關鍵詞:信息)

整個生產過程實質上是一個數據的採集、傳遞和加工處理的過程,因此最終形成的產品可以看作是“數據”的體現。

所以,對生產製造過程的深度集成化管理,也就必然是對生產製造信息的深度集成。

對於CIMS的具體定義,德國、美國、日本的相關學術組織都有自己的表述。我國相對比較普遍接受的是:CIMS是一種組織、管理、企業生產的新理念,它藉助計算機軟硬件,綜合應用現代管理技術、製造技術、信息技術、自動化技術、系統技術,將企業生產全部過程中有關人、技術、經營管理三要素及其信息流與物質流有機地集成並優化運行,以實現產品的高質量、低成本、短交貨期,提高企業對市場變化的應變能力和綜合競爭能力。

計算機集成製造系統CIMS入門


我們都知道,人員、技術和經營是企業構成的三個要素,而CIMS理念的誕生,就是要更好地處理這三個要素之間的關係。簡單地說,就是:

①用技術支持經營;

②用技術支持人員工作;

③人員協調工作以支持經營活動;

④統一管理並實現經營、人員、技術的集成優化運行。

對於CIMS的具體實現架構,一般習慣上採取分層級的架構來實現,由上往下依次是:

工廠層:市場預測、制定長期生產計劃、確定生產資源需求、制定資源規劃、產品開發及工藝過程規劃、廠級經營管理;

車間層:從計算機輔助設計和輔助製造等系統接收數據、作業管理和資源分配;

單元層

:零件在各個工作站的作業順序、作業調度指令的發放和管理、協調工作站間的物料運輸、任務分配和調整;

工作站層:加工工作站、檢測工作站、刀具管理工作站、物料儲運工作站;

設備層:接受上層控制命令完成加工、測量、運輸等任務。

這種層次架構的有其明顯的有點:

1、把系統縱向分解為分層控制,減少了全局控制和開發難度;

2、分層控制結構限定了每層各要素的職責和權限;

3、每層將上一層的命令分解成在該層執行的指令或分解成子命令發往下面的層;

4、執行命令所需數據與命令一道傳送,數據只在上級和下級間交換。

但是,層次架構也存在一定的不利因素,比如層與層之間相互影響的處理有時較弱,對於層次關係較遠的兩個層次之間的信息容易出現處理能力差、未能及時響應的問題。這是因為,複雜的計劃是在較高級作出的,命令是逐級從上往下發,速度慢,且最新信息在最底層,反饋速度也慢。

針對層次架構的問題,出現了面向系統全局的CIMS體系結構。代表如:由歐洲CIM體系結構委員會AMICE經六年多時間開發的研究的“CIM-OSA體系結構”‘、’由法國波爾多(Bordeaux I)第一大學GRAI實驗室開發的GRAI集成方法體系的“GRAI-GIM體系結構”,以及80年代末期,美國普渡大學提出的“普渡企業參考體系結構PERA”等。其中CIM-OSA體系最為流行,是各種體系結構中研究最充分且論述最多的一個,作為國際標準化的預標準而最受注目。其特點是:

1、面向系統全生命週期;

2、應用範圍主要在離散製造領域;

3、充分的標準化、規範性和開放性;

4、結構化的規劃設計方法。

其存在的問題主要是:缺乏有效的方法體系,較難掌握和實施。所以,目前多數CIMS相關的產品仍然是層次結構為主,主要體現在已經基本標準化的ERP、各級MES、PCS和設備內控制系統中。


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