关于机械制造行业中计算机集成制造系统的应用研究

摘 要 本文介绍了计算机集成制造系统以及机械制造行业发展现状，进而对计算机集成系统在机械制造行业的应用进行分析与探讨。

关键词 计算机集成制造系统；网络；TQCS；机械制造；数据库

中图分类号 TH11 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0167-01

机械制造行业未来模式，不仅是生产自动化前沿学科，同时也是多种高新技术集为一体的新型制造技术。

1 计算机集成制造系统结构功能组成

产品生命周期中，计算机集成制造系统（CIMS）在各项作业中应用，如计算机辅助设计、辅助制造、辅助工艺规划、辅助测试以及辅助质量控制等。

2 我国机械制造行业与CIMS发展现状

1）机械制造行业发展现状。（1）缺乏产品创新能力，开发周期过长。在我国，每年机械制造行业所开发的新产品比率为22%，而美国新产品比例则大约占52%；我国大中型机械制造行业中，所生产出的主导产品有2 000多种，具有11年左右的平均周期，是美国同类主导产品寿命的4倍。而且在我国，生产能力不足的企业比例占80%以上，对于国内稀缺产品，还需大量进口。

（2）落后的制造工艺装备，成套能力弱。到目前为止，我国多数机械制造行业的生产制造技术与工艺还比较落后，低耗、高效以及优质工艺普及率在10%以下，国产中档数控机床所占比例在25%以下，超过90%的高档数控机床依赖从国外进口，而且大型成套装备技术极为落后，80%以上的石化装备、100%的机械光纤制造设备、75%的轿车装备以及85%的电路集成制造设备都依赖进口[2]。

（3）粗放型管理，缺乏国际市场开拓能力。目前我国机械制造企业普遍存在新型管理理念缺乏的情况，一些企业依旧处在经验管理阶段，机械制造行业粗放的管理、臃肿的机构，缺乏对市场需求进行快速响应的能力，而且在国际市场中，产品所占份额比

较低。

2）CIMS发展现状。CIMS在我国众多机械制造行业中具有非常大的市场潜力。现阶段，我国相关应用与研究领域，也在进一步开拓CIMS技术，其中，在研究领域构建了工作环境与研究环境，主要包括CIMS工程实验研究中心与技术开放实验室（柔性制造实验室、集成化工程设计实验室、集成产品设计实验室、控制集成质量实验室以及CIMS理论实验室等）。现阶段，對CIMS进行试点应用与推广已涉及到电子、机械、轻工、航空、油化工、冶金、航天以及纺织等各个领域，而且逐渐得到各行业的投入与关注[1]。

3 计算机集成制造系统在机械制造行业中的应用

1）计算机辅助工程系统。计算机辅助工程系统属于机械制造行业的开发系统，其主要功能是为制造业机械生产做好相关准备工作[5]。可以依照相关决策信息来辅助设计相关企业产品，分析计算产品、零件的结构与使用性能，采用成组技术来系统性编码和分类CIMS中的零件、刀具和相关信息，同时进行相关零件的编制数控加工程序与计算机辅助工艺设计，同时进行相关产品设计等相关产品制造准备工作。

2）管理信息系统。此系统为最高机械制造生产系统，而且还是企业生产的灵魂，信息管理系统能够对生产作相关宏观管理与战略决策。能够依照市场需求和物质供应等相关信息，从全局和长远理念出发，通过决策模型来具体制定企业生产计划与决定决策。此外，信息管理系统能够将相关决策数据与信息，通过通信网络、数据库和机械制造子系统作交换与联系，同时有效管理各子系统。

3）生产管理及控制系统。此系统能够从数据库中抽取计算机管理信息、辅助系统所发出的相关信息数据，实时管理与控制整个生产过程，将生产信息通过数据库传达给子系统，如废次品率、产品质量问题与生产统计数据等，确保决策机构可以作出相应生产和反应调整。

4）物流的保障、储存以及运输系统。此系统是组织配件与原材料的供应，输送与管理成品、半成品，车间与各功能部门间的系统性物流保障、储存以及运输

系统。

5）数据库。CIMS在机械制造行业中包含很多数据库设计部门，同时还包括不同类型、逻辑结构以及物理结构的不同数据、语言、定义等。因此，除部门固定信息必须由中央相关部门统一管理数据库外，通常都是在地区或各部门内部对相关数据库进行构建，也就是说，在系统中构建一个数据或者分布库[2]。

4 CIMS优化问题

CIMS优化问题的求解，是对计算机集成制造系统理念进行实施的重要目的。一般情况下，主要优化内容包括：

1）生产线调度优化理论。指的是有限缓冲器处于不可靠情况下的并行、单行以及混合等调度以及可重构生产线调度等。

2）可重入流生产线优化。最为典型的优化就是微电子生产线，其中指标优化是平均增长、设备利用率和等待时间等等，而间接指标则包括产品质量等。对生产投料进行适当优化。

3）并行产品开发优化。变串行活动属于并行活动，需要对相关资源进行优化配置，必须考虑活动中存在反馈的可能性以及信息约束，所以，产品优化模型一定要在对信息约束条件进行充分考虑的条件下，才有优化资源配置，确保产品开发与设计时间达到最小化。

4）供需链管理优化。所谓供需链，其实就是对产品供应、需求以及生产过程中关系动态变化以及实体活动进行相关描述的网络。因为种种因素，在加工、获取物料与配送产品过程中，企业具有提前期不确定性，所以，安全提前期与安全库存能够对提前期变动所带来的影响进行有效缓解。随着广泛应用的企业供需链，需要被优化的问题也逐渐增多，像考虑运输时间必须与概率分布相服从的基础上，怎样满足客户服务需求的同时，尽可能减少库存费用等。

5）智能措施。像遗传孙发、人工神经网络、模糊数学以及多智能体技术等，在对以上问题进行解决时是非常有效的。智能措施与理论参数计算进行有效结合是一种对多数复杂问题予以解决的行之有效的措施。

5 计算机辅助制造

采用计算机集成制造系统，能够将产品设计信息自动转换成制造信息，从而有效控制检验、加工、包装、装配和整个试验过程，同时控制与此过程相关的物流系统，此外计算机辅助制造。

在机械制造行业中应用计算机辅助制造主要包括两方面，其中一种是计算机直接连接机械制造过程，监视与控制制造设备与制造过程，此为直接应用计算机辅助制造。另一种则是计算机和制造过程不直接连接，通过计算机进行技术准备、提供生产计划以及进行各种信息与指令的发出，便于有效管理与生产资源，对整个制造过程予以支持，对计算机辅助制造进行间接性应用。

6 结论

计算机集成制造系统在目前基本上实现了计算机网络与分布式数据库中，有效集成设备控制器与计算机信息共享以及柔性生产，进而形成生产调度、加工制造控制系统和相关工程设计，从而建立其包括测量、加工制造、物料储存和有效管理夹具和刀具的柔性制造单元，使工作站层、车间层以及设备层递阶控制与调节得以

实现。

参考文献

[1]冯娟，杨承涛.计算机集成制造（CIM）——我国制造业现代化的必由之路[J].价值工程，2011（16）：147-148.

[2]林本炜.CIMS及其在中国制造业的发展状况[J].经营管理者，2011（14）：120-121.endprint