计算机辅助制造与集成制造系统的应用

机械制造与加工产业，一直是国民经济的重中之重，但对于其高额的人力支出其成本一直难以下降，当计算机辅助制造在机械制造业中引入，并很好地得以使用的时候，便象征着机械加工制造业的春天已经到来。

1.计算机辅助制造

计算机辅助制造是计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）与计算机辅助制造（Computer Aided Manufacture，CAM）一体化的总称。

（1）CAD

CAD是指用计算机辅助设计一个零件或一个系统，它支持设计的所有阶段（方案设计、初步设计和最后设计）。大部分CAD系统使用图像交互式系统，其最终产品是设计图样。

（2）CAM

CAM是用永动机辅助制作一个零件。具体来说，CAM是采用计算监控制作的各个阶段，从而多方面管理制造过程的一种系统。它通过人机交互，使用计算机进行工艺设计、加工管理与加工控制等手段，按信息化的作业过程控制着整个加工过程。一个理想化的CAM有如下特点：

1）整个过程应受到加工者的监控，而且要尽可能少地减少人的介入。

2）系统应灵活可调，允许各个过程由程序控制，并可以修改程序。

3）应与CAD系统、CAPP（计算机辅助工艺过程设计）系统结合成一体。

（3）CAPP

CAPP是计算机辅助工艺过程设计。CAPP是利用计算机对零件的输入信息进行分析和推理，自动获得零件的工艺规程。根据工艺过程生成的原理，CAPP可分为派生式、生成式和派生与生成的折中式。

派生式计算机辅助工艺过程设计系统的基本原理是利用零件的相似性，通过检索相似零件的工艺规程并加以筛选或编辑而成，也称为检索式。

生成式计算机辅助工艺过程设计系统的基本原理与派生式不同，它是依靠系统所提供的决策逻辑和制造工程数据库信息自动生成零件的工艺规程。

（4）CAD/CAM/CAPP一体化的概念

以前，CAD、CAM、CAPP系统都是单独发展、单独生产的。其特点是：零件信息的输入要重新进行，劳动强度大；在零件设计时不能考虑工艺问题。为了使零件信息一次输入，多次利用，并在零件设计时还能考虑工艺问题，必须把CAD、CAM和CAPP组成一个有机整体。

CAD、CAM和CAPP的有机结合，形成了CAD/CAM/CAPP一体化系统，它可以充分发挥和利用计算机的资源和功能，根据应用要求的不同，选用不同的硬件和软件系统。它们除了具有CAD、CAM、CAPP原有的功能外，还能在整个生产过程中，根据订货合同的要求设计产品，组成生产，控制物流，省去了一些中间环节，降低辅助时间，综合生产周期，节省人力，最终降低了成本。(www.xing528.com)

2.计算机集成制造系统

计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）是一种先进的生产模式，它是在柔性制造技术、计算机技术、信息技术、自动化技术和现代管理科学的基础上，将企业的全部生产、经营活动所需的各种分散的自动化子系统，通过新的生产管理模式、工艺理论和计算机网络，有机地集成起来，以获得适用于多品种、中小批量生产的高效益、高柔性和高质量的智能制造系统。

CIMS的最基本内涵是用集成的观点组织生产经营，即用全局的、系统的观点处理企业的经营和生产。因此，CIMS可由经营管理信息分系统、工程设计自动化分系统、制造自动化分系统、质量保证分系统、数据库分系统和计算机网络分系统六个分系统组成，它们之间的关系如图1-15所示。

图1-15 CIMS的组成

企业能否获得最大的效益，在很大程度上取决于这些分系统各种功能的协调程度。为了实现以T（Time to Market，交货期）、Q（Quality，质量）、C（Cost，成本）、S（Service，服务）、E（Environment，环境保护）为目标的企业整体优化，需要信息的集成，功能的集成，技术的集成以及人、技术、管理的集成。

接下来咱们就简单介绍下CIMS的这六个分系统：

1）经营管理信息分系统包括预测、经营决策、各级生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具、人力资源等管理信息功能，通过信息集成，达到缩短产品生产周期、减少占用的流动资金、提高企业的应变能力的目的。

2）工程设计自动化分系统是用计算机来辅助产品设计、制造准备和产品性能测试等阶段工作，即CAD/CAPP/CAM系统。其目的是使产品的开发更高效、优质、自动化地进行。

3）制造自动化分系统常用的是FMS。这个系统根据产品的工程技术信息、车间层的加工指令，完成对工件毛坯加工的作业调度、制造等工作。

4）质量保证分系统包括保证质量决策、质量检测的数据采集、质量评估、控制与跟踪等功能。系统要保证从产品设计、制造、检验到售后服务的整个过程的质量。

5）数据库分系统是支持CIMS各分系统的数据库，以实现企业数据的共享和信息集成。

6）计算机网络分系统是支持CIMS各个分系统的开放型网络通信系统，采用国际标准和工业标准规定的网络协议进行互联，以满足各应用分系统对网络支持服务的不同需求，支持资源共享、分布处理、分布数据库和实时控制等。

开发与实施CIMS的核心是将各分系统通过集成、综合及一体化等手段，融合成一个高效、统一的有机整体。集成范围概念可以包括侧重于系统硬件及软件技术平台构成的系统集成，侧重于如何发挥人、机器、过程等因素作用的应用集成，侧重于信息的采集、传递、加工、存取等方面的信息集成。具体地说，它包括企业各种经营活动的集成、企业各个生产系统与环节的集成、各种生产技术的集成、企业部门组织间的集成和各类人员的集成。集成的发展大体可以划分为信息集成、过程集成和企业集成三个阶段。

目前，CIMS的集成已经从原先的企业内部的信息集成和功能集成，发展到当前的以并行工程为代表的过程集成，并正在向以敏捷制造为代表的企业间集成发展。

虽然CIMS涉及的领域很广泛，但数控机床仍是CIMS不可缺少的基本工作单元。高级自动化技术的发展将进一步证明数控机床的价值，并且正在更为广阔地开拓数控机床的应用领域。