计算机集成制造(CIM)

摘要：计算机集成制造（CIM）是上世纪八十年代以来工业化国家为实现制造业的现代化倾全力开发的重点项目。本文简要介绍了CIM的内涵、发展概况、存在问题及解决对策等，并着重指出他是我国制造业步入世界先进行列，提高竞争能力，实现企业现代化的必由之路。

Abstract: Computer integrated manufacturing (CIM) is the key project to make industrialized countries realize the modernization of manufacturing in the 1980s. This paper briefly introduced the connotation, development situation, problems and countermeasures of CIM, etc., and emphatically pointed out that it is the way to make Chinese manufacturing into advanced ranks, improve the competition ability, and realize enterprise modernization.

关键词：CIM；制造业；现代化

Key words: CIM；manufacturing industry；modernization

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）16-0023-02

作者简介：冯娟（1977-），女，陕西泾阳人，工学学士，讲师，主要研究方向为数控技术等。

0 引言

在严酷、激烈的国际竞争中，世界各国的制造业都在努力寻找企业更新改造的途径，以提高生产和经营的灵活性，实现生产的合理化，使企业获得最大限度的经济效益，在竞争中立于不败之地。上世纪八十年代以来随着计算机技术、信息技术及各项自动化制造技术的发展，工业化国家的科技界倾全力开发的计算机集成制造（Computer Intergrate Manufacturing，简称CIM）为实现这一目标创造了良好的条件而备受人们的重视。

我国为了追踪国外的先进技术而实施的国家863高科技发展计划，也将CIM列为重点追踪的项目之一，进行了开发应用的试点和推广应用工作。他对我国制造业的现代化有着极为重要的意义。本文试图就CIM的基本概念、组成、目标、发展现状、存在问题及解决对策作如下简要介绍，供我国制造业中从事有关工作的决策及科技人员之参考。

1 CIM的基本概念

1.1 CIM的定义 CIM是应用计算机技术将企业中的各种信息统一并集成起来，以实现生产的合理化，使企业具有持续发展的能力和较强的竞争能力，从而获得最大限度的经济效益。

1.2 CIM的构成 从我国上世纪八十年代推广应用CIM的情况来看，CIM大体由四个功能分系统和两个支持系统组成。

1.2.1 工程信息分系统（CAD、CAPP、CAM） 相比于模仿性设计来讲，计算机辅助设计（CAD）实现绘图主要是通过绘图软件。计算机辅助设计的内容在创新性设计中有以下几点：结构动态和有限元分析、可循环使用设计以及可靠性设计，以计算机软件与设计方法学对产品进行优化设计，刚度和强度计算，节约能源和材料的设计等，以此开发出新的同市场相一致并且和时展相吻合的产品。计算机辅助工艺设计（CAPP）是将已经设计好的产品零件的工艺规程利用创成式或派生式方法编制出实际生产的工艺。计算机辅助制造（CAM）是将产品零件的生产工艺转换成数控机床或加工中心、FMS等设备的加工位移指令，进行零件的生产、加工、装配或检验。

1.2.2 制造自动化分系统（MAS） 在CIM系统中的制造自动化系统包括传统的生产设备，自动化的刚性流水线，柔性流水线（FML），数控机床、加工中心、柔性制造系统（FMS），今后的发展趋势为在计算机控制下由FMS、无人小车、立体仓库、工业机器人、自动检测装置和自动装配线等组成的自动化车间和自动化工厂。

1.2.3 管理信息分系统（MIS） 该系统包括物料需求计划MRPⅠ，制造资源计划MRPⅡ，企业资源计划ERP，生产计划和调度控制（PPS）等还包括企业经营管理的各种理念如精益生产、敏捷制造、虚拟制造、准时生产、无停泄的物料流，零库存等。企业生产管理策略。

1.2.4 计算机辅助质量保证分系统（CAQ） 它包括从产品设计到生产准备、技术准备、产品零件的制造装配以及售后质量跟踪的生产全过程的计算机辅助质量决策、质量监控、质量评价、统计，报表以及质量事故的分析和预测系统，它还包括对设备及工艺装备状态及完好率，量具的计量检定的计算机辅助控制和管理系统。

1.2.5 数据库和网络支持系统（DB/NT） 数据库是支持各个分系统以及对企业的部信息进行覆盖的系统。其在逻辑上具有统一性；在物理上，它是分布的全局数据库管理系统，旨在达到企业数据的共享与集成的目的。

作为支持各系统的开放性系统――网络系统，其通过局域网各客户服务器以及主网构成全厂的网络系统。使用国际标准规定的网络协议，能够实现异种机互联、异构局域网以及许多不同种类的网络支持服务的多种需要。

1.3 CIM的目标 在当前，我国的主要流行提法为，经过实施CIM，进而实现T（准时交货，确保交货期）、Q（提高并且确保产品的质量）、C（使生产成本得到降低）、S（提高了售后服务水平）。需要指出的是经过实施CIM，加大了企业的生产灵活性，解决了原先企业在生产批量新产品时所需时间相对长，竞争力差以及响应市场变化缓慢等问题，这对我国的企业来讲，有着至关重要的作用。

1.4 实施CIM的任务 实施CIM工程对应进行的工作为：①将各个自动化岛集成到CIM的环境中；②设计企业的数据模型；③寻找一个低成本实施CIM的途径；④保证CIM的各分析系统和子系统具有开放性和可扩充性；⑤CIM各分系统之间应保证能进行交换和通讯；⑥将用户及供货厂商之间的信息流统一和集成起来；⑦信息流的净化和结构化。

2 开发应用CIM时存在的困难及问题

2.1 人的集成、人与管理及技术的集成 从国外应用CIM的经验和教训来看，影响CIM不能获得预期经济效益的主要来自于人，美国杨基公司的调查结果表明75.6%与人的原因有关。德国学者也认为CIM的应用中人的集成是最难的。在我国由于决策层及技术、管理部门的领导对CIM缺乏正确的认识导致不能很好推行也是一个重要原因。大多数领导对推行CIM技术上的艰巨性认识不足，认为先进技术只要投资引进即可见效，加之各级管理及技术人员、操作工人的素质、责任心等因素造成错误信息的输入给科学管理带来混乱，这些都有别于国外的情况。

其次推行CIM后组织机构的变化势必引起人为的阻力，加之传统习惯势力为新的管理机构带来一些困难，这些困难通常不是技术上的困难，但是造成的影响很大，而且新的组织机构之间的合作协调工作也是十分重要的，这在我国却往往是出现问题的地方。

2.2 新的生产、经营、管理模式的开发 在推行CIM时，如何开发出适应本企业特点的生产、经营、管理模式是一个比较难的问题。需要充分调研、了解该企业的生产特点、市场环境、传统的经营、管理方式等，照搬硬套国外先进企业的模式往往不能奏效，必须要结合我国本企业的情况，开发出一种适合于推行CIM的模式，这是推行中的难点之一。

2.3 制造层面的自动化问题 计算机集成制造CIM最终要涉及到制造问题，在国外由于数控机床、FMS的普及率已很高，制造自动化问题比较容易解决，而我国现阶段数控机床的普及率很低，FMC、FMS较少，工业机器人、无人小车、立体仓库等物流系统的自动化技术差距较大。要实现制造层面高质量、高效率、低成本、灵活地制造有一定的难度，只有在条件具备时适度投入关键设备和相应装备，要实现全面自动化条件尚不具备。

2.4 单元控制器或电子指挥台的建立 对制造自动化系统而言，一般要利用单元控制器对生产设备进行控制。在德国普遍应用电子设备指挥台对生产过程和生产设备进行实时调度和控制。在我国由于条件有限，大部分设备为手工操作机床，对信息的接受和反馈要经过一定的实验和一定的适应阶段，因此单元控制器和电子指挥台的建立对我国CIM的应用也是难点之一。

2.5 整体信息的集成 CIM整体信息的集成包括管理信息、工程信息、质量信息、制造信息的集成，在我国现阶段条件下由于基础薄弱，难度较大，尚无一个企业能够较完整地实现，它涉及到标准化、数据通讯，各分系统、子系统之间的接口以及数据的广泛共享问题，是一个有待解决的问题之一。

3 在我国开发CIM的对策

我国同工业化国家在资金、人力以及设备等方面有不同的特点，若开发CIM时全依据国外模式，则难以实现预期效果。我国只有按照自身特点，也就是有较为丰富而短缺的人力资源和资金，有较强但相对落后的开发能力和设备条件等提出实施战略，降低成本，有效地推行CIM，从而加大我国制造业的现代化服务力度，基于此，笔者提出如下几方面的意见：

3.1 在CIM总体规划的框架下，效益驱动，重点突破，由底层向上分布实施，步步见效益。鉴于我国基础条件不高，所以首先应加强每个薄弱环节，利用计算机进行管理，以求实效。对于诸如生产能力不充足，有较高的生产成本以及有大量库存积压等企业难以解决的问题，要先开发，通过CIM，大大提高经济效益。在推行的过程中，各个分系统应留有接口以便能够扩展与集成。

3.2 重视基础工作，重视标准化和成组技术的应用。推行CIM基于标准化（为了达到信息共享以及通讯，在信息上最好考虑标准化问题）和成组技术（GT）。基于此，应该首先求得有较高透明度的信息。例如：管理、生产以及工程等，其次再求集成。只有这样，在起初实施CIM时，才能够受到合理的经济效益以及科学的管理。

3.3 结合中国实际情况，不盲目追求物料流系统的自动化。在推行CIM的过程中，应购置一些数控机床、工业机器人以及FMC等，旨在提高生产质量以及能力、然而，不适宜引进整条FMS。因为对于引进整条FMS而言，其有较大的投资风险，我国当前情况与所提高的自动化程度并不适合。但是，假若对于普通机床等物料系统的柔性制造线与单元时能够将FMC作为辅助，就会有可观的和良好的灵活性以及经济方面也相对实惠，同时也可以同我国诸如较低成本的劳动力等特点相适应。所以，笔者建议最好不要盲目追求自动化。

3.4 利用为我国的人才优势，加强培训，开发出低成本、高效益的中国式的CIM。在人才资源上。我国同工业化国家相比有着明显的优势。在高等院校、科研机构以及大中型企业中，人才相对集中，而且也有廉价的劳动力。我国的科技工作者的理论水平并不比国外的相应人员低，同时在一线工作的生产者也都刻苦、勤劳，他们所缺少的只是CIM和现代科学技术方面的实际应用知识。所以，要加强培养推行CIM的科技与应用的队伍，开发出较低成本却有很高效益。同时具有中国特色的CIM系统。在1994年美国制造工程师学会“大学领先奖”中清华大学CIMS实验工程荣获此奖就是一个很好的证明。

3.5 重视市场信息、重视新产品开发和决策层CIM的应用。从我国CIMS应用工厂的开发应用状况来看，虽然获得了良好的发展，然而也有很多工厂没有达到预期的目标。继深入了解，才得知并非全都是由于CIM自身或者技术方面的原因，而是因为市场在急速的变化，使得产品没有销售的途径。在次种情况下，即使与再好的技术也没用。我国的工厂还没有打破靠大气候获取效益的格局，这就在一定程度上给推行CIM带来难题，企业不得不做深层次的探究，借助计算机或者别的科学手段去研究并决定发展战略，使自身能够尽快地适应市场的迅速变化，从某种角度而言，就需要企业的决策层可以看到五年甚至十年之后的市场变化的情况，从而及早地作出决策，使企业获得生存和发展。同时我们要注意到一个问题：防止应用CIM只作为追求目前生产合理化的手段而忽视宏观战略的倾向。

4 结束语

计算机集成制造（CIM），因其能为企业带来巨大的经济效益而备受重视，成为制造业实现现代化的必由之路。本文就其基本概念、存在问题及在我国推行时的对策提出一些浅见，笔者希望国内制造业的决策层能够尽早作出决策按照“总体规划，效益驱动，重点突破，分布实施”的原则在企业中推广和应用CIM，使我国的制造业尽快地步入世界先进行列，并为我国的现代化作出贡献。

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