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摘 要：近年来，随着计算机技术的飞速发展，传统的机械加工制造技术发生了极为广泛的变化。计算机辅助制造系统的集成，可实现产品订货、设计、制造、管理和销售过程的高度自动化和总体最优化，从而提高企业的竞争能力和生存能力。
关键词：计算机集成制造系统；计算机辅助制造；TQCS；数据库
在日趋激烈的竞争市场和科研发展的不断推动下，机械加工制造业不断吸收机械、电子、信息材料、能源及现代管理技术的最新成果，将其综合应用于机械制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁无污染和灵活的柔性生产。
一、计算机集成制造系统及其特征
1.计算机集成制造系统定义
计算机集成制造系统（Computer Integrated Making System，简称CIMS）又称计算机综合制造系统。在产品生命周期中，各项作业都已有了其相应的计算机辅助系统，如计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助测试（CAT）、计算机辅助质量控制（CAQ）等。
2.计算机集成制造系统特征
与传统机械制造技术相比，计算机集成技术具有如下特征：
（1）传统机械制造技术的学科、专业单一，界限分明，而计算机集成制造系统技术的引入及与传统机械制造技术的结合，形成能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的多学科交叉的生产制造系统。
（2）传统制造技术一般仅指加工制造过程的工艺方法，而计算机制造系统技术则贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修的全过程，强调了“市场—产品设计—制造—市场”的一体化，以实现“TQCS”生产的综合指标为宗旨，进而满足不断的多样化需求。
（3）生产规模的扩大及最佳技术经济效果的追求，使计算机集成制造系统技术更加重视技术与管理的结合，重视制造过程的组织和管理体制的简化及合理化，产生了一系列技术与管理相结合的新的生产方式。
二、计算机集成制造系统组成及应用
1.计算机集成制造系统的组成
计算机集成制造系统的主要技术基础是柔性制造系统，是集成化的柔性制造系统。作为一个复杂系统的集成，计算机集成制造系统必须是有层次的。其组成如图1所示,一般分为五层：
（1）第一层为工厂层，它是决策工厂的整体资源、生产活动和经营管理的最高层。
（2）第二层为车间层，又称为区间层，这里的车间并不是目前工厂中“车间”概念，车间层仅表示它要执行工厂整体活动中的某部分功能，进行资源调配和任务管理。
（3）第三层为单元层，这一层将支配一个产品的加工或装配过程。
（4）第四层为工作站层，这将协调站内的一组设备。
（5）第五层为设备层，这是一些具体的设备，如机床、测量机等，将执行具体的加工，装配或测量任务。
按照上述层级原理组成的计算机集成制造系统，一般可看成是由管理信息系统、计算机辅助工程系统、生产过程控制和管理系统及物料的储存、运输和保障系统等四个子系统和一个数据库组成的大系统。如图2所示：
2.计算机集成制造系统的应用
（1）管理信息系统。这是生产系统的最高层次，是企业的灵魂，它将对生产进行战略决策和宏观管理。它根据市场需求和物质供应等信息，从全局和长远的观点出发，通过决策模型来决定投资策略和生产计划。同时，将决策结果的信息和数据，通过数据库和通信网络与各子系统进行联系和交换，对各子系统进行管理。
（2）计算机辅助工程系统。这是企业产品研究的开发系统，并能进行生产技术的准备工作。能根据决策信息进行产品的计算机辅助设计，对零件、产品的使用性能、结构、强度等进行分析计算，利用成组技术的方法对零件、刀具和其他信息进行分类和编码，并在此基础上进行零件加工的计算机辅助工艺设计和编制数控加工程序，以及进行相应的工、夹具设计等生产技术准备工作。
（3）生产过程控制与管理系统。它从数据库中取出由管理信息系统和计算机辅助工程系统中传出的相应的信息数据，对生产过程进行实时控制和管理，并把生产中出现的新信息通过数据库反馈给有关的子系统，如产品质量问题，生产统计数据，废次品率等，以便决策机构作出相应的反应，及时调整生产。
（4）物料的储存、运输和保障系统。这是组织原材料和配件的供应，成品和半成品的管理与输送及各功能部门与车间之间的物流系统。
（5）数据库。计算机集成制造系统中的数据库涉及的部门繁多，含有不同类型、不同逻辑结构和物理结构的数据及不同语言和不同定义等。因此，除各部门经常使用的某些信息可由中央数据库统一管理外，一般都在各部门或地区内建立专用的数据库，即在整个系统中建立一个分布或数据库。
三、计算机辅助制造
利用计算机分析结构将产品的设计信息自动地转换成制造信息，以控制产品的加工、装配、检验、试验、包装等全过程，以及与这些过程有关的全部物流系统和初步的生产调度，这就是计算机辅助制造。
计算机辅助制造的应用可以概括为两大类。一类是计算机直接与制造过程连接，对制造过程及其设备实施监视和控制，这是计算机辅助制造的直接应用。另一类是计算机不直接与制造过程连接，而是用计算机提供生产计划、进行技术准备和发出各种指令和信息，以便使生产资源和管理更为有效，从而对制造过程进行支持，这是计算机辅助制造的间接应用。
目前，计算机集成制造系统已经实现了在计算机网络及分布式数据库支持下，将不同类型的计算机及设备控制器按信息共享，柔性生产的目的集成起来，从而形成了从工程设计、生产调度与控制加工制造的集成试验制造系统，建立了包括加工制造、物料储存、刀具与夹具管理及测量等8个工作站的柔性制造单元，实现了车间层、工作站层、设备层的递阶调度与控制。
（作者单位 毛艳：西安文理学院计算机科学系 毛康民：西北工业集团有限公司）
关键词：计算机集成制造系统；计算机辅助制造；TQCS；数据库
在日趋激烈的竞争市场和科研发展的不断推动下，机械加工制造业不断吸收机械、电子、信息材料、能源及现代管理技术的最新成果，将其综合应用于机械制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁无污染和灵活的柔性生产。
一、计算机集成制造系统及其特征
1.计算机集成制造系统定义
计算机集成制造系统（Computer Integrated Making System，简称CIMS）又称计算机综合制造系统。在产品生命周期中，各项作业都已有了其相应的计算机辅助系统，如计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助测试（CAT）、计算机辅助质量控制（CAQ）等。
2.计算机集成制造系统特征
与传统机械制造技术相比，计算机集成技术具有如下特征：
（1）传统机械制造技术的学科、专业单一，界限分明，而计算机集成制造系统技术的引入及与传统机械制造技术的结合，形成能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的多学科交叉的生产制造系统。
（2）传统制造技术一般仅指加工制造过程的工艺方法，而计算机制造系统技术则贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修的全过程，强调了“市场—产品设计—制造—市场”的一体化，以实现“TQCS”生产的综合指标为宗旨，进而满足不断的多样化需求。
（3）生产规模的扩大及最佳技术经济效果的追求，使计算机集成制造系统技术更加重视技术与管理的结合，重视制造过程的组织和管理体制的简化及合理化，产生了一系列技术与管理相结合的新的生产方式。
二、计算机集成制造系统组成及应用
1.计算机集成制造系统的组成
计算机集成制造系统的主要技术基础是柔性制造系统，是集成化的柔性制造系统。作为一个复杂系统的集成，计算机集成制造系统必须是有层次的。其组成如图1所示,一般分为五层：
（1）第一层为工厂层，它是决策工厂的整体资源、生产活动和经营管理的最高层。
（2）第二层为车间层，又称为区间层，这里的车间并不是目前工厂中“车间”概念，车间层仅表示它要执行工厂整体活动中的某部分功能，进行资源调配和任务管理。
（3）第三层为单元层，这一层将支配一个产品的加工或装配过程。
（4）第四层为工作站层，这将协调站内的一组设备。
（5）第五层为设备层，这是一些具体的设备，如机床、测量机等，将执行具体的加工，装配或测量任务。
按照上述层级原理组成的计算机集成制造系统，一般可看成是由管理信息系统、计算机辅助工程系统、生产过程控制和管理系统及物料的储存、运输和保障系统等四个子系统和一个数据库组成的大系统。如图2所示：
2.计算机集成制造系统的应用
（1）管理信息系统。这是生产系统的最高层次，是企业的灵魂，它将对生产进行战略决策和宏观管理。它根据市场需求和物质供应等信息，从全局和长远的观点出发，通过决策模型来决定投资策略和生产计划。同时，将决策结果的信息和数据，通过数据库和通信网络与各子系统进行联系和交换，对各子系统进行管理。
（2）计算机辅助工程系统。这是企业产品研究的开发系统，并能进行生产技术的准备工作。能根据决策信息进行产品的计算机辅助设计，对零件、产品的使用性能、结构、强度等进行分析计算，利用成组技术的方法对零件、刀具和其他信息进行分类和编码，并在此基础上进行零件加工的计算机辅助工艺设计和编制数控加工程序，以及进行相应的工、夹具设计等生产技术准备工作。
（3）生产过程控制与管理系统。它从数据库中取出由管理信息系统和计算机辅助工程系统中传出的相应的信息数据，对生产过程进行实时控制和管理，并把生产中出现的新信息通过数据库反馈给有关的子系统，如产品质量问题，生产统计数据，废次品率等，以便决策机构作出相应的反应，及时调整生产。
（4）物料的储存、运输和保障系统。这是组织原材料和配件的供应，成品和半成品的管理与输送及各功能部门与车间之间的物流系统。
（5）数据库。计算机集成制造系统中的数据库涉及的部门繁多，含有不同类型、不同逻辑结构和物理结构的数据及不同语言和不同定义等。因此，除各部门经常使用的某些信息可由中央数据库统一管理外，一般都在各部门或地区内建立专用的数据库，即在整个系统中建立一个分布或数据库。
三、计算机辅助制造
利用计算机分析结构将产品的设计信息自动地转换成制造信息，以控制产品的加工、装配、检验、试验、包装等全过程，以及与这些过程有关的全部物流系统和初步的生产调度，这就是计算机辅助制造。
计算机辅助制造的应用可以概括为两大类。一类是计算机直接与制造过程连接，对制造过程及其设备实施监视和控制，这是计算机辅助制造的直接应用。另一类是计算机不直接与制造过程连接，而是用计算机提供生产计划、进行技术准备和发出各种指令和信息，以便使生产资源和管理更为有效，从而对制造过程进行支持，这是计算机辅助制造的间接应用。
目前，计算机集成制造系统已经实现了在计算机网络及分布式数据库支持下，将不同类型的计算机及设备控制器按信息共享，柔性生产的目的集成起来，从而形成了从工程设计、生产调度与控制加工制造的集成试验制造系统，建立了包括加工制造、物料储存、刀具与夹具管理及测量等8个工作站的柔性制造单元，实现了车间层、工作站层、设备层的递阶调度与控制。
（作者单位 毛艳：西安文理学院计算机科学系 毛康民：西北工业集团有限公司）