關(guān)于機(jī)械制造行業(yè)中計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的應(yīng)用研究

摘 要 本文介紹了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)以及機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)而對(duì)計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)在機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)；TQCS；機(jī)械制造；數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào) TH11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）16-0167-01

機(jī)械制造行業(yè)未來(lái)模式，不僅是生產(chǎn)自動(dòng)化前沿學(xué)科，同時(shí)也是多種高新技術(shù)集為一體的新型制造技術(shù)。

1 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能組成

產(chǎn)品生命周期中，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）在各項(xiàng)作業(yè)中應(yīng)用，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造、輔助工藝規(guī)劃、輔助測(cè)試以及輔助質(zhì)量控制等。

2 我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)與CIMS發(fā)展現(xiàn)狀

1）機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。（1）缺乏產(chǎn)品創(chuàng)新能力，開(kāi)發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)。在我國(guó)，每年機(jī)械制造行業(yè)所開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品比率為22%，而美國(guó)新產(chǎn)品比例則大約占52%；我國(guó)大中型機(jī)械制造行業(yè)中，所生產(chǎn)出的主導(dǎo)產(chǎn)品有2 000多種，具有11年左右的平均周期，是美國(guó)同類(lèi)主導(dǎo)產(chǎn)品壽命的4倍。而且在我國(guó)，生產(chǎn)能力不足的企業(yè)比例占80%以上，對(duì)于國(guó)內(nèi)稀缺產(chǎn)品，還需大量進(jìn)口。

（2）落后的制造工藝裝備，成套能力弱。到目前為止，我國(guó)多數(shù)機(jī)械制造行業(yè)的生產(chǎn)制造技術(shù)與工藝還比較落后，低耗、高效以及優(yōu)質(zhì)工藝普及率在10%以下，國(guó)產(chǎn)中檔數(shù)控機(jī)床所占比例在25%以下，超過(guò)90%的高檔數(shù)控機(jī)床依賴(lài)從國(guó)外進(jìn)口，而且大型成套裝備技術(shù)極為落后，80%以上的石化裝備、100%的機(jī)械光纖制造設(shè)備、75%的轎車(chē)裝備以及85%的電路集成制造設(shè)備都依賴(lài)進(jìn)口[2]。

（3）粗放型管理，缺乏國(guó)際市場(chǎng)開(kāi)拓能力。目前我國(guó)機(jī)械制造企業(yè)普遍存在新型管理理念缺乏的情況，一些企業(yè)依舊處在經(jīng)驗(yàn)管理階段，機(jī)械制造行業(yè)粗放的管理、臃腫的機(jī)構(gòu)，缺乏對(duì)市場(chǎng)需求進(jìn)行快速響應(yīng)的能力，而且在國(guó)際市場(chǎng)中，產(chǎn)品所占份額比

較低。

2）CIMS發(fā)展現(xiàn)狀。CIMS在我國(guó)眾多機(jī)械制造行業(yè)中具有非常大的市場(chǎng)潛力?，F(xiàn)階段，我國(guó)相關(guān)應(yīng)用與研究領(lǐng)域，也在進(jìn)一步開(kāi)拓CIMS技術(shù)，其中，在研究領(lǐng)域構(gòu)建了工作環(huán)境與研究環(huán)境，主要包括CIMS工程實(shí)驗(yàn)研究中心與技術(shù)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室（柔性制造實(shí)驗(yàn)室、集成化工程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、集成產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、控制集成質(zhì)量實(shí)驗(yàn)室以及CIMS理論實(shí)驗(yàn)室等）?，F(xiàn)階段，對(duì)CIMS進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用與推廣已涉及到電子、機(jī)械、輕工、航空、油化工、冶金、航天以及紡織等各個(gè)領(lǐng)域，而且逐漸得到各行業(yè)的投入與關(guān)注[1]。

3 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用

1）計(jì)算機(jī)輔助工程系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)輔助工程系統(tǒng)屬于機(jī)械制造行業(yè)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其主要功能是為制造業(yè)機(jī)械生產(chǎn)做好相關(guān)準(zhǔn)備工作[5]?？梢砸勒障嚓P(guān)決策信息來(lái)輔助設(shè)計(jì)相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品，分析計(jì)算產(chǎn)品、零件的結(jié)構(gòu)與使用性能，采用成組技術(shù)來(lái)系統(tǒng)性編碼和分類(lèi)CIMS中的零件、刀具和相關(guān)信息，同時(shí)進(jìn)行相關(guān)零件的編制數(shù)控加工程序與計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)等相關(guān)產(chǎn)品制造準(zhǔn)備工作。

2）管理信息系統(tǒng)。此系統(tǒng)為最高機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)，而且還是企業(yè)生產(chǎn)的靈魂，信息管理系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)作相關(guān)宏觀管理與戰(zhàn)略決策。能夠依照市場(chǎng)需求和物質(zhì)供應(yīng)等相關(guān)信息，從全局和長(zhǎng)遠(yuǎn)理念出發(fā)，通過(guò)決策模型來(lái)具體制定企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃與決定決策。此外，信息管理系統(tǒng)能夠?qū)⑾嚓P(guān)決策數(shù)據(jù)與信息，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)和機(jī)械制造子系統(tǒng)作交換與聯(lián)系，同時(shí)有效管理各子系統(tǒng)。

3）生產(chǎn)管理及控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)能夠從數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取計(jì)算機(jī)管理信息、輔助系統(tǒng)所發(fā)出的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)管理與控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，將生產(chǎn)信息通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)傳達(dá)給子系統(tǒng)，如廢次品率、產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題與生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，確保決策機(jī)構(gòu)可以作出相應(yīng)生產(chǎn)和反應(yīng)調(diào)整。

4）物流的保障、儲(chǔ)存以及運(yùn)輸系統(tǒng)。此系統(tǒng)是組織配件與原材料的供應(yīng)，輸送與管理成品、半成品，車(chē)間與各功能部門(mén)間的系統(tǒng)性物流保障、儲(chǔ)存以及運(yùn)輸

系統(tǒng)。

5）數(shù)據(jù)庫(kù)。CIMS在機(jī)械制造行業(yè)中包含很多數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)部門(mén)，同時(shí)還包括不同類(lèi)型、邏輯結(jié)構(gòu)以及物理結(jié)構(gòu)的不同數(shù)據(jù)、語(yǔ)言、定義等。因此，除部門(mén)固定信息必須由中央相關(guān)部門(mén)統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)庫(kù)外，通常都是在地區(qū)或各部門(mén)內(nèi)部對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行構(gòu)建，也就是說(shuō)，在系統(tǒng)中構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)或者分布庫(kù)[2]。

4 CIMS優(yōu)化問(wèn)題

CIMS優(yōu)化問(wèn)題的求解，是對(duì)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)理念進(jìn)行實(shí)施的重要目的。一般情況下，主要優(yōu)化內(nèi)容包括：

1）生產(chǎn)線調(diào)度優(yōu)化理論。指的是有限緩沖器處于不可靠情況下的并行、單行以及混合等調(diào)度以及可重構(gòu)生產(chǎn)線調(diào)度等。

2）可重入流生產(chǎn)線優(yōu)化。最為典型的優(yōu)化就是微電子生產(chǎn)線，其中指標(biāo)優(yōu)化是平均增長(zhǎng)、設(shè)備利用率和等待時(shí)間等等，而間接指標(biāo)則包括產(chǎn)品質(zhì)量等。對(duì)生產(chǎn)投料進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化。

3）并行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)優(yōu)化。變串行活動(dòng)屬于并行活動(dòng)，需要對(duì)相關(guān)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，必須考慮活動(dòng)中存在反饋的可能性以及信息約束，所以，產(chǎn)品優(yōu)化模型一定要在對(duì)信息約束條件進(jìn)行充分考慮的條件下，才有優(yōu)化資源配置，確保產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)時(shí)間達(dá)到最小化。

4）供需鏈管理優(yōu)化。所謂供需鏈，其實(shí)就是對(duì)產(chǎn)品供應(yīng)、需求以及生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)系動(dòng)態(tài)變化以及實(shí)體活動(dòng)進(jìn)行相關(guān)描述的網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)榉N種因素，在加工、獲取物料與配送產(chǎn)品過(guò)程中，企業(yè)具有提前期不確定性，所以，安全提前期與安全庫(kù)存能夠?qū)μ崆捌谧儎?dòng)所帶來(lái)的影響進(jìn)行有效緩解。隨著廣泛應(yīng)用的企業(yè)供需鏈，需要被優(yōu)化的問(wèn)題也逐漸增多，像考慮運(yùn)輸時(shí)間必須與概率分布相服從的基礎(chǔ)上，怎樣滿(mǎn)足客戶(hù)服務(wù)需求的同時(shí)，盡可能減少庫(kù)存費(fèi)用等。

5）智能措施。像遺傳孫發(fā)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)以及多智能體技術(shù)等，在對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行解決時(shí)是非常有效的。智能措施與理論參數(shù)計(jì)算進(jìn)行有效結(jié)合是一種對(duì)多數(shù)復(fù)雜問(wèn)題予以解決的行之有效的措施。

5 計(jì)算機(jī)輔助制造

采用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，能夠?qū)a(chǎn)品設(shè)計(jì)信息自動(dòng)轉(zhuǎn)換成制造信息，從而有效控制檢驗(yàn)、加工、包裝、裝配和整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程，同時(shí)控制與此過(guò)程相關(guān)的物流系統(tǒng)，此外計(jì)算機(jī)輔助制造。

在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助制造主要包括兩方面，其中一種是計(jì)算機(jī)直接連接機(jī)械制造過(guò)程，監(jiān)視與控制制造設(shè)備與制造過(guò)程，此為直接應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助制造。另一種則是計(jì)算機(jī)和制造過(guò)程不直接連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備、提供生產(chǎn)計(jì)劃以及進(jìn)行各種信息與指令的發(fā)出，便于有效管理與生產(chǎn)資源，對(duì)整個(gè)制造過(guò)程予以支持，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助制造進(jìn)行間接性應(yīng)用。

6 結(jié)論

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)在目前基本上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中，有效集成設(shè)備控制器與計(jì)算機(jī)信息共享以及柔性生產(chǎn)，進(jìn)而形成生產(chǎn)調(diào)度、加工制造控制系統(tǒng)和相關(guān)工程設(shè)計(jì)，從而建立其包括測(cè)量、加工制造、物料儲(chǔ)存和有效管理夾具和刀具的柔性制造單元，使工作站層、車(chē)間層以及設(shè)備層遞階控制與調(diào)節(jié)得以

實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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