數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展新趨勢(shì)

1引言

    機(jī)械工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，必須改變?cè)缙谏�產(chǎn)過程操作與控制實(shí)施主要由人來完成造成的金字塔式管理結(jié)構(gòu)，其中關(guān)鍵問題是如何構(gòu)建綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)扁平化管理和綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化�；仡檾�(shù)控技術(shù)的發(fā)展，它是以數(shù)控機(jī)床的發(fā)展揭開序幕的，二次大戰(zhàn)后，美國空軍為了軍備需要，首先進(jìn)行數(shù)控技術(shù)的研發(fā)工作。隨著科學(xué)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展異常迅猛.從發(fā)展的角度看，數(shù)控技術(shù)大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段。世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床在美國誕生，是由美國帕森斯公司(ParsonsCo.)和麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究所(ServoMechanismusLaboratoryoftheMassachu-SettsInstituteofTechnology)為推進(jìn)導(dǎo)彈和飛機(jī)的研制聯(lián)合開發(fā)的，1955年進(jìn)入實(shí)用階段，稱之為第一代數(shù)控系統(tǒng)。由于晶體管的發(fā)明，1959年，數(shù)控系統(tǒng)采用了晶體管元件和印刷電路板技術(shù)，使系統(tǒng)的可靠性提高、成本下降，數(shù)控技術(shù)跨入了第二階段。20世紀(jì)60年代以后，隨著體積小、功耗底的小規(guī)模集成電路在數(shù)控系統(tǒng)中的使用和專用功能器件的出現(xiàn)，數(shù)控系統(tǒng)以其更可靠的性能進(jìn)入了第三代。這三代數(shù)控系統(tǒng)均為硬件式數(shù)控，零件程序的輸入、運(yùn)算、插補(bǔ)及控制功能均由專用硬件來完成,其功能簡(jiǎn)單、柔性通用性差、設(shè)計(jì)研發(fā)周期較長。20世紀(jì)70年代初，小型計(jì)算機(jī)的普及并逐漸在數(shù)控系統(tǒng)中得以應(yīng)用，系統(tǒng)中的許多功能由軟件來實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)技術(shù)從此問世，數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入了第四代。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，1974年，數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入了其發(fā)展史上的第五個(gè)階段，也就是微處理器的投入使用。20世紀(jì)80年代以后，隨著數(shù)控系統(tǒng)和其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品逐漸規(guī)格化系列化，數(shù)控系統(tǒng)的效率、精度、可靠性進(jìn)一步提高，投資少見效快的柔性加工系統(tǒng)FMS(FlexibleManufactureSystem)進(jìn)入實(shí)用化階段。現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)使用的微處理器(CPU)，己普遍采用32位或64位字長，時(shí)鐘頻率高于16MHz。大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路、精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)和多CPU的使用，使得數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)算速度和處理能力進(jìn)一步提高。在這種背景下，人們從系統(tǒng)角度出發(fā)，重點(diǎn)思考更多的是整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化問題，當(dāng)然這并不意味著人們對(duì)眾多單項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究興趣減少。

    2數(shù)控技術(shù)的快速演進(jìn)

    數(shù)控技術(shù)是一門集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)，是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項(xiàng)綜合性的高新技術(shù)。它是為適應(yīng)高精度、高速度、復(fù)雜零件的加工而出現(xiàn)的，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化、柔性化、信息化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代機(jī)床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣闊的應(yīng)用前景。一般數(shù)控系統(tǒng)由輸入/輸出(I/O)裝置、數(shù)字控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)控制裝置、電器邏輯控制執(zhí)行裝置等4個(gè)部分組成。數(shù)控機(jī)床就是采用了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，是高效率、高精度、高柔性和高度自動(dòng)化的現(xiàn)代機(jī)械加工設(shè)備，是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品.但是隨著信息化程度的逐步提高，對(duì)實(shí)現(xiàn)綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的需求不斷增長及通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合發(fā)展，為了產(chǎn)品在市場(chǎng)上增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高綜合效益，現(xiàn)在人們考慮更多的是把傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)放在企業(yè)信息化大背景下，思考如何用信息化技術(shù)去促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化快速向高端發(fā)展。在全球市場(chǎng)環(huán)境影響和推動(dòng)下，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)品成本的需求不斷增長，生產(chǎn)的實(shí)時(shí)優(yōu)化受到過程工業(yè)的普遍重視并廣泛加以采用。為了適應(yīng)變化的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，減少消耗，降低成本，提高生產(chǎn)效率，提高運(yùn)行安全性，必須對(duì)控制、優(yōu)化、計(jì)劃與調(diào)度以及生產(chǎn)過程管理實(shí)現(xiàn)無縫集成。要降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少環(huán)境污染和資源消耗，產(chǎn)品只能通過全流程自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。

    制造工業(yè)發(fā)展面臨眾多挑戰(zhàn)，關(guān)鍵問題是如何構(gòu)建綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)扁平化管理和綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化。生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)和集成支撐系統(tǒng)由ERP、MES和PCS組成，其主要功能是將綜合生產(chǎn)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)計(jì)劃，作業(yè)計(jì)劃轉(zhuǎn)化為作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)指令，由操作者去操作和控制生產(chǎn)過程。綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)由綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)、工藝指標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)和過程控制子系統(tǒng)等三層結(jié)構(gòu)組成。綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)的功能將綜合生產(chǎn)指標(biāo)分解為生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)計(jì)劃、工藝指標(biāo)、控制回路優(yōu)化設(shè)定值，一般采用混合智能優(yōu)化控制策略，在實(shí)現(xiàn)模式上是將智能行為和常規(guī)控制方法相結(jié)合。

    3新技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用

    3.1數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用

    目前，數(shù)字圖像處理技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)裝配線中用于檢測(cè)零件的質(zhì)量、并對(duì)零件進(jìn)行分類，檢查印刷電路板疵病，對(duì)彈性力學(xué)照片、流體力學(xué)圖片的阻力和升力進(jìn)行分析，采用機(jī)器視覺跟蹤先進(jìn)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)等。數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展迅猛，無論在理論上還是在實(shí)踐上都有著巨大的潛力，對(duì)我國的現(xiàn)代化建設(shè)有著深遠(yuǎn)的影響。其發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:在高分辨率、高速度方面，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理;立體化使圖像包含的信息更為豐富和完整，將圖像和圖形結(jié)合實(shí)現(xiàn)三維成像或多維成像;智能化可實(shí)現(xiàn)圖像的自動(dòng)生成、自動(dòng)識(shí)別和處理;在新理論新算法研究方面，近年來，在圖像處理領(lǐng)域引入了一些新的理論及算法，如Wavelet、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等，促進(jìn)了圖像處理技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用的發(fā)展。

    3.2自動(dòng)編程技術(shù)的應(yīng)用

    數(shù)控自動(dòng)編程技術(shù)受到廣泛關(guān)注，各國的專家學(xué)者都在潛心研究自動(dòng)編程系統(tǒng)。數(shù)控加工是指在數(shù)控機(jī)床上按事先編制好的程序，對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)加工的一種加工工藝方法，零件加工的最終效果直接取決于數(shù)控程序編制的效率和準(zhǔn)確率。數(shù)控編程是目前提高加工精度、表面加工質(zhì)量、加工效率以及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化最重要的一環(huán)，在制造業(yè)中有應(yīng)用廣泛。數(shù)控編程分為手工編程和自動(dòng)編程，對(duì)于那些程序量大、軌跡計(jì)算復(fù)雜的零件，根本不可能采用手工編程，即使能編制出加工程序，其低下的效率亦根本不能滿足市場(chǎng)的需求。受飛速發(fā)展的技術(shù)革命的巨大沖擊，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造方式發(fā)生了根本性的變化，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期越來越短，逐漸向小批量、多品種、高精高效加工的方向發(fā)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造(CAD/CAM)技術(shù)的推廣和計(jì)算機(jī)數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)編程勢(shì)在必行。自動(dòng)編程是用計(jì)算機(jī)代替編程人員完成編程工作，自動(dòng)生成加工指令，解決一些人工編程難以解決的難題，充分利用計(jì)算機(jī)計(jì)算速度快而準(zhǔn)的特點(diǎn)，可極大地提高編程的效率和準(zhǔn)確率。

    自數(shù)控機(jī)床問世以來，數(shù)控編程經(jīng)歷了兩個(gè)階段:數(shù)控語言編程和CAD/CAM集成編程。在數(shù)控語言編程階段，為解決數(shù)控加工的編程問題，世界各國研究了上百種語言，其中以50年代美國麻省理工學(xué)院開發(fā)的一種專門用于機(jī)械零件的數(shù)控編程語言APT(AutomaticallyProgrammedTool)最具有代表性。APT編程是把用APT語言編寫的程序輸入計(jì)算機(jī)，由內(nèi)部的編譯系統(tǒng)自動(dòng)生成數(shù)控加工指令。APT語言先后經(jīng)歷了APTII,APTIII,APTIN,APT-AC，APTIV/SS等幾個(gè)發(fā)展階段，能處理二維、三維及多坐標(biāo)零件的加工。APT語言的出現(xiàn)使數(shù)控加工編程從面向機(jī)床指令的“匯編語言”級(jí)上升到面向幾何元素和加工方式的高級(jí)語言，具有程序編制簡(jiǎn)單、走刀路徑靈活的特點(diǎn)。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及CAD技術(shù)的快速發(fā)展，其不足之處日益表現(xiàn)出來，它受語言描述能力的限制，對(duì)用戶的要求較高，難以滿足設(shè)計(jì)與制造一體化的要求。在CAD/CAM集成編程階段，借助良好的軟件開發(fā)平臺(tái)，可充分利用CAD軟件的圖形編輯功能，將零件圖直接繪制在計(jì)算機(jī)上，并形成圖形文件。然后輸入工藝參數(shù)并調(diào)用數(shù)控編程模塊，計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、生成數(shù)控加工程序。同時(shí)可在屏幕上動(dòng)態(tài)顯示刀具的走刀軌跡。這種方法無須操作者輸入數(shù)據(jù)，因此大大減小了人為誤差，最大限度地提高了編程的效率和加工的質(zhì)量。由于圖形編程系統(tǒng)由零件圖直接生成數(shù)控加工指令，故可直接利用CAD進(jìn)行零件圖的設(shè)計(jì)。20世紀(jì)80年代在CAD/CAM一體化概念的基礎(chǔ)上，逐漸形成了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)。與APT語言相比，它有以下幾個(gè)特點(diǎn):

    其一，這種編程方法是直接面向零件的幾何圖形，不需進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，不需要用具體的語言描述零件的幾何形狀，具有直觀、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確和便于檢查的優(yōu)點(diǎn);

    其二，有利于實(shí)現(xiàn)CAD/CAM的一體化。通常的數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)是和相應(yīng)的CAD軟件連在一起的一體化軟件系統(tǒng)，既可進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，又可以直接調(diào)用己設(shè)計(jì)好的圖形;

    其三，這類軟件都可在通用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，無需專用的編程機(jī)，便于推廣，是自動(dòng)編程系統(tǒng)的發(fā)展方向。

    由于我國在數(shù)控編程系統(tǒng)方面起步較晚，雖然作了大量的工作，但相對(duì)于發(fā)達(dá)國家還有很大差距。在APT語言的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一些同類的語言，但從總體上看，由于資金技術(shù)等主客觀因素的限制，研制的許多軟件缺乏系統(tǒng)性，還有待于進(jìn)一步完善，才能更好地服務(wù)于機(jī)械制造加工等行業(yè)。日益增多的復(fù)雜零件的出現(xiàn)和高精高效的加工，對(duì)數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)提出了越來越高的要求，同時(shí)為適應(yīng)高速加工、并行工程、敏捷制造和CIMS等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著微電子、自動(dòng)控制和數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展日益迅速，數(shù)控自動(dòng)編程和加工技術(shù)呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

    (1)集成化程度進(jìn)一步提高

    集成化是指將數(shù)控編程系統(tǒng)和其他計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、加工過程控制系統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)，如:CAD,CAE,CAPP,CAM等系統(tǒng)集成到一起，形成一個(gè)自動(dòng)化的CIMS系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)內(nèi)部信息的充分利用，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程的效率與質(zhì)量。

    (2)智能化程度進(jìn)一步增強(qiáng)

    智能化方面的工作剛剛開始，是指把人類的專業(yè)知識(shí)融入到集成化的系統(tǒng)中，采用人工智能的方法建立各類知識(shí)庫，包括專家系統(tǒng)、智能庫、自學(xué)習(xí)功能等。

    (3)并行化

    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是Internet技術(shù)的普及應(yīng)用，計(jì)算機(jī)協(xié)同工作得到高度重視，新產(chǎn)品的開發(fā)要求相關(guān)學(xué)科的專家協(xié)同工作，形成一種新的工作模式一一群組工作，從而縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低制造成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

    3.3人工智能控制技術(shù)的應(yīng)用

    智能控制的產(chǎn)生來源于被控系統(tǒng)的高度復(fù)雜性、高度不確定性及人們要求越來越高的控制性能。智能控制是傳統(tǒng)控制發(fā)展的高級(jí)階段，它是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)高度分化而又走向高度綜合的重要產(chǎn)物。智能控制系統(tǒng)的核心集中在“智能上”，而智能只能靠模擬人類的智能。因此，模擬人類模糊邏輯思維的模糊集合論、模擬人的大腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，以及模擬人的感知－行動(dòng)的進(jìn)化論等，都已成為研究智能控制理論的新學(xué)科基礎(chǔ)的組成部分。20世紀(jì)70年代開始，人們從控制論角度總結(jié)了人工智能技術(shù)與自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)控制的關(guān)系，提出了智能控制就是人工智能技術(shù)與控制理論的交叉，創(chuàng)立了人－機(jī)交互式分級(jí)遞階智能控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)�；�于模糊語言描述控制規(guī)則的模糊控制器已廣泛成功用于工業(yè)過程控制，模糊控制與人工智能中的產(chǎn)生式系統(tǒng)、專家系統(tǒng)思想的相互滲透，推動(dòng)了智能控制的發(fā)展。進(jìn)入80年代后，專家系統(tǒng)技術(shù)逐漸成熟，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究獲得重要進(jìn)展，90年代以來，智能控制的應(yīng)用研究勢(shì)頭異常迅猛，將模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算等進(jìn)行綜合應(yīng)用，這三個(gè)新學(xué)科已成為智能控制的重要基礎(chǔ)。

    古典控制和現(xiàn)代控制理論的主要特征是基于模型的控制。由于被控對(duì)象越來越復(fù)雜，其復(fù)雜性表現(xiàn)為高度的非線性、高噪聲干擾、動(dòng)態(tài)突變性以及分散的傳感元件與執(zhí)行元件，分層和分散的決策機(jī)構(gòu)，多時(shí)間尺度，復(fù)雜的信息結(jié)構(gòu)等，這些復(fù)雜性都難以用精確的數(shù)學(xué)模型來描述。除了上述復(fù)雜性外，往往還存在著某些不確定性，不確定性更難以用精確的數(shù)學(xué)模型來描述。因此，基于精確模型的傳統(tǒng)控制就難以解決上述復(fù)雜對(duì)象的控制問題。但是，如果把人工智能的方法引入控制系統(tǒng)將控制理論的分析和理論的洞察力與人工智能的靈活的框架結(jié)合起來，就有可能得到新的認(rèn)識(shí)和控制上的新突破。近20年來的研究成果表明，把人工智能的方法和反饋控制理論相結(jié)合，解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制難題是十分有效的。智能控制對(duì)當(dāng)代多種前沿學(xué)科、多種先進(jìn)技術(shù)和多種科學(xué)方法加以高度綜合和集成，例如生命科學(xué)、腦科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、思維科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、知識(shí)工程、模式識(shí)別、系統(tǒng)論、信息論、控制論、模糊集合論、粗糙集合論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化論以及耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論、突變論、混沌學(xué)、人工生命等理論、技術(shù)和方法，都對(duì)智能控制理論的形成和發(fā)展起著重要作用。智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，一個(gè)智能系統(tǒng)一般都離不開控制，因此，從這個(gè)意義上說，智能系統(tǒng)都是智能控制系統(tǒng)。從廣義上講，智能控制是研究對(duì)復(fù)雜的不確定性被控對(duì)象(過程)采用人工智能的方法有效的克服系統(tǒng)的不確定性，使系統(tǒng)從無序到期望的有序狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方法及規(guī)律。這里的被控對(duì)象是廣義的，也包括數(shù)控系統(tǒng)。例如可用遺傳進(jìn)化算法尋找最優(yōu)化的加工路徑，用各種智能控制算法實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中高精度的閉環(huán)控制等等，多學(xué)科技術(shù)的密切合作,可以更有效的模擬和綜合人類的智能，開創(chuàng)智能控制論在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用的新篇章。

    4計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)快速發(fā)展

    改革開放以來，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到面對(duì)的是全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。一個(gè)企業(yè)要生存、發(fā)展，就必須提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期和產(chǎn)品交貨周期，而要做到這些，就必須改造企業(yè)的運(yùn)行機(jī)制，使之適應(yīng)復(fù)雜多變的外部環(huán)境。企業(yè)改造的一個(gè)重要方面就是實(shí)現(xiàn)信息流和物流的集成，實(shí)現(xiàn)總體優(yōu)化。CIMS包括人/機(jī)構(gòu)、管理和技術(shù)三個(gè)基本的要素，其相互關(guān)系如圖1所示:

圖1CIMS三要素的集成

    人是企業(yè)中生產(chǎn)要素之一，人是企業(yè)的最活躍、最寶貴的因素。現(xiàn)代的制造企業(yè)，是多層次多部門的縱橫交錯(cuò)的系統(tǒng)，必須采用一整套管理制度和方法，進(jìn)行科學(xué)管理。企業(yè)的好壞，很大程度上反映了企業(yè)管理水平的高低。現(xiàn)代企業(yè)中，技術(shù)開發(fā)擔(dān)負(fù)著為產(chǎn)品制造過程提供先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝流程、技術(shù)手段、質(zhì)量保證等，技術(shù)是生產(chǎn)的保證。CIMS中的三要素是相互關(guān)聯(lián)、相互支持和相互制約的，在CIMS中，人仍然起主導(dǎo)作用:技術(shù)靠人來掌握，人制定管理模式，確定組織機(jī)構(gòu)，同時(shí)也受組織的和管理模式的制約，管理不僅管人，也管技術(shù)，技術(shù)也支持管理。一個(gè)正常運(yùn)行的企業(yè)就是通過這三個(gè)要素的集成而形成的統(tǒng)一的有機(jī)整體。由于具體企業(yè)不同，所建立起來的CIMS系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、功能等方面也是千差萬別的，但建立統(tǒng)一的信息平臺(tái)，以便實(shí)現(xiàn)管理控制一體化和信息集成，使有用的信息不致流失和沉淀，充分發(fā)揮信息的效益卻是一致的。

    CIM(ComputerIntegratedManufacturing)最早是由美國約瑟夫哈林頓博士在1973年提出的，是企業(yè)組織、管理與運(yùn)行的一種新哲理，它借助計(jì)算機(jī)硬軟件，綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等，將企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營全過程中有關(guān)人、技術(shù)和管理三要素及有關(guān)的信息流、物流和價(jià)值流(資金流)有機(jī)地集成并優(yōu)化運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高質(zhì)暈、低成本、交貨期短，提高企業(yè)的應(yīng)變能力和綜合競(jìng)爭(zhēng)能力，從而使企業(yè)贏得競(jìng)爭(zhēng)。從CIM概念的提出到現(xiàn)在己有20余年了。20年來，CIM的概念已從美國等發(fā)達(dá)國家傳播到發(fā)展中國家，己從典型的離散型機(jī)械制造業(yè)擴(kuò)展到化工、冶金等連續(xù)或半連續(xù)制造業(yè)。CIM概念己被越來越多的人所接受，成為指導(dǎo)工廠自動(dòng)化的哲理，有越來越多的工廠按CIM哲理，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息集成，建成了不同水平的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)是按CIM哲理建成的復(fù)雜人機(jī)系統(tǒng)。它從企業(yè)的經(jīng)營戰(zhàn)略目標(biāo)出發(fā)，綜合考慮企業(yè)中人、技術(shù)和管理的作用，用各種先進(jìn)技術(shù)手段，包括計(jì)算機(jī)硬軟件，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營全過程中的信息流和物流的集成，并在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)周期等方面達(dá)到總體優(yōu)化，以便為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益�？梢哉f，CIM作為一種新的哲理，適用于各種制造企業(yè)，也可以推廣到其它企業(yè)。CIMS概念，直到20世紀(jì)80年代，制造業(yè)面臨復(fù)雜的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,這一概念才被廣泛接受，,并成為制造工業(yè)的新一代生產(chǎn)模式。

    CIMS發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)主要的階段:

    (1)以信息集成為特征的CIMS發(fā)展階段，CIMS概念提出于20世紀(jì)70年代，在80年代得以應(yīng)用并迅速發(fā)展。這一時(shí)期的CIMS是以信息集成為特征的發(fā)展階段。以信息集成為特征的CIMS，可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化、各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮，實(shí)際存在于制造業(yè)生產(chǎn)中的各種資源浪費(fèi)可以大幅度減少，從而可以獲得更好的整體效益，滿足這一時(shí)期市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。

    (2)以過程集成為特征的CIMS發(fā)展階段，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，新產(chǎn)品如雨后春筍般誕生，產(chǎn)品更新周期日益縮短。隨著廉價(jià)高性能工作站的普及，加速新產(chǎn)品開發(fā)的軟件工具得到迅速發(fā)展。并行工程作為加速新產(chǎn)品開發(fā)過程的綜合手段迅速獲得了推廣，并行工程己成為當(dāng)時(shí)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中贏得生存和發(fā)展的重要手段。并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及相關(guān)的各種過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法，是井發(fā)式的，信息流向是多方向的，只有支持過程集成的CIMS系統(tǒng)才能滿足并行產(chǎn)品開發(fā)的工藝方法、先進(jìn)的技術(shù)手段(工裝等)、先進(jìn)的質(zhì)量保證等，因此CIMS技術(shù)是生產(chǎn)的保證。在CIMS中的三要素是相互關(guān)聯(lián)，相互支持，相互制約的。在CIMS中，人仍然起主導(dǎo)作用，技術(shù)靠人來掌握，人制定管理模式，確定組織機(jī)構(gòu)，同時(shí)也受組織的和管理模式的制約，管理不僅管人，也管技術(shù)，技術(shù)也支持管理，一個(gè)正常運(yùn)行的企業(yè)就是通過這三個(gè)要素的集成而成為一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體。

    (3)以企業(yè)集成為特征的CIMS階段，21世紀(jì)技術(shù)的發(fā)展及市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)沿著20世紀(jì)90年代展開的道路前進(jìn)，危機(jī)與機(jī)遇井存。一方面隨著技術(shù)發(fā)展速度加快和生活水平提高，人們對(duì)新產(chǎn)品的不斷追求，兩者結(jié)合將給企業(yè)提供空前的機(jī)遇;另一方面隨著技術(shù)裝備及工具軟件的日新月異，開發(fā)周期越來越短，有同樣加工能力的企業(yè)日益增多，競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。競(jìng)爭(zhēng)使得一個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)的批量越來越少，過去適宜于人批量生產(chǎn)的剛性生產(chǎn)線，越來越不適應(yīng)新的形勢(shì)。一個(gè)企業(yè)應(yīng)有能力將原有的剛性生產(chǎn)線改成柔性生產(chǎn)線，迅速將企業(yè)的組織及裝備重組，以對(duì)市場(chǎng)機(jī)遇作出敏捷反應(yīng)，源源不斷地生產(chǎn)出用戶所需求的“個(gè)性化”產(chǎn)品。當(dāng)一旦發(fā)現(xiàn)自己的企業(yè)無能力單獨(dú)作出敏捷反應(yīng)時(shí)，應(yīng)通過高速信息公路的工廠子網(wǎng)和其它企業(yè)進(jìn)行合作，可組織跨企業(yè)開發(fā)的動(dòng)態(tài)聯(lián)合公司，以對(duì)機(jī)遇作出快速響應(yīng)。敏捷制造強(qiáng)調(diào)將柔性的、先進(jìn)的、實(shí)用的制造技術(shù)，熟練掌握生產(chǎn)技能的、高素質(zhì)的勞動(dòng)者以及企業(yè)之間和企業(yè)內(nèi)部靈活的管理三者有機(jī)地集成，實(shí)現(xiàn)總體最優(yōu)化，對(duì)千變?nèi)f化的市場(chǎng)作快速響應(yīng)。敏捷制造企業(yè)較并行工程階段的制造企業(yè)有了進(jìn)一步的發(fā)展，更強(qiáng)調(diào)企業(yè)結(jié)盟。CIMS要有效地支持敏捷制造，從運(yùn)行集成技術(shù)來說，必須發(fā)展一種高魯棒性的集成技術(shù)，可以在不中斷系統(tǒng)運(yùn)行的情況下修改軟件系統(tǒng)。在企業(yè)外，應(yīng)發(fā)展建筑在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的集成技術(shù)，包括異地組建動(dòng)態(tài)聯(lián)合公司、異地設(shè)計(jì)、異地制造等有關(guān)的集成技術(shù)，在信息高速公路中建立工廠子網(wǎng)，乃致全球企業(yè)網(wǎng)，作為動(dòng)態(tài)集成的主要工具。

    企業(yè)的任務(wù)是將原材料轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品，以滿足社會(huì)的需要。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，我國企業(yè)已經(jīng)或正在從生產(chǎn)型向生產(chǎn)經(jīng)營型轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)經(jīng)營型企業(yè)的管理體系一般由調(diào)查、決策、投入、轉(zhuǎn)換、產(chǎn)出5個(gè)部分組成，制造業(yè)的基本流程如圖2所示。

圖2制造業(yè)基本流程

    5結(jié)束語

    改革開放以來，我國數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)方面取得了長足的發(fā)展，但數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的高新技術(shù)，涉及多學(xué)科多技術(shù)的交叉應(yīng)用成果，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)本身就是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，上述文中提到的也只是作者的一些感受，未必一定恰當(dāng)。