計算機集成制造(CIM)是一種企業(yè)生產(chǎn)制造與生產(chǎn)管理進行優(yōu)化的哲理。這種哲理首先是在1974年美國Joseph Harrington博士在其論文《Computer Integrated Manufacturing》中提出的。其基本觀點是：這是針對企業(yè)所面臨的激烈市場競爭形勢而提出的組織企業(yè)生產(chǎn)的一種哲理。其基本思想是：①制造企業(yè)中的各個部分（即從市場分析、經(jīng)營決策、工程設(shè)計、制造過程、質(zhì)量控制、生產(chǎn)指揮到售后服務(wù)）是一個互相緊密相關(guān)的整體；②整個制造過程本質(zhì)上可以抽象成一個數(shù)據(jù)的搜集、傳遞、加工和利用的過程，最終產(chǎn)品僅是數(shù)據(jù)的物化表現(xiàn)。前者體現(xiàn)了集成的思想，它將企業(yè)決策、經(jīng)營管理、生產(chǎn)制造、銷售及售后服務(wù)有機地結(jié)合在一起；后者就是信息制造觀的思想。

計算機集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Making System，簡稱CIMS)又稱計算機綜合制造系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，集成化的全局效應(yīng)更為明顯。在產(chǎn)品生命周期中，各項作業(yè)都已有了其相應(yīng)的計算機輔助系統(tǒng)，如計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、計算機輔助測試(CAT)、計算機輔助質(zhì)量控制(CAQ)等。這些單項技術(shù)“CAX”原來都是生產(chǎn)作業(yè)上的“自動化孤島”，單純地追求每一單項技術(shù)上的最優(yōu)化，不一定能夠達到企業(yè)的總目標——縮短產(chǎn)品設(shè)計時間，降低產(chǎn)品的成本和價格，改善產(chǎn)品的質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量以提高產(chǎn)品在市場的競爭力。計算機集成制造系統(tǒng)就是將技術(shù)上的各個單項信息處理和制造企業(yè)管理信息系統(tǒng)(如MRP-Ⅱ等)集成在一起，將產(chǎn)品生命周期中所有的有關(guān)功能，包括設(shè)計、制造、管理、市場等的信息處理全部予以集成。其關(guān)鍵是建立統(tǒng)一的全局產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)管理及共享的機制，以保證正確的信息在正確的時刻以正確的方式傳到所需的地方。計算機集成制造系統(tǒng)的進一步發(fā)展方向是支持“并行工程”，即力圖使那些為產(chǎn)品生命周期各階段服務(wù)的專家盡早地并行工作，從而使全局優(yōu)化并縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

可以看出CIM哲理的關(guān)鍵點是集成，CIMS的關(guān)鍵點也是集成。即通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等軟硬件技術(shù)，把企業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)營管理、生產(chǎn)制造、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)聯(lián)系在一起，構(gòu)成了一個能適應(yīng)市場需求變化和生產(chǎn)環(huán)境變化的大系統(tǒng)。 CIMS不僅僅把技術(shù)系統(tǒng)和經(jīng)營生產(chǎn)系統(tǒng)集成在一起，而且把人（人的思想、理念及智能）也集成在一起，使整個企業(yè)的工作流程、物流和信息流都保持通暢和相互有機聯(lián)系，所以，CIMS是人、經(jīng)營和技術(shù)三者集成的產(chǎn)物。

1、先進制造技術(shù)（AMT－Advanced Manufacturing Technology）先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱。

2、敏捷制造（AM－Agile Manufacturing）： 敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求作出快速反應(yīng)，以滿足用戶的需要。

3、虛擬制造（VM－Virtual Manufacturing）： 虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而達到產(chǎn)品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)品競爭力的目的。

4、并行工程（CE－Concurrent Engineering）： 并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求，并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎(chǔ)的，并行工程的進一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。

CIMS體系結(jié)構(gòu)是用來描述研究對象整個系統(tǒng)的各個部分和各個方面的相互關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)，從大系統(tǒng)理論角度研究，將整個研究對象分為幾個子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)相對獨立自治、分布存在、并發(fā)運行和驅(qū)動等。我們可以從功能結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)來認識CIMS體系結(jié)構(gòu)。

第一層 生產(chǎn)/制造系統(tǒng)：這一層面向生產(chǎn)過程，包括了柔性制造單元FMS、裝配設(shè)備、工業(yè)機器人及其他生產(chǎn)制造自動化技術(shù)，這一層以物流為中心，完成生產(chǎn)、加工、裝配、包裝等任務(wù)。

第二層 硬事務(wù)處理系統(tǒng)：這一層是生產(chǎn)/制造監(jiān)控系統(tǒng)，通過計算機網(wǎng)絡(luò)對第一層的設(shè)備進行綜合控制與操作，實現(xiàn)對生產(chǎn)制造的監(jiān)控。包含狹義的CAM、CAQ及CAT等。

第三層 技術(shù)設(shè)計系統(tǒng)：這一層包含CAD（計算機輔助設(shè)計）、CAPP(計算機輔助工藝)，為生產(chǎn)制造系統(tǒng)產(chǎn)生信息。CAD用于產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)，它提供的是如何做的信息，而CAPP是依據(jù)CAD提供的信息指導(dǎo)如合作。

第四層 軟事務(wù)處理系統(tǒng)：這一層主要通過計算機網(wǎng)絡(luò)實時地處理各種軟事務(wù)，譬如，財務(wù)、供銷、售后服務(wù)等方面的管理，實現(xiàn)電子化記賬。

第五層 信息服務(wù)系統(tǒng)：以狹義的MIS為主，主要對前面各層的信息進行收集、存儲、加工、傳輸、使用、查詢，為各級管理者與下層提供數(shù)據(jù)。

第六層 決策管理系統(tǒng):這一層是企業(yè)經(jīng)營管理規(guī)劃的決策層，主要有MRP-II(制造資源計劃) 、ERP(企業(yè)資源計劃) 、決策支持系統(tǒng)DSS、專家系統(tǒng)ES、系統(tǒng)模擬系統(tǒng)等組成。他根據(jù)企業(yè)總體路線、企業(yè)內(nèi)部條件、市場信息等因素，產(chǎn)生生產(chǎn)經(jīng)營活動的計劃與方案、各種資源的需求計劃，包括人、物、資金的需求計劃。

CIMS邏輯結(jié)構(gòu)不僅體現(xiàn)了信息的傳遞與交換，更能反映出人在CIMS系統(tǒng)中的重要作用。因此可以說人為因素是實施CIMS能否取得實際成效的關(guān)鍵。

由于CIMS 作為一種生產(chǎn)管理系統(tǒng)，不同的企業(yè)環(huán)境有不同的運作方式，市場上沒有具體的、現(xiàn)成的產(chǎn)品，也沒有嚴格的分類標準。為了分析問題的方便，我們?nèi)藶榈貙ζ浼右苑诸悺?從生產(chǎn)工藝方面分，CIMS可大致分為：

（1） 離散型制造業(yè)CIMS:這個行業(yè)的特點是加工生產(chǎn)過程不是連續(xù)的，而實現(xiàn)先加工單個零件，然后再將單個零件進行組裝，裝配成半成品或成品。如機床、汽車、電子設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)等。

（2） 連續(xù)性制造業(yè)CIMS：這個行業(yè)的特點是原材料加工裝置連續(xù)不斷地進行規(guī)定的物理化學(xué)變化而最終得到符合需要的產(chǎn)品。如水泥生產(chǎn)、化學(xué)化工、石化行業(yè)等。

（3） 混合型制造業(yè)CIMS: 這個行業(yè)的特點生產(chǎn)過程中既有離散型生產(chǎn)環(huán)節(jié)，又有連續(xù)性生產(chǎn)環(huán)節(jié)。如鋼鐵企業(yè)煉鐵、煉鋼廠的煉鋼、軋鋼廠軋鋼等各個生產(chǎn)過程都屬于連續(xù)性的過程，但各個廠的鋼水、鐵水、鋼錠、鋼板的加工又是離散型過程。故稱這類行業(yè)為混合型制造業(yè)的CIMS。

還有從CIMS體系結(jié)構(gòu)來分，也可以分成集中性、分散性和混合型三種。一般不用這種方法。

CIMS是企業(yè)管理運作的一種手段，是一種戰(zhàn)略思想的應(yīng)用，其初期投資大，涉及面廣，資金回籠周期長，短期內(nèi)很難見到效益，因此在對CIMS作效益評價時不能單憑貨幣標準來衡量其效益，要多方面綜合考慮其效益指標。所謂綜合效益指CIMS系統(tǒng)對企業(yè)和社會所能帶來的各種效益?？梢詮南旅鎺讉€方面來理解：

(1) 應(yīng)用CIMS提高了勞動生產(chǎn)力為企業(yè)帶來的利潤，為國家增加國民收入所做出的貢獻。

(2) 應(yīng)用CIMS提高了企業(yè)對市場的應(yīng)變能力和抗風(fēng)險能力，對企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)營戰(zhàn)略所做出的貢獻；提高企業(yè)市場競爭力，促進技術(shù)進步所作的貢獻。

(3) 為提高整個企業(yè)員工素質(zhì)和技術(shù)水平作的貢獻。

(4) 為節(jié)約天然資源所做出的貢獻。

(5) 通過應(yīng)用和推廣CIMS技術(shù)，為國家優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展新產(chǎn)業(yè)，提高造國際市場上的競爭力所作的貢獻。

1、以“數(shù)字化”為發(fā)展核心

未來世界，“數(shù)字化”將勢不可當?！皵?shù)字化”不僅是“信息化”發(fā)展的核心，而且也是先進制造技術(shù)發(fā)展的核心。信息的“數(shù)字化”處理同“模擬化”處理相比，有著3個不可比擬的優(yōu)點：信息精確，信息安全，信息容量大。

數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢。

它包含了三大部分：以設(shè)計為中心的數(shù)字制造，以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造。

對制造設(shè)備而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字化信號。對制造企業(yè)而言，各種信息（如圖形、數(shù)據(jù)、知識、技能等等）均以數(shù)字形式，通過網(wǎng)絡(luò)，在企業(yè)內(nèi)傳遞，以便根據(jù)市場信息，迅速收集資料信息，在虛擬現(xiàn)實、快速原型、數(shù)據(jù)庫、多媒體等多種數(shù)字化技術(shù)的支持下，對產(chǎn)品信息、工藝信息與資源信息進行分析、規(guī)劃與重組，實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品功能的仿真，對加工過程與生產(chǎn)組織過程的仿真，或完成原型制造，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的快速重組與對市場的快速響應(yīng)，以滿足客戶化要求。對全球制造業(yè)而言，用戶借助網(wǎng)絡(luò)發(fā)布信息，各類企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需求，應(yīng)用電子商務(wù)，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，形成動態(tài)聯(lián)盟，迅速協(xié)同設(shè)計與制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。這樣，在數(shù)字制造環(huán)境下，在廣泛領(lǐng)域乃至跨地區(qū)、跨國界形成一個數(shù)字化組成的網(wǎng)，企業(yè)、車間、設(shè)備、員工、經(jīng)銷商乃至有關(guān)市場均可成為網(wǎng)上的一個“結(jié)點”，在研究、設(shè)計、制造、銷售、服務(wù)的過程中，彼此交互，圍繞產(chǎn)品所賦予的數(shù)字信息，成為驅(qū)動制造業(yè)活動的最活躍的因素。

2、以“精密化”將成為發(fā)展的關(guān)鍵

所謂“精密化”，一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高，另一方面是指對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高。 “精”是指加工精度及其發(fā)展，精密加工，細微加工，納米加工，如此等等。

3、突出“極端條件”，是發(fā)展的焦點

“極”就是極端條件，就是指在極端條件下工作的或者有極端要求的產(chǎn)品，從而也是指這類產(chǎn)品的制造技術(shù)有“極”的要求。在高溫、高壓、高濕、強磁場、強腐蝕等等條件下工作的，或有高硬度、大彈性等等要求的，或在幾何形體上極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的。顯然，這些產(chǎn)品都是科技前沿的產(chǎn)品。其中之一就是“微機電系統(tǒng)（MEMS）”?？梢哉f，“極”是前沿科技或前沿科技產(chǎn)品發(fā)展的一個焦點。

4、以“自動化”技術(shù)為發(fā)展前提

這是所講的“自動化”就是減輕人的勞動，強化、延伸、取代人的有關(guān)勞動的技術(shù)或手段。自動化總是伴隨有關(guān)機械或工具來實現(xiàn)的?？梢哉f，機械是一切技術(shù)的載體，也是自動化技術(shù)的載體。

“自動化”從自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補償、自動辨識等發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護、自修復(fù)等更高的自動化水平；而且今天自動控制的內(nèi)涵與水平已遠非昔比，從控制理論、控制技術(shù)、控制系統(tǒng)、控制元件，都有著極大的發(fā)展。制造業(yè)發(fā)展的自動化不但極大地解放了人的體力勞動，而且更為關(guān)鍵的是有效地提高了腦力勞動，解放了人的部分的腦力勞動。因此，自動化將是現(xiàn)代集成制造技術(shù)發(fā)展的前提條件。

5、以“成化集”為發(fā)展的方法

“集成化”，一是技術(shù)的集成，二是管理的集成，三是技術(shù)與管理的集成；其本質(zhì)是知識的集成，亦即知識表現(xiàn)形式的集成。如前所述，現(xiàn)代集成制造技術(shù)就是制造技術(shù)、信息技術(shù)、管理科學(xué)與有關(guān)科學(xué)技術(shù)的集成?！凹伞本褪恰敖徊妗?，就是“雜交”，就是取人之長，補己之短。

目前，“集成化”主要指：

（1）、現(xiàn)代技術(shù)的集成。機電一體化是個典型，它是高技術(shù)裝備的基礎(chǔ)，如微電子制造裝備，信息化、網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品及配套設(shè)備，儀器、儀表、醫(yī)療、生物、環(huán)保等高技術(shù)設(shè)備。

（2）、加工技術(shù)的集成、特種加工技術(shù)及其裝備是個典型，如增材制造（即快速原型）、激光加工、高能束加工、電加工等等。

（3）、企業(yè)集成，即管理的集成，包括生產(chǎn)信息、功能、過程的集成；包括生產(chǎn)過程的集成。全壽命周期過程的集成；也包括企業(yè)內(nèi)部的集成，企業(yè)外部的集成。

6、以“網(wǎng)絡(luò)化”為發(fā)展道路

“網(wǎng)絡(luò)化”是現(xiàn)代集成制造技術(shù)發(fā)展的必由之路，制造業(yè)走向整體化、有序化，這同人類社會發(fā)展是同步的。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化是由兩個因素決定的：一是生產(chǎn)組織變革的需要，二是生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的可能。這是因為制造業(yè)在市場競爭中，面臨多方的壓力：采購成本不斷提高，產(chǎn)品更新速度加快，市場需求不斷變化，客戶定單生產(chǎn)方式迅速發(fā)展，全球制造所帶來的沖擊日益加強等等；企業(yè)要避免傳統(tǒng)生產(chǎn)組織所帶來的一系列問題，必須在生產(chǎn)組織上實行某種深刻的變革。這種變革體現(xiàn)在兩方面：一方面利用網(wǎng)絡(luò)，在產(chǎn)品設(shè)計、制造與生產(chǎn)管理等活動乃至企業(yè)整個業(yè)務(wù)流程中充分享用有關(guān)資源，即快速調(diào)集、有機整合與高效利用有關(guān)制造資源；與此同時，這必然導(dǎo)致制造過程與組織的分散化網(wǎng)絡(luò)化，使企業(yè)必須集中力量在自己最有競爭力的核心業(yè)務(wù)上?？茖W(xué)技術(shù)特別是計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展到可以使這種變革的需要成為可能。

7、“智能化”是CIMS未來發(fā)展的美好前景

制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景。智能化制造模式的基礎(chǔ)是智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)既是智能和技術(shù)的集成而形成的應(yīng)用環(huán)境，也是智能制造模式的載體。與傳統(tǒng)的制造相比，智能制造系統(tǒng)具有以下特點：1、人機一體化；2、自律能力；3、自組織與超柔性；4、學(xué)習(xí)能力與自我維護能力；5、在未來，具有更高級的類人思維的能力。

制造技術(shù)的智能化突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計算機模擬的人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動。同時，收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能。目前，盡管智能化制造道路還很漫長，但是必將成為未來制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式之一。

8、“綠色”是CIMS未來發(fā)展的必然趨勢

“綠色”是從環(huán)境保護領(lǐng)域中引用來的。人類社會的發(fā)展必將走向人類社會與自然界的和諧。人與人類社會本質(zhì)上也是自然世界的一個部分，部分不能脫離整體，更不能對抗與破環(huán)整體。因此，人類必須從各方面促使人與人類社會同自然界和諧一致，制造技術(shù)也不能例外。

制造業(yè)的產(chǎn)品從構(gòu)思開始，到設(shè)計階段、制造階段、銷售階段、使用與維修階段，直到回收階段、再制造各階段，都必須充分計及環(huán)境保護。所謂環(huán)境保護是廣義的，不僅要保護自然環(huán)境，還要保護社會環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境，還要保護生產(chǎn)者的身心健康。在此前提與內(nèi)涵下，還必須制造出價廉、物美、供貨期短、售后服務(wù)好的產(chǎn)品。作為“綠色”制造，產(chǎn)品還必須在一定程度上是藝術(shù)品，以與用戶的生產(chǎn)、工作、生活環(huán)境相適應(yīng)，給人以高尚的精神享受，體現(xiàn)著物質(zhì)文明、精神文明與環(huán)境文明的高度交融。每發(fā)展與采用一項新技術(shù)時，應(yīng)站在哲學(xué)高度，慎思“塞翁得馬，安知非禍”，即必須充分考慮可持續(xù)發(fā)展，計及環(huán)境文明。制造必然要走向“綠色”制造。