先进制造技术计算机集成制造

7计算机集成制造计算机集成制造（CIM）是用来描述术语现代的方法来制造。虽然C1M包括许多的等先进制造技术，如计算机数值控制（CNC），计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM），机器人和刚刚在准时交货（JIT），它比新技术或一个新的概念。计算机集成制造是完全新的方法来制造，做生意的新方式。理解的CIM，就要开始与调制解调器的比较和传统制造业。现代制造业包含了所有的活动和必要的原材料转化为成品的过程产品，提供他们的市场，并支持他们在现场。这些活动包括以下内容：（Ⅰ）确定一个需要的产物。（2）设计一个产品，以满足需求。（3）获得需要生产的产品的原料。（4）运用恰当的工艺改造原料进成品。（5）输送的产品推向市场。（6）产品维护，以确保在现场正确的性能。制造这一广泛，调制解调器视图可以与更进行比较有限的传统观点，即几乎完全集中在转换过程。旧的方法排除了这些关键的预转换元件作为市场分析研究，开发，设计，以及这样转换后的元素作为产品递送和产物maintenance.i1“。换句话说，在旧的方法来制造，只有那些发生在流程车间被认为是制造业。这种传统的方法分离的整体概念成无数独立的专门化元素不从根本上改变自动化的来临。配合CIM，不仅是自动化的各种元件，但岛自动化都连接在一起，或集成。整合意味着系统可以提供完整，即时的信息共享。在现代制造，集成是通过电脑来完成。CIM，然后，是涉及将原料全部组分的总积分成成品和得到的产品至市场，如图图7.1。CIM7.1历史发展术语计算机集成制造是由1974年开发约瑟夫·哈林顿作为一本书的标题，他写了一篇关于搭售的岛屿自动化一起通过计算机的使用。它已经采取了许多年CIM发展成为一个概念，而是集成制造是不是真正的新。在事实上，整合就是制造真正开始。制造具有通过四个不同的阶段发展：（1）手动的制造。（2）机械化/专业化。（3）自动化。（4）集成。使用简单的手工工具手工制造实际上是整合制造。所需的全部信息，设计，生产和交付因为它在该人的头脑居住产物是容易获得的谁执行所有必要的任务。整合最早的工具多年的生产是谁设计的工匠的人的心灵，生产，并交付产品。集成手动的例子制造业是村里的铁匠生产用于本地专用工具农民。打铁必须在他心中所有需要的信息设计，生产，并提供农民的工具。在本实施例中，所有元素制造集成。7.1.2机械化/专业随着工业革命的到来，制造工艺成为既专业和机械化。相反，一个人设计的，生产，并提供一种产品，执行的工人和/或机在这些广泛领域的专门任务。之间的沟通这些独立的实体是用图纸，规格，工作订单实现，流程计划，以及各种其他通信辅助。以确保该成品可以匹配计划的产品，质量的概念控制进行了介绍。机械化/专业化阶段的积极的一面是，它允许大批量生产互换性部件的，不同程度准确性和均匀性。的缺点是缺乏集成导致了了大量的浪费。自动化提高了性能和增强的功能人和之内的专业制造组件的计算机。为例如，CAD增强设计师和绘图能力。CNC增强的机械师和计算机辅助规划的能力。但通过自动化带来的改善措施中的各个孤立组件或岛屿。正因为如此，自动化并不总是辜负它的潜力。理解自动化的局限性就整体生产力的提高，考虑以下类推。假设汽车的各种子系统（例如，发动机，转向，制动）分别为自动化，使驾驶者的工作更轻松。自动加速，减速，转向，制动和肯定会比手动更有效版本。但是，如果考虑这些不同的自动化会发生什么子系统没有绑在一起的方式，使他们能够沟通并共享准确，最新信息即时并持续。一系统可能会试图加速汽车，而另一系统试图以应用brakes.The相同的限制适用于自动化制造设置。这些限制是什么导致了目前的阶段，在开发制造，一体化。7.1.4集成随着计算机时代的到来，制造业已开发的全CI礼乐。它开始作为一个完全集成的概念，并与CIM，再一次成为一体。但是，也有在制造主要差异一体化的今天和过去的手工时代。首先，仪器集成在手动时代是人的心灵。的仪器集成在现代制造业是计算机。其次，处理的现代制造业环境仍然专业化和自动化。另一种方式来查看CIM的历史发展是通过检查在其中一些CIM的各个组件的已开发的方式多年来。这样的组件设计，规划和生产具有无论是在工艺和在用于实现的工具和设备发展的处理。设计已经从使用这些工具计算尺一个手动过程的演变，三角形，铅笔，体重秤和橡皮进入被称为一个自动的过程计算机辅助设计（CAD）。工艺设计已经从手工进化过程中使用计划表，图表和图表到一个自动化的流程被称为计算机辅助工艺设计（CAPP）。生产的演从涉及手动控制的机器到一个手动过程称为计算机辅助制造（CAM），自动化的过程。制造这些单个组件经过多年的发展进入自动化孤岛。但是，这些岛屿之间的沟通还在手工处理。这限制了改善的水平在其他可在整个制造工艺来实现的生产率。当这些岛屿和制造等自动化组件通过计算机网络连接在一起的，这些限制是可以克服的。7.2CIM轮公会的计算机与自动化系统协会（CASA）制造工程师（SME）的开发的CIM轮（图7.2）的一种方式全面而简要说明CIM的概念。该CASA/SME开发的CIM轮，包括几个不同的部分组成：（1）生产管理/人力资源管理。（2）营销。（3）战略规划。（4）融资。（5）产品/工艺设计和规划。（6）生产计划与控制。（7），工厂自动化。7.3优点的CIM完全集成的制造企业实现了许多好处，从CIM：（1）产品质量提高。（2）交货时间减少。（3）直接劳动力成本得以降低。（4）产品开发的时间缩短。（5）存货的减少。（6）总体生产率的提高。（7）设计质量的提高。7.4CIM相关标准不兼容性是CIM的全面发展的抑制剂。标准已开发，以帮助克服不相容的问题。在四特别是产生了积极的影响：（1）制造自动化协议（MAP）。（2）技术和办公室协议（TOP）。（3）初始图形交换规范（IGES）。（4）标准的产品数据交换（STEP）。7.4.1制造自动化协议制造自动化协议（MAP）是一种通信标准开发推广中的自动化制造系统的兼容性由不同厂商生产的。它允许不同的机器来搭腔等。它最初是由美国通用汽车公司，以帮助他们提高工作效率，使他们可以与国外的竞争汽车制造企业。现在有国际地图的用户群体有投入MAP.121的不断发展和完善MAP的第一个版本是由高级产品发表于1982年制造和工程技术人员（APMES）。自那时以来，它一直不断更新，完善，修订。MAP正在使用公司通过整合不同的生产自动化制造系统供应商。MAP是基于开放系统互连（OSI）7层模型（见表7.1）。这个模型通过了通用汽车公司因为它已经过全世界取得接受程度高。为支持和接受广泛的基础，是一个成功的关键建议标准。MAP的总体目标是自动化的岛屿的总积分制造，而不管硬件和软件的生产商的使用该系统。随着MAP完全开发的地方，用户将有机会获得内从任何其他计算机内的制造设备的任何计算机该设施，无论品牌，型号，或计算机的厂商。MAP提供了一个CIM环境几个好处制造商。这些包括：（1）更好的车间通信。（2）安装过程中减少风险。（3）成本较低。（4）减少了安装时间。（5）更容易维护和扩展。更好的车间通讯：MAP是一个有利的工具。它允许来自不同厂商的设备和系统，而不需要进行通信对于软件定制。如果没有MAP，车间机器和系统不能没有困难和昂贵的定制工作全面整合，如果再与（MAP），集成是可能的，这反过来，导致最佳机使用时，更快速的反应来设计和/或生产的变化，并连续监测的产品和工艺参数。降低风险的安装过程中：总是有关联的风险安装了新的技术。没有MAP，最大的风险是，大幅定制和修改的软件在安装后可能无法正常工作。要上班的错误了停机时间是昂贵的，非生产时间。随着MAP有，因为标准的硬件和软件都没有这样的风险已经过测试和验证的使用。事实上，它允许标准离的，现成的硬件和软件在一个CIM显著设置要使用的降低安装风险。降低成本：在几个不同的原因降低成本MAP结果。它降低了硬件和软件的成本需要促进车间通信，运营成本和支持成本。操作和支持成本较低，主要是因为硬件和软件的定制是没有必要的。MAP也减少了供应商的发展成本，这反过来，降低成本的用户。它允许厂商要花费他们的发展做此关于产品的功能性，而不是所有的修饰的资源，无（MAP），将被要求实现兼容性。减少安装时间：除了减少相关的风险用一个CIM安装，MAP降低所需的时间的量完成安装。在更短的时间，是由于使用现成的，现成的硬件和相对于大量修改软件，定制硬件和软件。更容易保养和扩展：它是那么困难，保持和扩大现成的，现成的硬件和软件比它保持定制的硬件和软件。这可归因于模块化和更容易排除故障和修理。除了这些优点，MAP也允许之间的通信系统在工厂内的各个层面。这是MAP的另一个优点。制造企业安排其功能在六个不同的层次。这些水平可以被看作是由一个倒三角形表示的层次结构。Fig.7.3。六个水平从最低到最高（最宽）为：（一）机器的水平。（2）站的水平。（3）细胞的水平。（4）店的水平。（5）基金的水平。（6）企业的水平。在机器级别的通信是通过这样的设备来完成的传感器，马达速度控制器，以及限位开关。这些设备被发现个人计算机。来自这些设备的信息必须被传到下一级的层次结构，该站级别。在车站级的通信是通过这样的设备来完成的可编程逻辑控制器（PLC），微电脑控制器，和远见系统，例如那些用于与机器人。从这些信息设备必须传送向下到机器水平并直至细胞水平。7.4.2技术和Office协议技术和局协议（TOP）是被开发，一个标准促进内的办公环境融合。而MAP用于推动制造业向组件之间的融合，TOP被开发促进企业间的办公组件的集成。波音公司已经玩过在TOP发展的带头作用。TOP的目的是允许自动化的CIM轮的业务组件中的孤岛接口和通信，而不是仅仅在它们之间，而且还与和这些包含在车轮的制造元件岛屿之间，技术和局协议也是基于一个七层模型，类似于表7.1的模型说明。技术和局协议正在开发在三个阶段。第一阶段包括文件传输标准，并在有限的基础上，文件管理。第二阶段包括覆盖文件准入标准，消息处理，以及改进的文件管理。最后一个阶段包括标准包括文件版本，文件交换，目录服务，图形，和数据库管理7.4.3初始图形交换规范初始图形交换规范（IGES）是非常有限比MAP或TOP。它的开发是为了促进CAD之间的通信制由不同厂商的系统和被限制在产品和在CIM轮的过程定义组件。一个企业的核心技术IGES]是布置，两个CAD系统之间的翻译通信。系统A传送要被移动到系统B到该数据翻译,,它转变成中性IGES格式。然后，它是从格式转换成CAD系统B理解的格式IGES的主要弱点是它无法处理三实体模型，电子设计，和非图形数据管理。该美国国家标准与技术研究所目前正在开发一个新的标准称为产品数据交换标准（PDES），将能处理的固体模型数据，非图形数据的管理，以及电子设计。7.4.4标准的产品数据交换（STEP）步骤是一个计算机可以理解的国际标准为表达和交换产品数据。的目的是提供一种中性独立机制的具体制度来描述产品数据的整个生命周期。产品的生命周期，包括设计，制造，使用，维护和处置等，这说明不仅适用于转换的中性文件还开发和共享的基础产品数据库。产品在其生命周期中产生的信息是纷繁复杂的，分布在不同的部门和领域，所以它是必需的，该产品信息应被表示在一个表格计算机可以理解的。当信息之间交换不同的计算机，它的统一性和完整性应予维持。该交换产品信息，包括存储，传输，采集和归档这就形成STEP标准。STEP分离表达的产品信息和执行数据交换，它由标准（1）说明（2）资源整合（3）应用协议4）实现形式;（5）一致性测试和抽象测试。7.5组技术与CIM成组技术是非常心脏CIM的概念。CIM应该为制造商提供了灵活性，而生产定制产品牺牲效率。组技术是在较大的关键成分CIM的公式，使这成为可能。它相当于使一批制造业经济。集团技术涉及的分组部分按设计特征，这些过程用于生产它们，或这些的组合。Fig.7.5是类似的部分中的两个的基础上分组在一起的一例设计特性（形状和材料）。这些相似的零件落入家庭部分。部分家庭可以使用类似的方法来生产通