第9章CADCAM集成制造系统

CAD/CAM应用技术第7章CAD/CAM集成制造系统•7.1CAD/CAM集成概述•7.2CAD/CAM的系统信息流•7.3CAD/CAM信息集成技术•7.4CAD/CAM集成系统总体规划•7.5CIMS计算机集成制造系统1.CAD/CAM集成的基本概念CAD/CAM系统的集成是指借助于公共的工程数据库、网络通信技术以及标准格式的中性文件接口技术，把CAD、CAE、CAPP、CAM以致PPS等各种功能不同的软件系统有机地结合起来，保证各系统之间信息的提取、交换、共享和处理，实现软硬件资源的共享。7.1CAD/CAM集成技术概述图7-1产品设计与制造流程图7-2集成化制造系统2.CAD/CAM的集成方式从CAD/CAM系统集成技术的实际应用上看，集成有两种方式：系统的集成集成的系统7.1CAD/CAM集成技术概述3.CAD/CAM集成的作用•有利于发挥设计人员的创造性；•有利于系统各应用模块之间的资源共享，提高了系统运行效率，降低系统成本；•避免了应用系统间信息传递误差，特别是人为的传递误差，从而提高了产品的质量；•有利于实现产品的标准化、通用化和系列化；•有利于实现并行作业，缩短产品上市周期、提高产品质量和企业的市场竞争力；•有利于实现面向制造的设计（DFM）和面向装配的设计（DFA），降低成本，提高产品竞争力；•有益于先进制造模式的实施，扩大企业的市场机遇。7.1CAD/CAM集成技术概述4.CAD/CAM集成的体系结构CAD/CAM集成系统的结构类型有以下三种：•传统型系统•改进型系统•数据驱动型系统7.1CAD/CAM集成技术概述图7-3CAD/CAM集成体系结构市场预测生产规划资源规划公司层主生产计划物料需求计划生产能力需求计划厂/所层质量检测计划质量管理信息任务划分车间作业调度仿真车间层物料工作站刀具工作站夹具工作站工作站层加工工作站测量工作站物料库各种加工设备设备层下达任务调控进度下达设计、生产及质量管理任务下达刀夹具、物料调度、加工及质量监测任务反馈各项任务进度反馈车间生产状态和系统状态反馈加工、库存及测量等多类数据反馈各类加工、测量和物料储运工作完成情况下达加工任务分配检测任务图7-4CAD/CAM集成系统递阶控制体系结构CAD/CAM系统的信息流是指产品信息在CAD/CAM集成系统各模块间以及CAD/CAM集成系统与其他系统如管理信息系统（MIS）、制造自动化系统（MAS）、质量保证系统（CAQ）等间的流动过程。1.CAD/CAM集成系统模块间的信息流7.2CAD/CAM的系统信息流•信息流生产经营决策结构设计与分析总体结构决策概念设计方案决策设计任务规划工艺设计过程仿真资源需求与分析设计流管理PDMERP市场客户需求信息产品开发过程信息流7.2CAD/CAM的系统信息流•信息流产品制造过程信息流工装规划与设计车间调度NC指令生成仿真生产作业计划质量控制资源需求与分析PPSPDMERP资源需求、工艺设计7.2CAD/CAM的系统信息流2.CAD/CAM集成系统与其他系统的信息流CAD/CAM系统与MIS间的信息流CAD/CAM系统与MAS间的信息流CAD/CAM系统与CAQ间的信息流7.2CAD/CAM的系统信息流CADCAECAPPCAMCAD/CAM系统MISMASCAQ图7-6CAD/CAM系统与其他系统间信息传递关系图1.CAD/CAM的集成方法CAD/CAM有以下三种集成方法：•基于专用接口的CAD/CAM集成；•基于STEP的CAD/CAM集成；•基于数据库的CAD/CAM集成。7.3CAD/CAM信息集成技术产品设计造型几何绘图有限元分析优化设计模拟仿真工程数据库CADCAE工艺过程设计工夹具设计CAPP数控编程数控加工仿真CAM生产管理系统接口系统接口系统接口系统接口图7-10基于工程数据库的CAD/CAM集成2.CAD/CAM集成的关键技术目前，为实现CAD/CAM系统的高度集成，常采用的关键技术主要有以下几方面：•新一代基于特征的建模技术•数据交换技术•工程数据管理技术•集成框架(或集成平台)7.3CAD/CAM信息集成技术1．CAD/CAM集成分步实施的步骤各单项计算机应用系统的开发，如CAD、CAE、CAPP、PPC、自动化加工和装配单元、CAQ等。CAD与CAE、CAPP的集成应用，PPC与PDC的集成应用。这两项集成可以并行进行或先后进行。CAD/CAM集成模块与自动化加工和装配单元集成为狭义的CAD/CAM系统，自动化加工和装配单元与物料运输系统集成为自动化制造系统。以上两项集成也可以并行进行或先后进行。7.4CAD/CAM集成系统总体规划狭义的CAD/CAM系统，PPC/PDC集成模块和自动化制造系统集成为广义的CAD/CAM系统。广义的CAD/CAM系统与CAQ模块集成为相当于CIMS的信息流系统。7.4CAD/CAM集成系统总体规划CADCAECAD/CAECAPPCAD/CAE/CAPP狭义CAD/CAMPPCPDC检测监控系统物料流装配单元机械手CNC制造单元自动化制造系统信息流广义CAD/CAMCIMS系统CAQ辅助设备图7-11CAD/CAM系统集成步骤7.4CAD/CAM集成系统总体规划2．CAD/CAM集成系统总体规划包括的内容CAD/CAM集成系统的目标功能模块的组成信息模型系统的总体结构计算机硬、软件系统的配置方案7.5CIMS计算机集成制造系统1.CIM与CIMS的基本概念CIM的提出：1973年美国Dr.Joseph•Harrington提出CIM哲理（ComputerIntegratedManufacturing)，2个要点：•企业的各个生产环节是不可分割的，需要统一考虑•整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程，而物流又是受信息流控制的。863/CIMS的定义“CIM作为一种组织、管理与进行企业生产的哲理，将信息技术、现代管理技术、系统工程技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段。通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行达到人（组织、管理）、经营和技术三要素的集成。以加强企业新产品开发的T（技术）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）、E（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。”7.5CIMS计算机集成制造系统2.CIMS的基本构成CIMS的基本要素CIMS系统的集成7.5CIMS计算机集成制造系统图7-12CIMS三要素之间的关系CIMS系统集成的特征①数据共享系统内部各个子系统间可实现信息共享。②功能交互通过统一的执行控制程序来组织和协调系统内部各子系统的运行，实现功能的交互。③开放式结构系统内部各个子系统间易于实现信息交换，系统与外部其他系统之间也能通过外部接口实现信息互通。7.5CIMS计算机集成制造系统物理系统互连数据交换规则与惯例系统内部通讯物理系统集成公共（共享）数据资源公共服务执行环境可移式应用与分布系统应用系统集成生产和过程仿真自动化的经营过程监控基于知识的决策支持人的集成经营集成CIMS集成的层次单项技术（自动化孤岛）联系起来相互交换信息和数据整个系统内部各种应用软件的集成CIMS的最高阶段即人的集成。CIMS阻力的70%来源于人，11%对成本的评估，9%的技术元件.7.5CIMS计算机集成制造系统集成发展阶段19851995199921世纪信息集成企业集成制造网络过程集成7.5CIMS计算机集成制造系统客户CIMS第三版的圆轮图人员与组织全球组织客户支持制造产品与工艺雇员责任市场交易物人料工具信息技术供应销售渠道销售和促销顾客服务生命周期过渡系统设计企业定义零部件设计不断改进文件和发布资源规划经营计划零部件制造组装和测试物料管理共享知识系统商资源投资者团体规章伦理环境制造业基础设施制造业基础设施（3）CIMS的基本结构轮图管理信息分系统MIS质量保证分系统CAQ工程设计分系统CAD/CAE/CAM制造自动化分系统MAS数据库分系统DBS网络分系统NETS支撑分系统应用分系统市场信息技术信息服务信息（4）CIMS中的主要功能模块3.CIMS的发展趋势集成化智能化全球化虚拟化柔性化绿色化7.5CIMS计算机集成制造系统